蔡梦雅 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230032）

1 工程概况

潘集外围勘查区为潘谢矿区的延深勘查区，同一主采煤层的埋藏深度均较深（-800m以下），相对矿区生产矿井的主采煤层处于更深处，故定义潘集外围勘查区为潘谢矿区深部。太灰、奥灰作为A组煤底板，其岩溶富水性对A组煤的安全开采具有重要的影响，查明其岩溶富水性规律，对A组煤的开采具有十分重要的意义[1-2]。通过潘谢矿区内太灰和奥灰岩溶含水层在不同深度处的钻孔单位涌水量、渗透系数值、水压、渗透系数、单位涌水量等量值分别和埋深的关系，得到深部岩溶含水层富水性的垂向演化规律[3-4]。

2 太灰岩溶富水性垂向演化规律

在潘谢矿区深部进行抽水试验的钻孔共有4个：11-3、5-1、11-2、25-1，注水试验钻孔共有 3 个：24-3、17-1、19-1。其中各抽水钻孔的抽水层位分别为：11-3钻为11-2煤层含水层，5-1钻为太原组灰岩裂隙水C31-C34，11-2钻为13-1煤煤层含水层，25-1钻为奥灰岩溶裂隙含水层；各注水钻孔的注水层位分别为：24-3钻为8煤砂岩裂隙含水层，17-1钻为13-1煤顶底板砂岩裂隙含水层，19-1钻为太原组灰岩裂隙水C31-C34。其中19-1钻孔平均工作段深度1206.92m，其所测单位涌水量0.0013L/(s·m)，渗透系数0.004m/d，水压11.62MPa。17-1钻孔平均工作段深度 908.7m，单位涌水量 0.0778L/(s·m)，渗透系数0.0476m/d。24-3钻孔平均工作深度1068.72m，其所测单位涌水量0.00186L/(s·m)，渗透系数0.00860m/d。

深部到达太灰奥灰的抽、注水钻孔较少，为了研究同一含水层处于不同深度值时的岩溶富水性，现参考临近生产矿井的太灰含水层抽水资料，根据深度值为筛选依据，得到下列数据如表1。

太灰水抽水资料数据 表1

使用origin作图软件，根据上表中的数据得出太原组灰岩单位涌水量、渗透系数、水压和深度的关系图如下图1。

根据图1分析可知：太灰水的水压随着深度的增加整体上呈现为正相关增加的趋势，且水压远远超过安全临界值0.06MPa，可见太灰含水层的水压大；渗透系数除外围5-1钻孔的渗透系数为0.1223m/d之外，其他均小于0.04m/d，说明太灰含水层渗透性整体表现为不透水到弱透水；单位涌水量除外围5-1钻孔单位涌水量0.0369L/(s·m)之外，其他均小于0.01L/(s·m)，表明太灰含水层富水性为弱到中等。同时，单位涌水量与渗透系数之间的变化趋势表现为较一致，据此可推测出岩体的渗透性能在一定程度上可以控制其富水性。又由对水压随深度的增加而增大的规律可推测出，在深度较大时，含水层顶底板的岩石较为致密，具有较好的阻隔水性能，但随着水压的增大，个别部分的岩石开始出现顶底板破裂现象，所以出现了单位涌水量和渗透系数突然增大的现象。总体上来说，深部勘查区太灰岩溶含水层特点为：水压大，水量小。

图1 太灰水单位涌水量、渗透系数、水压随深度的变化曲线

单位涌水量和渗透系数突然增大的钻孔为外围5-1钻孔测得的数据，也即深部勘查区范围内钻孔，从而说明了相同太灰岩溶含水层位，深部勘查区处于更深处，水压也相对增大，单位涌水量和渗透系数则相对较大。而灰岩岩段做为A组煤底板，在进行A组煤开采时应考虑太灰岩溶含水层特征。

3 奥灰岩溶富水性垂向演化规律

25-1钻孔为揭露奥灰段钻孔，平均工作段深度为 1387.44m，单位涌水量为 0.0004058L/(s·m)，渗透系数为0.001m/d，水压为14.90MPa。结合周边矿井打到奥灰层位的钻孔，根据深度值作为筛选依据，得到下列数据（如表2）。

奥灰水不同层位抽水资料统计结果 表2

使用origin作图软件，根据上表中的数据得出奥灰单位涌水量、渗透系数、水压和深度的关系图如下图2。

根据图2分析可知，水压随深度增加而增加，水压值均在6MPa以上，且在外围25-1钻孔达到最大水压值14.90MPa，更是远远超过安全临界值0.06MPa；单位涌水量均小于 1L/(s·m)，说明其富水性弱到中等，在五-六O1+2-2钻深度828.31m附近处达到最高值为0.808L/(s·m)，在其他深度处富水性为较小且变化不大；渗透系数除五-六O1+2-2钻828.31m附近达到最高值1.638m/d外其他深度处均基本小于0.3m/d，说明为不透水到弱透水。

图2 奥灰水单位涌水量、渗透系数、水压随深度的变化曲线

五-O1+2-2钻孔附近处渗透系数和单位涌水量值较大，而水压值较为正常，究其原因，其中五-六O1+2-2钻孔属于顾北井田，由顾北井田A组煤底板灰岩水文补勘报告可知，揭露奥灰的五-六O1+2-2钻孔在于845.24m附近发生了全泵量漏水现象，并见溶洞迹象，且岩溶深度为845.00～853.00m。故上图中表现为较大的渗透系数和单位涌水量，而水压值则较为正常。总体上来说，奥灰岩溶发育为不均一，富水性为不均一，奥灰岩溶含水层水压大且随着深度增加而增大。

4 结论

①太灰与奥灰岩溶含水层中渗透系数与单位涌水量随深度的变化趋势均具有较好的一致性，表现为渗透系数越大，其富水性也相应变大，推测渗透性能在一定程度上控制着其富水性，同时水压随深度增加也呈现为正相关。总体来说太灰水具有水压大，水量小的特点，奥灰具有富水性不均一，岩溶发育不均一的特点。

②分析结果与淮南矿业集团潘北煤矿A组煤开采底板灰岩水文地质条件地面水文钻孔勘探报告较为吻合。因太灰和奥灰岩溶含水层之间可能存在断层破碎带、隐伏岩溶陷落柱等导致存在水力联系，故具体情形还有待进一步的勘探工作。