1、Emil：,前言,水害是煤矿五大灾害之一，是仅次于瓦斯爆炸的重大灾害。我国煤矿水文地质条件极为复杂，无论是受水威胁的面积、类型，还是水害威胁的严重程度，都是世界罕见的。随着煤矿开采深度的加大。煤矿开采的水文地质条件变得越来越复杂。,Emil：,前言,据统计，新中国成立以来到2006年底，全国煤矿发生一次死亡30人以上水害事故17起，死亡857人；发生一次死亡50人以上水害事故8起，死亡526人；特别是2005年8月 7日广东省梅州市大兴煤矿发生了新中国成立以来最大的一次透水事故，死亡121人。,Emil：,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,
2、4,Emil：,1 地下水的基本知识,一、自然界中水的循环(太阳辐射、重力)水的循环可分为大循环和小循环两种：（1）大循环或称外循环，它是指在全球范围内水分从海洋表面蒸发，上升的水汽随气流运移到陆地上空，凝结成雨点降落到陆地表面，又以地表或地下径流的形式，最终流归海洋中，再度受到蒸发。,Emil：,1 地下水的基本知识,一、目然界中水的循环 （1）大循环或称外循环,Emil：,1 地下水的基本知识,一、目然界中水的循环水的循环可分为大循环和小循环两种：（2）小循环又称内循环，它是指水从海洋表面蒸发，又降落到海洋表面；或者水从陆地上的湖泊表面、河流表面、地表、植物叶面蒸发，又在当地降落。,Emi
3、l：,1 地下水的基本知识,一、目然界中水的循环 （2）小循环或称内循环,Emil：,循环中发生的主要水文作用：,循环路径不同：大循环（海-陆-海）与小循环（海-海，陆-陆）,Emil：,二、地下水的概念地下水是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。它主要以气态水、吸着水、薄膜水、毛细水和重力水等几种形式存在于岩石空隙中。（1）气态水 即水蒸气，它可以从空气中进入或由土壤和岩石中的液态水蒸发形成，不能被利用。,1 地下水的基本知识,Emil：,二、地下水的概念(二)吸着水在静电引力或分子引力的作用下使水分子附着于岩石颗粒表面，并形成一层极薄的水膜，这一部分水称为吸着水，也称强结合水。相对密度
4、大于1，不受重力影响，不传递静水压力在-78o C以下仍不冻结，不溶解盐类等，因此，这部分水无法被利用，也不能被植物吸收。,1 地下水的基本知识,Emil：,二、地下水的概念(三)薄膜水包围在吸着水外面的具有一定厚度的水膜称为薄膜水或弱结合水。薄膜水不受重力影响，不传递静水压力，其相对密度与普通水一样，但粘滞性较大，溶解盐的能力较低，一般无法利用但外层水分子可被植物吸收。,1 地下水的基本知识,Emil：,二、地下水的概念(四)毛细水受到表面吸引力，重力，还有另一种力称毛细力的作用，产生毛细现象 。 充满于岩石毛细空隙(直径小于1 mm的孔隙和宽度小于0.25 mm的裂隙)中的水称为毛细水，毛
5、细水可传递静水压力，有一般水的特点，可被植物吸收。受毛细力和重力作用的共同支配。,1 地下水的基本知识,Emil：,二、地下水的概念(五) 重力水充满于非毛细空隙中的，能够自由运动的液态水称为重力水。平常从泉眼、水井、钻孔及矿井巷道中流出的地下水都是重力水。其具有一般水的通性，它可以传递静水压力，且可以自由运动，重力水是地下水主要的研究对象。岩石空隙中仅受重力作用而运动的水 。,1 地下水的基本知识,Emil：,二、地下水的概念,1 地下水的基本知识,图 各种形式的水在地壳中的分布,各种形式的水，在地壳中的分布是有规律的。,通常将地下水面以上的的范围称为包气带，地下水面以下，则称为饱水带。,包
6、气带：岩石空隙未被水充满；是固、液、气三相介质并存介质； 水的存在形式（多样）。,饱水带：岩石空隙被水完全充满，是二相介质（固相+液相水）；空隙中水的存在形式：重力水；地下开挖，坑道，巷道，打井在此带均有重力水涌出来！,Emil：,三、透水层、隔水层、含水层地下水之所以能够储存于岩石中，是因为岩石中具有或多或少的空隙，岩石的空隙既是地下水的储存空间，又是地下水的运动场所。,1 地下水的基本知识,岩石能被水透过的这种性能，称为岩石的透水性； 透水性最好的岩石：石灰岩、白云岩，以及空隙大的砾岩和砂岩；,透水层：能透水但不含重力水的岩层，称为透水层； 自然界中透水层：能透水的岩层处于地下水位以上部分
7、。,Emil：,1 地下水的基本知识,三、透水层、隔水层、含水层还有一些岩石，如粘土岩、页岩类，以及裂隙不发育的坚硬致密的岩浆岩、变质岩等，其本身不含地下水，并对地下水的渗透起阻隔作用，在井下，开掘到这类岩石时，比较干燥，无水。,把这类不透水又不含重力水的岩层称为隔水层。,透水层和隔水层在自然界是相对的。,Emil：,1 地下水的基本知识,三、透水层、隔水层、含水层,所谓含水层就是能透水且含有重力水的岩层称为含水层。,含水层的形成必须同时具备三个条件： （1）岩层具有连通的空隙 （2）隔水的地质条件 （3）足够的补给水源,Emil：,四、地下水的分类地下水的分类方法很多，我国煤矿建设和生产上常
8、用的分类方法有以下两种。(一)按照地下水埋藏条件的不同，将地下水分为上层滞水、潜水、层间水三类。,1 地下水的基本知识,Emil：,1.上层滞水:是存在于包气带中局部隔水层之上的重力水。它是下渗水流遇到包气带中的局部隔水层而引起水的滞留和聚集而形式的。特点：a、分布范围一般不广; b、具季节性，在雨季出现，干旱季节消失; c、易被污染。,1 地下水的基本知识,上层滞水(a)、潜水(b)、承压水(c),四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,2潜水:是埋藏在地表以下，第一个稳定隔水层之上，具有自由水面的重力水。 潜水在自然界中分布极广，主要存在于第四纪疏松沉积物的孔隙及露出地表的基岩裂隙中。潜
9、水上面无稳定的隔水层存在，因此，其具有无承压自由水面，亦称潜水面。,1 地下水的基本知识,上层滞水(a)、潜水(b)、承压水(c),四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,有关潜水专业术语,1 地下水的基本知识,2、潜水,a、潜水的埋藏深度（h1）：潜水面至地表的距离。,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,有关潜水专业术语,1 地下水的基本知识,2、潜水,b、潜水含水层的厚度（h2）：由潜水面往下至隔水层顶面之间的距离。,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,有关潜水专业术语,1 地下水的基本知识,2、潜水,c、潜水位（H)：潜水面上任意点的标高，称为该点的潜水位。,四、地下水的分
10、类埋藏条件分类,Emil：,特征,1 地下水的基本知识,2、潜水,潜水属无压水（自由水），在重力作用下，潜水可由高水位向低水位流动，水流的方向即为潜水的流向。潜水主要由大气降水和地表水补给，多数情况下，补给区与分布区一致。,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,特征,1 地下水的基本知识,2、潜水,潜水面的形状与地形也有密切关系，它随当地的地形起伏而变化，地形高的地方潜水位也高，地面坡度越大，潜水面坡度也越大，二者基本一致，但地面坡度总体大于潜水面的坡度。,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,潜水等水位线图是潜水面上各点的水位高程的等值线图，它是以潜水面上各点的水位标高为依据而编制成
11、的。潜水面形状可用潜水等水位线图来表示。,1 地下水的基本知识,等水位线图,2、潜水,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,1 地下水的基本知识,等水位线图可解决的问题,2、潜水,（1）确定潜水流向；垂直等水位线的方向,（2）确定潜水的水力坡度：沿水流方向上某线段上潜水位的高差与该线段水平距离的比值，I=97-96 /AB,（3）确定引、排水工程的位置：水井布置在地下水汇集的地方，排水沟应布置在垂直水流方向。,（4）确定潜水埋藏深度：潜水埋藏地面标高-水位高程,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,（5）确定潜水与地表水的补给关系。,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类埋藏条件分类,
12、Emil：,层间水是指存在于两个稳定隔水层之间的重力水，层间水义可分为无压层间水和承压层间水两种。（1）无压层间水：两个隔水层间的含水层未被重力水充满，仍具有自由水面而不承受压力，只能在重力作用下由高处向低处流动，其性质与潜水相同，称为无压层间水。,1 地下水的基本知识,3、层间水,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,1 地下水的基本知识,（1）无压层间水,3、层间水,图 无压层间水示意图,1砂；2隔水粘土； 3地下水面；4无压层间含水层,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,1 地下水的基本知识,（2）承压水,3、层间水,充满于两个稳定隔水层之间，含水层之中具有压力的重力水称为承压
13、水。承压水特征： a 、承受静水压力； b 、补给区与排泄区不一致； c 、季节变化不明显。,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,有关承压水的一些基本概念 a、静止水位（承压水位H）钻孔打穿隔水顶板时，承压水涌入钻孔，水位沿钻孔上升到一定高度且稳定后所达到的水面标高 b、承压水头（水头高度H2） 静止水位到隔水顶板底面的垂直距离。,1 地下水的基本知识,（2）承压水,3、层间水,四、地下水的分类埋藏条件分类,Emil：,C、当地表标高低于静止水位时，水可自行喷出，此时的承压水称自流水。,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类埋藏条件分类,（2）承压水,3、层间水,有关城压水的一些基本概念
14、,自流井,Emil：,1）向斜构造：赋存承压水的向斜盆地。补给区、承压区和排泄区。,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类埋藏条件分类,（2）承压水,3、层间水,有关城压水的一些基本概念,自流井,d、形成承压水的地质构造：,Emil：,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类埋藏条件分类,（2）承压水,3、层间水,有关城压水的一些基本概念,d、形成承压水的地质构造：,1含水层；2隔水层；3地下水流向；4导水断层；5不导水断层；6泉,（a）断层不导水；（b）断层导水,图 由断层形成的自流斜地,Emil：,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类埋藏条件分类,（2）承压水,3、层间水,有关城压水的一些
15、基本概念,d、形成承压水的地质构造：,2、单斜构造：承压水斜或自流斜地,图 岩性相变形成的承压斜地 1隔水层；2透水层；3地下水流向；4泉,Emil：,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类埋藏条件分类,（2）承压水,3、层间水,有关城压水的一些基本概念,e、承压水等水压线图,图 承压水等水压线图 1地形等高线；2等水压线； 3含水层顶板等高线；4承压水流向；4钻孔,在同一承压含水层，把承压水位相等的点连起来，即得到承压水位的等高线，将承压水位等高线绘制成图，就是承压水等水压线图。,Emil：,(二)地下水按含水层空隙性质分类：孔隙水裂隙水岩溶水,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类,Emi
16、l：,指存在于疏松岩层孔隙中的水。这些疏松岩层主要为第四系沉积物及坚硬岩石的风化壳。孔隙水的仔在条件和特征取决于岩石的孔隙情况。若岩石颗粒大而均匀，则含水层孔隙大，透水性好，地下水水量大、运动快、水质好； 相反，若颗粒大小混杂，或颗粒很细，则含水层的孔隙小，透水性差、水量小、地下水运动慢、水质差。,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类空隙性质分类,1孔隙水,Emil：,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类空隙性质分类,2裂隙水,埋藏于岩石裂隙中的地下水，称为裂隙水。裂隙水按其埋藏条件可分为裂隙潜水和裂隙承压水。裂隙按其成因可分为风化裂隙、成岩裂隙（如玄武岩的柱状节理）、 构造裂隙（断层裂带
17、）,。,Emil：,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类空隙性质分类,2裂隙水,。,对煤矿生产影响较大的主要是赋存于构造裂隙中的水，即构造裂隙水。一般来说，逆断层产生的破碎带，两盘的裂隙多是闭合的，裂隙的含水性能较差。当遇到较大的正断层，其两盘又是坚硬脆性岩石(如砂岩)时，断层破碎带的规模较大，裂隙的张开性能也好，富水性强，若这种断层又与其他强含水层接触，巷道一旦揭露，就会发生突然涌水。,Emil：,赋存于石灰岩、白云岩等可溶性岩石裂隙、溶洞的地下水称为岩溶水。有时也称喀斯特水或溶洞水。按埋藏条件可分为岩溶潜水和岩溶承压水。它们对矿山开采均带来不利影响，尤其是岩溶承压水，常具有高压的特点，致
18、使我国许多煤用水文地质条件复杂化。,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类空隙性质分类,3岩溶水,Emil：,岩溶水对采矿的影响主要决定于煤系地层以及附近是否发育有可溶性岩石，一般煤层附近厚度大于5m的石灰岩均作为重要的岩溶水含水层考虑，如我国华北石炭二叠纪煤田，其煤系地层下伏为奥陶纪石灰岩，岩溶承压水非常发育，对煤炭开采影响很大。,1 地下水的基本知识,四、地下水的分类空隙性质分类,3岩溶水,Emil：,1 地下水的基本知识,四、泉泉是地下水的天然露头，地下水由于断层切割等原因流出地面就形成泉，它是排泄地下水的一种重要方式。按照泉的形成方式可分为下降泉和上升泉。由潜水形成的泉称为下降泉；由承压水形成的泉称为上升泉。温泉一般上升泉。,Thank You !,,
