深部煤矿地下水温对矿井涌水量预计的影响

1问题的提出随着我国经济快速发展，浅部煤炭资源日趋枯竭，矿井开采深度逐渐增加，特别是东部矿区，大部分生产矿井的开采深度已达600m，其中最深达到了1300m。预计未来20a，我国很多煤矿开采深度将达到1000~1500m。伴随着深部煤炭资源开采，地应力增大、矿井涌水量加大、地温升高等地质环境愈加复杂，深部岩土体固-液-气-温耦合效应具有强烈非线性和明显时效性，突发性灾害剧增[1]。兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿位于巨野煤田中部，为巨厚松散层覆盖的全隐蔽煤田，新生界厚度473.00~746.60m，平均为634.80m。开采水平-860m，整个矿井划分为十一个采区，按矿井初步设计方案，赵楼矿井生产初期开采一、三采区，主采煤层为山西组3煤。根据勘探资料，矿井正常涌水量预计为324m3/h，矿井最大涌水量为648m3/h。自2009年12月正式生产以来，1302、1304、1306、11301工作面3煤顶板相继产生较大涌水量，2012年3月矿井最大涌水量达到913m3/h，超过预计结果近50%。原矿井排水系统能力已经不能满足实际需要，给安全生产带来不利影响。据调查，与赵楼煤矿相邻的郭屯煤矿和龙固煤矿（同样属于深部煤矿）也存在相同问题[2-3]。产生上述问题的原因，笔者认为与深部矿井高水温有一定关系，勘探时期预计矿井涌水量时对水温的变化没有给予足够重视。从理论上分析，矿井水温升高，水—岩作用过程及强度会提高，含水层渗透系数会增大，渗透系数变化对矿井涌水量会造成一定影响。从文献检索情况看，国内外深部矿井地下水温对矿井涌水量影响研究薄弱，因此，研究深部煤矿地下水温对矿井涌水量预计的影响十分必要。2地下水温对含水层渗透系数影响深部煤矿地下含水层温度随深度的增加呈逐渐深部煤矿地下水温对矿井涌水量预计的影响刘汉湖1，李秀晗2，姜振泉3，曹丁涛4，孟凡贞2（1.中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221116；2.兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东菏泽272000；3.中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116；4.兖州煤业股份有限公司，山东邹城273500）摘要：随着我国煤矿开采深度增加，地温、含水层水温升高，相应地含水层渗透系数增大，渗透系数的变化会对矿井涌水量产生一定影响。矿井勘探时期对该问题重视不够。以赵楼煤矿为例，考虑地下水温对渗透系数影响，采用解析法预计了矿井正常涌水量，预计结果为398.53m3/h，与不考虑地下水温变化情况相比较，增加59.63m3/h，增加幅度为17.60%，表明地下水温是影响深部煤矿矿井涌水量的重要因素。关键词：深部煤矿；渗透系数；水温；矿井涌水量中图分类号：TD742+.1文献标识码：AAStudyonDeepPartCoalmineGroundwaterTemperatureImpactMineWaterInflowEstimationLiuHanhu1,LiXiuhan2,JiangZhenquan3,CaoDingtao4andMengFanzhen2(1.SchoolofEnvironmentalScienceandSpatialInformatics,CUMT,Xuzhou,Jiangsu221116;2.ZhaolouCoalmine,HezeEnergyandChemicalIndustryCo.Ltd.,YanzhouCoalMiningCo.Ltd.,Heze,Shandong272000;3.SchoolofResourcesandEarthScience,CUMT,Xuzhou,Jiangsu221116;4.YanzhouCoalMiningCo.Ltd.,Zoucheng,Shandong273500)Abstract:Alongwiththecoalminingdepthdeepeninginthecountry,geotemperatureandaquiferwatertemperatureisrisingandper⁃meabilitycoefficientincreasingcorrespondingly.Thevariationofpermeabilitycoefficientwillhaveacertainimpactonminewaterin⁃flow,buthadnotbeenpaidenoughattentionontheproblemduringcoalmineexploration.TakingtheZhaoloucoalmineasanexample,consideringgroundwatertemperatureimpactonpermeabilitycoefficient,usinganalyticmethod,estimatednormalmi