矿井水文地质类型划分的几点探讨

矿井水文地质类型划分的几点探讨【摘要】根据国家安全生产监督管理总局第28号令，《煤矿防治水规定》已经2009年8月17日由国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，自2009年12月1日起施行。

按照该规定，矿井水文地质类型应当每3年进行重新确定；当发生重大突水事故后，矿井应当在1年内重新确定本单位的水文地质类型。

因此，重新确定矿井的水文地质类型是各个煤矿近期内必须进行的工作。

鉴于矿井水文地质类型划分工作的重要性和普遍性，本文就矿井水文地质类型划分中的几个关键性指标作初步的探讨，以便抛砖引玉，共同搞好矿井的水文地质类型划分或重新确定工作。

【关键词】矿井水文地质类型；单位涌水量矿井涌水量；矿井突水量；老空积水《煤矿防治水规定》要求，矿井每3年要对本单位的水文地质情况进行研究，编制矿井水文地质类型划分报告，由此重新确定本单位的矿井水文地质类型。

因此，分析和研究本矿井的地质及水文地质情况就成了矿井水文地质类型划分或重新确定的重要工作和前提条件。

对本矿的水文地质情况以及防治水情况了解得越全面，分析得越透彻，研究得越清楚，则矿井的水文地质类型划分得越准确。

矿井水文地质类型的划分是在系统整理、综合分析矿床勘探和矿井生产建设等各个阶段所获得的水文地质资料的基础上进行的，是一个资料收集、系统整理、科学分析的系统工程；其格式和内容及要求都在《煤矿防治水规定》中作出了明确规定，在此不再一一复述。

本次主要是就矿井在水文地质类型的划分当中必须注意的几个关键性指标，结合自己在矿井水文地质类型重新确定过程中的体会作初步探讨和总结。

矿井水文地质类型划分的关键性指标论述如下：1 含水层的单位涌水量及其可比性问题含水层的富水性是研究矿井水文地质条件的一个重要参数。

而含水层的富水性是由钻孔的单位涌水量（q）决定的，因此，含水层的单位涌水量非常重要，它是划分矿井水文地质类型的一个指标之一。

含水层的富水性与钻孔单位涌水量和水文地质类型划分类别之间的关系如表1所示。

表1 单位涌水量与含水层富水性和矿井水文地质类型相互关系表由上表可知，含水层的钻孔单位涌水量（q）非常关键，它决定了含水层的富水性和矿井的水文地质类型。

评价含水层的富水性，进而划分矿井的水文地质类型，钻孔单位涌水量是以抽水钻孔的口径为91mm、抽水水位降深10m为统一标准的；若钻孔口径、水位降深与上述不符时，应当进行换算后再确定钻孔单位涌水量，否则不具有可比性。

我国各个矿井在抽水试验时，由于各自所具备的条件不同，故抽水孔的口径和水位降深往往与上述规定不一致，这就需要进行单位涌水量的换算。

单位涌水量的换算方法是：先根据抽水时涌水量Q和水位降深S的数据，用最小二乘法或图解法确定Q=f（S）曲线，根据Q—S关系曲线确定水位降深10m时抽水孔的涌水量，再用下面的公式计算孔径为91mm时的涌水量，最后将涌水量Q91除以10便是调整后的单位涌水量（q）。

式中，Q91，R91，r91——孔径为91mm的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径；Q孔，R孔，r孔——孔径为r的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。

在换算公式中，如果矿井没有以孔径91mm进行过抽水试验，也就无法知道孔径为91mm时抽水的影响半径，则上述的公式无法使用，怎么办？为了保证单位涌水量（q）具有最大程度上的可比性，稔子坪煤矿的做法是：用孔径100mm 的实际抽水影响半径作为孔径91mm的影响半径（在一般情况下，抽水孔孔径相差不大时，在同一地点做抽水试验的影响半径往往差别很小），这样就可以运用公式换算水位降低10m、孔径为91mm的涌水量了。

单位涌水量（q）经过换算之后，参考前表，就可以确定矿井的水文地质类型。

2 矿井老空水积水量的计算问题煤矿老空水是矿井发生突透水的重要充水水源，也是矿井防治水的重点部分。

据统计，老空水事故约点水害事故的80%以上，因此，如何较准确地计算采空区的老空水积水量就显得尤其重要。

生产中的矿井或多或少都存在采空区和采空区积水，有的还存在小煤窑老窑积水。

一般来说，矿井采空区的位置和范围比较容易确定，但采空区的积水量往往不容易准确计算，这涉及到采空区的给水性问题（给水性是指岩石在重力作用下能自由流出一定水量的性能）。

稔子坪煤矿计算采空区积水量的方法是：在生产实践中经过统计先确定部分采空区的给水率（给水率是采空区积水量与采空体积的比率），再由点到面，运用确定的给水率计算各采空区在疏排水点水位线以下部分的积水量。

下表是稔子坪煤矿部分采空区给水率的统计数据表。

表2 稔子坪煤矿部分工作面采空区给水率统计表注：表中的采空区总水量是新工作面在此采空区边缘布置工作面而进行疏排水时，在掘进或回采过程中所能观测到的该采空区的疏水量的总和。

各个矿山的采空区给水率往往不相同，同一矿山的给水率在不同的地段和不同的采煤方法下也有差异。

一般来说，顶底板为坚硬岩层时采空区的给水率较高，顶底板为软弱或极软弱岩层时给水率较低；煤层采厚大时给水率较高，采厚小时给水率偏低；刀柱式和长壁式采煤方法所形成的采空区给水率也不尽相同。

这就要求各个矿山根据自身的实际情况，在生产实践过程中总结和统计有代表性的采空区给水率，以便于较准确地计算整个矿山的采空区积水量，从而指导矿山的防治水工作。

3 矿井涌水量和矿井突水量的含义以及相互关系问题矿井某个涌水点的涌水量是指含水层或含水体中的水经过一定的充水途径或通道通过该地点进入采掘系统或在用巷道系统空间的水量。

矿井总涌水量其实就是进入采掘系统或在用巷道系统（生产系统）的所有涌水点涌水量的总和，它包括采空区出水量或泄水量、矿井历年各个疏排水点的涌水量，以及矿井各个突水点的突水量等。

而矿井突水量是指含水层或含水体中的水突破隔水体而突然进入采掘系统空间的水量。

矿井突水时具有突然性，往往也具有一定的水压，突水量一般较大，很容易造成水灾。

因此，突水量必然作为矿井水文地质类型的划分指标之一。

含水层或含水体中的水通过隔水体而进入采掘系统空间的水量不一定都是突水量。

例如，在顶板覆岩中存在松散含水层但已进行了先疏后采的工作面，往往在工作面的回采过程中顶板产生少量的滴淋水或者渗透水（疏排后顶板含水层的残存积水），但是由于这样的顶板渗透水早已处于可预测的范围之内，水量有限，而且没有突然性，也没有水头压力，不会影响安全生产，故这样的涌水量不应算作矿井突水量。

再如，在已经对采空区进行疏排水或者抽放水的前提下，靠近采空区边缘布置采掘工作面时，采空区中的残存积水往往会缓慢渗透流入采掘工作面；但这样的水量小，也不存在水头压力，更没有突然性，不影响矿井的安全生产，这样的采空区渗水量不应算作矿井突水量，而应该归入矿井正常涌水量的一部分。

稔子坪煤矿历年来都是把先疏后采的工作面所产生的少量渗透水当作工作面的正常涌水量，而不认为是矿井突水量。

某个工作面的突水点一旦产生，其突水量往往变化波动较大，其中最大的涌水量峰值就是该点的最大突水量。

最大突水量是决定矿井最大涌水量的重要因素之一。

而当一个突水点的水量经过长期的观测并已证实是处于某一个较稳定的流量（或者流量越来越小），并且是处于安全状态的前提下，该突水点在以后产生的涌水量就构成了矿井的正常涌水量（前提是对突水点采取疏排水而不封堵）。

另一方面，矿井历年来产生的各个疏排水点，其涌水量一般比较稳定，它们是矿井正常涌水量的最重要的组成部分。

但在历年的疏排水点中，当某个旧的疏排水点由于充水水源或者充水途径发生了重大变化，致使该点的涌水量突然增大而对矿井的安全生产造成威胁时，该涌水点就转变成了矿井的突水点而不是正常的疏排水点了；其新产生的水量也变成了矿井突水量，而不再是原先的该点的矿井正常涌水量了。

以上是矿井涌水量和矿井突水量的含义及其相互关系。

弄清楚了它们的含义及关系，就可以很容易地确定矿井的突水量、矿井的正常涌水量和最大涌水量，这对于正确划分矿井的水文地质类型非常重要。

4 开采受水害影响程度分析各个矿井由于本身所处的地质和水文地质条件不同，故开采时受水害影响的程度也不相同。

例如，水文地质条件极复杂的矿井，在井下开采时矿井往往突水频繁，采掘工程和安全生产肯定会受到水害的严重威胁；水文地质条件复杂的矿井，在平时的生产过程中矿井会时有突水，而一旦产生突水，矿井的采掘工程和安全生产也会受到水害的威胁，但其威胁程度不如水文地质条件极复杂的矿井严重；水文地质条件属中等的矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但基本上不威胁矿井的安全生产；水文地质条件简单的矿井无突透水，采掘工程不受水害影响。

以上说明了一点：不同的水文地质类型决定了矿井在开采时受水害的影响程度，矿井的水文地质类型与矿井开采时受水害影响的程度是呈正相关的紧密联系的。

既然矿井在开采时受水害的影响程度与矿井的水文地质类型存在着紧密的正相关关系，我们就可以从矿井开采时受水害的影响程度来判别和划分矿井的水文地质类型，这也是为什么把“开采时受水害影响程度”作为矿井水文地质类型的分类指标之一的原因。

例如，某个矿井在开采时突水频繁，安全生产受到水害的严重威胁，则可以把该矿井划入水文地质条件极复杂的类型。

再如，广西钦州矿务局稔子坪煤矿在近几年的矿井开采过程中，矿井偶有突水，但突水量一般不大，均小于100m3/h；采掘工作面由于采取边疏边采的防治水方法，故工作面在局部地段往往产生少量的采空区渗透水或者滴淋水，工作面或多或少会受到渗透水的影响，但不威胁矿井的安全生产。

针对矿井的这一实际情况，我们就把稔子坪煤矿的水文地质条件在这一指标之下划分为“中等”类型。

其它矿井应该按照本矿在开采过程中受水害的实际影响程度来划分本矿的水文地质类型。

5 防治水工作的难易程度分析一般来说，水文地质条件复杂或极复杂的矿井，其防治水的工程量大，技术要求较高，从而至使防治水的难度增大；而水文地质条件属中等或简单类型的矿井，其防治水的工作简单或易于进行。

防治水工作的难易程度与矿井的水文地质类型也存在着紧密的正相关关系。

因此，从防治水工作的难易程度也就可以揭示或者判别出矿井的水文地质类型。

如果某矿在防治水方面投入了大量的资金，设计并施工了大量的防治水工程，而且技术要求和难度都很高，往往反映了该矿井的水文地质类型是属于极复杂的类型。

广西钦州矿务局稔子坪煤矿是实行先疏后采（对采空区）和边疏边采（对基本上已被疏干的顶板第三含水层）的防治水方法，采空区和顶板含水层中的积水都是在井下由高往低的自然流动状态下疏排完成的，矿井目前不必进行专项的防治水工程设计，不必进行专项的探放水，故稔子坪煤矿近几年来的防治水工作较简单和易于进行，但效果非常显著。

因此，在此指标上将稔子坪煤矿的水文地质类型划分为中等类型。

6 结束语在全国范围内，煤矿企业近年来多次发生了大规模的井下突透水事故，人员伤亡和经济损失惨重。