喀斯特煤矿山矿井突水预测及水害防治研究
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摘要
我国煤矿床水害类型主要分为喀斯特充水煤矿床、砂岩裂隙充水煤矿床、第四系水及地表水充水煤矿床。其中喀斯特地区煤矿井是以岩溶水充水为主，由于喀斯特发育的不均匀性造成矿井充水具有不均匀、量大、突发性较强，并与大气降水密切的特点，矿井水害给煤矿生产安全生产带来的威胁也越来越大。
新红林煤矿为一新建矿井，根据勘探成果，该井田未来充水水源来自上覆于可采煤层之上的含水丰富二迭系上长兴组及三迭下统夜郎组岩溶含水层，受岩溶发育控制，岩层中发育地下集中径流管道，地下水的补给不但有矿区范围内大气降水的补给，而且还有来自矿区外上游地表河流的转入，岩层含水极不均匀，地下水在含水层中集中径流，并且首采区处于井田内矿床主要充水含水层的地下水径流～排泄区，未来开采中矿井一旦沟通含水层，矿井涌水量大，甚至将在地下水集中径流管道地带产生突水，将是灾难性的、突发的、不可逆转的事故。该井田的矿床水文地质条件在我国同类岩溶地区煤矿山中具有较强的代表性。因此，通过分析新红林煤矿的充水水源和充水条件，采用解析法和泉流频率分析法预测新红林煤矿的涌水量，采用干扰井群法设计首采区主要含水层的疏干排水工程，拟编干扰井群条件下疏干排水的计算程序，调试并模拟计算矿区疏干排水工程的参数。提出水害防治的初步技术方案。对指导矿井进行安全生产，有重要的现实意义。同时，对贵州省乃至我国南方岩溶石山区类似条件下的煤矿山水害防治都具有重要的参考意义。
Coal deposit flooding injury style mostly divided into karst fill coal deposit, sandstone crevice water filled coal deposit, quaternary system water and surface water filled coal deposit. It is karst water filled give priority to karst region colliery best.Owing to karst developmental offset wrought shaft water filled nonuniformity, quantity outburst larger, stronger, combine with atmospheric precipitation intimate . Flooding injury threat to mine produce safety in production more and more heavy.
Xinhonglin coal mine is a newbuild shaft, according to exploration results, borefield water filled fountainhead in the future come frome containing water or moisture exuberance of karst aquifer bespread to upper of workable seam, be subjected to karst upgrowth control in the middle of rock formation upgrowth underground foci runoff conduit, groundwater supply have ground surface stream besides camp and atmospheric precipitation of camp precinct, rock formation containing water excessively nonuniformity. Groundwater foci runoff at the middle of aquifer. head division exist in groundwater runoff～discharge area of deposit mostly water filled aquifer. Shaft once communicate aquifer in the future of exploitation, will be disastrous, gusty, irreversible accident. The deposit geohydrologic condition of the this borefield possess stronger representativeness in uniformity karst region coalmine.It through analyses Xinhonglin coalmine's water filled fountainhead and water filled condition, to forecast inflow of water of the Xinonglin coalmine, bring up introduction technical proposal for flooding injury prevention and cure. It have important actual meaning to supervise shaft proceed safety in production.At the same time, it hase important reference sense to Guizhou province and even to south of south country's karst section of similar conditions coalmine flooding injury prevention and cure.
新红林煤矿为一新建矿井，根据勘探成果，该井田未来充水水源来自上覆于可采煤层之上的含水丰富二迭系上长兴组及三迭下统夜郎组岩溶含水层，受岩溶发育控制，岩层中发育地下集中径流管道，地下水的补给不但有矿区范围内大气降水的补给，而且还有来自矿区外上游地表河流的转入，岩层含水极不均匀，地下水在含水层中集中径流，并且首采区处于井田内矿床主要充水含水层的地下水径流～排泄区，未来开采中矿井一旦沟通含水层，矿井涌水量大，甚至将在地下水集中径流管道地带产生突水，将是灾难性的、突发的、不可逆转的事故。该井田的矿床水文地质条件在我国同类岩溶地区煤矿山中具有较强的代表性。因此，通过分析新红林煤矿的充水水源和充水条件，采用解析法和泉流频率分析法预测新红林煤矿的涌水量，采用干扰井群法设计首采区主要含水层的疏干排水工程，拟编干扰井群条件下疏干排水的计算程序，调试并模拟计算矿区疏干排水工程的参数。提出水害防治的初步技术方案。对指导矿井进行安全生产，有重要的现实意义。同时，对贵州省乃至我国南方岩溶石山区类似条件下的煤矿山水害防治都具有重要的参考意义。
Coal deposit flooding injury style mostly divided into karst fill coal deposit, sandstone crevice water filled coal deposit, quaternary system water and surface water filled coal deposit. It is karst water filled give priority to karst region colliery best.Owing to karst developmental offset wrought shaft water filled nonuniformity, quantity outburst larger, stronger, combine with atmospheric precipitation intimate . Flooding injury threat to mine produce safety in production more and more heavy.
Xinhonglin coal mine is a newbuild shaft, according to exploration results, borefield water filled fountainhead in the future come frome containing water or moisture exuberance of karst aquifer bespread to upper of workable seam, be subjected to karst upgrowth control in the middle of rock formation upgrowth underground foci runoff conduit, groundwater supply have ground surface stream besides camp and atmospheric precipitation of camp precinct, rock formation containing water excessively nonuniformity. Groundwater foci runoff at the middle of aquifer. head division exist in groundwater runoff～discharge area of deposit mostly water filled aquifer. Shaft once communicate aquifer in the future of exploitation, will be disastrous, gusty, irreversible accident. The deposit geohydrologic condition of the this borefield possess stronger representativeness in uniformity karst region coalmine.It through analyses Xinhonglin coalmine's water filled fountainhead and water filled condition, to forecast inflow of water of the Xinonglin coalmine, bring up introduction technical proposal for flooding injury prevention and cure. It have important actual meaning to supervise shaft proceed safety in production.At the same time, it hase important reference sense to Guizhou province and even to south of south country's karst section of similar conditions coalmine flooding injury prevention and cure.
引文
[1] 煤炭科学院北京开采所，煤矿地表移动与覆岩破坏规律及应用[M]，煤炭工业出版社，1981，12
[2] 张利标，“大井”法防治煤层项板水[J]，采矿技术Vol．3No．3，2003
[3] 林杭等，顶板突水分析的研究方法[J]，煤炭学报，Vol．22No．1，2002
[4] 武强等，评价煤层项板涌(突)水条件的“三图——双预测法”[J]，煤炭学报，Vol．25No．1，2000
[5] 邓纲等，模糊聚类分析法预测顶板砂岩含水层突水点及突水量[J]，煤炭安全，Vol．35No．1，2004
[6] 王强等，利用综合物探技术确定煤矿老窑采空区、陷落柱及断层的赋水性[J]，科技大观
[7] 洪雷等，最大效果测度值法研究矿井突水水源[J]，中国煤田地质，Vol．14No．2，2002
[8] 马广明等，回采工作面项板突水预报与防治对策[J]，煤炭安全，No．3，2001
[9] 刘小松等，基于GIS的东滩煤矿顶板突水预测预报[J]，河北建筑科技学院学报，Vol．19No．3，2002
[10] 郭仁炳等，国外煤层突水治理研究浅谈[J]，煤炭学报Vol．23No．1，2001
[11] 薛禹群主编，《地下水动力学》，地质出版社，1997．9
[12] 大纯，张人权，史毅虹等，《水文地质学基础》，地质出版社，1995．6
[13] 柴登榜主编，《矿井设计手册》，中国建筑工业出版社，1985
[14] 杨成田主编，《专门水文地质学》，地质出版社，1985
[15] 地质部门矿区水文地质干部进修班，《矿井涌水量预测方法》，中国工业出版社，1963．9
[16] 王永红，沈文著，《中国煤矿水害预防及治理》，1996．6
[17] 陈希廉，等《地质学》，冶金工业出版社，1997．7
[18] 刘春平，邓长城，多类型水文地质参数优选方法，工程勘查，1994年02期
[19] 祈德武，煤矿水害防治中的综合水文地质分析方法，煤田地质与勘探，1980．02
[20] 谢永生，矿井水文地质综合勘查研究与应用，山东科技大学学报(自然科学版)，1998年04期
[21] 杨云云，水文资料成果评价方法的探讨，重庆交通学院学报，2000年03期
[22] 金光炎，朱湖根等，水文设计值的不确定性分析，合肥工业大学学报，2000年S1期
[23] 赵惠媛，谈水文分析中日暴雨与二十四小时时段雨量的转换，森林工程，2001年03期
[24] 邹正盛，赵智荣，浅析抽水水文地质参数确定中的问题，水文地质工程，2001年03期
[25] 郭建青，母敏霞，邓丽萍，等，浅层含水层水文地质参数的统计分布与空间相关性，勘查科学技术，2002．04期
[26] 樊怀仁，习小花，陈广斌，焦坪矿区矿井水文地质条件分析，陕西煤炭，2002年03期
[27] 石中平，水文地质求参实际问题探讨，西安理工大学学报，2002年01期
[28] 袁小明，安庆铜矿水文地质特征及矿坑水害防治，有色金属设计，2003年02期
[29] 邵艳，水文分析与计算中的假设检验，安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2003年02期
[30] 李惠萍，杨桥煤矿水库水害的治理[J]，煤矿安全，2001，09
[31] 陈建生，郑州矿区水害与防治技术[J]，煤炭科学技术，200107
[32] 陈泉霖，陈新奇，直流电法在探测煤矿井地质因素中的应用[J]，中国煤矿地质，2002，03
[33] 施龙青，华丰煤矿—1100水平综放开采水害评价及防治水技术研究[D]
[34] 胡友彪，论矿区疏干排水的不良环境效应与矿井水的综合利用[J]，中国矿业，Vol．6No4，1997．7
[35] 梁世儒、王培黎，肥城矿区奥陶系石灰岩岩溶水害的防治技术，见岩石力学矿山压力和岩层控制国际学术讨论会集，山东泰安，1991
[36] 中国科学院地质研究所岩溶研究组，中国岩溶研究，北京：科学出版社，1979
[37] 中国矿业学院煤田地质勘探教研室编，煤矿地质学，北京：煤炭工业出版社，1979
[38] 归和荣，许光泉等，桃园煤矿矿井充水条件及充水水源识别，淮南职业技术学院学报，Vol．3No．9，2003年第4期
[39] 刘广涛，稳定流单井抽水试验水文地质参数确定及涌水量预测，建筑行业 专版，广东科技，2006．2第150期
[40] 黄景坡，王为标，浅析贾汪矿区降雨量与涌水量的关系，煤炭科技，2006年第1期
[41] 鲍道亮，连斌，物探技术在矿井防治水中的应用，龙岩师专学报，Vol．21No．6，2003．12
[42] 张本臣、刘喜信等，矿坑涌水量预测的影响因素分析，吉林地质，Vol．25No．1，2006．3
[43] 朱玉清、任智德，矿井岩溶水害的综合防治技术，山东煤炭科技，2005．4
[44] 黄卓广，黄钟焕等，比拟法在矿区矿坑涌水量预测应用实例，西部探矿工程，2006年第3期
[45] 管恩台，武强，矿井涌水量预测评述，中州煤炭，2005年第1期
[46] 赵敏清，李向国等，矿井涌水量分析，西部探矿工程，2006年第1期
[47] 刘前明，贵州岩溶水充水矿井涌水量预测探讨，中国煤田地质，Vol．13No．2，2001．6
[48] 范福生，中小煤矿防治水工作，河北煤炭，1999年第4期
[49] 张文泉，李家祥等，矿井顶板涌水量的模糊预测与防治决策研究，矿业研究与开发，Vol．21No．2，2001．4
[50] 正根，《水文地质学》，地质出版社，1980
[2] 张利标，“大井”法防治煤层项板水[J]，采矿技术Vol．3No．3，2003
[3] 林杭等，顶板突水分析的研究方法[J]，煤炭学报，Vol．22No．1，2002
[4] 武强等，评价煤层项板涌(突)水条件的“三图——双预测法”[J]，煤炭学报，Vol．25No．1，2000
[5] 邓纲等，模糊聚类分析法预测顶板砂岩含水层突水点及突水量[J]，煤炭安全，Vol．35No．1，2004
[6] 王强等，利用综合物探技术确定煤矿老窑采空区、陷落柱及断层的赋水性[J]，科技大观
[7] 洪雷等，最大效果测度值法研究矿井突水水源[J]，中国煤田地质，Vol．14No．2，2002
[8] 马广明等，回采工作面项板突水预报与防治对策[J]，煤炭安全，No．3，2001
[9] 刘小松等，基于GIS的东滩煤矿顶板突水预测预报[J]，河北建筑科技学院学报，Vol．19No．3，2002
[10] 郭仁炳等，国外煤层突水治理研究浅谈[J]，煤炭学报Vol．23No．1，2001
[11] 薛禹群主编，《地下水动力学》，地质出版社，1997．9
[12] 大纯，张人权，史毅虹等，《水文地质学基础》，地质出版社，1995．6
[13] 柴登榜主编，《矿井设计手册》，中国建筑工业出版社，1985
[14] 杨成田主编，《专门水文地质学》，地质出版社，1985
[15] 地质部门矿区水文地质干部进修班，《矿井涌水量预测方法》，中国工业出版社，1963．9
[16] 王永红，沈文著，《中国煤矿水害预防及治理》，1996．6
[17] 陈希廉，等《地质学》，冶金工业出版社，1997．7
[18] 刘春平，邓长城，多类型水文地质参数优选方法，工程勘查，1994年02期
[19] 祈德武，煤矿水害防治中的综合水文地质分析方法，煤田地质与勘探，1980．02
[20] 谢永生，矿井水文地质综合勘查研究与应用，山东科技大学学报(自然科学版)，1998年04期
[21] 杨云云，水文资料成果评价方法的探讨，重庆交通学院学报，2000年03期
[22] 金光炎，朱湖根等，水文设计值的不确定性分析，合肥工业大学学报，2000年S1期
[23] 赵惠媛，谈水文分析中日暴雨与二十四小时时段雨量的转换，森林工程，2001年03期
[24] 邹正盛，赵智荣，浅析抽水水文地质参数确定中的问题，水文地质工程，2001年03期
[25] 郭建青，母敏霞，邓丽萍，等，浅层含水层水文地质参数的统计分布与空间相关性，勘查科学技术，2002．04期
[26] 樊怀仁，习小花，陈广斌，焦坪矿区矿井水文地质条件分析，陕西煤炭，2002年03期
[27] 石中平，水文地质求参实际问题探讨，西安理工大学学报，2002年01期
[28] 袁小明，安庆铜矿水文地质特征及矿坑水害防治，有色金属设计，2003年02期
[29] 邵艳，水文分析与计算中的假设检验，安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2003年02期
[30] 李惠萍，杨桥煤矿水库水害的治理[J]，煤矿安全，2001，09
[31] 陈建生，郑州矿区水害与防治技术[J]，煤炭科学技术，200107
[32] 陈泉霖，陈新奇，直流电法在探测煤矿井地质因素中的应用[J]，中国煤矿地质，2002，03
[33] 施龙青，华丰煤矿—1100水平综放开采水害评价及防治水技术研究[D]
[34] 胡友彪，论矿区疏干排水的不良环境效应与矿井水的综合利用[J]，中国矿业，Vol．6No4，1997．7
[35] 梁世儒、王培黎，肥城矿区奥陶系石灰岩岩溶水害的防治技术，见岩石力学矿山压力和岩层控制国际学术讨论会集，山东泰安，1991
[36] 中国科学院地质研究所岩溶研究组，中国岩溶研究，北京：科学出版社，1979
[37] 中国矿业学院煤田地质勘探教研室编，煤矿地质学，北京：煤炭工业出版社，1979
[38] 归和荣，许光泉等，桃园煤矿矿井充水条件及充水水源识别，淮南职业技术学院学报，Vol．3No．9，2003年第4期
[39] 刘广涛，稳定流单井抽水试验水文地质参数确定及涌水量预测，建筑行业 专版，广东科技，2006．2第150期
[40] 黄景坡，王为标，浅析贾汪矿区降雨量与涌水量的关系，煤炭科技，2006年第1期
[41] 鲍道亮，连斌，物探技术在矿井防治水中的应用，龙岩师专学报，Vol．21No．6，2003．12
[42] 张本臣、刘喜信等，矿坑涌水量预测的影响因素分析，吉林地质，Vol．25No．1，2006．3
[43] 朱玉清、任智德，矿井岩溶水害的综合防治技术，山东煤炭科技，2005．4
[44] 黄卓广，黄钟焕等，比拟法在矿区矿坑涌水量预测应用实例，西部探矿工程，2006年第3期
[45] 管恩台，武强，矿井涌水量预测评述，中州煤炭，2005年第1期
[46] 赵敏清，李向国等，矿井涌水量分析，西部探矿工程，2006年第1期
[47] 刘前明，贵州岩溶水充水矿井涌水量预测探讨，中国煤田地质，Vol．13No．2，2001．6
[48] 范福生，中小煤矿防治水工作，河北煤炭，1999年第4期
[49] 张文泉，李家祥等，矿井顶板涌水量的模糊预测与防治决策研究，矿业研究与开发，Vol．21No．2，2001．4
[50] 正根，《水文地质学》，地质出版社，1980