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34Emil： 3 矿井水水害防治技术与方法 一、矿井水文地质观测及实例矿井水源的分析正确与否，主要取决于观测资料的全面性和可靠性，如果没有必要的观测结果作为依据，分析问题往往出现错误。如北方某矿，煤层开采后地表产生许多塌陷裂缝，为了防止降水和地表水的渗入，花费了大量人力物力填堵这业塌陷坑、裂缝。后来实践证明，这些裂缝对矿井涌水丝毫无影响，最后停止了这项无意义的工作，从而避免了国家资金的浪费。Emil： （一） 地面水文地质观测（二） 井下水文地质观测一、矿井水文地质观测及实例Emil： 一、矿井水文地质观测及实例（一）地
2、面水文地质观测1、气象观测 主要是降雨量观测 矿务局级别的单位观测，一般煤矿自己不测，资料来自气象台站。 蒸发量、气温、相对湿度等气象资料都来自气象台站，作为基础资料备用。 北方气象资料 降雨量和矿井涌水量无关，南方有关。 Emil： （一）地面水文地质观测2、地表水观测 通过矿区的江河、溪流、大水沟要观测其流量、水位；对于井田范围内的湖泊、水库、大塌陷坑积水区要观测积水范围、水深、水量及水位标高等。 地表水 流经矿区、且和井下有联系的河流一、矿井水文地质观测及实例Emil： （一）地面水文地质观测3、地下水观测 选择一些具有代表性的泉、井、钻孔等作为观测点，组成不同含水层位的观测系统。4、导
3、水断裂发育高度的观测 （ 1）地面钻孔注水观测 （ 2）井下钻孔注水观测，如双管双端封堵测漏技术 （ 3）井下钻孔孔中电视 （ 4）井下钻孔声波探测一、矿井水文地质观测及实例Emil： （二）井下水文地质观测1、巷道充水性观测：含水层、岩层裂隙发育、断裂构造、出水点、出水征兆。（ 1）水文地质异常观测（出水征兆）： 煤岩壁变潮，出汗，变色，流态变化（邢台东庞，登封月台 1984） 底鼓，片帮，来压，下陷，例如：淮北朱庄 3622工作面。 韩城马沟渠 1108工作面。（ 2）出水点观测：时间、地点、通道、水量、流态、层位、标高、围岩情况，卡片记录一、矿井水文地质观测及实例Emil： （二）井下水
4、文地质观测2、矿井涌水量的观测(1)矿井涌水量与降雨量的关系 根据矿井涌水量的变化和降雨的关系可表现出三种不同的情况。一、矿井水文地质观测及实例第一种情况：一 年中各月的降雨量虽有不同，但矿井涌水量变化幅度不大，基本稳定，这表明 降雨对矿井涌水量的影响很小 。第二种情况： 矿井涌水量随降水量多少而叫显著变化 。降雨量大，矿井涌水量也大；反之，矿井涌水量就小。这类矿井在雨季前必须做好防洪工作，其巾包括填堵地表裂缝，否则将会影响正常生产。第三种情况：这种情况一般常见于开采深度较大，但仍受大气降水直接影响的矿井。由于巷道、回采工作面距地表较远。降雨后，雨水向下渗透，需要一定的时间才能流入井下。所以
5、矿井最大涌水量高峰出现在降水最大月份 1-2月 。Emil： 2、矿井涌水量的观测(2) 利 用河流流量观测资料确定对矿区的影响对于流经矿区或矿区附近的河流，应设河流观测站， 观测 河流流量变化。 观测站一般没置在河流出入矿区、采区、含水层露头的上下游，根据上下游流量比较就可了解河流对矿区 影响大小。 如果河流流入矿区的流量与流出矿区的流量相近，这表明河流的影响较小；如果 流人矿区的流量大于流出矿区的流 量，则河流的影响较大，必要时应采取防水措施。一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 3、矿井涌水量测量方法 测量矿井涌水 量，要求在井下布置观测站观测站设置在井下 有代表
6、性的地点，如主要 巷道排水沟、 采区石门排水沟 以及 井下出水点 附近 。在观测站上 要定期测量涌水量。一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 3、矿井涌水量测量方法 常用的测量方法有 ： 容积法 浮标法 堰测法 流速仪法 水仓水位观测法 水泵有效功率法 一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 3、矿井涌水量测量方法 1）容积法：用一定容积的量水桶 (圆形或者是方形的)，放在出水点附近，然后将出水点流出的水导人桶内，用秒表记下流满桶所需要的时问，然后按下述公式计算其涌水量： 容积法测定涌水量一般比较准确，但有局限性，当涌水量过大时，这种方法不宜使用。
7、一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 3、矿井涌水量测量方法2）浮标法这种方法是在规则的水沟上 下游选定两个断面，并分别测定这两个断面的过水面积 F1和 F2， 取其平均值 F，再量出 在这两个断面之间的距离 L，然后用一个轻的浮标 (如木片、树 皮、厚纸片、乒乓球之类)，从水沟上游的断面投入水中，同时记下时间，等浮标到达下游断面时，再记下时间，两个时间的差值，即浮标从上游断面到下游断面，流经 L长的距离所需的时间 t，然后按下式计算其涌水量：一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 4、矿井涌水量预测矿井涌水量的大小是衡量和评价矿井充水程度的重要标
8、志，也是煤矿设计和牛产部门制定采掘方案、确定矿井排水能力、制定疏干措施和选择排水设备的主要依据。因此，做好矿井涌水量的预测是一项重要的基础工作。目前常用的预测方法有水文地质比拟法，它是根据已有生产矿井的涌水量资料。预测地质、水文地质条件基本相似的新建或扩建矿井的涌水量。一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 4、矿井涌水量预测（ 1）比拟法 适用于各种条件 预计 Q= Q0 S/ S0 其中： Q：特定含水层的涌水量 Q0：已知工作面实测最大水涌水量 F， F0 :分别为待求工作面和已知工作面面积 m2 S、 S0: 分别为待求工作面及已知工作面的特定含水层最大降深。一、
9、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 例题：刘桥二矿 617 工作面煤层最低标高在 -600m左右，六煤层顶底板砂岩裂隙水的涌水量如下公式进行比拟： Q= Q0 S/ S0 其中： Q： 617 工作面预计砂岩水涌水量 Q0： 6513工作面掘进过程中实测最大砂岩水涌水量 38m/h F: 617 工作面面积 197992m2 F0: 6513工作面面积 113300m2 S、 S0: 617 工作面及 6513工作面的八含水，最大降深分别是 343m、 508m。 通过与 6513工作面掘进涌水比拟，计算出 617 工作面掘进期间的最大砂岩水涌水量是 53m3/h。 4
10、、矿井涌水量预测一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测Emil： 4、矿井涌水量预测（ 2）含水系数法（仅焦作矿区用过）含水系数法 Kp是矿井排水量 Q(吨 )与同一期矿井产量P(吨 )的比值： Kp = Q / P设计新矿涌水量将为： Q新 = KpP1式中 Q新 新建矿井涌水量；P1 - 新建矿井的设计年产量；Kp 原生产矿井的含水系数。一、矿井水文地质观测及实例 （二）井下水文地质观测 此外，还有经验公式法、大井法、数值模拟法（西安煤科院）等 Emil： 1、预报透水事故的发生 例如开滦唐山矿，地表被百余米厚的冲积层所覆盖，冲积层下部是厚卵石层，含水极其丰富。为了开采冲积层下
11、面的急倾斜煤层，避免冲积层水突然溃入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测孔，派专职人员进行水位观测工作。 1961年 7月 7日，观测人员发 现观测孔内水位突然下降 1 m，是井下突水的明显预兆，第二天大量的地下水夹杂着泥沙涌入矿井。（三） 水文地质观测应用实例一、矿井水文地质观测及实例图 唐山矿水位观测孔示意图Emil： 2、 了解断层的导水性 焦作某矿，在巷道掘进过程中发现许多小断层，而且都有涌水现象出现，有些小断层被揭露后涌水还相当大。如果巷道继续掘进，前方将遇一较大的断层，其落差超过 20 m ，巷道能否平安穿过，要看是否会有大量透水。为查明断层导水性，在断层两盘分别布 置 了观测
12、孔，观测两柱同一含水层的水位变化。（三） 水文地质观测应用实例一、矿井水文地质观测及实例图 焦作某矿剖面示意图Emil： 3、了解突水水源 淄博某矿 1958年 10月 28日回采十行头炭过程中，工作面底板突然透水，涌水量达 5m3 min，部分巷道被淹没。就对打在本溪组徐家庄灰岩中的 CK1钻孔和奥陶系灰岩的 CK2水位进行观测。（三） 水文地质观测应用实例一、矿井水文地质观测及实例图 淄博某矿剖面示意图Emil： 4、了解地下水与地表水的补给关系 如西南某矿在 掘进位于煤层底板茅口灰岩中的运输大巷 时，发生 了突水事故，涌水量高达 8000m3 h。开始怀疑水源为附近地表河流，为证实这一推
13、断，在河流的岸边打了两个钻孔 CK1、 CK2。对钻孔水位的观测，证实井下突水与河流无关。（三） 水文地质观测应用实例一、矿井水文地质观测及实例图 西南某矿剖面示意图Emil： 5、水质监测判别突水水源 河北某矿 1965年 4月 1 6日在1191工作 面回风巷的掘进过程中，中 班放炮后，突然出水。水量达 0 8 m3 min，水文地质人员根据 水化学分析 资料，对涌水动态变化进行了估计，认为涌水来源为采空水，水量增加一定后，将减少，三天后涌水量将趋向稳定，约为0 25 m3 min。事实征明，这个推断完全符合实际情况。（三） 水文地质观测应用实例一、矿井水文地质观测及实例图 1191工作面
14、示意图Emil： 二、矿井水的综合治理及实例 在煤矿建设和生产中，研究矿井水的目的不仅在于认识其 充水因素 及其 水量 的大小而且要在分析 矿井充水条件 的基础上制定台理的防治措施，以预防和消除矿井水对煤矿生产的不利影响。以防为主，防治结合 是治理矿井水的重要原则。矿井水的防治处理方法很多，总起来讲有 地面防水、井下防水、酸性水防治 等。Emil： （一） 地面防治水（二） 井下防治水（三） 酸性水防治二、矿井水的综合治理及实例Emil： （一）地面防治水地面防水是指在 地表修筑排水工程 或采取其他措施，以防止 大气的降水 和 地表水 补给含水层或直接渗入井下，从而减少了矿井涌水量，防止井下灾
15、害事故的发生。二、矿井水的综合治理及实例Emil： （一）地面防治水1、慎重选择井筒位置二、矿井水的综合治理及实例应尽量保证在任何情况下，井口、地面设施不至于被水淹没。2、堵塞通道采矿活动引起的 地面塌陷坑和裂缝 、基岩 (煤层及充水岩层 )露头区的裂隙、溶洞 、 废钻孔和老窑 等都可能成为大气降水和地表水直接或间接 下渗的通道 ，当其位于地势凹处时危害尤甚。实际工作中，经查明上述通道确与井下构成了 水力联系 时，可用粘土、块石、水泥甚至钢筋混凝上将其填堵。填堵大的塌陷坑和裂缝常常是下部充以碎石，上部覆以粘土，分层夯实并使其 略高出地表 。Emil： 二、矿井水的综合治理及实例 （一）地面防治
16、水在塌陷区上方修排洪沟 塌陷坑填塞方法Emil： 3挖沟排 (截 )洪位于山麓或山前平原的矿区，雨季常有山洪和潜流进入矿区，淹没露天坑、井口和 工业广场，或大量渗入造成矿井涌水。一般应在矿区上方，垂直来水方向修建大致沿地形等高线 布置的排洪沟，拦截泄水和浅部地下水，并利用地形的自然坡度将水引出矿区。二、矿井水的综合治理及实例 （一）地面防治水Emil： 4 整铺河底当河流 (渠道、冲沟等 )通过矿区并沿河床或沟底的裂缝渗入矿井时，可在漏失地段用粘土、料石或水泥铺砌不透水的人工河床，以制止或减少河水漏失。二、矿井水的综合治理及实例 （一）地面防治水Emil： 5 河流改道当矿区内有河流通过，对矿井充水有影响时，常采 用 河流改道措施。即在河流流入矿区的 上 游地段筑坝，拦截河水， 用 新修的 人工 河道将水引出矿区。二、矿井水的综合治理及实例 （一）地面防治水Emil：
