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1、第八章 矿井充水条件本章内容: 一、矿井水的来源 二、矿井充水通道分析三、影响矿井涌水量的因素1 1一、矿井水的来源 矿井水:流入井筒、巷道和工作面的水。矿体及围岩空隙中的地下水 直接水源: 地表水 老窑积水 间接水源:大气降水起控制作用2 21、大气降水大气降水的渗入,是大多数矿井充水的主要 水源之一,尤其是开采地形低洼且埋藏较浅的煤 层,大气降水往往是矿井充水的主要水源。 (1)矿井涌水程度与降水大小、降水强度和持续 时间有关。 降水量大和长时间的小雨,对渗入有利。 (2)矿井涌水量有明显的季节性变化。 矿井的最大涌水量都出现在雨季,但涌水量 高峰出现的时间则往往后延(一般在雨后48时达
2、高峰)。 (3)大气降水渗入量随开采深度增加而减少。3 34 42、地表水源 (1)渗入途径 松散砂、砾层(a) 通过破碎带或古井( b) 冲破井口围堤灌入( c) 顶板裂隙(d) 5 5(2)矿井充水特点: 地表水本身特点:水体愈大,矿井涌水量也愈大 。 与煤层的相对关系: 、地表水体位于煤层之下,无影响。 、位于煤层之上,有影响,其影响大小取决于: 二者的垂距;矿井距地表水体愈近,充水愈严重 。 地下水体的岩性组合;水体下地层透水性强,则 涌水量大。 如有导水断层或溶洞与地表水体连通时,往往产 生突然性的矿井充水,造成突水事故。6 63、矿体及围岩空隙中的地下水(1)孔隙水水源:存在于松散
3、岩层的孔隙中;水流伴有流砂溃入。 (2)裂隙水水源:多为围岩裂隙水, 水量小、水压大,无水力联 系时涌水量渐减至干涸;若有水力联系则涌水量 增大,甚至造成事故。 (3)喀斯特水水源:在我国常见于奥陶系石灰岩地层中。水压高、 水量大、来势凶,涌水量稳定,不易疏干、 地面常产生塌陷,危害性大。7 74、老窑水(1)含义:采空区或废弃巷道,由于长期停止排水 而积水的地下水称老窑水。 (2)特点: 水量大、来势猛、时间短; 强酸性水、腐蚀性大; 象地下水库,且浅部分布较多地下水往往是矿井涌 水最直接、最常见的 主要水源,突水量的 大小及其变化则决定 于围岩的富水性和补 给条件。8 8二、矿井充水通道分
4、析 充水通道类型:孔隙、裂隙、溶隙、人工通 道四种。 1、岩层的孔隙: 存在于疏松未胶结成岩的地层中。 透水性能取决于孔隙大小和连通性。 煤层围岩为大颗粒松散层或流砂层时,并 有固定的强大的补给水源,孔隙水才能构 成威胁。9 92、岩层的裂隙:风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙均能构成矿井涌水通道,其中风化裂隙、成岩裂隙所含水量不 大,只有与其它水源连通时,才能使矿井充水, 构造裂隙是矿井涌水和矿井突水的主要通道。构造裂隙包括:节理、断层和巨大的断裂破碎带。(1)节理:脆性岩石中节理较发育,且为张性节理,透水性好,柔性岩石中节理细小,透水性差。1010(2)断层: 透水断层: 张性或张扭性断层为多,
5、少数是压扭性断层。本 身含水,有水力联系,水量大而稳定,不易疏干 。 隔水断层: 压应力、部分扭应力所形成的扭性断裂,并充填 胶结而成,本身不含水,并起隔水作用。 (3)断裂破碎带: 具有较高的空隙,有利于突水。111112123、岩层的溶隙岩石的溶隙是可溶性岩层被溶蚀而形成。 岩溶区岩溶水的运动和岩溶溶洞的发育、分布,具有垂直分带性:(1)包气带(I):位于最高地下水位以上。(2)水位季节变动带():位于高水位和低水位之间(3)饱水带():处于地下水面以下。(4)深部循环带():位于当地侵蚀基准面以下。1313溶洞发育随深度变化而变化(煤炭坝)14144、人工通道(1)钻孔造成的涌水通道:没
6、有封孔成封孔不好1515(2)采矿活动形成断裂:由于采矿活动造成的顶板陷落,使上伏岩层产 生裂隙,地表发生沉陷、裂缝,甚至形成规模较 大的陷落漏斗。这些裂缝和漏斗,通常成为大气 降水成地表水体渗入井下的良好通道。因此,矿 区地表岩层的塌陷也是影响矿井充水的一个重要 因素。1616三、影响涌水量大小的因素影响矿井涌水量大小的因素有:充水来源、充水通 道、覆盖层岩性、 围岩岩性、地形条件等。 1、覆盖层及围岩岩性: 上覆岩层透水性好,补给水量和井下涌水量就大 ; 煤层围岩在地表出露面积愈大,接受大气降水越 多,井下涌水量愈大。 2、地形条件: 矿井开采深度高于当地侵蚀基准面、涌水量较少 ; 矿井开
7、采深度低于当地侵蚀基准面,水文地质条 件复杂,涌水量较大。 17173、地质构造:地质构造是影响矿井涌水量大小的重要因素。 (1)断裂面的力学性质: 压性断裂面:影响小,透水性差,能隔水。 张性断裂面:断裂充填物孔隙多而大,常有次级断裂面,对 矿井涌水影响较大。 扭性断裂面:延展远发育深度大,次级断裂发育,也是良好 的通道,对矿井涌水量影响较大。 1818(2)不同构造部位对矿井充水的影响: 断层端点及其两侧岩层裂隙特别发育,易 出现突水; 断层交叉部位应力集中,裂隙发育,导水 性能好; 断层密度大的地段,应力集中,岩层破碎 ,导水性能好; 断层上盘次一级裂隙较发育,易出现突水 现象 。1919焦作某矿断层上盘突水点关系图2020212122222323242425252626