礦井水文地質(zhì)與防治水課件

礦井水文地質(zhì)與防治水第一節(jié)地下水的基本知識(shí)水的循環(huán)可分為大循環(huán)和小循環(huán)兩種。一、自然界中水的循環(huán)

地下水是指埋藏在地表以下，儲(chǔ)存在巖石空隙中的水。有氣態(tài)水、吸著水、薄膜水、毛細(xì)水、重力水。二、地下水的概念

能透水的巖層叫透水層。對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)、滲透起著阻滯或阻隔作用的巖層稱為隔水層。含水層的形成必須具備三個(gè)條件：即巖層具有連通的空隙、隔水層條件和足夠的補(bǔ)給水源。三、含水層與隔水層（一）按地下水的埋藏條件分類1.上層滯水上層滯水是指埋藏在離地表不深的飽氣帶中局部隔水層上的重力水。四、地下水的分類2.潛水潛水是指埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水面。潛水是不承受靜水壓力的無(wú)壓水，潛水是煤礦充水的重要水源之一。3.承壓水充滿于上、下兩穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水，稱為承壓水。最適宜承壓水形成的構(gòu)造型式有向斜和單斜。（二）按含水層空隙性質(zhì)分類：1.空隙水空隙水由于埋藏條件不同，可形成上層滯水、潛水和承壓水。2.裂隙水（1）風(fēng)化裂隙水：風(fēng)化裂隙水大部分為潛水。（2）成巖裂隙水：常見(jiàn)于火成巖中，有固定層位，彼此相互連通。（3）構(gòu)造裂隙水：層狀裂隙水，脈狀裂隙水。3.喀斯特水：可以是潛水，也可以是承壓水。水量大、運(yùn)動(dòng)快、對(duì)煤礦生產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。（一）地下水的物理性五、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分溫度顏色透明度氣味覺(jué)味密度（二）地下水的化學(xué)成分離子狀態(tài)：陽(yáng)離子有H、Na、K、NH4

、Mg、

Ca、Fe。陰離子有OH、Cl

、SO4、NO2、HCO3SiO3、PO4?；衔餇顟B(tài)Fe2O3、Al2O3、H2SiO4。

氣體狀態(tài)其中N2、O2、CO2、CH4、H2S。++++2+2+2+2-2-3-

反映地下水化學(xué)性質(zhì)的常用指標(biāo)有以下幾個(gè)：1、氫離子濃度（PH值）2、硬度：地下水的硬度大小取決于水中Ca、Mg的含量。分為總硬度、暫時(shí)硬度和永久硬度。2+2+根據(jù)水的總硬度可將地下水分為五類（表7-2）3.總礦化度：水的總礦化度是指侵蝕性取決于CO2的含量。可將地下水分為五類（表7—3）名稱干涸殘余物（g/L）名稱干涸殘余物（g/L）淡水微咸水（弱礦化水）咸水（中等礦化水）<11~33~10鹽水（高礦化水）鹵水10~50>504.侵蝕性地下水的侵蝕性取決于水中侵蝕性CO2的含量。當(dāng)含有侵蝕性CO2的地下水與混凝土接觸時(shí)，就可能溶解其中的CaCO3，是混凝土的結(jié)構(gòu)受到破壞，即CaCO3+H2O+CO2Ca+2HCO32+（一）下降泉侵蝕下降泉、接觸下降泉、溢流下降泉。（二）上升泉侵蝕上升泉、斷裂上升泉。六、泉第二節(jié)礦井充水條件

有滲入、滴入、淋入、流入、涌入和潰入等，當(dāng)涌入或潰入井巷的水量大，來(lái)勢(shì)猛時(shí)稱為突水。（一）礦體及圍巖空隙中的地下水1.空隙水水源2.裂隙水水源3.喀斯特水水源（二）地表水源地表水體包括江河、湖泊、池沼、水庫(kù)等。一、礦井水的來(lái)源1.礦井充水與降水量的大小、降水性質(zhì)、和降水強(qiáng)度及延續(xù)時(shí)間有關(guān)系。2.礦井水量具有明顯的季節(jié)性，涌水量出現(xiàn)高峰的時(shí)間往往滯后。3.大氣降水滲入量隨開(kāi)采深度的增加而減少。（三）大氣降水的滲入

涌水的特點(diǎn)是：水中含有大量的硫酸根離子，PH值在3左右，具有強(qiáng)烈腐蝕性，對(duì)井下設(shè)備破壞性很大，這種水成為突水水源時(shí)，來(lái)勢(shì)猛、易造成嚴(yán)重事故。（四）老窯及采空區(qū)積水1.巖層的孔隙2.巖層的裂隙尤其是張節(jié)理是礦井充水的有利通道，斷層是構(gòu)造裂隙中最易造成災(zāi)害性事故的進(jìn)水通道。隔水?dāng)鄬又饕菈簯?yīng)力及部分扭應(yīng)力形成的扭性斷層。3.巖層的溶隙：在質(zhì)純的可溶性巖石地段，在構(gòu)造裂隙發(fā)育的部位、喀斯特通道復(fù)雜化。二、礦井充水通道的分析（四）人工通道1.勘探鉆孔造成的充水通道2.采礦活動(dòng)造成的斷裂（一）覆蓋層的透水性及煤層圍巖的出露條件（二）地形條件的影響（三）地質(zhì)構(gòu)造的影響三、影響礦井涌水量大小的因素1.斷裂面的力學(xué)性質(zhì)對(duì)礦井涌水量的影響（1）壓性斷裂面：斷裂面緊密，透水性較差，相對(duì)起隔水作用。（2）張性斷裂面：張性程度大，對(duì)礦井涌水量的影響較大。（3）扭性斷裂面：延展較遠(yuǎn)發(fā)育深度大，低序次斷裂發(fā)育對(duì)礦井涌水影響較大。2.不同構(gòu)造部位對(duì)礦井充水的影響（1）斷層端點(diǎn)部位及其兩側(cè)的巖石裂隙是突水較多的部位（2）主干斷裂與分支斷裂的交叉點(diǎn)應(yīng)力比較集中（3）斷層密度大的地段第三節(jié)

礦井水文地質(zhì)觀測(cè)及其水害的防治（一）地面水文地質(zhì)觀測(cè)：1.氣象觀測(cè)：蒸發(fā)量、氣溫、相對(duì)濕度。2.地表水觀測(cè)：江河、溪流、大水溝、湖泊、水庫(kù)、大塌陷坑積水等。一、礦井水文地質(zhì)觀測(cè)3.地下水觀測(cè)：泉、井、鉆孔、被淹井巷以及勘探巷道等。4.導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度的觀測(cè)：水流向采空區(qū)的垮落帶和斷裂帶的高度有關(guān)。（二）井下水文地質(zhì)觀測(cè)1.巷道充水性觀測(cè)（1）含水層觀測(cè)：厚度、巖性、裂隙、揭露點(diǎn)的標(biāo)高、涌水量、水壓等。（2）巖層裂隙發(fā)育調(diào)查及觀測(cè)：裂隙產(chǎn)狀要素、長(zhǎng)度、寬度、成因類型。（3）斷裂構(gòu)造觀測(cè)：斷層性質(zhì)、產(chǎn)狀要素、落差、破碎帶寬度、透水情況。（4）出水點(diǎn)觀測(cè)：時(shí)間、地點(diǎn)、出水層位、巖性、厚度、出水形式、水量、水壓、標(biāo)高、出水點(diǎn)圍巖及巷道的破壞變形情況等。（5）出水征兆的觀測(cè)：經(jīng)常觀測(cè)工作面是否潮濕、滴水、淋水。2.礦井涌水量觀測(cè)（1）礦井涌水量觀測(cè)要求：排水溝的出口、排水溝流入水倉(cāng)處、井下出水點(diǎn)。（2）礦井涌水量的觀測(cè)方法：容積法、浮標(biāo)法、堰測(cè)法、流速儀法、水倉(cāng)水位觀測(cè)法、水泵有效功率法。

（一）地表防治水1.合理選擇井筒位置2.河流改道3.鋪設(shè)人工河床4.修筑排水溝5.堵漏二、礦井水的綜合治理（二）井下防治水1.探放水：探放水是防止水害發(fā)生的重要方法之一，有疑必探，先探后掘的原則。巷道掘進(jìn)接近小窯老空區(qū)、巷道接近含水層、巷道接近或需要穿過(guò)強(qiáng)含水層、上層采空區(qū)有積水，在下層進(jìn)行采掘工作，兩層間垂直距離小于采厚的40倍或小于掘進(jìn)巷道高度10倍，采掘工作面明顯出水征兆時(shí)需探放水。（1）小窯老采空區(qū)積水的探放探水起點(diǎn)、小窯老區(qū)積水量的估算。探、放水鉆孔的布置。（2）斷層水及其它可疑探放

2.煤礦酸性水的防治探水巷道探水鉆眼古巷道古巷道從鉆孔間漏過(guò)的情況圖巷道巷道前進(jìn)20米20米超前距3m3m3m3m中眼外斜眼邦距12米探水眼的布置圖3.井下防水煤柱的留設(shè)煤層位于地表水體之下或者煤層既和富含水層接觸又被部分富含水層掩蓋、煤層與充水?dāng)鄬咏佑|、煤層與充水陷落柱接觸、工作面接近小窯老空區(qū)等。4.井下截水建筑物的設(shè)置（1）防水閘門（2）防水墻5.含水層的疏排（1）巷道疏（2）放水鉆孔（3）疏放降壓鉆孔（4）吸水鉆孔：吸水鉆孔是指將煤層上部含水層中的水放入煤層下部含水層中的鉆孔。

利用注漿技術(shù)將制成的漿液壓入地層空隙，使其擴(kuò)張凝固硬化來(lái)加固地層并堵截補(bǔ)給水源的通道。井筒地面預(yù)注漿、井筒工作面預(yù)注漿、井筒井壁注漿。（三）注漿堵水1