礦床可能的充水因素

1、礦床充水因素礦體尤其是圍巖中賦存地下水，這種現(xiàn)象稱礦床充水。這些地下水及與之有聯(lián)系的其它 水源，在開采狀態(tài)下造成礦坑的持續(xù)涌水。把水源礦坑的途徑稱充水通道。水源與通道構(gòu)成 了礦床充水的基本條件，其它各種因素只是通過對水源與通道的作用，影響礦坑涌水量的大 小，稱充水強(qiáng)度影響因素。如陽隔各種水源進(jìn)入礦坑自然因素，擴(kuò)大天然通道，產(chǎn)生新通道 的采礦因素。水源、通道、強(qiáng)度影響因素，通稱礦床充水因素，它們在充水過程中國，的不 同組合，形成了不同的充水條件。其中，充水源的規(guī)模，充水通道的導(dǎo)水性以及導(dǎo)致采后發(fā) 生變化的采礦因素，是礦床充水因素分析的重點(diǎn)。充水因素分析，貫穿礦床勘探與開采的全過程，勘探階段，主要

2、根據(jù)礦床所處的自然環(huán) 境及礦區(qū)水文地質(zhì)條件，初步預(yù)測采后主要充水水源和通道，為礦坑涌水量的預(yù)測提供依據(jù)； 開采階段，充水因素分析更具體，可結(jié)合具體開采條件為解決礦坑充水水源和充水通道問題， 所采取的防治措施提供依據(jù)。一、充水水源（一）降水降水是地下水的重要補(bǔ)給水源，所有礦床充水都直接或間接與降水有關(guān)。有時(shí)降水還是 唯一的充水水源，如位于當(dāng)?shù)厍治g 以上的礦床和無地表水分布的礦區(qū)。研究降水對礦床充 水的意義：一是降水作為礦床水文地質(zhì)分區(qū)要素的宏觀影響；二是對以降水補(bǔ)給為主礦床的 直接作用。如：分水嶺地段和地下水位變幅帶內(nèi)的礦床，礦床淺埋充水含水層基本裸露的礦 床，西南高位巖溶管道充水的礦床；三是季

3、節(jié)性降水對位于調(diào)蓄庫容巨大的蓄水構(gòu)造中礦床 的影響。充水特征降水量大小決定降水對礦床充水的根本原因，造成南方濕潤多雨地區(qū)的礦床充水強(qiáng)度普 通大于北方半干旱地區(qū)，而西北干旱地區(qū)的礦坑涌水量很小；降水入滲隨礦體埋深而減弱， 并出現(xiàn)涌水量遲后的特征；礦坑涌水量呈季節(jié)性周期變化，最大涌水量是正常涌水量的數(shù)十 倍，如位于分水嶺地段的湖花嶺多全屬巖溶管道充水礦床，達(dá)30倍，礦坑出現(xiàn)突然涌水 均與降水強(qiáng)度有關(guān)，一般出現(xiàn)在暴雨后數(shù)小時(shí)至數(shù)日內(nèi)，礦坑淹井都發(fā)生在歷史上最大降水 量的豐水年。評(píng)價(jià)方法分析降水的充水影響，首先要考慮礦體與當(dāng)?shù)厍治g帶和地下水的關(guān)系，以及地形的自然 淺水條件，然后具體地分析礦體的埋深，入

4、滲條件和匯水條件；礦坑涌水量預(yù)測的重點(diǎn)是豐 水年雨季峰期的最大涌水量，預(yù)測方法常以均衡法為主，尤其是位于分水嶺地區(qū)的礦床，其 雨季地下水滲流場呈大起大落的垂向運(yùn)動(dòng)，與滲流理論的基本原理根本不符；降水入滲系數(shù) 的獲取，山區(qū)可通過小流場均衡試驗(yàn)實(shí)測或選用宏觀經(jīng)驗(yàn)值；平原地區(qū)一般根據(jù)降水量與地 下水位的長期觀測資料計(jì)算取得；也可引入近代數(shù)值方法，運(yùn)用分布參數(shù)系統(tǒng)數(shù)值模型的調(diào) 參求得入滲系數(shù)的平面分布值；在泉域地區(qū)還可采用描述地下水排淺量（泉流量）與降雨量 關(guān)系的集中參數(shù)系統(tǒng)模型（里），求得整體泉域降水的有效補(bǔ)給量（入滲量）及其遲后特 征，但是這些天然狀態(tài)值的應(yīng)用，要考慮采后的影響。（二）地表水位于礦

5、區(qū)或礦區(qū)附近的地表水，往往成為礦坑水的重要充水水源，給采礦造成很大威脅。 因此，地表水是礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度劃分的重要要素之一。充水特征與補(bǔ)給方式地表水的規(guī)模及其礦體之間的距離，直接影響礦床的充水強(qiáng)度，一般地表水的規(guī)模愈大， 距離愈近，威脅也愈大，反之則?。晃挥诩竟?jié)性河流附近的礦床，平時(shí)涌水量一般不大，僅 在雨季地表水出流時(shí)需防洪；隨采深增加，地表水的影響也會(huì)明顯減弱。如湖南某礦，在河 下50m處涌水量為3.36x104m3/d，采深至120150時(shí)，平均涌水量僅0.35x104m3/d。此外， 若對礦坑排水管理不當(dāng)，其回滲量也可成為礦坑水的重要來源，如湖南煤炭 煤礦，在治理 前的一段時(shí)期

6、內(nèi)，其礦坑排水的下滲量占總涌水量的22.3%。地表水對礦床充水影響的強(qiáng)弱，取決于地表水對礦坑的補(bǔ)給方式：（1）滲透補(bǔ)給：這種補(bǔ)給方式無大水礦床，其條件是充水圍巖的裂隙為主，或水下分 布弱透水層。前者如海下采礦的遼東華銅等礦，主要充水圍巖是含微裂隙的前震旦系大理巖， 巖層傾向海且上覆片巖隔水層，阻擋了海水的大量入侵，至上世紀(jì)60年代開采已伸入海岸 200m，最大采深已在海平面以下693m，礦坑總涌水量1.74x104m3/d，主要是斷層和裂隙引 入的第四系孔隙水，礦坑總涌水量 1.74x104m3/d，海水入滲量占總涌水量的9.8%，約 0.17x104m3/d ；后者如湖下采礦的大冶銅汞山礦，

7、充水含水層為巖溶較發(fā)育的三迭系灰?guī)r， 但湖底分布粘土隔水層，礦坑涌水量僅0.89x104m3/d。（2）灌入式補(bǔ)給：大多數(shù)發(fā)生在大水礦床中，如海水從中奧陶系灰?guī)r在海底的溶洞 倒灌的遼東復(fù)州灣粘土礦上世紀(jì)80年代礦坑一105水平的實(shí)際涌水量5.11x104m3/ d，數(shù)值 法預(yù)測一105水平的涌水量為27.5x104m3/d:河水沿疏干漏斗內(nèi)河床二迭系茅口灰?guī)r的巖 溶坍隔坑回灌的湖南恩口煤礦，在1977、1980、1990三次暴雨中，兩條河水?dāng)嗔鳎睾哟?坍隔段回灌，礦坑水涌水量分別為0.5x104m3/h、0.5x104m3/h、24x104m3/h；河流通過 強(qiáng)透水沖積層直接灌入的內(nèi)蒙元寶山

8、煤礦，數(shù)值法預(yù)測礦坑涌水量33x104m3/h。評(píng)價(jià)方法對地表水補(bǔ)給條件的評(píng)價(jià)，應(yīng)從上述兩種補(bǔ)給方式的基本條件入手，分析河水通過導(dǎo)水 通道灌入礦坑的可能性。一是地表水與充水圍巖之間有無覆蓋層及其隔水條件；二是開采狀 態(tài)下有無出現(xiàn)導(dǎo)水通道的條件，如覆蓋層變薄或尖滅形成天窗”、斷裂破碎帶、地古坍隔、 頂板崩落等。此外，應(yīng)利用一切技術(shù)手段掌握地表水與充水圍巖之間的水力聯(lián)系程度，如： 抽水試驗(yàn)、地下水動(dòng)態(tài)成因分析、實(shí)測河段入滲量、或用數(shù)值法反演計(jì)算不同河段的入滲量 等。但是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)大型地表水的充水強(qiáng)度是很困難的，往往直至礦井開采結(jié)束前都在觀測研 究地表水潰入的可能性。在地表水下采礦時(shí)一般要采用保護(hù)頂板

9、穩(wěn)定性的采礦方法，如充填采礦法、支撐采礦法 等，有的礦床也只能暫時(shí)放棄。（三）地下水地下水是礦坑涌水的直接來源，造成礦坑涌水的含水層稱充水含水層（或充水圍巖）。同時(shí)它還是其它水源作為充水層的補(bǔ)給源進(jìn)入礦坑的主要途徑。因此，研究礦區(qū)地下水實(shí)際 是研究含水層的充水條件。充水特征充水含水層的空隙性決定礦床的充水強(qiáng)度。空隙是礦床水文地質(zhì)分類的依據(jù)。在宏觀上： 巖溶充水礦床最強(qiáng)；裂隙充水礦床最弱；孔隙充水礦床居中。我國的大水礦床（指礦坑涌水 量10 x104m3/d ）多數(shù)為巖溶充水礦床。充水含水層與礦體的接觸關(guān)系決定了礦坑的進(jìn)水條件，是直接進(jìn)水或間接進(jìn)水。充水含 水層的規(guī)模及其補(bǔ)給徑流條件，影響礦坑涌

10、水量大水和動(dòng)態(tài)。規(guī)模大、補(bǔ)給徑流條件好，礦 坑涌水量大而穩(wěn)定；反之，涌水量隨排水逐年減小，易疏干；此外，開采初期礦坑涌水量受 儲(chǔ)存量影響大；后期則主要反映充水含水層的補(bǔ)給徑流條件。我國威脅最大的充水含水層依次是：北方中奧陶系灰?guī)r；南方二迭系茅口灰?guī)r和石炭系 壺天灰?guī)r，共同特點(diǎn)是質(zhì)純厚度大、巖溶發(fā)育，90%的大水礦床分布其中。評(píng)價(jià)方法對充水含水層的研究與評(píng)價(jià)，除傳統(tǒng)的方法外，最有效的技術(shù)方法是抽水試驗(yàn)。對于一 般的充水礦床，常通過1至數(shù)個(gè)典型地段的抽水試驗(yàn)，查清典型地段含水層的水文地質(zhì)條件， 獲取充水含水層的代表性水動(dòng)力參數(shù)及涌水量與水位降的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，作為評(píng)價(jià)其富水性及補(bǔ) 給徑流條件的依據(jù)，并為

11、解析法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法等礦坑涌水量預(yù)測方法提供基本數(shù)據(jù)。對于 水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床，上世紀(jì)70年代以來，我國普遍采用大流量、大降深、大口徑大 范圍的大型群孔抽水試驗(yàn)，從整體上揭示充水含水層的結(jié)構(gòu)特征及其補(bǔ)給、徑流、排淺條件， 作為充水條件評(píng)價(jià)的依據(jù)，大大提高了對大水礦床的勘探與評(píng)價(jià)的水平。（四）老空水老空水是指被廢棄礦坑和淹沒的生產(chǎn)井巷中的積水，是礦區(qū)淺部采礦常見的充水水源。 老空水涌水一般來勢兇猛，醪性大、并含有害氣體玫攜帶塊石，破壞性大；同時(shí)，老空水涌 水還可成為其它水源涌入礦坑的通道，此時(shí)危害更大。老空水因年代久遠(yuǎn)，分布范圍不清， 調(diào)查困難。老空水的調(diào)查很重要，主要通過調(diào)查編制老空水空間

12、分布，劃分危險(xiǎn)區(qū)，估計(jì) 容積水量，查清與其它水源的聯(lián)系。除上述幾種主要水源外，玄武巖中的同生、次生洞穴，煤礦中因煤層自然形成的空洞均 充滿積水，雖然儲(chǔ)存量不大，有時(shí)也會(huì)對開采造成不良影響，尤其是當(dāng)它們成為導(dǎo)水通道時(shí)， 因此也應(yīng)給予一定的關(guān)注。二、充水通道充水水源礦坑的途徑千差萬別，僅對礦坑構(gòu)成直接威脅的潰科式導(dǎo)水通道作一討論。（一）構(gòu)造斷裂帶1. 充水特征對于不同類型的充水礦床，斷裂帶的充水意義各不相同。裂隙充水礦床因其富水性弱， 斷裂帶中的地下水有時(shí)是礦坑的主要充水來源；巖溶充水礦床斷裂帶本身是否富水意義不 大，重要的是它的充水作用。斷層的充水作用因其在礦區(qū)的分布位置而異。如：（1）隔水?dāng)鄬?/p>

13、：一般為壓性斷層或斷裂帶被粘土質(zhì)充填。隔水?dāng)鄬臃植荚诔渌畬?內(nèi)時(shí)，常分割充水含水層的水力聯(lián)系，但強(qiáng)烈的采礦活動(dòng)可使其轉(zhuǎn)化為導(dǎo)水?dāng)嗔褞?；若分?在邊界上，能阻止區(qū)域地下水的補(bǔ)給；當(dāng)切穿頂?shù)装甯羲畬訒r(shí)，會(huì)降低其隔水性，在開采條 件下可造成頂板或底板的突水。（2）導(dǎo)水?dāng)鄬樱哼吔绲膶?dǎo)水?dāng)鄬悠鸪渌畬咏邮軈^(qū)域地下水補(bǔ)給的通道作用；礦區(qū) 內(nèi)斷層與地表水連通時(shí)，常成為地表水潰入礦坑的導(dǎo)水通道；充水含水層內(nèi)的導(dǎo)水?dāng)鄬?，?巷通過時(shí)涌水量增大，也可產(chǎn)生潰水。（3）不同規(guī)模的斷層，在礦床充水中的意義各有不同：規(guī)模大的斷層一般組成礦田的 天然國國邊界或井田的人為邊界，控制礦床或礦坑的地下水補(bǔ)給徑流條件，影響礦

14、坑涌水量 大小;分布在礦區(qū)內(nèi)的中小斷層或區(qū)域性構(gòu)造裂隙帶，是礦坑頂?shù)淄凰凶疃嘁姷耐凰ǖ溃?在華北石炭二迭系煤田中占突水事故的50%以上。斷層是否成為礦坑潰入式導(dǎo)水通道，取決于斷層的性質(zhì)與采礦活動(dòng)的方式和強(qiáng)度。采礦 活動(dòng)中，由隔水?dāng)鄬愚D(zhuǎn)化為導(dǎo)水?dāng)嗔褞У默F(xiàn)象并不少見。評(píng)價(jià)方法對斷裂帶導(dǎo)水作用的調(diào)查研究，是礦床水文地質(zhì)工作的重點(diǎn)。應(yīng)從其自身水文地質(zhì)特性 入手，查清斷層不同部位的導(dǎo)水性及其與力學(xué)性質(zhì)，兩側(cè)地層巖性變化的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上 根據(jù)斷層的分布位置，結(jié)合開采條件評(píng)價(jià)其充水作用：是作為溝通充水含水層與其它水源之 間聯(lián)系的間接充水作用，還是導(dǎo)致礦坑大量突然涌水的直接通道作用。后者是關(guān)鍵，勘探時(shí)

15、常需投入大量勘探與試驗(yàn)工程，并利用各種技術(shù)方法綜合評(píng)價(jià)其導(dǎo)水控水作用，如：鉆探、 坑探、物探、抽水試驗(yàn)以及地下水水位，水化學(xué)，動(dòng)態(tài)等特征的對比分析。（二）巖溶坍隔與“天窗”基本概念與充水特征巖溶坍隔是指覆蓋于充水（或空氣）空間之上的土層，因外力（抽、放水、暴雨）作用 瞬間坍落，先期存在的巖溶網(wǎng)隙為容納和運(yùn)移坍落物質(zhì)提供了必要的空間條件，它是巖溶動(dòng) 力地質(zhì)作用的結(jié)果，與非可溶巖中產(chǎn)生的坍隔不同。其形成過程：首先是網(wǎng)隙上復(fù)土層在地 下水變動(dòng)帶內(nèi) 崩解脫落，然后土層物質(zhì)受流動(dòng)地下水轉(zhuǎn)移成大洞，并逐漸擴(kuò)大使土洞頂 板變薄，最后在自然和人為作用下洞頂向下臨落。巖溶坍隔是巖溶充水礦床嚴(yán)重的水文地質(zhì) 工程地

16、質(zhì)問題，它不僅造成突發(fā)性礦坑潰水，同時(shí)破壞地面多種設(shè)施，導(dǎo)致河水?dāng)嗔?，破?水資源。我國巖溶坍隔集中發(fā)生在南方溶洞充水礦床中，北方溶隙充水礦床僅占1.8%?！疤齑啊笔侵笌r溶充水含水層與上覆沖積層之間的未膠結(jié)、半膠結(jié)地層，因沉積相變成河 谷下切而變薄甚至消失，導(dǎo)致充水含水層與上覆第四系含水層的直接接觸，形成導(dǎo)水“天窗”。 天然狀態(tài)下，“天窗”是充水含水層地下水排淺通道，也是巖溶坍隔的有利部位。如：山東萊 蕪鐵礦，1995年中奧陶灰?guī)r中的大型疏干工程放水試驗(yàn)，最大放水量10.6x104m3/d，平均 水位降59.04 m，地面出現(xiàn)巖溶坍隔27處，其中位于汶河及其支流的覆蓋層變薄處占88.9% 共2

17、4處。一旦“天窗形成坍隔，其補(bǔ)給方式立即由滲透補(bǔ)給演變?yōu)榧袧B入式補(bǔ)給，因此， 在充水意義上，“天窗”只是研究巖溶坍隔成因的重要因素之一。成因與分布規(guī)律巖溶坍陷的形成受三要素控制，即：可溶巖淺部巖溶發(fā)育；上覆蓋層薄而松散；水動(dòng)力 場發(fā)生急劇變化。其分布規(guī)律是：地下水降落漏斗范圍內(nèi)；構(gòu)造斷裂及裂隙密集帶；河床及 沿岸；地面低洼長年積水或巖溶水排泄帶；可溶巖與非可溶巖接觸帶，巖溶水位在覆蓋層附 近等地段。巖溶坍的成因極復(fù)雜，但主要發(fā)生在抽、排水過程中，據(jù)目前研究抽、排水的影響至少 有下裂七個(gè)方面：水位下降失托增薄；真空吸金虬浸泡軟化層受金虬散解；水擊； 金蟲增強(qiáng)；水的搬運(yùn)加速等，均由水位變動(dòng)引起，

18、并且只有水位在基巖與土體接觸界面或 土洞頂板，側(cè)壁之間變動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生作用，若水位靜止，作用便消失或趨向弱值，因此礦床開 采時(shí)，限制礦坑疏干引起的水位波動(dòng)幅度，是減輕巖溶坍陷發(fā)生的重要措施。2.預(yù)測方法據(jù)上所述，研究巖溶坍陷最有效的方法，是利用抽、排水和暴雨過程，觀測巖溶坍陷的 分布規(guī)律和形成發(fā)展過程及與抽、排水、暴雨的流場變化關(guān)系，并根據(jù)坍陷形成三要素建立 預(yù)測模型，預(yù)測發(fā)展趨勢。預(yù)測方法有：（1）地質(zhì)分析法：綜合歷史與現(xiàn)狀，根據(jù)巖溶發(fā)育的地質(zhì)背景條件與內(nèi)外動(dòng)力因素， 預(yù)測開采狀態(tài)下的發(fā)展趨勢；（2）多元逐步回歸分析：將坍陷強(qiáng)度（因變量）與影響因素（自變量）用編回歸方程 組成統(tǒng)計(jì)量，通過兩者之間

19、的 程度檢驗(yàn)，確定關(guān)系密切的自變量進(jìn)入回歸方程，建立預(yù) 測模型；（3）經(jīng)驗(yàn)公式：如利用抽、放水試驗(yàn)，建立坍陷范圍（或強(qiáng)度）與水位的降的關(guān)系式。（三）巖溶陷落柱指石炭二迭系煤系地層下伏中奧陶碳酸鹽中的古洞、裂坍陷的柱體。它與現(xiàn)代巖溶坍陷 不同，是石膏巖溶產(chǎn)物，灰?guī)r中硬石膏因水解膨脹，使上覆堅(jiān)硬巖層受擠壓破碎坍落充填而 成。主要分布在煤層底板厚度灰?guī)r古剝金蟲面附近，僅晉、魯、冀、陜、豫、蘇六省45個(gè)礦 區(qū)就發(fā)現(xiàn)2875個(gè)，最大的空間體積有3x104m3,最分布密度70個(gè)/km2 （山西西山煤礦）。多 數(shù)巖溶陷落柱無水，只有少數(shù)因坍落物疏松，或在地震影響下充填物與圍巖產(chǎn)生相對位移， 成為導(dǎo)水通道，突

20、水時(shí)水量大、來勢兇、釀成災(zāi)害。如河北開范多莊煤礦，井深400 m， 遇一高280 m，直徑60 m的巨在陷落柱，最大突水量2053 m3/min，含水層水位下降51.44 m， 影響超過20km，突水后產(chǎn)生坍陷17處，周圍供水井全部失去供水能力。此外，河北井煤 礦，陷落柱的分布與突水點(diǎn)重合，并與現(xiàn)代地下徑流方向一致。（四）采空區(qū)上方冒裂帶基本概念與突水特征當(dāng)采礦形成大面積采空區(qū)后，原始應(yīng)力平衡受破壞，采空區(qū)頂板在集中應(yīng)力的作用下， 巖層破裂冒落，在采空區(qū)上方依次產(chǎn)生無規(guī)則冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶和變化微弱的整體移動(dòng)帶， 并在地面形成坍陷。上述分帶規(guī)律在巖層緩傾的礦區(qū)較完整，并與崩落采礦法有關(guān)。冒落帶

21、 和導(dǎo)水裂隙帶統(tǒng)稱為冒裂帶。當(dāng)冒裂帶達(dá)到上覆地面水源時(shí)，將造成突水。因此冒落帶和導(dǎo) 水裂隙帶的最大高度，是在強(qiáng)含水層或地表水下采礦時(shí)，是確保安全采深或開采上限的重要 依據(jù)。預(yù)測方法冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶最大高度的計(jì)算，因影響因素十分復(fù)雜與不確定，至今無理論公式， 也因與采礦方法直接相關(guān)，故是礦山設(shè)計(jì)與采礦部門的工作，目前國內(nèi)外通常根據(jù)實(shí)際觀測 資料，給出冒裂帶厚度與有關(guān)影響因素之間的關(guān)系曲線，建立經(jīng)驗(yàn)公式?？碧诫A段冒裂帶最 大高度的計(jì)算，目的是作為充水因素宏觀分析的依據(jù)。常用的計(jì)算方法是前蘇聯(lián)的半經(jīng)驗(yàn)公 式（此公式對傾斜礦層不適宜）：口 MH =1 (K - 1)c o s式中：H1冒落帶最大高度

22、（m）；H2導(dǎo)水裂隙帶最大高度（m）；M礦層厚度或采厚（m）；a礦層傾角；K一巖石碎脹系數(shù)，是指頂?shù)讕r層冒落碎脹后的體積和未冒落前原巖體積之比（頁 巖為1.151.35 ；砂巖為1.21.4 ；砂巖為1.31.6）。（五）隔水底板與突水通道當(dāng)采空區(qū)位于高壓富水的巖溶含水層上方時(shí)，在礦山壓力和底板承壓水壓力水頭的作用 下，巖溶水會(huì)突破采空區(qū)底板隔水層的薄弱地段涌入礦坑。因此，隔水層的薄弱地段，可初 視為不同于其它導(dǎo)水通道的另類。隔水底板突水通道的形成條件首先要有富水性強(qiáng)的充水含水層，大突水點(diǎn)均分布在巖溶發(fā)育的強(qiáng)徑帶上；礦坑 底板長期處于高水頭的壓力下；隔水底板厚度變薄或裂隙了育的地段是突水高發(fā)的

23、薄弱 地段，據(jù)統(tǒng)計(jì)5090%以上的突水點(diǎn)與斷裂有關(guān)；礦山壓力是誘發(fā)底板突水的外力，其 作用有一過程，少則數(shù)天，多則數(shù)月，甚至多年。如河北開灤煤礦趙各莊九水平有一石門風(fēng) 道，開拓后12年無突水跡象，1972.3.3在東III斷層處出現(xiàn)淋水，5日開始涌水，水量1.08 m3/min，至15日突水量最大值達(dá)52.7 m3/min，并隨流沖擊礦石175 m3，還伴有沖擊地壓。預(yù)測方法底板突水對我國主要煤炭生產(chǎn)基地的石炭二迭系煤田（上世紀(jì)90指導(dǎo)年代產(chǎn)量占全國 一半以上）威脅極大。但底板突水預(yù)測的難度很大，至今仍無理想的方法，勘探階段均用半 經(jīng)驗(yàn)公式一突水至數(shù)值法計(jì)算，滿足充水因素分析要求。Ts = M

24、-CP式中：TS 突水系數(shù)（Pm ）；一，一一，一，PP隔水層承受的水壓力（a ）；M隔水層厚度（m）；考慮到隔水層巖性與強(qiáng)度因素，計(jì)算時(shí)M應(yīng)采用等效厚度。即以砂巖每米所能承受的 水壓力0.1 mPa為強(qiáng)度單位，砂質(zhì)頁巖為0.07 mPa，粘土質(zhì)頁巖為0.05 mPa，斷層為 0.035mPa，計(jì)算時(shí)將不同巖性隔水層換算成同等的等效隔水層厚度；CP為礦山壓力對底 板的破壞厚度（m）。根據(jù)峰峰、焦作、淄博等六礦區(qū)的統(tǒng)計(jì)，突水系數(shù)（即突水相對臨界 值）一般為0.660.72，超過此值就可能發(fā)生突水?？碧诫A段就是采用經(jīng)驗(yàn)突水相對臨界值， 作為充水因素分析的依據(jù)。底板突水預(yù)測步驟如下：（1）編制底板巖

25、溶含水層等水壓線圖（在圖上劃分富水性分區(qū)，圈定強(qiáng)徑流帶位置與 范圍）；（2）編制礦區(qū)隔水層底板等高線圖；（3）編制隔水層水壓等值線圖（由1、2圖相減而得）；（4）編制等效隔水層等厚線圖（在圖上圈定隔水層被斷層切割破壞的地段）；（5）編制礦區(qū)底板隔水層比水壓等值線圖（即每米隔水層厚度所承受的水壓值，由3、 4圖相除得）；（6）確定勘探礦區(qū)突水系數(shù)，因勘探礦區(qū)尚無突水實(shí)際資料，可通過相似性分析評(píng)估， 采用突水系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)作為預(yù)測依據(jù)；（7）根據(jù)（6）確定的突水系數(shù)（突相對臨界值），在（5）圖中圈定可能發(fā)生突水的地 段，還應(yīng)包括因斷層破壞的隔水危險(xiǎn)區(qū)，并按（1）圖的富水性分區(qū)預(yù)測突水強(qiáng)度。（六）封閉不

26、良或未封閉鉆孔若對各種完工的鉆孔處置不當(dāng)，可成為溝通各水源涌入礦坑的直接通道，因內(nèi)外均有鉆 孔突水淹礦的記錄，因此要求對每口已完工的鉆孔進(jìn)行嚴(yán)格的封孔止水。一是為保護(hù)礦體免 遭氧化破壞；二是防止地下水或其它水源的直接入滲大礦坑。導(dǎo)水通道在充水過程中的突發(fā)性、復(fù)雜性、災(zāi)害性是它的重要意義所在，三者相互依存， 在大水礦床開采中得到最完整的體現(xiàn)。我國大水礦床的主要突水通道各異，北方以底板突水 為主，南方以場面坍陷為主，它們均與斷裂有關(guān)。因此，斷裂巖溶坍陷，底板突水通道是研 究重點(diǎn)。三、采礦活動(dòng)采礦活動(dòng)對礦床充水的影響是十分巨大和明顯的。采礦產(chǎn)生的礦山壓力，造成礦層頂板 冒落與底板隔水層的破壞，使礦坑

27、與主要充水含水層或其它水源的直接接觸；礦山壓力也使 一些隔水?dāng)鄬印皬?fù)活”變成導(dǎo)水通道；同時(shí)，礦坑排水改變充水層的補(bǔ)給、徑流、排泄條件， 使排泄區(qū)的地下水回流與境外其它水源沿排泄區(qū)進(jìn)入礦區(qū)，造成排泄區(qū)及其下游地區(qū)水資源 的枯竭；排水產(chǎn)生的地面坍陷，改變了礦床的開閉程度。試想一個(gè)河床坍陷坑的地表水倒流 量可能比數(shù)十km2裸露面積的降水入滲量對礦坑的威脅更大；此外，排水還產(chǎn)生流砂等水 文地質(zhì)工程地質(zhì)問題?？梢哉f，所有主要水通道的形成均與采礦活動(dòng)有關(guān)。（一）礦山壓力采指采礦形成的采空區(qū)，破壞了礦區(qū)頂?shù)滋烊坏木馐芰顟B(tài)，在上覆巖層的重力作用下 出現(xiàn)頂板下沉、破碎、冒落；底板膨脹，底鼓出現(xiàn)采動(dòng)裂隙，這種造成巖層變化的力，稱礦 山壓力。礦山壓力隨采空區(qū)的采深和面積的擴(kuò)大而增