季節(jié)性降水和蓄水對(duì)礦井涌水量的影響

1、季節(jié)性降水和蓄水對(duì)礦井涌水量的影響摘 要：為了有效掌握礦井涌水規(guī)律， 分折了 19882010年新安煤礦的逐月涌水量， 對(duì)豐水期礦井涌水量增加百分率進(jìn)行了比較，指出礦井涌水量隨著開采范圍的擴(kuò)大，總體上呈逐年增加 趨勢(shì)，同時(shí)受降水和人為影響表現(xiàn)出階段性特點(diǎn)；并從理論上預(yù)測(cè)了小浪底水庫蓄水將對(duì)新安礦 礦井涌水量的長期影響。關(guān)鍵詞： 降水 小浪底蓄水 礦井涌水量The impact of seasonal precipitation and water storage on the inflow of coal mineHe Zhiqiang , Li Shuwen , Guo Haojie , G

2、uo Zhenqiao( Xinan coal mine, Yima Coal Industry Group Co., Ltd. Luoyang 471842, China ) Abstract : For the purpose of mastering the law of the mine water inrush effectively, the monthly inflow of mine water from 1988 to 2010 were analyzed, the percentage of increase in inflow of mine water during h

3、igh water period were compared. The results point out that the inflow of mine water is increasing along with the expansion of mining year by year, and meanwhile, it is impacted by precipitation and human action at some stage. It is theoretically inferred that the inflow of Xin an mine water will be

4、effected by water storage in Xiaolangdi Reservoir for a long time.Key words : precipitation, water storage in Xiaolangdi Reservoir, inflow of mine water義煤股份公司新安煤礦位于河南新安縣城以北15km處，暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，具夏季炎熱多雨、冬季寒冷多風(fēng)的特 征。該礦1988年底建成投產(chǎn)，開采范圍50.3km2,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150 萬t/a，主采二疊系山西組二1煤層，煤種為貧瘦煤，煤厚018.8m, 平均4.22m。流經(jīng)本井田的河流有

5、畛河、石寺河和北冶河,其中畛河為流經(jīng) 該井田的主要河流,屬黃河水系。畛河發(fā)源于青野地,最終流入小 浪底庫區(qū)。河床寬度 200500m,河道寬度2030m石寺河流入本 井田后，在石寺村西匯入畛河， 河床寬度100200m河道寬度10 20m。北冶河從井田東部流入庫區(qū)。畛河、石寺河和北冶河流量隨季節(jié)變化顯著，雨季水位高，流量大，于旱季節(jié)斷流。2010年7月24日新安礦區(qū)降水量達(dá)110mm畛河洪流量達(dá)410m/s，淹沒寬度150m 左右。新安礦40%井田面積位于小浪底水庫+275m設(shè)計(jì)水位線之下，水 體下儲(chǔ)量可達(dá)8000萬t o小浪底水利樞紐工程于 1997年10月截流， 2001年底主體工程全面完

6、工。在氣候變暖，遭遇極端氣候情況下， 小浪底水庫高水位蓄水將改變新安井田地下水動(dòng)力條件，增大礦井 突水風(fēng)險(xiǎn)。1礦井涌水量自1988年1月至2010年11月新安煤礦礦井歷年月平均涌水量 變化趨勢(shì)見圖1 o1400由圖1可以看出：礦井涌水量基本上呈逐年緩慢上升趨勢(shì)，表 明隨著巷道掘進(jìn)長度的增加，采空區(qū)范圍擴(kuò)大，含水層揭露面積的 加大，涌水點(diǎn)增多，礦井涌水量增大。同時(shí)也可以看出礦井涌水量 的歷年值還隨著季節(jié)季節(jié)變化產(chǎn)生不同程度的增減。2季節(jié)性降水對(duì)礦井涌水的影響表1礦井多年豐水期排水量與降水量統(tǒng)計(jì)表年度枯水期 排水量 (mVh)月 份降水量(mn)豐水期 排水量 (m/h)增加幅 度(m/h)降水率

7、(%1984123.37221.3137.0413.7411.148977.1127.564.063.29209.9154.4255.4844.991985177.13789.9192.5415.418.78158.4182.925.793.279129.2181.474.342.451986162.02758.9173.5211.57.098156.9167.935.913.65984.2184.7922.7714.051987156.1967133.1181.425.2116.1461.9177.3621.1713.55884.4175.0118.8212.049135.5180.6924

8、.915.941988159.357138.1182.3322.9814.428301.1172.1512.88.04958.7187.6528.317.751989119.197185.9173.6554.4645.698124168.3849.1941.271990178.846117.7257.9479.144.227157.723375.342.11991：229.91 1841.2290.3560.4426.281992217.77187.6238.1620.469.398127.7282.9265.2229.961993211.81798.7255.743.8920.728136.

9、5265.4153.625.3927.85239.6627.8513.141994246.867112.3207.8260.9624.698112.3278.1431.2812.679150.9303.2956.4322.851998195.097184.2358.48163.3983.75870405.09210107.699171.3297.0910252.319992707203.43528230.3857.53528230.39143.33609033.332000419.1379347050.8712.18150499.880.6719.2935.5439.520.374.92001

10、276.177102.9594317.83115.12002 J265.78775.8302.837.0213.92003277.67275.2282.75.11.88254405.8128.246.29236.334264.423.22004512.83 :9117.35185.171.02006561.67712362058.3310.4813464078.3313.9914262563.3311.32007496.67720852023.334.7878.257073.3314.8940.555053.3310.72008592.57134.25952.50.42009548.5889.

11、65501.50.279635556.51.22010625.5715067044.57.1812072094.515.192571589.514.3I II*1 11I1!3 J-11丈曲九上,二忙沁乂.60201o OO 81402001 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55401,%率水降圖2豐水期礦井排水量增加百分率與時(shí)間關(guān)系曲線圖通過統(tǒng)計(jì)礦井多年豐水期排水量與降水量， 得到豐水期礦井排水量增加率與時(shí)間的關(guān)系曲線（見圖2），該曲線隨時(shí)間近似成波狀變化， 直接表征礦井涌水量的演變趨勢(shì)。因此可將礦井涌水量與降水量的聯(lián) 系分為

12、三個(gè)階段：（1）、建井至 1998 年，礦井排水量的年內(nèi)動(dòng)態(tài)與大氣降水基本同 步，每年79月份為豐水期，降水量集中，降水強(qiáng)度大，礦井排水量 也比較大；而每年的16月份為枯水期，降水量很小，礦井排水量小 且比較穩(wěn)定。豐水期降水量增加的百分率隨著時(shí)間的推移而逐年遞增， 豐水期涌水量增加率已由 1984年的 1 1 提高到 1998年的 52.3 。（2）、1999 年至 2009 年，豐枯期涌水量增加率逐漸下降。經(jīng)歷了 95 年突水淹井后礦井恢復(fù)生產(chǎn)， 采掘條件大幅度優(yōu)化， 采空區(qū)面積 快速增加，礦井涌水量增加的同時(shí)，采空區(qū)涵蓄裂隙所導(dǎo)下滲降水能 力提高，發(fā)揮了緩沖涌水強(qiáng)度的作用，枯水期老空水持續(xù)

13、涌入采掘空 間，保持了排水量。（3）、2010 年，礦井涌水受極端暴雨洪水明顯影響。 8月份新安 煤礦在經(jīng)歷石寺鎮(zhèn)自 1982 年以來最大暴雨洪水過程后， 礦井西翼采區(qū) 上山涌水量較以往增加了約 120m3/h 。經(jīng)過調(diào)查分析， 在遭遇極端降水 情況下，洪水灌入上部歷史老窯，通過采動(dòng)裂隙的溝通和西翼上部采 空區(qū)涌入到該礦一水平巷道，從而增加了礦井汛期涌水量。3 庫區(qū)蓄水對(duì)礦井涌水的影響 從礦井涌水量與小浪底水位相關(guān)曲線圖上看，小浪底蓄水運(yùn)營 10 年間，每年 6、7月份進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)，所形成水位波谷一般對(duì)應(yīng)礦 井涌水量高峰段，表明在現(xiàn)階段庫區(qū)低于+270m水位蓄水對(duì)新安煤礦礦 井涌水沒有直接

14、影響。800圖3 2001-2010年礦井涌水量與降水、庫區(qū)水位相關(guān)曲線圖同時(shí)小浪底水庫蓄水與新安礦礦井涌水存在間接的密切聯(lián)系。 2007年秋至2009年春這段時(shí)間，該區(qū)降水量偏少，庫區(qū)水位較低，受 當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)因素制約該礦未能監(jiān)測(cè)到水庫精確水位。但2008年豐水期礦井涌水量增加幅度明顯低于往年，說明庫區(qū)水位降低，減少了對(duì)二i煤層上部砂巖裂隙含水層的補(bǔ)給，降低了對(duì)奧灰承壓水排泄區(qū)的“阻 力”即減弱了對(duì)礦井頂?shù)装搴畬拥挠绊懽饔?。長遠(yuǎn)來看，全球氣候變暖問題日益突顯，極端天氣越來越頻繁， 因此必須充分考慮到在歷史罕見暴雨洪水情況下，小浪底水庫超警戒 蓄水時(shí)，新安煤礦充水條件將發(fā)生重大變化：第一，由于歷

15、史久遠(yuǎn)、 歷經(jīng)重組整合，新安礦周邊諸多廢棄小煤窯水文地質(zhì)情況未能真正掌 握，周邊小煤礦充水后將成為嚴(yán)重威脅礦井安全的地下水庫；第二， 礦井頂?shù)装逯苯映渌畬訉⑼ㄟ^水淹區(qū)露頭得到庫區(qū)水的逆向補(bǔ) 給，雖然不會(huì)威脅礦井安全，但會(huì)增加礦井排水投入；第三，新安礦 一旦奧灰透水，將會(huì)得到庫區(qū)水的補(bǔ)給。黃河水位較蓄水前將抬高60m 奧灰水地下徑流的排泄點(diǎn)標(biāo)高將會(huì)有相應(yīng)的抬升，水力梯度和流速也 會(huì)相應(yīng)地變小，從而對(duì)奧灰水的補(bǔ)給、排泄和突水量的大小產(chǎn)生一定 的影響；第四，封閉不良鉆孔和小煤礦井眼將成為庫區(qū)水直接灌入新 安礦的通道。4 結(jié)語新安煤礦水文地質(zhì)條件極復(fù)雜，在礦井建設(shè)生產(chǎn)初期季節(jié)性降水 對(duì)礦井正常涌水量年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化影響較大；隨著礦井采掘條件改善和 生產(chǎn)能力提高，受采空區(qū)面積、小窯排水和庫區(qū)蓄水多因素的綜合影 響，降水對(duì)礦井涌水的季節(jié)性影響有所降低；現(xiàn)在和未來，在遭遇歷 史罕見暴雨洪水情況下，礦井涌水量將呈現(xiàn)明顯增加?？紤]極端氣候條件下，小浪底水庫高水位蓄水后，煤層頂?shù)装宓?直接和間