第8章 礦井水文地質(zhì)

按地下水的埋藏條件分類

潛水：是位于第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的含在透水層中、能夠自由流動(dòng)的地下水。其水面是起伏不平的面，稱為潛水面。

潛水主要由大氣降水和地表水補(bǔ)給。多數(shù)情況下，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致。所以潛水的埋藏深度及含水層厚度經(jīng)常是變化的，而且變化范圍較大，其中以氣候、地形的影響最為顯著。

對(duì)采礦工作來(lái)說(shuō)，潛水對(duì)建井及露天開采的影響較大，對(duì)地下開采影響較小。

潛水特征：A）潛水直接接受大氣降水和比它水位高的地表水的滲入補(bǔ)給區(qū)一致；

B）潛水面不承受靜水壓力；

C）在重力作用下，由高向底流動(dòng)，稱潛水流；

D）潛水的埋深因地而異，與水位、水量變化有關(guān)。

承壓水（自流水）：是埋藏在兩個(gè)隔水層之間的透水層中的地下水，其運(yùn)動(dòng)受上下隔水層的約束和水壓的作用，通常是從補(bǔ)給區(qū)流向排泄區(qū)。其補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)不一致，受大氣降水變化的影響較小，不易受污染。

特征：A）承壓水具有靜水壓力；

B）以側(cè)向補(bǔ)給位主，因此補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)不一致；

C）承壓水逕流嚴(yán)格受隔水層控制，其埋藏分布主要取決于地質(zhì)構(gòu)造；

D）承壓水的動(dòng)態(tài)受降水、蒸發(fā)、水文等因素影響，但不如潛水顯著，水位變化幅度小，一般有滯后性；

F）由于有連續(xù)的隔水層的覆蓋，承壓水不易污染；按含水層空隙性質(zhì)分類

孔隙水：是指存在于疏松巖層的孔隙中的水；

導(dǎo)水性好補(bǔ)給充沛裂隙水：是賦存和運(yùn)動(dòng)于基巖裂隙中的地下水；風(fēng)化裂隙成巖裂隙構(gòu)造裂隙巖溶水：是儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)于可溶蝕裂隙和溶洞中的地下水；四、泉

泉是地下水的天然露頭，是地下水的一種重要排泄方式，是蓄水構(gòu)造水文地質(zhì)特征的重要表現(xiàn)。

研究意義：確定水文地質(zhì)單元的邊界；闡明巖層的富水性；有幫于判斷地下水的類型和動(dòng)態(tài)變化；分析泉水了解補(bǔ)給水源水質(zhì)；是理想的天然地下水資源；可減少水文勘探工作量。第二節(jié)礦井水的來(lái)源一、礦井水的分析大氣降水：是露天礦的直接充水水源；是地下采煤的間接充水水源。大氣降水對(duì)礦井充水強(qiáng)度與涌水量年降水量；降水性質(zhì)；地形；煤層埋深；覆蓋巖層的透水性。地表水：分布在井田范圍或附近的地表水，可能成為礦井充水水源；地表水的性質(zhì)和規(guī)模；地表水體與礦井間的充水通道，其隨礦井開采方式和采煤方式的不同而變化；含水層水：是礦井的最經(jīng)常和最主要的充水水源；多數(shù)情況：大氣降水、地表水→含水層→礦井影響因素礦井充水含水層的類型充水含水層厚度與分布含水層的補(bǔ)給條件與蓄水構(gòu)造類型空隙性富水性導(dǎo)水性靜水壓力含水層厚度越大、分布越廣、儲(chǔ)量越豐富、疏干越不易；向斜軸部——大靜水壓力——小含水層與煤層的關(guān)系煤層下部含水層煤層上方含水層

——塌陷情況距離遇斷層巷道揭露老窯水：是古代和近期的采空區(qū)及廢棄巷道，長(zhǎng)期停止排水而積存的地下水；其特點(diǎn)如下：老窯積水以靜儲(chǔ)量為主；一旦巷道揭露或巷道與老窯之間的煤巖柱強(qiáng)度小于它的靜水壓力時(shí)，積水傾出，瞬時(shí)涌水量大，來(lái)勢(shì)兇猛，具有很大的破壞性，可造成嚴(yán)重事故；老窯積水與其它水源無(wú)聯(lián)系時(shí)，短期突出易于疏干；老窯一般位于淺部，若與地表水有水力聯(lián)系，則造成穩(wěn)定的充水水源危害較大；老窯一般深度部大，但查清位置較困難，準(zhǔn)確位置無(wú)法查清，又無(wú)人敢下去查；老窯積水長(zhǎng)期處于停滯，一般酸性大，腐蝕性強(qiáng)，別是高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的水泵葉輪，由于水的沖擊和摩擦，腐蝕損壞得更快。斷層水對(duì)礦井的影響，主要是由于巷道揭露或由采掘活動(dòng)破壞了圍巖的隔水性能造成斷層帶的水涌入井下；

斷層水主要特點(diǎn)：其靜儲(chǔ)量不大，但往往與地表水、高壓強(qiáng)含水層溝通，對(duì)礦井生產(chǎn)造成巨大威脅；

斷層有時(shí)使煤層與富水性很強(qiáng)的巖溶水對(duì)口相接；或者由于間層的存在碰壞了巖層的完整性，因而降低了巖層的強(qiáng)度，這些常是礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜化；

也有的斷層破碎帶內(nèi)充填了許多破碎的柔性巖石（如粘土巖）、煤粉、斷層泥等，也可能起隔水作用。因此對(duì)斷層的透水性質(zhì)應(yīng)作具體分析。如果在礦井中有許多條斷層，斷層的交叉處是最容易發(fā)生透水事故的位置，應(yīng)特別注意。

斷層水：斷層破碎帶，常是地下水良好聚集場(chǎng)所和通道除此而外，還有其它人為因素的導(dǎo)水通道；如：未封好的鉆孔二、地下水的動(dòng)態(tài)觀測(cè)地下水埋藏在地下，始終處于運(yùn)動(dòng)和變化之中，這種運(yùn)動(dòng)和變化主要表現(xiàn)在水位、水量、水溫、水質(zhì)等方面。從事礦井水文地質(zhì)工作的人員，要經(jīng)常的、全面的對(duì)礦區(qū)各水文地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，掌握地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律和分析礦井水的變化，觀察內(nèi)容包括：水位觀測(cè)，水量觀測(cè)，水溫和水質(zhì)觀測(cè)。水位觀測(cè)

在觀測(cè)孔中，按設(shè)計(jì)要求定期觀測(cè)地下水水位；利用水位觀測(cè)預(yù)報(bào)透水事故發(fā)生；利用水位觀測(cè)，了解斷層導(dǎo)水性；（斷層兩側(cè)的水位差、地表泉水）利用水位觀測(cè)了解突水水源；利用水位觀測(cè)，了解地下水與地表水的補(bǔ)給關(guān)系；可解決問題流量觀測(cè)

礦井涌水量與降雨量的關(guān)系；河流流量觀測(cè)；礦井涌水量觀測(cè)。（浮標(biāo)法、堰測(cè)法、容積法、觀測(cè)水倉(cāng)法）第三節(jié)礦井涌水量的預(yù)測(cè)方法正確的計(jì)算未來(lái)井巷及采區(qū)的涌水量大小，是一項(xiàng)重要而復(fù)雜的工作。它對(duì)煤田的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)有很大的影響，并且也是開采設(shè)計(jì)部門選擇采掘方案，制定疏于措施，確定排水設(shè)備的主要依據(jù)。

一、地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

地下水的運(yùn)動(dòng)條件沿水流方向具有水位差

巖層必須透水運(yùn)動(dòng)速度及水量

必備條件

巖石透水性地下水水位差水力坡度

=（H1-H2）/L地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

紊流：水流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不連續(xù)，流來(lái)混雜而不平行；層流：水流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)連續(xù)不斷，流束手行而不混雜；

地下水運(yùn)動(dòng)的基本定律——達(dá)爾西定律

Q=K?ω?△H/L其中：Q——滲透流量（m3/s）；

K——滲透系數(shù)（m/s）；

△H——水位差（m）；

L——砂巖長(zhǎng)度（m）；

ω——過(guò)水?dāng)嗝娣e（m2）。二、井筒涌水量計(jì)算

潛水完整井涌水量計(jì)算:

系指井筒開鑿在潛水含水層中，并打穿含水層到隔水底板；自流水完整井涌水量計(jì)算：

系指井筒開鑿在自流水含水層中，并全部揭露含水層；巷道涌水量預(yù)測(cè)方法：第四節(jié)礦井水的防治

——以防為主，防治結(jié)合一、井筒位置選定制定防治工程計(jì)劃前，進(jìn)行大量的實(shí)際調(diào)查和必要的觀測(cè)工作；堅(jiān)持礦井防治水與礦井水的利用相結(jié)合、地表與井下相結(jié)合、多種方法相結(jié)合的綜合治水方針；防水工程布置，按照礦井的開拓程序及速度，結(jié)合地形等天然條件，用由近到遠(yuǎn)（即先采區(qū)上部，后向外圍擴(kuò)展），由線到面（即先修溝，然后逐漸到大面積），由低到高（即先低洼處，后山坡）；先重點(diǎn)后一般（即先修漏水最嚴(yán)重的地段），因地制宜、隨高就低、因陋就簡(jiǎn)、就地取材等原則。力求避免穿過(guò)強(qiáng)含水層或富水帶；井筒所選定地點(diǎn)的巖層要完整、穩(wěn)定，避開破碎帶和巖溶發(fā)育地段；距離礦井可能突水的危險(xiǎn)地段要有足夠的安全距離；另外，在地表、井口標(biāo)高要高于歷年最高洪水水位，保證在任何情況下均使井口或其他地面設(shè)施，不致于被水所淹。二、地表防水地表水的下滲是礦井涌水量劇增的一個(gè)重要因素地表水防治挖溝排（截）洪堵塞通道河流改道鋪整河床三、井下防治水老空積水的探放：采空區(qū)，由于地表水和地下水的補(bǔ)給，充滿了大量積水。其特點(diǎn)：

一般積水范圍不明（特別是一些老礦井），串聯(lián)關(guān)系復(fù)雜、水量大、酸性強(qiáng)、水頭壓力高、危害大。特別是礦井周邊的老窯。要隔離積水需保留大量的安全煤柱，一方面影響資源的回收，另一方面，由于資料不清、范圍不確，可能引起積水的突然涌出，釀成災(zāi)害事故。

因此，探老窯水是采礦工作中防患于未然的必要措施，是探明可采邊界和安全開來(lái)的主要手段。

3．地下暗河的治理堵塞繞過(guò)截流斷源四、礦井水的防止方法防止方法抽排法：排水系統(tǒng)，將水抽排到地表堵截法疏降法注漿堵水井筒注漿堵水井筒地面預(yù)注漿井筒工作面預(yù)注漿井壁注漿巷道注漿堵水注漿恢復(fù)被淹礦區(qū)或采區(qū)井下截水建筑物的設(shè)置為了使井下局部地區(qū)的涌水不致波及全區(qū)或?yàn)榱硕陆厮?，需在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)建筑截水建筑物（防水閘），將開采區(qū)與水源隔離。防水閘防水閘門——一般設(shè)置在可能發(fā)生突水需要堵截而平時(shí)仍需運(yùn)輸和行人的巷道內(nèi)，如井底車場(chǎng)、井下水泵房。。。防水墻——為隔絕有繼續(xù)大量涌水而砌筑的一種永久性封閉的擋水建筑，多為混凝土修筑。組成混凝土閘墩門框門扇形狀平面狀球狀柱狀五、井下防止煤柱的留設(shè)煤層直接與疏松含水層掩蓋；煤層直接與含水豐富的巖層接觸時(shí)。在這種條件下，保安煤柱不應(yīng)小于20米。

煤層被強(qiáng)含水層所掩蓋時(shí)。在這種情況下，煤柱的圍設(shè)主要