1、Contents,水文地质基本知识,1,矿井充水条件,2,矿井水水害防治技术与方法,3,4,2 矿井充水条件,矿井水：在煤矿建设和生产过程中，进入井筒、巷道和工作面的各种类型水源的水。矿井充水：水进入矿井的过程。充水条件：矿井充水水量的大小是由许多因素综合作用决定的。在这许多冈素中一定的水源和充水通道是造成矿井充水的两个重要因素，即充水条件。,一、矿井充水的水源矿井充水必然有某种水源的补给，一般矿井充水的水源主要有大气降水、地表水、地下水和老窑积水。(一)大气降水大气降水是矿井水的重要补给来源，特别是在开采地形低洼并且埋藏较浅的煤层时，大气降水往往是矿井充水的主要水源。,2 矿井充水条件,当开
2、采高于河谷地表（特别是分水岭）下的煤层时，大气降水往往成为唯一水源。,1、大气降水作为水源的特点1）矿井涌水量的大小与该区的降水量大小、降水性质及延续时间有关。（南方较北方影响大）2） 矿井涌水量的大小随季节的不同而变化。雨季矿井涌水量大，旱季矿井涌水量小，而且涌水量的高峰期往往比降水滞后一定时间。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,3）大气降水渗入量随开采深度的增加而减少。即同一矿井不同的开采深度，影响程度不同。,2 矿井充水条件,1、大气降水作为水源的特点,一、矿井充水水源,（二)地表水位于矿井附近或直接位于矿井以上的河流、湖泊、水池、水库等地表水可通
3、过一定的通道进入矿井，成为矿井充水的水源。地表水能否进人矿井，主要取决于巷道距离水体的远近、水体与巷道之间的岩层性质及构造，其次是开采方法。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,1、地表水进入矿井的途径主要有：（1）通过第四纪松散砂、砾层及基岩露头渗入补给地下水，然后在适当条件下进入巷道；,2 矿井充水条件,（二)地表水,一、矿井充水水源,（二)地表水1、地表水进入矿井的途径主要有：（2）通过构造破碎带或古井直接溃人井；,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,（二)地表水1、地表水进入矿井的途径主要有：（3）洪水期间，通过井口(或冲破围堤)直接灌入；,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,（二)地
4、表水1、地表水进入矿井的途径主要有：（4）沿采空区上方的冒落裂隙带进入。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,2、地表水需要考虑以下几个问题： 地表水作为矿井充水水源本身的特点：（1）煤层距地表水体越近，矿井涌水量越大。（2）常年性水体，其水体越大，矿井涌水量越大，且稳定，淹井后不易疏干。（3）多数季节性河流，在旱季地表虽然断流，但地下迳流却依然存在，仍然起到补给含水层的作用。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,2、地表水需要考虑以下几个问题： 与煤层的相对关系： （1）地表水体位于煤层之下，无影响。 （2）位于煤层之上，有影响，其影响大小取决于：二者的垂距和地下水体的岩性组合。,2 矿井充
5、水条件,一、矿井充水水源,(三) 矿体及围岩空隙中的地下水根据含水岩石空隙的性质，地下水为：孔隙水，裂隙水和岩溶水；它是矿井最直接、最常见的水源。 孔隙水：松散岩层的孔隙中； 裂隙水：特点：水量较小，但水压较大。与其它水源有无联系对涌水量的影响大，涌水量逐渐减小，甚至干涸，反之，涌水量增加，造成突水事故； 岩溶水：特点：水压高、水量大、来势猛、涌水量稳定，不易疏干，危害性大。华北和华南常见。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,(四)老窑积水古代和近期的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而积存的地下水，通常称为老窑积水。有如下特点：（1）象地下水库，且浅部分布多；分布不规则，准确位置不易确定；
6、来势凶猛，在短暂时间内可有大量的水涌人井巷，且水中常携带着煤块、石块等，有时含有有害气体，破坏性很大。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,(四)老窑积水（2）老窑积水一般为酸性水（PH：3左右），对金属有腐蚀性，易损坏升下的金属设备。（3）若它与其他水源无水力联系时，则易疏干；若与其他水源有水力联系时，则可造成稳定的涌水，危害性极大。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,在某一个具体充水事例中，常由某一种水源起主导作用，但也可能由几种水源综合起作用。因此，在具体分析矿井充水水源时，应该进行充分的实地调查分析，找出水源的主次，便于合理地防治水。,2 矿井充水条件,一、矿井充水水源,重特大水害事
7、故的涌水来源分析,二、矿井充水的通道矿区只有充水水源存在，还不能决定矿井是否充水，还必须有把水源水引入矿井的通道，即充水通道。矿井充水的通道主要有孔隙、裂隙、溶隙及人工通道四种。,2 矿井充水条件,(一)岩层的孔隙这种通道多存在于未成岩的疏松沉积物中。其透水性能的好坏取决于孔隙的大小和连通情况。单纯的孔隙水，只有在煤层围岩透水性强并有固定的水源补给，或围岩本身是饱水的流砂层时，才能造成突水或发生流砂冲溃事故。,2 矿井充水条件,二、矿井充水通道,(二)岩层的裂隙岩层的风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙等都能构成矿井充水的通道；,二、矿井充水的通道,2 矿井充水条件,对矿井具有普遍而严重威胁,风化裂隙
8、,成岩裂隙,构造裂隙 (断裂),含水量不大，只有与其它水源连通时， 才能使矿井充水,节理,断层,断层破碎带,(二)岩层的裂隙 1、节理：尤其是张节理，是矿井充水的主要有利通道。脆性岩石中节理较发育，且为张性节理，透水性好，塑性岩石中节理细小且闭合，透水性差。 2、断层：是构造裂隙中最容易造成灾害性突水事故的进水通道。1）隔水断层；2）透水断层。 3、断裂破碎带：具有较高的空隙，常是地下水的通道和聚积区，断层破碎带可沟通各个含水层，并与地表水发生水力联系，造成矿井突水。,二、矿井充水的通道,2 矿井充水条件,(二)岩层的裂隙,二、矿井充水的通道,2 矿井充水条件,构造裂隙对矿井充水的影响，一方面
9、表现在其本身的富水性；另一方面又往往是各种水源进入采、掘工作面的天然途径。所以，当采掘工作面和它们相遇或接近时，与它有关的水源则会通过它们涌出井下造成突水。,二、矿井充水的通道,2 矿井充水条件,(三)岩层的溶隙岩石的溶隙是可溶性岩层被溶蚀而形成。它的大小、形状等变化较火，可从细小的溶孔直到巨大的溶洞，可以是彼此连通，也可以形成单独的管道或格架状岩溶体，当溶隙很大且连通性很好时，不仅可储存大量的地下水，而日也是矿井充水的良好通道，当巷道接近或揭露它们时，易造成突水。是造成矿井淹井的主要通道。,二、矿井充水的通道,2 矿井充水条件,(四)人工作用造成的充水通道（1）封闭不良的钻孔（2）采矿活动（
10、如崩落法采煤造成的裂隙）（3）矿井长期排水,二、矿井充水的通道,2 矿井充水条件,2 矿井充水条件,2 矿井充水条件,(四)人工作用造成的充水通道（1）封闭不良的钻孔,2 矿井充水条件,涌水量是指单位时间内流入矿井的水量。水源的类型、规模、充水通道的位置，透水性能的好坏等，都直接控制着流入矿井水量的多少。除此之外，下面一些因素也影响矿井涌水量的大小。,2 矿井充水条件,三、影响矿井涌水量大小的因素,1、地质构造 2、底板岩层岩性及其组合特征 3、含水层的富水性 4、含水层水头压力 5、矿山压力 6、地应力 7、其它,涌水量是指单位时间内流入矿井的水量。,2 矿井充水条件,三、影响矿井涌水量大小
11、的因素,1、地质构造的影响煤层分布范围内，地质构造直接影响矿井涌水量的大小。,2 矿井充水条件,三、影响矿井涌水量大小的因素,断层,褶曲,使煤层与强含水层接触或接近时，可能造成突水事故，使矿井涌水量增大。破坏顶底板。,当煤层上覆岩层存在含水层时，在开采位于向斜轴部附近的煤层时，涌水量一般比较大；位于背斜轴部附近的煤层时，涌水量一般比较小。,地质构造尤其是断层是造成煤层底板突水的主要原因之一。地质构造使底板岩层的完整性得到破坏，使底板隔水性能大大降低，比正常地段增加了出水的可能性。85年以来发生的21次底板突水中，其中由于断层原因导致突水有11次，占52%，因此断层突水是矿区底板主要突水类型。,
12、（1）断层产生的裂隙发育地段，对矿井涌水量影响大。 （2）断层尖灭及交叉点应力集中，透导水性能好，容易突水。 （3）断层密度大的地段，应力集中、岩石破碎、裂隙发育、易突水。,2 矿井充水条件,三、影响矿井涌水量大小的因素,1、地质构造的影响,1）断裂面力学性质,（1）压性断裂面,（2）张性断裂面,（3）扭性断裂面,2）构造部位,不同的构造部位对矿井涌水量影响程度不同。,三、影响矿井涌水量大小的因素,1、地质构造的影响,（4）断层上盘次一级的断裂及裂隙较下盘发育，突水性强。,2 矿井充水条件,2 矿井充水条件,2、 围岩岩性及其组合特征 在隔水层厚度相同的情况下，不同岩性组合的抵抗水压能力不同。
13、隔水层岩性组合对底板突水起相当的制约作用。 覆盖层及煤层围岩的影响大气降水和地表水能否渗入地下，进入矿井中，与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露程度、透水性有着直接的关系。弱透水层或相对水层厚度稳定(厚度大于5m)，其可起到隔水作用。,三、影响矿井涌水量大小的因素,2 矿井充水条件,3、含水层的富水性岩溶含水层的富水条件是底板突水的基本因素。奥陶系石灰岩在新汶和莱芜两个煤田的南部地表广泛出露，直接接受大气降水补给，为影响矿区后组煤开采的主要含水层，其岩溶发育的总体规律是随着深度的增加逐渐减弱。但由于岩溶发育不均衡，造成奥灰在横向和纵向上富水性差异较大。,三、影响矿井涌水量大小的因素,2 矿井充水
14、条件,4、含水层水头压力足够的水头压力是引起突水的一个重要条件。在煤层底板地质条件基本相似的情况下，承压水压越高，越容易突水。,三、影响矿井涌水量大小的因素,2 矿井充水条件,5、 矿山压力：不同的开采条件下造成的矿山压力也不同，其中以工作面斜长、采深和回采面积影响的效果较大。 （1）工作面斜长：一般工作面斜长越短，其抗水压能力越强。随着工作面斜长的增加，抗水压能力逐渐趋于定值。 （2） 采深：随着开采深度的增加，当覆岩发生断裂将要跨落时刻，煤层底板受着巨大的支承压力，会对底板岩体造成严重的破坏。 （3）回采面积：随着回采面积不断增大，应力集中区也在增大，当增到某范围时，应力集中到足以使底板岩
15、体发生破坏时，底板岩层的隔水性能就会降低，有利于底板承压水的突入。,三、影响矿井涌水量大小的因素,2 矿井充水条件,6、地应力地应力是是岩层自重、构造应力、采动矿压、承压水水压等综合作用的结果。在应力集中区，地应力加剧了煤层底板变形和破坏，成为导致煤层底板突水的附加力源。如新汶矿区目前平均开采深度已达到900米以上，其中孙村、华丰、协庄、潘西矿已达1200米，是全国最深的矿区之一。由于开采深度大，在目前开采深度条件下底板破坏规律较矿井浅部发生了巨大的变化，奥灰岩溶水对煤层开采的威胁更大。,三、影响矿井涌水量大小的因素,2 矿井充水条件,7、其它 (1)地形的影响地形直接控制了含水层的出露部位和
16、出露程度，控制着大气降水和地表水的汇集、渗透，因此，地形间接地影响着矿井涌水量。侵蚀基准面（上与下）、平原或山间盆地与分水岭 (2)不正确的采矿工程采矿工程必须在符合煤矿安全规程的前提下，按照设计要求进行，若采掘工程违反规程没有按设计要求去做，如开采了防水煤柱，触及了积水水源，就会使水进入矿井，增大矿井的涌水量。,三、影响矿井涌水量大小的因素,2 矿井充水条件,四、实例分析,(一)河北某矿由于断层的作用造成矿井突水,2 矿井充水条件,四、实例分析,(二)淮南某矿由于封闭不良的钻孔造成矿井涌水,2 矿井充水条件,矿井充水小结,矿井突水形成的必要条件：突水水源和导水通道； 影响涌水量的因素：地质构造、开采条件、岩层结构、含水层富水性、含水层水头压力、矿山压力、地应力、地形等因素。,Thank You !,,
