礦井水地質(zhì)類型劃分及防治

1、水文地質(zhì)學(xué)讀書報(bào)告題目：礦井水地質(zhì)類型劃分及防治任課老師：劉忠保姓名：宋晨班級(jí)：地質(zhì)21503班學(xué)號(hào)：201500780時(shí)間:2018年4月25日 目錄1 礦井水文地質(zhì)介紹 22 礦井水文地質(zhì)類型劃分 43 礦井充水水源 64 礦井充水程度 7五礦井水害類型及整治措施 8六防治主要措施 13七結(jié)束語(yǔ) 14礦井水地質(zhì)類型劃分及防治摘 要：礦井水是日常生活中并不觸及的詞，但是礦井水害卻是威脅安全生產(chǎn)的重要災(zāi)害類型，分析和研究礦井水害原因?qū)ΦV井水害防治具有重要意義，不僅關(guān)系到廣大開(kāi)采人員的生命安全，還關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定與發(fā)展，所以為有效地減少或消除礦井水害事故，首先需要對(duì)礦井水害的成因有一個(gè)詳細(xì)的

2、了解和把握，才能做到因地制宜，對(duì)癥下藥。關(guān)鍵詞：礦井水害；防治礦井水害是影響采礦企業(yè)安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，礦井水害一旦發(fā)生，不但影響各采掘工作面的安全施工，還將導(dǎo)致人員傷亡，設(shè)備損壞，并淹沒(méi)礦井和采區(qū)，危害十分嚴(yán)重。為切實(shí)保證礦井安全生產(chǎn)，應(yīng)對(duì)礦井水害的發(fā)生原因進(jìn)行分析研究，根據(jù)礦井實(shí)際情況，采取有利措施進(jìn)行防治，不斷加強(qiáng)防治水技術(shù)研究和科技攻關(guān)，推廣使用礦井水害防治的新技術(shù)、新裝備和新工藝，是提高礦井防治水害工作的關(guān)鍵。一礦井水文地質(zhì)介紹1. 礦井水文地質(zhì)：礦井水文地質(zhì)是指研究礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中的水文地質(zhì)條件和礦井水處治方法的地質(zhì)工作。2.礦井水：凡是在礦井開(kāi)拓、采掘過(guò)程中，滲入、滴入、

3、淋入、涌入和潰入井巷或工作面的任何水源的水，統(tǒng)稱為礦井水。3.礦井水災(zāi)：礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，地面水和地下水通過(guò)各種通道涌入礦井，當(dāng)?shù)V井涌水超過(guò)正常排水能力時(shí)，就造成礦井水災(zāi)。4.礦井水害：凡影響生產(chǎn)、威脅采掘工作面或礦井安全的、增加噸煤成本和使礦井局部或全部被淹的礦井水,都稱為礦井水害。5.地下水：地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的水，狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水文地質(zhì)術(shù)語(yǔ)(GB/T 14157-93)中，地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。6.地下水分類：根據(jù)地下埋藏條件的不同，地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水三大類。（1）上層滯水是由于局部的隔水作用，

4、使下滲的大氣降水停留在淺層的巖石裂縫或沉積層中所形成的蓄水體。（2）潛水是埋藏于地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層上的地下水，通常所見(jiàn)到的地下水多半是潛水。當(dāng)?shù)叵滤鞒龅孛鏁r(shí)就形成泉。（3）承壓水（自流水）是埋藏較深的、賦存于兩個(gè)隔水層之間的地下水。這種地下水往往具有較大的水壓力，特別是當(dāng)上下兩個(gè)隔水層呈傾斜狀時(shí)，隔層中的水體要承受更大的水壓力。當(dāng)井或鉆孔穿過(guò)上層頂板時(shí)，強(qiáng)大的壓力就會(huì)使水體噴涌而出，形成自流水。 7.地表水進(jìn)入井下有多種途徑。(1) 地表水通過(guò)第四紀(jì)松散砂、礫層及基巖露頭，先是滲入補(bǔ)給地下水， 后在一定條件下進(jìn)入巷道。(2) 地表水通過(guò)構(gòu)造破碎帶或枯井直接潰人地下。(3) 洪

5、水期，洪水通過(guò)地勢(shì)低洼處的井口或沖破圍堤直接灌入井下。(4) 在水體下采煤時(shí)，煤層采動(dòng)后，頂板巖層垮落并產(chǎn)生斷裂，地表水可沿此導(dǎo)水?dāng)嗔褞нM(jìn)入井下。二礦井水文地質(zhì)類型劃分為了有針對(duì)性地做好煤礦防治水工作，從礦區(qū)水文地質(zhì)條件和井巷充水特征出發(fā)，根據(jù)礦井及其周邊是否存在老空積水、礦井受采掘破壞或影響的含水層性質(zhì)和富水性及補(bǔ)給條件、礦井涌水和突水分布規(guī)律及水量大小、煤礦開(kāi)采受水害威脅程度以及防治水工作難易程度等，把礦井水文地質(zhì)劃分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜、極復(fù)雜四種類型（見(jiàn)表）。類別分類依據(jù)簡(jiǎn)單中等復(fù)雜極復(fù)雜受采掘破壞或影響的含水層含水層性質(zhì)及補(bǔ)給條件受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補(bǔ)給條件差，補(bǔ)

6、給來(lái)源少或極少。受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補(bǔ)給條件一般，有一定的補(bǔ)給水源。受采掘破壞或影響的主要是巖溶含水層、厚層砂礫石含水層、老空水、地表水，其補(bǔ)給條件好，補(bǔ)給水源充沛。受采掘破壞或影響的為巖溶含水層、老空水、地表水，其補(bǔ)給條件很好，補(bǔ)給來(lái)源極其充沛，地表泄水條件差。單位涌水量q（L/s.m）q0.10.1q1.01.0q5.0q5.0礦井及周邊老空水分布狀況無(wú)老空積水。存在少量老空積水，位置、范圍、積水量清楚。存在少量老空積水，位置、范圍、積水量不清楚。存在大量老空積水，位置、范圍、積水量不清楚。礦井涌水量（m3/h）年平均Q1年最大Q2Q1180（西北地區(qū)Q190）Q23

7、00（西北地區(qū)Q2210）180Q1600（西北地區(qū)90Q1180）300Q21200（西北地區(qū)210Q2600）600Q12100（西北地區(qū)180Q11200）1200Q23000（西北地區(qū)600Q22100）Q12100（西北地區(qū)Q11200）Q23000（西北地區(qū)Q22100）突水量Q3（m3/h）無(wú)Q3600600Q31800Q31800開(kāi)采受水害影響程度采掘工程不受水害影響礦井偶有突水，采掘工程受水害影響，但不威脅礦井安全礦井時(shí)有突水，采掘工程、礦井安全受水害威脅礦井突水頻繁，采掘工程、礦井安全受水害嚴(yán)重威脅防治水工作難易程度防治水工作簡(jiǎn)單防治水工作簡(jiǎn)單或易于進(jìn)行防治水工程量較大，難

8、度較高防治水工程量大，難度高 注：1.單位涌水量以井田主要充水含水層中有代表性的為準(zhǔn)。2.在單位涌水量q，礦井涌水量Q1、Q2和礦井突水量Q3中，以最大值作為分類依據(jù)。3.同一井田煤層較多，且水文地質(zhì)條件變化較大時(shí)，應(yīng)分煤層進(jìn)行礦井水文地質(zhì)類型劃分。       煤礦要根據(jù)本規(guī)定的要求確定礦井水文地質(zhì)類型，提交類型劃分報(bào)告，由企業(yè)總工程師審定。1、 水文地質(zhì)簡(jiǎn)單（1、露頭區(qū)被粘土類土層覆蓋；2、被斷層切割封閉；3、地表泄水條件良好；4、屬于深部井田；5、在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上開(kāi)采；6、屬高原山地背斜正地形，煤層底部灰

9、巖無(wú)出露；7、煤層距頂?shù)装迳舷赂缓畬泳嚯x很大）二、水文地質(zhì)中等（受采掘破壞或影響的孔隙裂隙，溶隙含水層補(bǔ)給條件一般，有一定的補(bǔ)給水源）三、水文地質(zhì)復(fù)雜（1受采掘破壞或影響的主要是灰?guī)r溶隙-溶洞含水層，厚層砂礫石含水層(煤層直接頂?shù)装鍨楹皩?，其補(bǔ)給條件好，補(bǔ)給水源充沛。2未開(kāi)展水文地質(zhì)普查，存在老窯積水，資料不齊的整合和技改礦井。）四、水文地質(zhì)極復(fù)雜（受采掘破壞或影響的為巖溶含水層，其補(bǔ)給條件很好，補(bǔ)給水源極其充沛；1、礦井經(jīng)常的直接或間接受煤層頂?shù)撞炕規(guī)r溶洞-溶隙高壓富水含水層突水的威脅；2、灰?guī)r露頭分布范圍廣，河溪發(fā)育，山塘水庫(kù)多；3、在高原山地向斜正地形礦區(qū)灰?guī)r巖溶特別發(fā)育常形成暗

10、河系統(tǒng)或匯水封閉洼地）   礦井水文地質(zhì)類型一般每3-5年重新確定一次，但發(fā)生重大突水事故后（突水量首次達(dá)300m3/h以上或死亡3人以上）應(yīng)在一年內(nèi)重新確定礦井水文地質(zhì)類型。三礦井充水水源1礦井充水水源：礦井充水水源主要包括大氣降水、地表水、地下水和老空積水。地表水又可以分為河水、湖水、海水。地下水又包括巖溶裂隙水、砂巖裂隙水、第四紀(jì)松散沉積層潛水。2. 充水途徑：礦井水的充水途徑是指連接充水水源與礦井之間的流水通道。它是礦井充水因素中最關(guān)鍵的因素,大多數(shù)的礦井突水災(zāi)害正是由于對(duì)礦井充水途徑認(rèn)識(shí)不清而造成的。充水途徑主要有:構(gòu)造斷裂、頂板垮落、底板破壞、封閉不良

11、鉆孔、陷落柱等。3.充水強(qiáng)度：有了一定的充水水源和特殊的充水途徑,相應(yīng)的充水強(qiáng)度也得以確定。因此,礦井水害的主要的因素是充水水源和充水途徑。4.其它礦井水害產(chǎn)生的條件：對(duì)于突水以外的其它礦井水害產(chǎn)生的條件,除了上述的因素外,和煤層的品質(zhì)和圍巖的成分有關(guān),另外還有采礦設(shè)備、采礦技術(shù)等人為因素。四礦井充水程度礦井充水程度是指地下水涌入礦井內(nèi)的水量的多少，用來(lái)反映礦井水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度。生產(chǎn)礦井常用含水系數(shù)或者礦井涌水量2個(gè)指標(biāo)來(lái)表示礦井的充水程度，基建礦井的充水程度常用礦井涌水量表示。1、含水系數(shù)含水系數(shù)又稱富水系數(shù)，它是指生產(chǎn)礦井在某時(shí)期排出水量Q(m3)與同一時(shí)期內(nèi)煤炭產(chǎn)量P(t)的比值。

12、即礦井每采1t煤的同時(shí)，需從礦井內(nèi)排出的水量。含水系數(shù)KB(m3/ t)的計(jì)算公式為：KB = Q/P根據(jù)含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4 個(gè)等級(jí)：(1)充水性弱的礦井： KB <2 m3/t ;(2)充水性中等的礦井：KB = 25 m3/t;(3)充水性強(qiáng)的礦井： KB = 50 m3/t ;(4)充水性極強(qiáng)的礦井：KB >10 m3/t 。2. 礦井涌水量礦井涌水量是指單位時(shí)間內(nèi)流入礦井的水量，用符號(hào)Q 表示，單位為m3/d 、m3/h、m3/min。根據(jù)涌水量大小，礦井可分為以下4個(gè)等級(jí)：(1)涌水量小的礦井：Q < 2 m3/min ;(2)涌水量中等的礦

13、井：Q = 25 m3/min ;(3)涌水量大的礦井：Q = 515 m3/min ;(4)涌水量極大的礦井：Q > 15 m3/min。3. 礦井突水點(diǎn)突水量等級(jí)劃分礦井突水的突水量大小差異很大，對(duì)礦井的危害程度也不相同。根據(jù)我國(guó)礦井突水情況，1984 年5 月,煤炭工業(yè)部對(duì)礦井突水點(diǎn)突水量做了等級(jí)劃分。其等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是：(1)小突水點(diǎn)涌水量：Q1m3/min;(2)中等突水點(diǎn)涌水量：1 m3/min < Q 10 m3/min ;(3)大突水點(diǎn)涌水量：10 m3/min < Q30 m3/min;(4)特大突水點(diǎn)涌水量：Q > 30m3/min。五礦井水害類型及整治措

14、施1.礦井水害類型劃分按突水水源分：¡(1)地表水水害 ¡(2)松散層（沖積層）水害¡¡(3)砂巖裂隙水水害¡(4)薄層灰?guī)r水水害 (5)厚層灰?guī)r水水害 ¡(6)老空水（老窯水）水害2.按水進(jìn)入礦井的方式分：(1)井巷突水（不可預(yù)見(jiàn)） (2)正常礦井涌水（可預(yù)見(jiàn)） (3)頂板淋水(4)井筒漏水 (5)地表水倒灌（潰入）3.其它分類類型：礦井突水按采掘工作所處的階段，可分為掘進(jìn)突水與回采突礦井突水按所段可為突水與突水；（1）按突水點(diǎn)與開(kāi)采煤層所處的相對(duì)位置，可分為頂板突水、底板突水；（2）按突水相對(duì)于采掘工程進(jìn)行的時(shí)間可分為即時(shí)突水與滯

15、后突水（3）按突水點(diǎn)的水量大小，可分為小型突水(Q60m3/h)、中等突水(Q=60m3/h600m3/h)、大型突水(Q=600m3/h1800m3/h)和特大型突水(Q1800m3/h)。4.礦井水害的形成條件（1）斷裂構(gòu)造（斷層）：斷層是礦井充水的重要通道，地下水、地表水，甚至大氣降水都可能沿導(dǎo)水?dāng)鄬訚B入或涌入礦井。（2）巖溶陷落柱：巖溶陷落柱是由于煤系地層下伏的奧陶系灰?guī)r頂部巖溶發(fā)育，常形成巨大的溶洞，使上覆地層失去支撐，從而在重力作用下不斷向下垮落而形成。（3）構(gòu)造裂隙和地震裂隙:構(gòu)造裂隙：成巖或構(gòu)造活動(dòng)中形成的導(dǎo)水裂隙（天然導(dǎo)水裂隙）。l地震裂隙：現(xiàn)代地震活動(dòng)中新生成的裂隙。（4）

16、采動(dòng)導(dǎo)水裂隙帶：當(dāng)煤層采出后，采空區(qū)圍巖應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致頂板、底板破壞，在采場(chǎng)周圍形成破壞帶或人工充水通道。（5）導(dǎo)水鉆孔：未進(jìn)行封孔或雖封孔，但質(zhì)量不合乎要求的鉆孔便成為溝通煤層上部或下部含水層的導(dǎo)水鉆孔。2. 地下水災(zāi)害防治（1）采空區(qū)積水水害分析和防治 采空區(qū)指的是開(kāi)采多年的老礦井自身的舊巷、老窯或者臨近礦井的舊巷、老窯。從生產(chǎn)礦井的角度上講，可以依據(jù)礦井開(kāi)拓時(shí)間和采空區(qū)的形成時(shí)間的先后關(guān)系，將采空區(qū)分為兩類：在對(duì)礦井進(jìn)行正?；夭蓵r(shí)形成的采空區(qū)與以往存在的老窯采空區(qū)。依據(jù)煤層的賦存條件，在礦井的開(kāi)采過(guò)程中，一定會(huì)有地下空間場(chǎng)所形成，而且這些地下空間場(chǎng)所一定會(huì)揭露、接近一些含水層，倘

17、若這些地下空間場(chǎng)所所處位置低于含水層水位，就一定承受一定的靜水壓。而且在煤層開(kāi)采之后，會(huì)在這些地下空間場(chǎng)所形成采空區(qū)，進(jìn)而使得工作面上的覆巖層發(fā)生破壞、移動(dòng)，形成裂縫帶和冒落帶巖層，使得含水層水體漏入、滲入到采空區(qū)，影響礦井的正常生產(chǎn)。對(duì)采空區(qū)積水水害的防治可以從以下幾方面入手：第一，充分掌握采空區(qū)舊巷、老窯的積水情況，在井田開(kāi)拓的過(guò)程中明確記錄其采空區(qū)相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時(shí)，將其積水情況正確的填繪到礦井充水圖上。第二，探訪積水，形成礦井安全生產(chǎn)區(qū)域。（2）地表水造成的水害與防治 地表水是指湖、海、江、河、季節(jié)性的大氣降水以及水庫(kù)等地面水體。地表水對(duì)礦井造成的危害指的是地表水直接涌入到礦井的生活區(qū)、

18、工業(yè)場(chǎng)地以及礦井井筒，進(jìn)而影響了地表的生活、生產(chǎn)，比如：地表水直接灌入礦井井筒會(huì)使得礦井被淹，進(jìn)而影響礦井生產(chǎn)工作的正常運(yùn)行，地表水還可以透過(guò)地面的塌陷區(qū)、煤層的露頭地域及巖石受風(fēng)化破碎地帶中不能整體膠結(jié)形成的各洞口及裂隙等通道流入井下，進(jìn)而形成井下水，損害礦井部分生產(chǎn)區(qū)域。通過(guò)以上的分析可以發(fā)現(xiàn)，地表水對(duì)礦井的安全生產(chǎn)具有很大的影響，所以，礦井施工單位一定要采取一定的措施對(duì)地表水水害進(jìn)行有效的防治。礦井企業(yè)在確定礦井位置時(shí)，首先要充分的考慮該礦井位置以往的最高洪水位，從而保證主要建筑以及工業(yè)場(chǎng)地、井口、生活區(qū)加高到最高洪水位以上，同時(shí)，還應(yīng)該盡量避開(kāi)地表水通道處的泥石流、沖擊堆以及山洪流經(jīng)地

19、帶，另外，還應(yīng)該在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄖ谛购闇虾头篮榈虊?，防止地面水體直接涌入到工業(yè)場(chǎng)地、礦井井筒以及生活區(qū)。（3）地質(zhì)構(gòu)造水造成的水害與防治 含水層水源作為礦井最重要的充水源頭，是礦井水害的根源所在，所以，礦井水害防治的主要工作內(nèi)容是地下水防治。在理想狀態(tài)下，沉積巖層是完整、水平或者近似水平、連續(xù)的，但是，形成后的沉積巖層基本上都是傾斜的，而且這些沉積巖層有些被切斷了，有些被褶皺了。在礦井生產(chǎn)的過(guò)程中一般都要求要盡量降低礦井中的涌水量。因此，在采掘活動(dòng)過(guò)程中，一定要盡量避免或者減少揭露、接近地質(zhì)構(gòu)造帶，進(jìn)而在一定程度上避免采掘工作面突水事故的發(fā)生。對(duì)直接向礦井工作區(qū)域充水的地質(zhì)構(gòu)造帶含水層，可以使

20、用探放疏干降壓的辦法，消除礦井采掘工作面的淋水和涌水；倘若通過(guò)導(dǎo)水裂隙、巖漿侵入體以及斷層等含水層的水體作為補(bǔ)給源涌入到采掘破壞范圍時(shí)，一定要留設(shè)防水煤巖柱，減少礦井的涌水量，消除突水危險(xiǎn)；倘若當(dāng)含水層的這個(gè)補(bǔ)給通道不是很大，形成筑地下防水帷幕時(shí)，可以使用帷幕注漿法堵這個(gè)補(bǔ)給通道。（4）小煤礦積水造成的水害及防治 因?yàn)槊簩淤x存條件比較復(fù)雜，煤礦在進(jìn)行深層開(kāi)采的時(shí)候，在淺部會(huì)有個(gè)體小煤礦進(jìn)行無(wú)序化的開(kāi)采，而且這些小煤礦為了使得其效益達(dá)到最大，在開(kāi)采的過(guò)程中盲目的、沒(méi)有規(guī)范的開(kāi)采煤炭，導(dǎo)致大量積水采空區(qū)形成，更有甚者，有的小煤礦會(huì)突破井田的界限，與國(guó)有煤礦的部分采空區(qū)相連，使得這些個(gè)體小煤礦的涌水

21、、積水直接灌入帶國(guó)有煤礦中，這種做法不僅會(huì)影響國(guó)有煤礦的正常生產(chǎn)，還會(huì)威脅礦井施工人員的生命安全。六防治主要措施1.地面水的防治：地面防治水是指在地表修筑各種防排水工程,防止或減少大氣降水和地表水滲入礦井。(1)井口位置的布置。井口和其它建筑標(biāo)高一定要高出當(dāng)?shù)貧v史最高水位。(2)對(duì)地面河流的整治。包括鋪整河床、對(duì)河流進(jìn)行改道處理、設(shè)置排水溝及時(shí)排水。 圖2-4 防洪堤示意圖2.井下水的防治(1)疏水降壓。所謂疏水降壓防治礦井水害技術(shù),就是對(duì)威脅礦井安全生產(chǎn)的主要充水含水層水,通過(guò)專門的工程和技術(shù)措施在人工受控的條件下進(jìn)行超前疏干或疏降水壓,進(jìn)而減少或消除其在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)礦井安全的威脅。(2)截流注漿防治。截流注漿防治礦井水害技術(shù),是指根據(jù)具體的礦井水文地質(zhì)條件和水害類型與特點(diǎn),將研究配置的低滲透漿液注入含水層、隔水層中的空隙等,使之與圍巖固結(jié)成不透水的具有一定強(qiáng)度的整體,起到