第２４卷８期 ２０１２年８月 ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１６７４－１８０３．２０１２．０８．０９ 文章编号：１６７４—１８０３（２０１２）０８—００４３—０５ 中国煤炭地质 ＣｏＡＬ ＧＥ０Ｌ０ＧＹ ０Ｆ ＣＨＩＮＡ Ｖ０１．２４ Ｎｏ．Ｏ８ Ａｕｇ． ２０１２ 基于地下水流场数值模型的矿井突水量预算 丁湘 ．刘普伦 （１．中煤科工集团西安研究院，陕西西安７１００５４；２．定陶县水务局，山东定陶２７４１００） 摘要：矿井发生特大突水后，第一时间掌握突水水源，并预测突水量的大小，可以为制定水害治理方案提供有力支 持。利用前期通过放水试验获取的水文地质参数及建立的井田奥陶系灰岩含水层数值模型，对峰峰矿区九龙煤矿的 突水水源及突水量进行了分析计算。结果发现：突水初期与突水点相距２ ３５０ｍ的奥灰观测孔的水位下降趋势与前期 奥灰放水试验的基本一致，因此，判断突水水源为煤系地层基底奥陶系灰岩含水层水。实测瞬时突水量为２ ７７８ｍａ／ｈ； 利用比拟法得到的Ｑ—Ｓ方程预箅突水量为２ ８７９ｍ３／ｈ；通过数值模型预算的突水稳定涌水量为２ ２８０ｍ３／ｈ，三者相差 不大，以此说明数值模拟在矿＿， Ｉ突水量预算中具有一定的实用价值。 关键词：奥灰水；数值模拟；比拟法；突水量 中图分类号：Ｐ６４１．２；ＴＤ７４２ ．１ 文献标识码：Ａ Ｍｉｎｅ Ｗａｔｅｒ Ｂｕｒｓｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ Ｆｌｏｗ Ｆｉｅｌｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ Ｄｉｎｇ Ｘｉａｎｇ ，Ｌｉｕ Ｐｕｌｕｎ （１．Ｘｉａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐ，Ｘｉａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００５４； ２．Ｄｉｎｇｔａｏ Ｃｏｕｎｔｙ Ｗａｔｅｒ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ，Ｄｉｎｇｔａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２７４１００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈ ｅｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｈａｓ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｍｉｎｅｓ，ｔｏ ｆｉｎｄ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔ ｑｕａｎｔｉ￣ａｔ ｆｉｒｓｔ—ｔｉｍｅ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｄａｍａｇｅ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｄｒａｗｉｎｇ ｕｐ．Ｕｓｉｎｇ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｍｉｎｅｆｉｅｌｄ Ｏｒｄｏｖｉｅｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ａｑｕｉ￣ｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｒｏｍ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｏｕｔｆｌｏｗ ｔｅｓｔｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉ￣ｉｎ ｔｈｅ Ｊｉｕｌｏｎｇ ｃｏａｌｍｉｎｅ，Ｆｅｎｇｆｅｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｈａｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ：ｔｈｅ ｗａｔｅｒ－ｔａｂｌｅ ｌｏｗｅｒｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ａｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｈｏｌｅ ｉｎ Ｏｒｄｏｖｉｅｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ａｐａｒｔ ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ２３５０ｍ ｄｕｒｉｎｇ ｉｎｉｔｉａｌ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｓｔａｇｅ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｏｕｔｆｌｏｗ ｔｅｓｔｓ，ｔｈｕｓ，ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｂａｓｅｍｅｎｔ Ｏｒｄｏｖｉｅｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ａｑｕｉｆｅｒ ｗａｔｅｒ． Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｓ ２７７８ｍ３／ｈ，ｕｓｉｎｇ ａｎａｌｏｇｕｅ ｍｅｔｈｏｄ Ｑ—Ｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ ２８７９ｍ３／ｈ， ｕｓｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｓｔａｂｌｅ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ２２８０ｍ３／ｈ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａｂｏｖｅ ｔｈｒｅｅ ｈａｖｅ ｏｎｌｙ ｌｉｔｔｌｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ，ｔｈｕｓ ｃａｎ ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｗａｔｅｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｎａｌｏｇｕｅ ｍｅｔｈｏｄ；ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ０引言 突水灾害发生后 大多数情况下井下不具备水 量测量条件，难以实时掌握突水量数据。在这种条件 下，可以采用以往水文地质勘探资料、放水试验数 据、三维数值模型和矿井水情实时监测数据，对突水 水源进行快速判断．对突水水量进行科学估算。对稳 定涌水量进行预测计算。为制定水害治理方案提供 可靠数据，从而为抢险救灾争取时间，减少人员伤亡 和经济损失。 ２００８年１Ｏ月３０日至１１月１７日。峰峰矿区九 探为目的的放水试验．获取了大量的水文地质资料， 并建立了井田奥灰地下水系统的三维数值模型，通 过参数的灵敏度分析，得出了合理反映奥灰含水层 的水文地质参数。 ２００９年１月８日该矿１５４２３Ｎ野青煤（４ 煤）工 作面在回采过程中采空区发生滞后突水。超过了矿 井的排水能力，致使矿井被淹。在突水灾害发生后， 急需对突水水源进行快速判断，对突水量、稳定水量 进行计算，为水害治理方案的制定和优化提供数据 支持。 龙煤矿在井田北翼实施了以奥陶系灰岩水可疏性勘 作者简介：丁湘（１９７６一），男，甘肃古浪人，工程师．主要从事水文地质 与工程地质研究工作。 收稿日期：２０１２—０７—１６ 责任编辑：樊小舟 １研究区水文地质条件 九龙矿是峰峰矿区主力生产矿井。随着开采水 平的延伸，深部水文地质条件趋于复杂．特别是底板 奥陶系灰岩水突水威胁日益增加。 本区野青煤（４ 煤）开采主要的充水水源包括野 中国煤炭地质 第２４卷 青、山伏青、大青及奥陶系灰岩含水层（图１）。野青、 山伏青、大青灰岩含水层为薄层灰岩含水层．由于厚 度小，地下水赋存空间有限，岩溶发育程度低，富水 性较弱，正常区段与奥陶系灰岩水之间无明显水力 联系。奥陶系灰岩含水层厚度达５００～６００ｍ．为本区 主要富水含水层，水位标高ｌ１１．７６ １３３．８０ｍ．水质类 型为Ｃ１・ＳＯ４一Ｃａ・Ｎａ，平均渗透系数Ｋ＝２．２１８ｍ／ｄ，平 均单位涌水量ｑ＝０．６３４Ｌ／（ｓ・ｍ）。 层 ｆ 。・ｌ６ 隔水层 Ｉ 隔水层６ ２８．３２ｍ７９ｍ 隔水层７ ９６． ８７ｍ ４３． ０５ｚ ｆ １。６皿隔水层 ｆ １６．．１８ｍ隔水层９ Ｉ 专 七ｒ上一 ｒ ］∈ ＝ Ｉ一 ， 图１研究区含（隔）水层组合柱状示意图 Ｆｉｇｕｒｅ Ｉ Ａ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｃｏｌｕｍｎ ｏｆ ａｑｕｉｆｅｒ（ａｑｕｉｆｕｇｅ）ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ １５４１３Ｎ工作面地面位于井田北翼，地面标高 １２３．３～１２７．４ｍ，煤层底板标高…６１６ ７１０ｍ，开采煤 层（４ 煤）均厚１．４ｍ，煤层底板下距奥陶系灰岩含水 层约９７ｍ，隔水层承受的奥灰水压力最高达 ９．２ＭＰａ，按照《煤矿防治水规定》，突水系数达 ０．０９５ＭＰａ／ｍ。 ２井田奥灰水系统三维数值模型及水文地 质参数 本次模拟计算应用Ｖｉｓｕａｌ ＭＯＤＦＬＯＷ ２０００软 件作为工具，采用ＰＣＧ２法，进行非稳定流模拟。建 立九龙井田奥灰含水层地下水系统的三维数值模 型。通过模拟分析水文地质问题，预测设计不同前景 下地下水动力场的响应。 根据以往勘探资料及本次非稳定流放水试验成 果资料，井田内奥灰含水层主要通过断层带接受边 界外奥灰含水系统的侧向补给（南部边界），东西两 侧受阻水断层切割及深部滞流区阻隔，与区外水力 联系较差，奥灰水主径流方向为自南向北。据此对含 水层结构、边界条件进行了以下概化：将奥灰含水层 概化为非均质各向异性单层含水系统结构：东、西部 边界处理为隔水边界（零流量边界）；南、北部处理为 一类水头边界（图２）。在模型的识别与校正过程中 对以上边界条件进行了必要的修改与完善．达到对 水文地质条件再认识的目的。 图２模拟区剖分图 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｉｌｓ 根据钻孑Ｌ资料将研究区采用三维矩形六面体剖 分，垂向上共剖分了三个单元层，平面上结点３３０ｘ ２１２个。整个模型共计剖分单元１３９ ９２０个．其中有 效单元１０４９４０个，无效单位（零通量单元）３４９８０ 个。在放水孔及观测孔位置，为了提高计算精度，以 实际的孑Ｌ位为基础，进一步增加结点，进行加密剖 分。 根据钻孔揭露的岩性变化及岩性组合。在垂向 上划分了２个对应的参数分区。在平面上根据前期 勘探资料及奥灰水文地质图，对奥灰含水层的渗透 系数划分为５个分区（图３），对弹性给水度划分为４ 个分区（图４１。 根据经验预给出各层水动力参数。经反复调整 参数．使观测孑Ｌ的模拟水头与实测水头的动态趋势 及相位基本一致。经反演得出研究区各项水文地质 参数，如表１、２所示。 由上表可见，区内自南向北奥灰的渗透性依次 减弱，垂向上埋深越大，渗透性越差，Ｋｘ，Ｋｙ：３．５～ ５．７５ｍ／ｄ；Ｋｚ：０．３～０．６２ｎｇｄ。弹性给水度 与Ｋ变化 规律一致，Ｓｓ：６．６５Ｅ一０６—９．８０Ｅ一０６／Ｌ。 在上述模拟计算基础上，分别对含水层渗透系 数、弹性给水度进行了灵敏度分析。分析结果表明模 型拟合程度相对较高，模型的仿真性比较可靠。 ３突水过程分析与计算 ３．１突水水源分析 ２００９年１月８日１２时３０分．九龙矿１５４２３ ８期 丁湘。等：基于地下水流场数值模型的矿井突水量预算４５ 区泵房排水能力，导致泵房淹没，之后水量持续增 大。 突水初期６０ｈ内，距突水点约２ ３５０ｍ的奥灰观 １孔水位降幅为１．８５ｍ；突水初期１２０ｈ内，水位降幅 达２２．７ｍ。水位下降趋势与前期奥灰放水试验水位 下降趋势基本一致（图５）。因此，判断突水水源为煤 ％ 一 ．● 图３渗透系数（ ）分区图 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ（的ｐａｒｔｉｉｔｏｎｉｎｇ 图４弹性给水度（ ）分区图 Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｅｌａｓｔｉｃ ｄｒａｉｎａｂｌｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ（ＳＳ）ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ 表１渗透系数计算成果表 Ｔａｂｌｅ １ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ 表２弹性给水度计算成果表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｌａｓｔｉｃ ｄｒａｉｎａｂｌｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ 区号 弹性给水度 ／Ｌ『 １ ９．８ＯＥ－０６ ２ ７．７０Ｅ－０６ ３ ７．４５Ｅ－０６ ４ ６．６５Ｅ—Ｏ６ （Ｎ）工作面发生突水，初始水量约９ＯＯｍ３／ｈ，２ｈ后涌 水量稳定在２４０ｍ３／ｈ左右。突水发生后４８ｈ。井下突 水量实测值为３５０ｍ３／ｈ左右；突水发生后６６ｈ，突水 量突然增大，实测瞬时突水量２７７８ｍ３／ｈ。超过下山采 系地层基底奥陶系灰岩含水层水。 一放水试验初期奥灰观测孔水位历时曲线 ——————、一突水初期奥灰观测孔水位历时曲线 ～———、 ＼＼ 目 ＼ 擅 ＼＼ 翠 篙 ＼。＼ ＼ 时间／ｄ 图５放水试验与突水初期奥灰水位历时曲线对比分析图 Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｃｏｎｔｒａｓｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｏｕｔｆｌｏｗ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ Ｏｒｄｏｖｉｃｉ蛐ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｗａｔｅｒ－ｔａｂｌｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ３．２突水水量计算 突水灾害发生初期，由于水量较小，可以在井下 观测突水量，但是当下山采区淹没后，测量淹没水位 标高非常危险。因此只能通过地面观测孔水位与奥 灰放水试验相比拟近似测算突水量。 ①Ｑ—Ｓ方程：放水试验过程中最大涌水量为 ４３６．７２ｍ３／ｈ，稳定涌水量为３９０ｍ３／ｈ，奥灰观ｌ孔最大 水位降深１２０ｍ。放水试验初期（２５ｈ）放水量（ｐ）与 奥灰观１孔水位降深（Ｓ）之间呈直线型关系，如图６ 所示。其关系式为： ０＝－１０．２４１Ｓ＋３４２．８３ ● ● ●●●／ ／ ● ／ 删 ． ． ・ ・ 耀 ｔ． ．３４０ ３００ ０ ２ ４ ６ ８ １０ 水位降朔｛／扣 图６放水试验初期涌水量与水位降深关系曲线 Ｆｉｕｇｒｅ ６ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｕｒｖｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｉｉｔａｌ ｏｕｔｌｆｏｗ ｔｅｓｔ ｏｕｔｌｆｏｗ ｒａｔｅ ａｎｄ ｗａｔｅ卜ｔａｂｌｅ ｄｒａｗｄｏｗｎ 中国煤炭地质 第２４卷 Ｑ＝ｌＯ．２４１Ｓ＋３４２．８３， （１） 由此推测突水初期突水水量与水位降深之间亦 为直线关系。 ②水位降深比拟：奥灰观１孔与放水中心间距 为９１０ｍ，与突水点间距约为２ ３５０ｍ，二者比值为１： ２．５８２４，由于井田南北走向长为８ｋｍ。东西倾斜宽为 ２．５ｋｍ，面积达２０．２ｋｍ ．井田内部为相对独立的奥灰 含水层水文地质单元，观１孔、放水中心、突水点基 本处于南北条带之上，因此，可以采用线性关系近似 计算突水量。 ③方程检验：突水发生后６６ｈ，即２００９年１月 １１ １３至１２日，奥灰观１孑Ｌ水位日降幅７５．０４ｍ，实测 瞬时突水量２ ７７８ｍ 厂ｈ，由此根据当日水位降深推算 当日突水量．与实测水量对比以检验比拟计算方程 的可靠性。 根据式（１），考虑观测孔与突水点的距离，按式 （２）测算突水量： Ｑ１＝１０．２４１Ａ・Ｓｌ＋３４２．８３ ， （２） 其中，Ｑ ——突水量，ｍ３／ｈ；Ｓ ——奥灰观１孔水位降 深，取９５．８９ｍ；Ａ——距离系数，取２．５８２４。则计算 得：Ｑ１＝２８７９ｍｆｆｈ。 实测瞬时突水量２ ７７８ｍ３／ｈ。二者相比相差 ｌＯｌｍ３／ｈ，相对误差为３．６％，计算结果比较准确。 综合上述，可按下列经验公式（式（３））计算矿井 最大突水量。 ｐ～＝１０．２４１Ａ・Ｓ ＋３４２．８３， （３） 其中，ｐ ｆ一最大突水量，ｍ３／ｈ；Ｓ ｘ＿一奥灰观１孑Ｌ 最大水位降深，取２１０．２６ｍ：Ａ为距离系数，取值同 上。则计算得：Ｑｍ．ｘ＝５ ９０３ｍＴｈ。即本次突水计算最大 突水量为５ ９０３ｍ３／ｈ。 ３．３稳定水量计算 如前所述，通过数值模型对放水试验整个过程 的反演与水位拟合．校正反演合理的模拟区水文地 质参数，最终建立了合理的反映试验区奥灰地下水 系统特征的数值模型。 在该数值模型的基础上，在不改变模型各项结 构参数（如：渗透系数，弹性给水度），适当调整初始 水位。对突水稳定水量进行计算。以突水过程中奥灰 观测水位为基本约束条件（主要为奥灰观ｌ孔），进 行模型的稳定流模拟。 首先对突水发生前的实测地下水流场进行分 析．如图７所示，除井田范围内几个长期稳定出水点 外．奥灰水位基本处于稳定状态。 在模型出水点虚拟设置放水孔，赋予实测突水 量值（３５０ｍ３／ｈ），在不改变其他参数的情况下，反复 图７突水发生前奥灰水位等值线图（实测） Ｆｉｇｕｒｅ ７ Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｗａｔｅｒ－ｔａｂｌｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｂｅｆｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ（ｍｅａｓｕｒｅｄ） 调试该孑Ｌ疏降水量使非稳定流计算的奥灰地下水位 与观测孔水位保持一致。模拟计算出突水发生后 ４８ｈ地下水流场如图８所示。地下水流场发生很大 晷 鲁 ８曷０导变化，除了井田南部长期涌水点（涌水量６０ｍ３／ｈ）外， 由于突水点的袭夺，流场方向基本指向突水点，此流 场特征与放水试验过程流程基本一致，说明可以通 过模型计算稳定突水量。 ／，，，，７ｌ千 Ｐ ’＇，，，，，，， Ｉ’’’’’’｝｝／ ＇＇’ 刈 ！、・ 戳 ｝・８２一—年 、，、 ’ｔｉ ／ ｉＩ 十， ”ｔｔ ｆ’夕／ ＂，／ ／ｒ 。 图８突水发生后４８ｈ模拟计算奥灰流场特征图 Ｆｉｇｕｒｅ ８ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ａｑｕｉｆｅｒ ｌｆｏｗ ｆｉｅｌｄ ｆｅａｔｕｒｅｓ ４８ ｈｏｕｒｓ ａｆｔｅｒ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｈａｐｐｅｎｉｎｇ ８ｏ￡鲁 ８期 丁湘。等：基于地下水流场数值模型的矿井突水量预算 ４７ 突水发生至奥灰水位稳定，水位实测历时曲线 见图９。突水发生６６ｈ之内，由于突水量较小，奥灰 水位降幅较小，约２２ｍ，大流量突水发生后，水位急 剧下降。水位降幅达１８９ｍ。在突水发生后２８８ｈ （１４ｄ），奥灰水位最终稳定在一１ １４．５８ｍ标高，最终水 位降幅为２１ ｌｍ。依据此水位标高验算稳定突水量。 ｌ５０ 。 。。’ 。 —。、 鑫５０ 鉴 。 ｔ －５ｏ ｛ 圈（ —１ ＋１ ＿—．＿＿Ｈ －１５０ Ｉ ｂ ｌＵ Ｉ５ Ｚ０ ＺＺ 时间／ｄ 图９奥灰观测孔水位（实测）自突水至稳定历时曲线 Ｆｉｇｕｒｅ ９ Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｈｏｌｅｓ ｗａｔｅｒ－ｔａｂｌｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ＣＢＩ＇Ｖ￣ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｈａｐｐｅｎｉｎｇ ｔｏ ｓｔａｂｌｅ 赋予虚拟放水孑Ｌ涌水量值并反复调试该值使稳 定流计算的奥灰地下水位与观测孔实测稳定水位 （一１１４．５８ｍ）保持一致，从而计算出奥灰水文稳定后 稳定突水量为２２８０ｍ 。 图１Ｏ为稳定流水位等值线。说明稳定突水量远 超过南部稳定出水点水量．形成了以突水点为中心 的稳定流场。 ４结论 通过对九龙煤矿突水情况的计算分析，得到以 下结论： ①建立了井田奥陶系灰岩含水层数值模型，并 分别对含水层渗透系数Ｋ值、弹性给水度Ｓｓ值进 行了灵敏度分析。分析结果表明模型拟合程度相对 较高，模型的仿真性比较可靠。 ②结合前期掌握的矿井水文地质资料和突水发 生前后的奥灰水位观测资料，判断突水水源为煤系 地层基底奥陶系灰岩水。 ③通过地面观测孔水位与奥灰放水试验相比 较，利用Ｑ—Ｓ方程近似测算出最大突水水量为 ５９０３ｍ３／ｈ。 ④通过数值模型对放水试验整个过程的反演与 水位拟合，校正反演出合理的模拟区水文地质参数， 最终建立了合理的反映试验区奥灰地下水系统特征 的数值模型，并利用模型计算出稳定突水量为 图１０稳定涌水量计算末期稳定水位等值线图 Ｆｉｇｕｒｅ １０ Ｓｔａｂｌｅ ｗａｔｅｒ－ｔａｂｌｅ ｃｏｎｔｏｕｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｏｕｔｌｆｏｗ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ２２８Ｏｍ３／ｌ１ ⑤以上对九龙煤矿突水水源、突水量及稳定涌 水量的分析计算，在堵水复矿方案的制定和优化过 程中发挥了关键作用。 参考文献： 【１】薛禹群．地下水动力学［Ｍ】．北京：地质出版社，１９９７． 【２】庞渭舟，刘维周．煤矿水文地质学（修订本）［Ｍ］．北京：煤炭工业出版 社．１９８６． ［３】虎维岳．矿山水害防治理论与方法【Ｍ】．北京：煤炭工业出版社，２００５． ［４】赵春虎，丁湘，王皓，等．高承压型矿井奥灰含水层数值模拟研究【Ｊ］． 煤矿开采，２０１０，（０３）：４７—４９． ［５】赵春虎，丁湘，何渊，等．基于数值模拟技术研究矿井底板垂向导水 构造［Ｃ］．中国煤炭学会矿井地质专业委员会２００８年学术论坛论文 集，２００８，９． 【６宋忠亮，６］曹始友．浅谈矿井突水量估算方法【Ｊ】＿山东煤炭科技，２００９， （０３）：１５１－１５２． ［７］王国利．关于数值法用于复杂型矿床涌水量预测中存在问题的讨 论［Ｊ】．冶金地质动态，１９９１，（１ １）：４３—４６． ［８】 Ｃａｒｍａ Ｓａｎ Ｊｕａｎ Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｅ． Ｋｏｌｍ． Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ， ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｃｋｓｏｎ Ｈｏｌｅ ａｌｌｕｖｉａｌ ａｑｕｉｆｅｒ ｕｓｉｎｇ ＡＲＣ／ＩＮＦＯ ａｎｄ ＭＯＤＦＬＯＷ［Ｊ】．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅｏｌｏｇｙ，４２ ｆ１９９６）：ｌ１９—１３７．
