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[摘 要]新河煤矿井下生产用水量大，在-240m井底水平施工奥灰含水层水文孔，与原生产供水系统并网，充足的水源自压稳定供给井下生产场点，解决了原供水水源不足、水质受限问题，降低供水成本。
[关键词]强承压含水层；奥灰钻孔；自压供水
中图分类号：TD311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0370-01
目前，煤矿井下的生产、消防洒水、防尘喷雾、冷却降温等方面消耗大量地用水，而传统的井下生产供水系统多源自地面水直接输供井下各生产用水地点，在地面建立蓄水池，安装供水泵，通过井筒中的供水管路以自流静压地方式向井下供水，但因供水设备多，常与地面生产及生活用水产生矛盾，造成供水管理程序复杂、供水成本高。山东新河矿业有限公司井下生产用水量约40m3/h，日用水量大，在地面供水地基础上，另在-240m水平井底水倉通过专门的清水泵（额定流量46m3/h，功率75kw）全天不间断供给，但-240m水平自然涌水量有限（约5m3/h），水源和水质均受限，无法解决供水紧张程度，地面生产生活用水受井下生产供水影响较大。
因此，根据新河矿井实际涌水情况及特殊水文地质条件，综合考虑供水成本、使用的难易程度及服务年限等，利用区内奥灰含水层水源充足、水质良好的资源优点，在井底-240m水平原副井等候室施工奥灰钻孔，孔深205.2m，终孔水量122.6m3/h。与原生产供水系统并网，充足的水源自压稳定供给井下生产场点，解决了原供水水源不足、水质受限问题，降低了供水成本。
1.地质及水文地质条件
1.1 地质概况
-240m井底车场位于3煤层露头区域，且受层滑断层影响，地层倾角较大，一般在26～45°左右，倾向90°左右。据新副井检3#孔钻探成果资料分析，在15下煤底板以下5.30m至十四灰顶存在层间滑动构造，推测为FH2滑动断层，落差约40m，具滑动镜面，该断层不含、导水。
1.2 水文地质条件
钻探区域主要含水层有三灰岩溶裂隙含水層、十灰岩溶裂隙含水层、奥陶系马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层，特征如下：
⑴ 三灰岩溶裂隙含水层
厚度2.20～7.50mm，平均4.58m。深灰色～灰黑色，隐晶质结构，性脆，质较纯，局部裂隙发育。揭露钻孔中大消耗～全漏水4孔次，漏水钻孔率57%。抽水试验单位涌水量0.000551～0.0729L/s.m，富水性弱。水化学类型为HCO3-K.Na型，水位标高+15.47～+15.57m。
⑵ 十灰岩溶裂隙含水层
厚度3.35～6.82m，平均5.1m，浅灰～深灰色，较致密、坚硬，含丰富的海相动物化石，岩溶裂隙发育不均一。本井田揭露7孔次，无一钻孔漏水。据唐口区勘探资料，钻孔漏失量4.16～10m3/h。抽水试验单位涌水量0.0061l/s.m，富水性弱；渗透系数0.052m/d，PH值7.4，矿化度3347mg/L，全硬度21.291mg/L，水化学类型为Cl.SO4-Ca.Na.Mg型， 水位标高+33.72m。该含水层为16煤直接顶板，是下组煤开采的直接充水含水层。
⑶ 奥陶系马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层
据区域资料，奥陶系石灰岩总厚约800m，主要由灰～灰褐色厚层状石灰岩组成，夹青灰色薄层泥灰岩，见有灰白色白云质石灰岩。本井田有15个钻孔揭露奥灰，最大揭露厚度为267.12m（DM-202孔），全漏水3次、消耗1次，钻孔漏失量1.28～20.0m3/h。奥灰质纯，岩溶裂隙较发育。抽水试验单位涌水量0.0099～0.9972L/s.m，富水性中等；水位标高+22.31～+32.68m，渗透系数0.094～1.89m/d，PH值为7.6，矿化度1052～5366mg/L，全硬度13.598～56.833mg/L，水化学类型为SO4.Cl-Ca.Na.Mg型。
2.供水施工情况
2.1 钻探施工
在井底-240m水平原副井等候室管道井位置施工奥灰钻孔，钻孔为立孔，终孔深205.2m，钻入奥灰84.2m。孔内下设Φ168mm套管5m，下设Φ128mm套管50m，下设Φ89mm套管120m。孔深115.0m揭露奥灰含水层前孔内涌水，初始水量20.0m3/h，终孔水量122.6m3/h，水压2.6MPa，水温18.1℃。经水质化验全分析，水质类型为SO4.Cl-Ca.Na.Mg型，总硬度13.598～56.833mg/L，矿化度1052～5366mg/L，PH值为7.6，呈中性。
2.2 供水情况
钻孔施工完成后，经7天时间的疏放水，水量稳定，水质良好，在孔口安设双不锈钢高压闸阀，并采用26m无缝钢管与-240m水平供水管路连接，实现钻孔供水与原供水系统的并网。供水水源调整及供水系统改造完成后，经长时间地供水验证，效果良好。
3.技术关键及主要创新点
3.1 技术关键
⑴ 井田浅部奥灰含水层富水性强，水源充足、稳定，水质好，可作为良好的生产用水水源。
⑵ 奥灰含水层自身水位较高，可通过自压稳定供给井下各生产场点，不需要另安设动力供水设备。
⑶ 奥灰水温低，PH值呈中性，适于井下防尘喷雾、钻孔、乳化液配制等生产用水，以及-980m水平降温系统冷却用水。
⑷ 奥灰水源孔施工工艺简单，易于并网。借用-240m水平副井管道井施工奥灰水源钻孔，无需打设专用钻房，钻探施工艺也较简单；只需26m管路即可实现钻孔与原供水系统并网，供水水源调整、供水系统改造快速。
3.2 主要创新点
⑴ 奥灰水源充足稳定，水质好，可满足井下各种生产用水要求。
⑵ 通过含水层自压供水，不需要其他动力供水设施，降低供水成本。
⑶ 利用管路直接连接钻孔与原生产供水系统，无需大的改动，即可实现供水水源调整、供水系统并网。
4.推广应用情况
利用奥灰承压含水层水源充足、水质良好和自压供水的资源优点进行供水系统优化改造，与原生产供水系统并网，充足的水源自压稳定供给井下生产场点，解决了原供水水源不足、水质受限问题，降低供水成本。优化后系统简单可靠、所需机电设备少，日常管理方便，降低供水及系统维护成本和水资源消耗，节约水资源，对保证矿井正常生产具有重要的现实意义和很好的推广价值。
[关键词]强承压含水层；奥灰钻孔；自压供水
中图分类号：TD311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0370-01
目前，煤矿井下的生产、消防洒水、防尘喷雾、冷却降温等方面消耗大量地用水，而传统的井下生产供水系统多源自地面水直接输供井下各生产用水地点，在地面建立蓄水池，安装供水泵，通过井筒中的供水管路以自流静压地方式向井下供水，但因供水设备多，常与地面生产及生活用水产生矛盾，造成供水管理程序复杂、供水成本高。山东新河矿业有限公司井下生产用水量约40m3/h，日用水量大，在地面供水地基础上，另在-240m水平井底水倉通过专门的清水泵（额定流量46m3/h，功率75kw）全天不间断供给，但-240m水平自然涌水量有限（约5m3/h），水源和水质均受限，无法解决供水紧张程度，地面生产生活用水受井下生产供水影响较大。
因此，根据新河矿井实际涌水情况及特殊水文地质条件，综合考虑供水成本、使用的难易程度及服务年限等，利用区内奥灰含水层水源充足、水质良好的资源优点，在井底-240m水平原副井等候室施工奥灰钻孔，孔深205.2m，终孔水量122.6m3/h。与原生产供水系统并网，充足的水源自压稳定供给井下生产场点，解决了原供水水源不足、水质受限问题，降低了供水成本。
1.地质及水文地质条件
1.1 地质概况
-240m井底车场位于3煤层露头区域，且受层滑断层影响，地层倾角较大，一般在26～45°左右，倾向90°左右。据新副井检3#孔钻探成果资料分析，在15下煤底板以下5.30m至十四灰顶存在层间滑动构造，推测为FH2滑动断层，落差约40m，具滑动镜面，该断层不含、导水。
1.2 水文地质条件
钻探区域主要含水层有三灰岩溶裂隙含水層、十灰岩溶裂隙含水层、奥陶系马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层，特征如下：
⑴ 三灰岩溶裂隙含水层
厚度2.20～7.50mm，平均4.58m。深灰色～灰黑色，隐晶质结构，性脆，质较纯，局部裂隙发育。揭露钻孔中大消耗～全漏水4孔次，漏水钻孔率57%。抽水试验单位涌水量0.000551～0.0729L/s.m，富水性弱。水化学类型为HCO3-K.Na型，水位标高+15.47～+15.57m。
⑵ 十灰岩溶裂隙含水层
厚度3.35～6.82m，平均5.1m，浅灰～深灰色，较致密、坚硬，含丰富的海相动物化石，岩溶裂隙发育不均一。本井田揭露7孔次，无一钻孔漏水。据唐口区勘探资料，钻孔漏失量4.16～10m3/h。抽水试验单位涌水量0.0061l/s.m，富水性弱；渗透系数0.052m/d，PH值7.4，矿化度3347mg/L，全硬度21.291mg/L，水化学类型为Cl.SO4-Ca.Na.Mg型， 水位标高+33.72m。该含水层为16煤直接顶板，是下组煤开采的直接充水含水层。
⑶ 奥陶系马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层
据区域资料，奥陶系石灰岩总厚约800m，主要由灰～灰褐色厚层状石灰岩组成，夹青灰色薄层泥灰岩，见有灰白色白云质石灰岩。本井田有15个钻孔揭露奥灰，最大揭露厚度为267.12m（DM-202孔），全漏水3次、消耗1次，钻孔漏失量1.28～20.0m3/h。奥灰质纯，岩溶裂隙较发育。抽水试验单位涌水量0.0099～0.9972L/s.m，富水性中等；水位标高+22.31～+32.68m，渗透系数0.094～1.89m/d，PH值为7.6，矿化度1052～5366mg/L，全硬度13.598～56.833mg/L，水化学类型为SO4.Cl-Ca.Na.Mg型。
2.供水施工情况
2.1 钻探施工
在井底-240m水平原副井等候室管道井位置施工奥灰钻孔，钻孔为立孔，终孔深205.2m，钻入奥灰84.2m。孔内下设Φ168mm套管5m，下设Φ128mm套管50m，下设Φ89mm套管120m。孔深115.0m揭露奥灰含水层前孔内涌水，初始水量20.0m3/h，终孔水量122.6m3/h，水压2.6MPa，水温18.1℃。经水质化验全分析，水质类型为SO4.Cl-Ca.Na.Mg型，总硬度13.598～56.833mg/L，矿化度1052～5366mg/L，PH值为7.6，呈中性。
2.2 供水情况
钻孔施工完成后，经7天时间的疏放水，水量稳定，水质良好，在孔口安设双不锈钢高压闸阀，并采用26m无缝钢管与-240m水平供水管路连接，实现钻孔供水与原供水系统的并网。供水水源调整及供水系统改造完成后，经长时间地供水验证，效果良好。
3.技术关键及主要创新点
3.1 技术关键
⑴ 井田浅部奥灰含水层富水性强，水源充足、稳定，水质好，可作为良好的生产用水水源。
⑵ 奥灰含水层自身水位较高，可通过自压稳定供给井下各生产场点，不需要另安设动力供水设备。
⑶ 奥灰水温低，PH值呈中性，适于井下防尘喷雾、钻孔、乳化液配制等生产用水，以及-980m水平降温系统冷却用水。
⑷ 奥灰水源孔施工工艺简单，易于并网。借用-240m水平副井管道井施工奥灰水源钻孔，无需打设专用钻房，钻探施工艺也较简单；只需26m管路即可实现钻孔与原供水系统并网，供水水源调整、供水系统改造快速。
3.2 主要创新点
⑴ 奥灰水源充足稳定，水质好，可满足井下各种生产用水要求。
⑵ 通过含水层自压供水，不需要其他动力供水设施，降低供水成本。
⑶ 利用管路直接连接钻孔与原生产供水系统，无需大的改动，即可实现供水水源调整、供水系统并网。
4.推广应用情况
利用奥灰承压含水层水源充足、水质良好和自压供水的资源优点进行供水系统优化改造，与原生产供水系统并网，充足的水源自压稳定供给井下生产场点，解决了原供水水源不足、水质受限问题，降低供水成本。优化后系统简单可靠、所需机电设备少，日常管理方便，降低供水及系统维护成本和水资源消耗，节约水资源，对保证矿井正常生产具有重要的现实意义和很好的推广价值。