矿区地下水防治方法和环境地质PPT课件

1、14.1 矿区地下水防治方法矿区地下水防治方法 随着科学技术的发展，矿区地下水的防治方法已从简单的排水，发展到复杂的预先疏干、排供结合；从简单的堵漏，发展到现代的帷幕注浆；从单纯的治水，发展防治结合、综合调控，使过去许多不能开发的矿床得以安全开采，并从实践中总结出一套综合防治方法和治理措施。 矿井防治水十六字方针：“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”。 目前常用的矿井水防治方法有：地面防水、井下防水、疏干排水、注浆堵水。第1页/共68页 一、防水措施 1.地面防水 开挖排水沟 防渗堵漏 河流改道 2.井下防水 合理进行开采布局，采用正确的开采方法 留防水矿柱 修建防水闸门或水闸墙 超前探

2、水第2页/共68页开挖排水沟开挖排水沟 位于山麓、山前平原或位置较低的矿区，雨季常有山洪或潜流侵袭，淹没露天矿坑、井口和工业场地，或沿采空塌陷、含水层露头大量渗入造成矿井涌水。一般应在矿区上方（特别是严重渗漏地段的上方），垂直来水方向开挖大致沿地形等高线布置的排（截）洪沟，拦截洪水和浅部地下水，并利用自然坡度将水引出矿区。 除了截水沟防洪外，在某些情况下也采用防洪堤或水库蓄洪，其目的都是拦截洪水侵袭。平面图剖面图第3页/共68页防渗堵漏防渗堵漏 采矿活动引起的塌陷坑和裂隙，基岩露头区的裂隙、溶洞及岩溶塌陷坑，废弃钻孔及老空区等，经查明与井下构成水力联系时，可用粘土、水泥、钢筋混凝土等将其填堵。

3、 大的塌陷坑和裂隙，可下部充以砾石、上部覆以粘土，分层夯实，并使其略高于地表。填堵岩溶塌陷时，混凝土盖板应浇注在塌陷洞口附近的基岩面上，并安装排气孔（管），以防潜蚀或真空负压作用引起复塌。 当河流（或渠道、冲沟）通过矿区，并沿河床或沟底的裂隙渗入矿井时，可在漏失地段用粘土及料石或水泥铺砌不透水的人工河床，以阻止或减少河水漏失。 塌陷坑充填示意图1砾石；2粘土整铺河床示意图1灰岩；2页岩；3整铺后的人工河床第4页/共68页河流改道河流改道 当矿区内有河流通过，对矿坑充水有严重影响时，可对河流进行改道。即在河流流入矿区的上游地段筑坝，拦截河水，同时修筑人工河床将水引出矿区。在山区，也可采用排水平硐

4、来代替人工河道。如重庆市南桐矿业公司红岩煤矿就是通过排水平硐对丛林河进行改道的。 修改河道一般工程量大，投资多，不宜轻易采用，应通过技术经济比较后再进行设计施工。河流改道示意图1.拦河坝2.井田边界第5页/共68页合理进行开采布局，采用正确的开采方合理进行开采布局，采用正确的开采方法法 利用自然条件，防止或减少地下水进入矿坑的积极措施。内容如下： 矿层开采顺序和井巷布置应从水文地质条件简单地段开始； 将井筒及井底车场布置在地层完整、不易突水的安全位置； 在强含水层或地表水 下采煤时，应先采深部，后采浅部； 在高压含水层之上采煤时，应先采浅部，后采深部； 对处于同一水文地质单元的矿群，应多矿井联

5、合开采，整体疏干； 为减少顶板破坏，在强含水层或地表水体下采煤时，应尽量采用房柱法或充填法，避免采用大跨度的崩落法等。第6页/共68页留防水矿柱留防水矿柱 当矿层与含水层接触时，为了防止突水事故，应留设一定宽度和一定厚度的矿柱，称为防水矿柱。矿层露头无覆盖或直接为松散孔隙含水层覆盖矿层受断层错动与强含水层直接接触矿层受断层错动而接近含水层矿层与断层富水带或积水老窑直接接触第7页/共68页留防水矿柱留防水矿柱 防水矿柱的留设需要考虑被隔水源的水压和水量、煤层厚度、巷道尺寸、围岩被破坏的程度，以及采空后顶板的冒落情况等因素。 我国规定对于小于3.5m厚、倾角小于30的煤层，留防水煤柱不小于20m，

6、对于在地表水或强含水层下采煤时，防水矿柱要大于导水裂隙带的高度。第8页/共68页修建防水闸门或水闸墙修建防水闸门或水闸墙 在可能发生突水的采区巷道进出口或井下重要设施（如井底车场、水泵房、变电所等）的通道，可修建防水闸门。 在局部有突水威胁的采掘工作面，可以修筑水闸墙，一般设置在需要永久或长期阻挡水的地方。 水闸门结构图1 1混凝土门垛；2 2门框；3 3门扇；4 4放水管；5 5风管；6 6压力表安装孔；7-7-活动钢轨水闸墙示意图自动水闸门示意图 第9页/共68页超前探水超前探水 超前探水：在采掘过程中对于可能有水患的地段，提前进行钻探，以查明采掘工作的前方、侧帮或顶、底板的水情，确保安全

7、生产。 原则：有疑必探、先探后掘 煤矿安全规程第286条规定：采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水： 接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时； 接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时； 打开隔离煤柱放水时； 接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时； 接近有出水可能的钻孔时； 接近有水的灌浆区时；接近其它可能出水地区时。经探水确认无突水危险后，方可前进。第10页/共68页 1）探水起点的确定：通过调查访问划出的小窑老空范围一般并不能保证十分可靠。为保证矿井安全生产，通常按小窑的最深下山巷道划定一条积水线，由积水线外推60150m作为探水线，掘进巷道进入

8、此线就要开始探水；由探水线再外推50150m作为警戒线，掘进巷道进入此线后就应警惕积水的威胁，随时注意掘进巷道迎头的变化，当发现有出水征兆时必须提前探水。探水线和警戒线的外推数值，取决于积水边界的可靠程度、积水区的水头压力、积水量的大小、煤层厚度及其抗张强度等因素。 2）老空积水量的估算：巷采积QQQcosKMFQ采 KWLQ巷 Q积相互连通的各个积水区的总水量，m3；Q采有水力联系的煤层采空区积水量之和，m3；Q巷与采空区连通的各种巷道积水量之和，m3；K充水系数。通常采空区取0.250.5，煤巷取0.50.8，岩巷取0.81.0；M采空区煤层平均采高或煤厚，m；F采空积水区的水平投影面积，

9、m2；煤层倾角，；W积水巷道原有断面，m2；不同断面的巷道长度，m。充水系数K与采煤方法、回采率、煤层倾角、煤层顶底板岩性及其碎胀程度、采后间隔时间、巷道成巷时间及其维修状况等有关。第11页/共68页 3）探水钻孔的布置原则 ： 探水钻孔应保证适当的超前距、帮距和密度。在探水工作中，一次打透积水的情况很少，而是探水-掘进-探水循环进行。探水钻孔的终孔位置应始终保持超前工作面一段的安全距离，这段距离简称超前距。经探水后，证实确无水害威胁，可以安全掘进的长度称为允许掘进距离。探水钻孔的布置一般不少于三组，每组13个钻孔。一组为中心眼，另两组为斜眼。钻孔的方向应保证在工作面前方的中心及上下左右都能起

10、到探水作用。中心眼终点与外斜眼终点之间的距离，称为帮距。探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图第12页/共68页 超前距和帮距愈大，安全系数愈大。安全系数愈大，探水工作量也愈大，从而会影响掘进速度；若超前距和帮距过小，则不安全。因此，超前距和帮距必须合理确定。超前距可由下式计算：PKpABa35 . 0a超前距（即防水煤柱宽度L），m；A安全系数（一般取25）；B巷道的跨度（宽或高取其大者），m；p水头压力，MPa；Kp煤的抗拉强度，MPa。实际工作中，超前距一般采用20m，薄煤层可缩小到不小于8m。帮距一般与超前距一致，可略小12m。第13页/共68页二、疏干排水二、疏干排水 疏干排水：

11、为了采矿安全，降低成本，对威胁采矿的各种充水水源采取的疏排、控制和隔离等工程措施，统称矿床疏干。 疏干：指通过一定的积水构筑物及相应的排水设施，对可能造成矿床直接充水的含水层进行积极、主动的排水，使地下水位降低至开采段以下的排水方法和过程。 疏水降压：指对矿床间接充水的含水层，通过排水将其水头降低至某一安全高度。 分类： 按时间分：（1）预先疏干：在井巷掘进开始前进行，待地下水位（水压）全部或部分降低后再开始开采工作； （2）平行疏干：与掘进工作同时进行，直至全部采完为止。 按疏干方式分： 地表疏干 地下疏干 联合疏干第14页/共68页1.地表疏干地表疏干深井疏干、漏水孔、水平疏干孔 深井疏干

12、：在疏干地段从地表施工一系列疏干钻孔至充水岩层，用深井泵或潜水泵将地下水排除地表，以降低水位或水压，达到安全开采目的。 适用于：矿体埋藏较浅、含水层渗透性强的矿区 优点：经济、安全、施工方便，便于供排结合，可减轻因排水而引起的地面塌陷。 疏干钻孔的布置方式：线形孔排、环形孔排、任意孔排。第15页/共68页1.地表疏干地表疏干 漏水孔（吸水孔）：当矿区需要疏干含水层的下部存在透水性好且水位低于拟被疏干含水层水位的某一透水层或含水层时，可在地表施工一系列漏水钻孔，将上部含水层中的地下水，通过漏水钻孔自流泄至下部含水层中，从而达到上部含水层疏干或降压的目的。 优点：最经济、简便的疏干方法。 水平疏干

13、孔：在露天采区边坡底部施工一个近水平（1-5上坡角）钻孔，地下水在自然梯度驱使下流出，泻入排水沟（图14-6）。 优点：经济、安全、简便、疏干较彻底 目前疏干露天边坡地下水最有效的方法。漏水孔示意图第16页/共68页2.地下疏干地下疏干地下疏干（井下疏干）是直接利用巷道或在巷道中通过各种类型的疏水钻孔，来降低地下水位的一种疏降方法，故又称巷道疏降。疏干巷道，按其在含水层中的相对位置有以下三种形式：（1）在基岩含水层中，疏干巷道布置在含水层中，进行直接疏降。如湖南煤炭坝煤矿将运输大巷直接布置到茅口灰岩中。（2）疏干巷道嵌入在含水层与隔水层之间。当煤层直接顶板为含水层时，也可预先布置采准巷道疏干顶

14、板含水层，然后再进行回采工作。（3）巷道布置在隔水层或煤层中，通过放水钻孔、直接式过滤器等疏降含水层，疏放出的水汇集于巷道内，再排出地表。布置在含水层中的疏降巷道利用采准巷道疏水示意图第17页/共68页3.联合疏降联合疏降联合疏降是指两种及两种以上疏降方法的联合使用。在水文地质、工程地质条件复杂的矿区，通常需要同时采用或在不同阶段接替使用多种方法联合疏降充水水体的水位。第18页/共68页三、注浆堵水三、注浆堵水 注浆堵水：用具有一定压力和浓度的浆液（水泥浆、化学浆液等）通过钻孔注入含水层的孔隙或通道中，使其扩散、凝固，形成地下帷幕，堵塞进水途径，切断矿坑充水水源，达到防治水的目的。 井筒注浆堵

15、水 巷道注浆堵水 注浆恢复被淹没矿井或采区 注浆帷幕截流 防渗墙堵水第19页/共68页1.井筒注浆堵水井筒注浆堵水 井筒注浆堵水是特殊凿井法的一种。当井筒涌水量大于一台泵的排水能力时，应采用注浆法施工。井筒注浆堵水的有以下三种类型。 井筒地面预注浆：井筒开凿前，从地面施工钻孔，对含水层进行预先注浆，把水或流砂隔离在井筒开凿范围及其影响带之外，使井筒开凿时无水或少水，从而保证井筒安全顺利地穿过含水层或流砂层。 井筒工作面预注浆：当井筒工作面接近含水层时，应停止掘进，从工作面向含水层施工注浆钻孔，进行预先注浆。 井筒壁后注浆：井筒建成后，井壁后面有出水存在而造成井壁漏水、漏砂时，应在井筒内向壁后施

16、工注浆钻井，进行壁后注浆。第20页/共68页2.巷道注浆堵水巷道注浆堵水 在涌水量大的坚硬岩层中掘进巷道时，可采用注浆法辅助掘进，将注浆材料压入岩层裂隙或溶洞中，以封闭透水通道。第21页/共68页3.注浆恢复被淹没矿井或采区注浆恢复被淹没矿井或采区 当矿井或采区突水被淹没后，注浆封闭突水点常是处理这类问题的最好措施之一。封闭突水点的钻孔数量，视具体情况而定。当突水点位置已知且范围不大及附近岩层完整时，可采用单孔注浆，直接封闭出水口。当突水点的位置不清，水量、水压较大，且突水点附近岩层破碎时，可围绕突水点布置一组钻孔进行帷幕注浆。 在动水中注浆时困难较多，为了增加水的流动阻力，减缓水的流速，一般

17、需要先在钻孔中投入骨料（砂、砾石等），然后注入速凝浆液，以免浆液被流动的水冲跑。第22页/共68页4.4.注浆帷幕截流注浆帷幕截流 注浆帷幕截流是针对具有充沛补给水源的大水矿区，为减少矿井涌水量，而采取的一种连续拦截补给水源的防治水方法。实施中，通常在矿区主要进水边界或浅部垂直补给带施工一定间距的钻孔排，向孔内注浆，形成连续的隔水帷幕，阻截或减少地下水对矿区的影响，提高露天边坡的稳定性，防止因疏降排水引起的地面变形、开裂、塌陷等不良工程地质现象，保护地下水源。根据理论，注浆帷幕在任何情况下都能采用，但要进行技术经济计算与分析。第23页/共68页5.5.防渗墙堵水防渗墙堵水防渗墙堵水技术是用特殊

18、的施工机具，沿工程线边挖掘沟槽，边在沟槽内填入防渗材料，逐段形成连续的防渗墙。第24页/共68页14.2 矿区环境水文地质矿区环境水文地质 区域地下水位持续下降 岩溶地表塌陷 地面沉降 地下水质恶化 酸性矿井水的形成与防治第25页/共68页区域地下水位持续下降区域地下水位持续下降 一、区域地下水位持续下降的危害 二、区域地下水位下降的实质和原因 三、区域地下水持续下降的防治措施第26页/共68页一、区域地下水位持续下降的危害 1部分取水工程的出水量减少或水源枯竭。如山东淄博矿区附近的淄河冲洪积扇区，由于大量开采，地下水位在15年内下降了10m30m，附近泉水也相继枯竭；河北开滦范各庄矿突水后数

19、天内，区域奥灰水位下降了51.44m，导致在矿区奥灰供水孔一度失去供水能力。第27页/共68页一、区域地下水位持续下降的危害 2提水困难，取水成本提高。由于地下水位的下降过大，往往造成水井吊泵、报废，或需加深水井，更换高扬程抽水设备，增加排水电耗，使取水成本上升。据报道，上海50年代中期施工的1000余眼水源井中，已有300余眼先后吊泵、报废。第28页/共68页一、区域地下水位持续下降的危害 3引起泉水流量衰减、干枯，破坏引水工程、旅游资源。由于区域性地下水位的持续下降，使泉水日渐枯竭，一方面影响了以此为水源的供水工程，另一方面也破坏了以泉源为特点的旅游资源。如我国的一些著名大泉，像济南的趵突

20、泉、山西西山矿区附近的晋祠泉、霍县矿区的郭庄泉等，均因泉水流量衰减，导致引水工程破坏及旅游价值降低。第29页/共68页一、区域地下水位持续下降的危害 4造成地下缺氧空气的灾害。由于剧烈取水，使地下水位快速下降，空气可由水井或者其它空隙通道充入，当被疏干的含水层空间为强还原环境时，充入的空气使低价铁氧化为高价铁，加之有机物、土壤胶质及不稳定盐类也要消耗氧气，从而使该处空气中氧大量消耗，成为缺氧空气。当修建深层基础或地下工程时，一旦这种缺氧空气突然喷入，会造成人身伤害事故。第30页/共68页二、区域地下水位下降的实质和原因 开采条件下，含水层水位的升或降及其幅度取决于补给量与开采量的相对关系。当V

21、补= V开，则0，说明含水层水位趋于稳定；当V补 V开，0，说明含水层水位上升；当V补 V开, 0，说明含水层水位下降，如果此种情形长期存在，就会产生区域性地下水位持续下降。矿区区域性地下水位持续下降的实质就是地下水的开采量长期大于补给量，含水层的储存量逐渐被取用且在一定时间内不能得到恢复的结果。其主要原因有以下几个方面：第31页/共68页二、区域地下水位下降的实质和原因 1对区域水文地质条件认识不足而导致的过量开采 由于对区域水文地质条件，尤其是对地下水资源的形成条件认识不全面，所计算的允许开采量偏大，使开采量长期大于补给量，势必造成地下水位的持续下降。所以，在制定一个地区经济发展规划时，没

22、有详细搞清水文地质条件、评价的允许开采量偏大或工农业生产布局与水资源不配套等，都会因水资源不足、工农业争水、城乡争水而导致过量开采，引起地下水位的持续下降。第32页/共68页二、区域地下水位下降的实质和原因 2不合理开采 不合理开采是指开采地段、开采层位的过于集中及开采管理的无政府状态，虽然整个含水层的补给量与开采量处于基本平衡状态，但在局部地段或某些层位上由于开采井集中或开采强度过大，将会产生局部地段或某含水层位的大幅度持续下降。此外，开采时间的过于集中，也会造成地下水位在一定时期内大幅度下降。第33页/共68页二、区域地下水位下降的实质和原因 3人为或自然因素变化导致地下水补给量减少 例如

23、，在地下水的上游补给区建立水源地，必然会使下游水源地补给量减少；在河流上游修建水利工程，会减少下游河水对地下水补给。此外，气候变化、降水量减少、地面入渗条件差等也会引起区域地下水位下降。第34页/共68页三、区域地下水持续下降的防治措施 预防区域地下水位持续大幅度下降，解决在问题出现之前。即在水源地的开发设计中，应根据允许开采量及水资源的形成、分布特点，在开采量和开采井的布局上，作出合理的设计安排，以避免开采后出现水位持续大幅度下降。为此，应以地下水流域或盆地为单元，进行区域地表水及地下水资源的统一评价，制定统一的水资源调度和开发方案；统筹兼顾处理区内供水、排水问题，使区域内各种水资源既能得到

24、充分利用，又能尽量减少各种危害作用。第35页/共68页三、区域地下水持续下降的防治措施 如问题已出现，应针对原因，采取措施： 1合理调整开采布局对同一水文地质单元或开采同一含水层的水源地，可按轻重缓急，对各用水单位的需水量及开采布局进行统一调整，如减少某些地段或某些层位的开采强度，也可以采取减少水井密度、扩大开采区或开采层位的办法，对厚含水层或多含水层的实行分段或分层取水方案。 2控制或削减开采量在区域地下水水位下降严重地区，可关闭某些水源地或减少开采井数，使开采量控制在补给量允许的范围内，以防止地下水位持续大幅度下降。第36页/共68页三、区域地下水持续下降的防治措施 3采取多种途径增大补给

25、量对含水层进行专门的人工补给，以增加地下水的总可采量，是一项最积极措施。在盖层较薄、较窄的河流河谷地段，修建地下截水墙或拦水坝，堵截潜流或地表径流，则可减少排泄消耗，增强回渗补给；开采层分布范围内的地表水体的正常水位高于开采层时，可打孔沟通含水层与地表水体之间联系，以获取地表水的补给；开采层底部埋藏有水位较高的承压含水层时，也可揭穿隔水底板，以获取开采层下部其它含水层的补给。第37页/共68页三、区域地下水持续下降的防治措施 4加强地下水管理建立合理的开采制度 为防止过量和集中开采，可用行政手段和技术规程严格限制水井水位降深、开采量开采时间、井间距离等。 5加强地下水动态监测建立和健全地下水动

26、态监测网，加强水情监测和预报，及早发现问题，及时采取防患补救措施。此外，在矿区通过排供结合和矿井水的处理与利用，或按不同水质和用途分别进行供水等，也可以在一定程度上控制地下水位持续大幅度下降。第38页/共68页岩溶地表塌陷 一、岩溶地表塌陷的危害 二、岩溶地表塌陷的成因机理浅析 三、矿区岩溶塌陷的防治第39页/共68页一、岩溶地表塌陷的危害 岩溶地面塌陷的产生，造成了严重危害: 1破坏地表供水水源，常导致水库干涸、河流断流，如湖南涟邵的恩口、斗笠山、桥头河矿区在岩溶塌陷中，曾先后引起矿区内33条溪水断流，600个池塘和700多处泉水干涸，曾使5万人发生水荒。 2破坏地面工程设施和房屋道路的安全

27、，如广西玉林鸭爪窝水源地在地下水开采过程中，产生塌陷130多处，引起玉林发电厂主要设施基础倾斜，水池渗漏，仓库开裂，办公楼不均匀下降，主厂房基础上部砖墙开裂，安全受到严重威胁；此外，由于塌洞对道路、农田、房屋的破坏，汽车、耕牛掉进塌洞的严重事故也时有发生，甚至造成人员伤亡。 3引起降水、地表水回灌，危及矿井安全，轻者增大矿井涌水量，加大排水费用，严重时还会造成淹井事故，如涟邵矿区，因此而发生大小淹井事故达37次之多，雨季排水费用可超过吨煤成本的50%。 4破坏自然环境，加剧水土流失，从而破坏矿区环境，改变生态平衡。此外，塌陷的形成也为地表污水的渗入创造了条件，当塌陷区域接近地面排污系统时，地下

28、水极易受到污染。很多岩溶塌陷起因于供水开采强度过大，当岩溶塌陷导致污水进入含水层，则可能威胁到供水水源地的正常使用。第40页/共68页二、岩溶地表塌陷的成因机理浅析 岩溶塌陷的成因机制，主要有三种，即潜蚀论、真空吸蚀论和气爆论。 （一）潜蚀论 （二）真空吸蚀论 （三）气爆论第41页/共68页（一）潜蚀论 在覆盖型岩溶区，下部岩溶发育，地下水运移通道畅通，当矿坑强烈排水或钻孔抽水时，引起地下水位大幅下降，对上覆盖层土体和溶洞中充填物不断溶滤和冲刷，使岩溶中的空洞扩大，并在上覆盖层中产生隐伏土洞，土洞不断发展，使其顶部土体失去平衡而塌陷。潜蚀论认为，土洞的形成是地下水流潜蚀作用的结果.第42页/共

29、68页（二）真空吸蚀论 真空吸蚀论观点认为，在相对封闭的承压岩溶含水层中，水位大幅度快速下降，低于覆盖层顶板以后，地下水由承压转为无压，水面与盖层顶板间的无水空间形成低气压状态的“真空腔”，水面如吸盘一样，抽吸盖层顶板颗粒，使其渐被吸蚀掏空，随着地下水位继续快速下降，“真空腔”内外压力差加剧，又引起大气压对盖层形成无形的“冲压”作用，这样由于下吸上压，土层结构遂遭破坏、强度降低，发展到一定程度，就会突然破坏而导致岩溶地面塌陷。第43页/共68页（三）气爆论 气爆论观点认为，储集于溶洞、管道及土洞中的高压气团及强大的承压水头，有着巨大的能量，在水位升降的区域，如雨季岩溶水位的上升，气体压缩，当其

30、能量超过岩溶空腔顶板盖层的允许强度时，则会冲破岩土体产生爆裂，并常有喷水、喷砂现象，接着在岩土体自重及水流作用下产生塌陷。这种塌陷多出现于地下河的中下游或包气带厚度较大的地段。第44页/共68页三、矿区岩溶塌陷的防治 （一）岩溶塌陷的预防 （二）岩溶塌陷的监测 （三）岩溶塌陷的治理第45页/共68页（一）岩溶塌陷的预防预防的关键是解决疏干排水的强度、井下突水和地表水倒灌问题。覆盖岩溶区的矿井一般不宜采用强排疏干法排水，以防止地下水位的突然下降。为了预防塌陷，矿山疏干排水采取缓排方式。对井下突水应采用封堵突水点或有意识地控制和引排水，化突水为控制性地放水；对地表采用铺（灌沟）、填堵（落水洞）、截

31、（洪流）等措施，以减少地表水进入矿井的水量。第46页/共68页（二）岩溶塌陷的监测 内容：抽排水引起的地面积水和泉水干枯，植物的变化，建筑物作响或倾斜，地面环形开裂，地下土层垮落声，水点水量、水位和含砂量的突然变化，动物惊恐异常现象等。第47页/共68页（三）岩溶塌陷的治理 方法应针对塌陷形成的基本环境因素从截断水流、强化土体、填堵岩溶通道等三个方面考虑， 1）围与截 对个体塌洞口，用粘土或木板桩围堤，对靠近河床的集中塌陷群修堤拦洪，将水与塌陷隔开。 2）封闭洞口 采用浆砌块石，灌注混凝土或用预制混凝土板封闭基岩洞口，再用粘土回填夯实密封。 3）排除积水 对塌陷积水地带及时排除积水，保持疏干状

32、态；对洪涝区的地表水体可开渠引出区外。 4）铺河防渗 对塌陷区河流渠道进行铺设人工河床或用渡槽跨越塌洞。 5）河流改道 对局部河段进行改造或截弯取直，减少河水对塌陷形成和渗漏的影响。 6）炸毁溶洞 采用洞内爆破，炸毁溶洞，利用自身的碎屑填充溶洞，或在此基础上注浆加固。 7）加固处理 当岩溶塌陷使建筑地基发生塌陷或失稳时，可用木桩或钢筋混凝土等进行加固，以保证塌陷区内建筑的安全与正常使用。 8）建筑物迁移 将严重塌陷区内的交通干线或村庄居民点迁移到塌陷外围安全地带。第48页/共68页地面沉降一、地面沉降的危害二、地面沉降成因机制浅析三、控制地面沉降的方法第49页/共68页地面沉降是由于过量开采地

33、下水而造成的，过去多发生在大城市，尤其是沿海大城市。近年来，一些矿区（如淮南潘谢矿区，淮北矿区等）在地下水开发及矿山疏干排水过程中，也出现地面沉降问题，且范围越来越大，危害也越来越严重。地面沉降在矿区所造成的危害主要表现为： 1 1引起地面工程设施的变形破坏当沉降较大时，可使建筑设施下沉、倾斜、变形、开裂甚至倒塌破坏；当区内建有桥梁时还可能使桥净空减小，影响航行。 2 2造成地下工程的变形破坏 沉降严重时往往有较大的水平位移，可能造成地下管路设施弯曲变形甚至扭断，一些矿区，严重的地面沉降还可能威胁到井筒的稳定性，导致井壁断裂。 3.3.影响供水工程 由于沉降，水井管相对上升，影响水源井的正常使

34、用。 4.4.恶化矿井充水条件 较大沉降往往伴有地裂缝产生，这些地裂缝的存在，为水的渗入创造了条件，往往成为矿井（以孔隙充水为主的）充水的良好通道，由此可能造成矿井涌水量的显著增加，威胁安全生产或增加排水费用。此外，地面高程的降低还可能形成矿区内涝，破坏矿区自然环境景观，加剧水土流失等不良后果。第50页/共68页 地面沉降成因机制浅析地下水开采量、水位与地面沉降量地下水开采量、水位与地面沉降量的关系图的关系图造成地面沉降的原因很多，目前已公认过度抽取地下水是引起地面沉降的主要原因。从一些地面沉降观测资料可以看出，地面沉降量与地下水开采量和水位降深的关系极为密切。第51页/共68页目前多以粘性土

35、的排水固结理论来说明沉降的本质：1）土层变形的力学效应主要取决于孔隙水压力的变化。当过度抽取地下水时因不能及时从含水层外补给水量，地水位迅速下降，在隔水层顶板和含水层接触面上产生了水力梯度，使粘性土层中水相应进入含水层中，从而造成孔隙水压力降低，而粘性土的有效应力增加，引起土层压密。当粘性土层的压缩性很强，厚度又较大时，压密的幅度就大，结果引起地面下沉。2）对含水层来说，由于抽水引起水位大幅度下降，对上覆岩层的浮托力降低，含水层颗粒骨架上的有效应力增加，从而导致含水层的压缩，这也是地面沉降的原因之一。第52页/共68页地面沉降过程中，地下水位下降是矛盾转化的主要方面，要控制地面沉降，首要的就是

36、要控制地下水位的下降。其方法主要有：1）寻求新的供水水源，减少或停止抽取地下水，以控制地下水位的过快下降；2）在新的水源未能起用之前，只准抽用深层地下水3）向含水层中注入压缩空气，以恢复自由水的压力4）人工补给地下水，以抬高地下水位等。第53页/共68页地下水质恶化一、地下水质恶化的特征及危害 二、地下水质恶化的原因三、防治地下水质恶化的措施第54页/共68页1地下水质恶化的特征地下水质恶化过程中一般表现出以下特征：1）有大量的天然地下水中含量微少的毒性及重金属元素进入地下水中；2）地下水硬度、矿化度、酸度及某些常规离子含量上升；3）各种细菌、病毒在水中的含量大大超过天然或开采初期水平；4）许

37、多天然地下水中不存在的有机化合物出现在地下水中。2地下水质恶化的危害地下水质恶化严重损害了地下水资源的使用价值，造成一系列危害：1）饮用水源达不到饮用水标准，有损人的身体健康，严重时可致死、致残；2）工业用水源因水质恶化导致产品质量下降，造成巨大经济损失；3）导致农作物产量降低，农产品遭污染或使土壤盐化，破坏农业生产条件；4）导致水处理成本提高，供水经济效益降低；5）水质严重恶化时，难以净化处理或经济不合理，导致水源地废弃。第55页/共68页 （一）地下水的污染源1采矿业引起的污染采矿外排矿井水，多数未处理，含大量悬浮物、有机物及酸性水，污染土壤或地表水，危害大。此外，矸石经淋滤渗入；疏干排水

38、，包气带加厚，降水对疏干带的淋滤，造成污染。 2工业生产引起的污染排放“三废”，成污染源。如化工医药、造纸、冶金、炼油、火电厂等排放的有害成分。“三废”中的有害成分可随雨水或沿污水沟渠渗入地下，直接或间接造成污染。 3农业生产引起的污染农业广泛使用农药、化肥，一些组分下渗，农药不易分解而残留于土壤，渗入地下水引起污染；此外，农家肥含大量细菌、病毒，污水灌溉也造成污染。如安徽淮南矿区新庄孜矿附近农村引污灌溉，使浅层地下水中酚、氰化物等组分高出其它区域数倍。 4城镇生活污水引起的污染这是指矿区城镇生活污水、垃圾，包括燃料废气、交通车辆尾气等。污染物通过废物的地面处理系统渗漏，或大气降水淋滤造成污染

39、。第56页/共68页（二）地下水污染途径地下水污染途径按水力学特点，大致可分为四类：1间歇入渗型间歇入渗型的特点是污染物通过大气降水或灌溉水的淋滤，使固体废物、表层土壤或地层中原有的有毒有害物质周期性从污染源通过包气带土层渗入含水层。此类污染途径常见的有降水对固体废物的淋滤、降水对矿区疏干地带易溶矿物的淋滤和灌溉污水渗入及降水对农田残留农药、化肥等污染物的淋滤入渗等，此种污染在范围上和浓度上都有季节性变化。主要污染对象是潜水。第57页/共68页2 2连续入渗型连续入渗型的特点是污染物随污水或污染溶液不断地经包气带渗入含水层，这种类型的污染物一般是液态的，常见的有污水蓄积地段的渗漏及被污染的地表

40、水体和污水渠的渗漏。污染对象主要是浅层含水层。 上两种污染共同点，是污染物均自上而下经过包气带进入含水层，污染程度主要取决于包气带的厚度、物质成分、渗透性能等。第58页/共68页 越流型污染途径示意图越流型污染途径示意图特点是污染物通过层间弱透水层或隔水层的“天窗”等以越流的形式侵入其它含水层。如在开采条件下，由于开采层水位下降，污染物随越流水进入开采层这种污染可危及埋深很大的承压含水层。 3越流型 4径流型 特点是污染物通过地下径流形式进入含水层。典型的径流污染途径是当区域性含水层在某个部位受到污染时，污染物随地下径流向含水层的其它部位迁移，然后再转移到开采地段。特别是当污染源位于水源地上游

41、时，影响更为严重。第59页/共68页 （一）防治地下水质恶化的管理措施 （1）建立、健全并严格实施有关水质保护和防止水质污染的法律、法令和条例，如我国目前已制定的水法、水污染防治法等。 （2）对排污企业按环境容量实施“总量控制”和“有害物质排放标准”的控制，并制定相应的经济制裁措施予以保证。 （3）建立、健全统一的水资源管理和水质监测机构。通过对地下水监测，既为行政部门加强管理，也为业务部门及时了解和掌握水质变化趋势、采取防护措施提供依据。 （4）建立地下水源地的卫生防护带，通过控制污染和提高土壤和含水层对某些有害物质的自净能力，保护地下水质免于污染。第60页/共68页（二）防治地下水质恶化的

42、技术措施 1预防性技术措施主要有：1）对城市发展和水源地建设作出全面规划与合理布局。为保护地下水源，必须在城市建设的总体规划中考虑环境保护的要求，要把环境保护工作与经济发展同步规划、同步实施，做到经济、社会与环境效益的统一。2）新建水源地应避开造成地下水污染的环境条件，如将水源地选择在城市上游、地下水的补给区或地层岩性结构上有利于防污染的地段。3）严格控制地下水资源的开采量和水位降深，以限制降落漏斗的范围，或采取分层取水，防止附近或上下劣质水的入侵。4）保证水井、钻孔施工中的止水、回填和封闭工作的质量，防止劣质水或污染水与开采层相互沟通；在建筑工程或地下工程施工中，不要破坏开采含水层上下或周边的隔水保护层，保护开采层免遭污染。5）采用“补给水丘”（在海岸或劣质水体与开采地段之间布置淡水注水井，形成高于地下水位的补给水丘）、“抽水槽”（在海洋或劣质水体与开采地段之间布置一排抽水孔，形