矿井充水条件分析.

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1、第一章 矿井涌水条件分析 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 n n 关于矿井水的几个概念关于矿井水的几个概念 n n 矿床开采前的自然状态下于矿床和围岩中赋存的水，矿床开采前的自然状态下于矿床和围岩中赋存的水， 称为称为矿床充水矿床充水（是一种自然现象）。（是一种自然现象）。 n n 采矿过程中流入矿井采矿过程中流入矿井( (山山) )巷道的水，称为巷道的水，称为矿井水矿井水。 n n 采掘过程中水进入矿井（坑）的过程称为采掘过程中水进入矿井（坑）的过程称为矿井涌水矿井涌水。 n n 超过矿井排水能力的瞬时大量涌水称为超过矿井排水能力的瞬时大量涌水称为矿井突水矿井突水。 n n

2、充水、涌水和突水的水量大小分别称为充水强度、涌充水、涌水和突水的水量大小分别称为充水强度、涌 水强度（或涌水量）和突水强度（或突水水量、突水水强度（或涌水量）和突水强度（或突水水量、突水 涌水量），单位为涌水量），单位为mm 3 3 /h/h。 n注：在我国，“矿井”是井工开采的煤矿，其他金属矿 、非金属矿和露天煤矿一般称为“矿山”或“矿坑”。勘 探时期对矿井涌水条件的分析一般称为“矿井充水条件 分析”。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 n n 矿井之所以有水的涌水，是各种水源通过矿井之所以有水的涌水，是各种水源通过 各种通道进入井巷造成的，其水量的大小各种通道进入井巷造成的，

3、其水量的大小 主要受到矿床赋存条件（地质、水文地质主要受到矿床赋存条件（地质、水文地质 条件）和开采的具体条件（开采条件）控条件）和开采的具体条件（开采条件）控 制。因此，制。因此，矿井涌水的水源和通道是矿井矿井涌水的水源和通道是矿井 水形成的必备条件水形成的必备条件，其它因素则影响矿井其它因素则影响矿井 涌水量的大小及其动态变化涌水量的大小及其动态变化。因此，人们。因此，人们 习惯于将习惯于将矿井涌水水源、涌水通道和影响矿井涌水水源、涌水通道和影响 矿井涌水程度的因素等综合作用结果称为矿井涌水程度的因素等综合作用结果称为 矿井涌水条件矿井涌水条件。分析矿井的涌水条件，就。分析矿井的涌水条件，

4、就 是分析矿井水的来龙去脉。是分析矿井水的来龙去脉。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 n n 由于由于不同矿井涌水水源不同，涌通道不一和涌水程度的差不同矿井涌水水源不同，涌通道不一和涌水程度的差 异，决定了矿井水的涌入特征、水量大小和动态变化，即异，决定了矿井水的涌入特征、水量大小和动态变化，即 决定了矿井水文地质条件的复杂程度决定了矿井水文地质条件的复杂程度，因此正确评价矿井，因此正确评价矿井 水条件，认识矿井水文地质规律，对于指导矿井水文地质水条件，认识矿井水文地质规律，对于指导矿井水文地质 工作，以及预测和计算矿井涌水量，预测矿井突水、制定工作，以及预测和计算矿井涌水量，

5、预测矿井突水、制定 矿井防治水规划及进行防治水工程设计乃至矿区水资源的矿井防治水规划及进行防治水工程设计乃至矿区水资源的 合理开发与矿井水的综合利用等，都具有十分重要的意义合理开发与矿井水的综合利用等，都具有十分重要的意义 。 n n 矿井涌水条件既决定于矿井所处的自然地理、地质和水文矿井涌水条件既决定于矿井所处的自然地理、地质和水文 地质特征，也决定于矿井建设和生产过程中采矿活动对天地质特征，也决定于矿井建设和生产过程中采矿活动对天 然水文地质条件的改变，即决定于一系列自然因素和人为然水文地质条件的改变，即决定于一系列自然因素和人为 因素错综复杂的影响因素错综复杂的影响。因此，在正确分析和评

6、价矿井涌水。因此，在正确分析和评价矿井涌水 条件前，应首先了解各种自然和人为因素对矿井涌水所起条件前，应首先了解各种自然和人为因素对矿井涌水所起 的作用。的作用。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 第二节第二节 影响矿井涌水的人为因素影响矿井涌水的人为因素 第三节第三节 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第四节第四节 矿床（井）水文地质条件类型矿床（井）水文地质条件类型 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n影响矿井涌水的自然因素主要有：大气降水、地

7、形、地表 水、井巷围岩性质、地质构造以及岩溶陷落柱。 一、大气降水 n大气降水是地下水的主要补给来源，因此，所有矿井的充 水都不同程度地受到降水的影响。降水对矿井涌水的影响 ，既与降水特点有关，还与降水的入渗条件有关。 （一）大气降水对矿井涌水的影响 n1. 露天矿 n降水直接降落在矿坑内，形成降雨径流，其水量取决于降水量、 露天矿坑的范围及其汇水条件； n矿坑充水与降水极为密切，雨后坑内水量立即增大。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n2. 有集中入渗通道的矿井 n降水沿集中入渗通道灌入矿井造成涌水，其水量大小取决于

8、降水 量大小和集中通道连通地表部分的汇水条件，也取决于集中通道 的过水断面和长度； n矿井涌水与降水关系密切，矿井涌水滞后于降水的时间，一般为 数小时至数日，有时可构成水害。 n3. 通过岩层的孔隙、裂隙渗入的矿井 n入渗机制较复杂，矿井涌水取决于降水量大小、降水强度（强度 大容易形成地表径流而流失，强度小又不及润湿包气带）和降水 历时（历时长有利于入渗），更取决于入渗条件（地形及地表水 系发育情况、岩层渗透性和渗透距离、植被等）； n矿井涌水与降水关系不如前两者那样密切，矿井涌水量增大滞后 于降水的时间较长，一般为十几天至几十天不等，在降水特点相 同的条件下主要取决于入渗条件。 第一章第一章

9、 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 （二）受大气降水影 响的矿井涌水量 变化特点 n1. 周期性变化 n（1）季节性（年 周期性）变化 n矿井涌水量变化 与降水量变化相 一致（右图）， 矿井涌水量峰与 降水量峰值一致 或有所滞后。 矿井涌 水量变 化曲线 降水量 淄博洪山矿矿井涌水量随季节变化 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n在实际工作中，一般按矿井涌水量峰值滞后于降水峰值的 时间长短来反映降水对矿井涌水的影响快慢，以涌水量季 节性变化系数来衡量降水对矿井涌

10、水的影响程度。矿井涌 水量季节性变化系数的计算公式为： nQmax、 分别为当年矿井最大的和正常的涌水量 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n（2）多年周期性变化 n降水量往往具有多年周期性的变化，因此，受降水影响的 矿井涌水量也具有这种特征（下表：北京矿务局长沟峪煤 矿19741980年矿井涌水量变化，据陈爱光）。 年份 1974197519761977197819791980 降水年类型丰水年枯水年平水年丰水年平水年丰水年枯水年 矿井正常涌 水量m/min 1.781.771.831.682.922.152.05 矿

11、井最大涌 水量m/min 79.443.5549.7884.7221.33103.943.89 季节性变化 系数 44.622.0126.4850.437.3848.341.90 注：丰水年、平水年和枯水年分别指年降水量大于、等于（或相近）和小于多年平 均降水量的年份 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n2. 降水影响随深度的增加而减弱 n同一矿井，降水对矿井涌水的影响有随深度减弱 的趋势，表现为深水平矿井涌水量比浅水平小， 涌水量峰值滞后于降水量峰值的时间延长，其减 小的幅度和滞后的时间长短取决于入渗条件的变 化。例如

12、，以大气降水为主要充水水源的四川芙 蓉煤矿，+515.75m水平的中平硐，矿井涌水量变 化系数=19，而+441m水平的下平硐， =3.6。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 （二）地形对矿井涌水的影响 n地形影响矿井水的汇集和排泄，是控制矿井涌水量大小和 防治水工作难以程度的主要因素之一。地形对矿井涌水的 影响集中反映在矿井相对于当地侵蚀基准面的位置上。据 此可将矿井分为以下两类： n1. 位于当地侵蚀基准面以上的矿井 n位于山区分水岭或斜坡地带的矿井属于此类。地形通常不 利于充水水源的汇集而有利于排泄，矿井甚至可利用

13、平硐 排水。这类矿井的涌水特点： n一般以大气降水为主要充水水源，矿井正常涌水量较小，雨季短 期增大，水文地质条件较简单。 n注意： n当侵蚀基准面以上的井巷上方存在封闭汇水洼地，并有集中入渗 通道与矿井相通时，也会造成很大的涌水，甚至发生灾害事故。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n2. 位于当地侵蚀基准面以下的矿井 n位于山前平原地带及山间盆地内的矿井属 于此类。地形通常有利于充水水源的汇集 而不利于排泄，在岩性和构造适宜的条件 下，地表水和地下水使矿井大量充水，矿 井涌水量大而稳定，水文地质条件一般较 复杂。当矿

14、井接近地表水体时，充水条件 更为复杂。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 （三）地表水对矿井涌水的影响 n矿区内或附近存在河流、湖泊等地表水体，当其与矿井井 巷或充水岩层具有水力联系时，可成为矿井涌水的水源， 甚至可导致淹井事故。 n地表水体能否成为矿井涌水水源，取决于地表水体与井巷 之间有无直接或间接联系的通道。地表水涌水或灌入矿井 的途径主要有： n（1）通过第四系松散砂砾层及基岩露头。如山东新汶矿区西港煤 矿大汶河水通过砂砾层补给四灰含水层导致矿井涌水（下图）。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一

15、节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 含水砂砾层 n通过第四系 松散砂砾层 及基岩露头 。 n如山东新汶 矿区西港煤 矿大汶河水 通过砂砾层 补给四灰含 水层导致矿 井涌水（右 图）。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n（2）通过构造破碎带或小窑采空区（古井）直接溃入 矿井。如山东淄博洪山矿1962年雨季东大沟洪水位上升 ，淹没沟两岸的南北炮台两对小窑，地表水沿小窑采 空区泄入三井，最大涌水量达614m3/h。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿

16、井涌水的自然因素 n（3）洪水期间，可通过地势低洼处的井口或冲破围堤 直接灌入矿井。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n（4）通过地表岩溶塌陷。如湖南涟邵矿区恩口二井，木杉河洪水 冲垮河堤，灌入岩溶塌陷区，溃入矿井，最大涌水量达3500m3/h 。 n（5） 地表水体下开采，通过冒落带或裂隙水与地表水体沟通， 使地表水进入矿井。如吉林省辽源矿区梅河一井水库透水淹井事 故。 第一章第一章 矿井涌水条件分析矿井涌水条件分析 第一节第一节 影响矿井涌水的自然因素影响矿井涌水的自然因素 n地表水能否涌入矿井及渗水量的大小，主要取决于以下因素： n1. 井巷与地表水体间的岩石渗透性 n（1）若地表水体与井巷之间有相对隔水层存在，即使井巷在 地表水体之下，主要开采冒裂带不波及地表水体，地表水对 矿井涌水影响不大，甚至可实现水体下安全煤。如安徽淮北 闸河煤田，煤系上部普遍覆盖有1015m的粘土隔水层，矿井 上部虽有岱河、龙河通过，对矿井