矿井水文地质与水害防治课件

第七章矿井水文地质第一节水文地质基本知识第二节矿井充水条件第三节矿井涌水量的预测方法第四节矿井水的防治2021/7/231第七章矿井水文地质第一节水文地质基本知识20第一节地下水的基本知识矿井水的危害：影响煤炭资源的开发；恶化矿井生产条件；增加采矿的成本；造成淹井事故。一、自然界中水的循环自然界中大气水、代表水和地下水是统一水体，它们之间存在着内在联系和不断相互转化的循环过程。水循环

水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续不断地循环运动的过程，称为水循环。

水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。2021/7/232第一节地下水的基本知识矿井水的危害：一、自然界中水的水的循环示意图2021/7/233水的循环示意图2021/7/233水循环意义

a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着能量交换和物质迁移。

b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。2021/7/234水循环意义b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之地下水——是埋藏在地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水体。地下水主要是由大气降水、地面流水、冰雪融水、湖泊水渗透到地下而形成的，称为渗透水。此外还有凝结水、埋藏水、原生水等。二、地下水的概念（1）地下水的概念2021/7/235地下水——是埋藏在地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水体。二、（2）水在岩石中的存在形式水灾岩石空隙（空隙、裂隙、溶隙）中：1、气态水2、结合水：分子力作用3、毛细水：表面张力4、重力水：重力作用5、固态水6、矿物中的水2021/7/236二、2021/7/236

地下水能在岩石中赋存与运动，是因为岩石中具有一定的空隙。岩石空隙度越大，含水量越大；岩石空隙大而多，连通性好，则岩石透水性越好。三、地下水的赋存（1）岩石中的空隙岩石中的空隙，根据其成因和后期所受营力作用程度，分为孔隙、裂隙和喀斯特。孔隙：是指分布于松散的沉积岩层中及半胶结的碎屑沉积岩中岩石颗粒或集合体之间的空隙。裂隙：是指各种应力作用下岩石破裂产生的裂缝。喀斯特：是水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为特征的综合地质作用。2021/7/237地下水能在岩石中赋存与运动，是因为岩石中具有一定的空隙。

透水层——能够透过地下水的岩层。K>1m/d。主要有：砂岩层、砂砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。空隙大而多，连通性好。其中储满地下水的部分称为含水层。两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。K=0.01--1m/d如泥岩、亚粘土、黄土、粉砂等。空隙密而小，连通性差。不透水层——不能透过地下水的岩层。K<0.001m/d主要有：粘土、页岩、岩浆岩、变质岩等。不透水层对地下水的运动起着阻隔作用，又称为隔水层。（2）岩石的水理性质岩石的透水性：岩石或土层允许水透过的性能称为透水性。取决于空隙大小（主）、多少、形状、连通性。与空隙度关系不大渗透系数K：单位时间内，水力坡度为1时，水在岩石中的渗透距离。m/d,m/s1）透水层与不透水层2021/7/238透水层——能够透过地下水的岩层。K>1m/d。主要有：砂含水层（带）地下岩层空隙中，储存有在重力作用下可以自由流动水，称含水层（带）构成含水层的条件：土层或岩层有储存重力水的空隙；下伏有隔水层。隔水层（带）有些岩层的空隙不发育，不透水。含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存，从而构造含水地质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才具有赋存地下水；3）含水层的类型及含水岩组含水层划分，详见p283，表7-12）含水层与隔水层4）含水层的富水性分级详见p284，表7-22021/7/239含水层（带）3）含水层的类型及含水岩组2）含水层与隔水层4四、地下水的分类（1）地下水的综合分类自然界有各种各样的地下水。有的埋藏很深、有的则很浅。有的水量大，有的水量小。总之，各种地下水在形咸、分布、运动、水质、水量等方面都有很大的不同。我国在煤矿建设和生产过程中一般都采用按地下水埋藏条件和含水层性质综合分类。2021/7/2310四、地下水的分类2021/7/23102021/7/23112021/7/2311地下水按照埋藏条件分为包气带水、潜水、承压水。1.包气带水（土壤水）——从地面到地下水面（潜水面）之间的地带（包气带、不饱和带）所含的非重力地下水，暂时性水。以气态水、吸着水、薄膜水和毛细水等状态存在。2.潜水——埋藏在地面以下，在第一个隔水层之上，具有自由表面的重力水，称为潜水。潜水的表面称为潜水面，随地形起伏而变化，具有潜水流。同时因季节变化而升降，雨季、旱季潜水面的不同而形成一个暂时饱和带。2021/7/2312地下水按照埋藏条件分为包气带水、潜水、承压水。3.承压水（层间水）——埋藏在地下两个隔水层之间的含水层中的水。当两个隔水层之间的含水层被水充满时，就是有了一定的静压力，称为承压水。

自流井——当打井凿穿上部隔水层时，如果承压水的静水压力所达到的水头高度超过井口地面时，则自行喷溢出地表，形成自流井。2021/7/23133.承压水（层间水）——埋藏在地下两个隔水层之间的含水层（2）按地下水的埋藏条件分类

上层滞水：是指埋藏在离地表不深的包气带中局部隔水层上的重力水。

潜水特征：A）分布范围小，储水量不丰富；B）埋藏浅，受气候条件影响大；

2021/7/2314（2）按地下水的埋藏条件分类潜水特征：A）分布范围小，储（2）按地下水的埋藏条件分类

潜水：是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动的地下水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面。

潜水主要由大气降水和地表水补给。多数情况下，补给区与分布区一致。所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经常是变化的，而且变化范围较大，其中以气候、地形的影响最为显著。

对采矿工作来说，潜水对建井及露天开采的影响较大，对地下开采影响较小。

潜水特征：A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给区一致；B）潜水面不承受静水压力；C）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流；D）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。2021/7/2315（2）按地下水的埋藏条件分类潜水特征：A）潜水直接接受大

承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。其补给区与分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。

特征：A）承压水具有静水压力；B）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；C）承压水迳流严格受隔水层控制，其埋藏分布主要取决于地质构造；D）承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响，但不如潜水显著，水位变化幅度小，一般有滞后性；F）由于有连续的隔水层的覆盖，承压水不易污染；2021/7/2316承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的补给条件含水层的补给条件主要决定于含水层出露地表的地形、溶洞裂隙发育情况和有无常年存在的地表水体。在地形平缓、特别是容易内涝的地区，降水不易从地表流走，造成常年积水，为含水层提供了大量补给来源，含水层的露头溶洞裂隙又发育，这样含水层的水量就大；相反，在地形较陡的情况下，降水大部分形成地表水流流走，补给地下水量就少。排泄条件任何一个含水层都有补给区和排泄区。在排泄区有大量泉水出露，泉的多少和水量大小直接表示了含水层的富水强度。凡是在含水层出露地区，泉很多，但每个泉的水量很小，这是弱含水层的特点；泉水流量大而且集中，这是强含水层的排泄特点。西南地区不少的煤矿，主要强含水层是茅口灰岩和长兴灰岩，在其排泄区，都表现了泉水集中流量很大的规律。2021/7/2317补给条件2021/7/2317在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承压水即可上涌，如出水口低于水源区，就会出现自流井(泉)。2021/7/2318在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承（3）按含水层空隙性质分类

孔隙水：是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；

导水性好补给充沛裂隙水：是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；风化裂隙成岩裂隙构造裂隙岩溶水：是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；2021/7/2319（3）按含水层空隙性质分类导水性好裂隙水：是赋存和运动于基五、地下水的性质（1）物理性质1、温度2、颜色3、透明度4、气味5、味道6、密度7、导电性8、放射性2021/7/2320五、地下水的性质2021/7/2320（2）化学性质1.地下水的化学成分2.化学成分表示方法1、库尔洛夫式2、总矿化度：水中所含各种离子、分子和化合物的总量，g/L。矿化度高，地下水循环条件差，反之则反。3、硬度：总硬度=暂时硬度+永久硬度3.地下水的化学性质1、酸碱度2、侵蚀性：酸性侵蚀，CO2侵蚀。2021/7/2321（2）化学性质2021/7/23214.地下水化学成分的形成作用地下水的化学成分是很复杂的。不同成因的地下水有不同的原始成分，它们在形成过程中与周围介质不断作用，使水的成分也随之发生变化，与原始成分往往产生很大的差别。因此，现在所遇到的地下水成分，都是在一定的自然历史过程中，在各种因素影响下，各种作用综合的结果。由于各种作用所处的条件不同，其主次也不相同。其中，对于地下水化学成分的形成最有意义的作用，主要有溶滤及溶解作用、阳离子交替吸附作用、蒸发浓缩作用、混合作用、脱碳作用和生物化学作用等6种。2021/7/23224.地下水化学成分的形成作用2021/7/2322第二节矿井充水条件一、矿井充水来源大气降水：是露天矿的直接充水水源；是地下采煤的间接充水水源。大气降水对矿井充水强度与涌水量年降水量；降水性质；地形；煤层埋深；覆盖岩层的透水性。地表水：分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；地表水的性质和规模；地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和采煤方式的不同而变化；2021/7/2323第二节矿井充水条件一、矿井充水来源大气降水：是露天

一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；

在煤层上覆岩层透水性差，而且没有断裂破坏时；

一般认为，煤层和地表水体之间垂距如大于煤厚的50倍左右，地表水的影响逐渐消失。2021/7/2324一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；2021/7含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；多数情况：大气降水、地表水→含水层→矿井影响因素矿井充水含水层的类型充水含水层厚度与分布含水层的补给条件与蓄水构造类型空隙性富水性导水性静水压力含水层厚度越大、分布越广、储量越丰富、疏干越不易；向斜轴部——大静水压力——小含水层与煤层的关系煤层下部含水层煤层上方含水层——塌陷情况距离遇断层巷道揭露2021/7/2325含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；影响因素矿井充岩层崩陆带裂隙带无裂隙沉降带煤层上方含水层——塌陷情况2021/7/2326岩层崩陆带裂隙带无裂隙沉降带煤层上方含水层——塌陷情况202老窑水：是古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存的地下水；其特点如下：老窑积水以静储量为主；一旦巷道揭露或巷道与老窑之间的煤岩柱强度小于它的静水压力时，积水倾出，瞬时涌水量大，来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；老窑积水与其它水源无联系时，短期突出易于疏干；老窑一般位于浅部，若与地表水有水力联系，则造成稳定的充水水源危害较大；老窑一般深度部大，但查清位置较困难，准确位置无法查清，又无人敢下去查；老窑积水长期处于停滞，一般酸性大，腐蚀性强，别是高速运转中的水泵叶轮，由于水的冲击和摩擦，腐蚀损坏得更快。2021/7/2327老窑水：是古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩的隔水性能造成断层带的水涌入井下；

断层水主要特点：其静储量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟通，对矿井生产造成巨大威胁；断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接；或者由于间层的存在碰坏了岩层的完整性，因而降低了岩层的强度，这些常是矿井水文地质条件复杂化；

也有的断层破碎带内充填了许多破碎的柔性岩石（如粘土岩）、煤粉、断层泥等，也可能起隔水作用。因此对断层的透水性质应作具体分析。如果在矿井中有许多条断层，断层的交叉处是最容易发生透水事故的位置，应特别注意。断层水：断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道除此而外，还有其它人为因素的导水通道；如：未封好的钻孔2021/7/2328断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了二、矿井充水通道1、岩石的孔隙与岩层裂隙2、断层：矿井充水的主要通道之一。断层导通地表水或地下水，造成矿井突水。正断层或断层交叉切割处易发生突水3、岩溶洞隙：巷道靠近或揭露时易突水。4、未封闭或封闭不良钻孔5、矿井长期排水：造成地表水倒灌下渗和地下水流入巷道。6、采矿活动造成的塌陷和裂隙2021/7/2329二、矿井充水通道1、岩石的孔隙与岩层裂隙2021/7/232三、影响矿井充水程度的其他因素矿井充水水源和充水通道直接控制矿井涌水量大小。还有其他因素影响矿井充水程度。1、地形：巷道是否位于侵蚀基准面以上决定矿井水源是大气降水、地表水，决定涌水量。2、煤层的埋藏条件：华北CP煤田开采深部煤层会导通奥灰水，引起突水煤层倾角于厚度越大，开采后冒落高度及塌陷范围越大，可能沟通地下水、地表水，引起突水事故3、煤层出露程度上部隔水层岩性4、开采方法2021/7/2330三、影响矿井充水程度的其他因素矿井充水水源和充水通道直接第三节矿井水文地质观测与涌水量预计一、矿井水文地质观测矿井水文地质观测是矿井水文地质工作的主要项目，一般包括两部分内容：地面水文地质观测和井下水文地质观测。（一）、地面水文地质观测主要包括：气象观测、地表水观测和地下水观测。

1.气象观测：主要是观测降水量。

2.地表水观测：对分布于矿区范围内的地表水都应对其进行定期观测。主要包括江河、溪流、大水沟、湖泊、水库和大塌陷坑积水。观测所获资料应整理成曲线图，以便研究其流量、水位的变化规律，找出其变化原因，并预测地表水对矿井涌水的影响。此外，还应将河水漏失地段、洪水淹没范围等，标注在相应图纸上。2021/7/2331第三节矿井水文地质观测与涌水量预计一、矿井水文地质观测（3.地下水的动态观测地下水埋藏在地下，始终处于运动和变化之中，这种运动和变化主要表现在水位、水量、水温、水质等方面。从事矿井水文地质工作的人员，要经常的、全面的对矿区各水文地质观测点进行观测，掌握地下水运动规律和分析矿井水的变化，观察内容包括：水位观测，水量观测，水温和水质观测。水位观测

在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；利用水位观测预报透水事故发生；利用水位观测，了解断层导水性；（断层两侧的水位差、地表泉水）利用水位观测了解突水水源；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；可解决问题流量观测

矿井涌水量与降雨量的关系；河流流量观测；矿井涌水量观测。（浮标法、堰测法、容积法、观测水仓法、等）2021/7/23323.地下水的动态观测地下水埋藏在地下，始终处于运动和

1961年7月7日，观测人员发现观测孔内水位突然下降1米，这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导做了汇报，随后采取了紧急措施，将回采工作面的人员立即全部撤出，第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌入井下；

一个钻孔的水位变化，准确地预报了透水事故的发生，为保证煤矿安全生产起了重大作用。

华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，冲积层下部分布着很厚的卵石层，含水极其丰富；为了开采冲积层下面的急倾斜煤层，避免冲积层水突然流入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测孔，派专职人员进行水位观团工作；利用水位观测预报透水事故发生；2021/7/23331961年7月7日，观测人员发现观测孔内水位突然下降河南某矿，为了查明断层导水性，在断层的两盘分别布置了观测孔，观测断层两盘同一含水层的水位变化；

经过对两个钻孔水位的长期观测，发现水位差别很大，说明断层两盘没有直接的水力联系，此断层实际不导水；

由于断层的导水性问题得到解决，施工就果断大胆了。巷道穿过断层时果然无水。

利用水位观测，了解断层导水性；（断层两侧的水位差、地表泉水）2021/7/2334河南某矿，为了查明断层导水性，在断层的两盘分别布置了山东某矿1958年10月28日回采十行头炭过程中，工作面底板突然透水，涌水量达5m3／m，部分巷道被淹没。突水后发现打在本溪群徐家庄灰岩中的CK1，钻孔水位明显下降，而奥陶纪石灰岩的CK2观测孔，水位没有变化；

说明这次突水主要是徐家庄灰岩水，而与奥陶纪灰岩含水层无直接联系。利用水位观测了解突水水源；2021/7/2335山东某矿1958年10月28日回采十行头炭过西南某矿在掘进底板茅口运输大巷时，发生了突水事故，涌水量最高可达8000吨／小时。开始有人怀疑水源主要来自附近河流。为了证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔CK1；CK2。

经过对钻孔中水位的观测，发现CK1中水位高于河流水面，CK2中水位又高于CK1；根据地下水又高流向低的规律，指示地下水补给河流，井下突水与河流无关；

后经研究确实与地表河流无关，而是与地下河有关。

利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；2021/7/2336西南某矿在掘进底板茅口运输大巷时，发生了突水事故，涌测水位工具降水与矿井涌水的三种关系1基本不变；2同步；3滞后；2021/7/2337测水位工具降水与矿井涌水1基本不变；2021/7/2337（二）、井下水文地质观测

井下水文地质观测工作，应与矿井巷道掘进及回采工作同时进行。其主要观测内容有巷道充水性观测和矿井涌水量观测。1.巷道充水性观测：包括含水层观测、岩层断裂发育情况观测、断裂构造观测、出水点观测和出水征兆的观测。2.矿井涌水量的观测：容积法、浮标法、堰测法、流速仪法和水仓水位观测法。2021/7/2338（二）、井下水文地质观测1.巷道充水性观测：包括含水层观测、二、矿井涌水量预计正确的计算未来井巷及采区的涌水量大小，是一项重要而复杂的工作。它对煤田的技术经济评价有很大的影响，并且也是开采设计部门选择采掘方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。

一、地下水的运动规律:渗流地下水的运动条件沿水流方向具有水位差

岩层必须透水运动速度及水量

必备条件

岩石透水性地下水水位差水力坡度I=（H1-H2）/L地下水的运动状态紊流：水流质点运动不连续，流来混杂而不平行；层流：水流质点运动连续不断，流束手行而不混杂；

2021/7/2339二、矿井涌水量预计正确的计算未来井巷及采区的涌水量大地下水运动的基本定律——达尔西定律

Q=K•ω•△H/LV=Q/ω=K•△H/L=KI其中：Q——渗透流量（m3/s）；K——渗透系数（m/s）；

△H——水位差（m）；L——砂岩长度（m）；

ω——过水断面积（m2）。2021/7/2340地下水运动的基本定律——达尔西定律Q=K•ω•△H/（一）矿井涌水量预计内容与步骤1.矿井涌水量预计内容：包括矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、开拓井巷涌水量和疏干工程排水量。2.矿井涌水量预测步骤：（1）建立预测矿井涌水量的水文地质模型（2）建立相应的数学模型（3）解算数学模型，分析结果（二）矿井涌水量预计方法矿井涌水量预计的方法很多，归纳起来可分为相关比拟法、解析法、水均衡法、数值模拟法、等。2021/7/2341（一）矿井涌水量预计内容与步骤2021/7/2341三、表示矿井充水程度的方法矿井充水程度反映矿井水文地质条件的复杂情况。通常，生产矿井用含水系数来表示；基建矿井用涌水量大小来表示。

用含水系数表示矿井充水程度含水系数又称富水系数，是指矿井中排出的水量Q（米3）与同一时期煤炭开采量m（吨）的比值，通常用Km表示——吨煤排水量；涌水小的矿井：Km<2；涌水中等的矿井：Km＝2～5；涌水大的矿井：Km=5～10；涌水最大的矿井：Km＞10；不同矿井，甚至同一个矿井不同时期的Km值的变化往往很大，因为它与自然条件（地质水文地质）和人为因素（开采方法、开采强度等）的变化有关；2021/7/2342三、表示矿井充水程度的方法用含水系数表示矿井充水程度不同矿用矿井涌水量表示充水程度所谓矿井涌水量，是指单位时间内流入矿井的水量，通常见Q表示。根据涌水量的大小可将矿井分为：

涌水小的矿井：Q<100m3／小时；涌水中等的矿井：Q＝100～500m3／小时；

涌水大的矿井：Q＝500～1000m3／小时；涌水最大的矿井：Q＞1000m3／小时。

2021/7/2343用矿井涌水量表示充水程度2021/7/2343第四节矿井水的防治——以防为主，防治结合一、矿井水害防治总体要求

矿井水害防治工作是在矿井涌水条件分析和矿井涌水量观测的基础上，根据涌水水源、通道和水量大小的不同，分别采取不同的防治措施。1.坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，落实“防、堵疏、排、截”综合治理措施。2.应在查明矿井地质、水文地质条件的基础上，因地制宜的采取措施加以防治。3.应坚持先易后难，先近后远，先地面后井下，先重点后一般，地面与井下相结合，重点与一般相结合。4.应注意矿井水的综合利用，实现供排结合，保护矿区地下水资源和环境。2021/7/2344第四节矿井水的防治——以防为主，防治结合一、二、地表防治水

1、合理选择井筒位置:井口标高均应高于历年最高洪水位,如受地形限制时，应筑防水堤或改变水流方向。地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素力求避免穿过强含水层或富水带；井筒所选定地点的岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离；另外，在地表、井口标高高于历年最高洪水水位，保证在任何情况下均使井口或其他地面设施，不致于被水所淹。2021/7/2345二、地表防治水地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素2、河流改道:穿过或附近流经矿区的河流严重影响井下生产时应使其改道。3、铺设人工河床:上述河流不能改道，可铺设不透水的人工河床。4、修筑排（截）水沟:山区降水后在井田外围或漏水区段的上游垂直水流方向修筑排水沟使其不流入矿区范围。5、堵漏:地表裂隙、洞穴、陷坑，可用粘土堵塞。2021/7/23462021/7/2346三、井下防治水老容积水的探放：采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。其特点：

一般积水范围不明（特别是一些老矿井），串联关系复杂、水量大、酸性强、水头压力高、危害大。要隔离积水需保留大量的安全煤柱，一方面影响资源的回收，另一方面，由于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。

因此，探故老窑水是采矿工作中防患于未然的必要措施，是探明可采边界和安全开来的主要手段。

井下防水措施包括探放水、留设防水煤柱、设置防水闸门和防水墙。（一）探放水2021/7/2347三、井下防治水老容积水的探放：采空区，由于地表水和地下水一般按下列程序进行探放：

1.调查老窑水的分布2.探水起点3.探水钻孔的布置绝大多数是探水与掘进相结合，即探水——掘进——探水循环进行，方能找到老窑放出积水。因此在考虑探水钻孔的布置时，必须保证掘进巷道的前方仍有相当厚度的保安煤柱。此外，老窑内的巷道极不规则，在探水掘进过程中，如果钻孔密度不够，古巷道就可能从两个钻眼之间漏过而发生透水事故。4.探水作业

严格遵循安全规程，大致注意：1）加强顶板支护：探水巷道一般为双巷掘进，以便于通风和抢险。为了保证探水地点、避灾路线、来水时必经的巷道不发生冒顶片帮，探水前和整个施工期间要加强顶板支护。

2）加强深水迎头的通风和瓦斯检查：探水地点，随时可能透老窑而散出CO2、CH2、H2S等有害气体，因此，必须加大探水地点的供风量，加强瓦斯检查，一旦发现有害气体含量增高，应查明原因，它往往是接近老窑的征兆。3）安排避灾路线：探放水时，所有可能受水威胁的地点，特别是采掘中的下山区域，必须安排避灾路线；在开始探水前，工人必须熟悉避灾路线。

2021/7/2348一般按下列程序进行探放：2021/7/2348由于老窑积水资料不可能绝对准确，必须留出适当的安全煤柱。安全煤柱过宽，会大大加重钻探工作量，延误掘进速度，对生产不利；安全煤柱过小,则安全没有保证；我国有些煤矿分别按照积水线、探水线、警戒线三条线处理。

积水线——指调查核定的来空区预定边界；

探水线——一条沿积水线向外推移60～150米的一条线；

警戒线——在深水线的外沿平行外推50～100米斯圈定一条线；掘进巷道进入这一界线后，必须警戒积水的威胁。

探水起点近积水区，透水前有如下征兆：煤壁或顶板渗出水珠，或者煤层松软发潮；顶板淋水或底板涌水；煤层内出现暗红色水锈或渗水后挂红；迎头空气变冷，或水蒸汽大而发生雾气；有嘶嘶水叫声（水头压力大时会出现）发现上述征兆之一者，应停止掘进工作，进行探水

2021/7/2349由于老窑积水资料不可能绝对准确，必须留出适当的安全煤柱。探水中眼与外斜眼终端的距离即为帮距，通常采用12米左右。巷道前进终止点与中眼终点之间的距离为超前距，一般采用20米左右为宜。

巷道中眼巷道前进20m超前距20m邦距12m3m探水巷道2021/7/2350中眼与外斜眼终端的距离即为帮距，通常采用12米左右。巷道中眼4）设立警铃信号及其他通讯联络设备：探放水地点要设军电话、与井口调度室进行通讯联络，以便及时汇报钻眼过程中发现的地质变化或透水征兆。5）安装安全套管：探故老空积水时，应该在孔口设置安全套管阀门，控制放水量，防止钻眼被水冲刷扩大，在初透积水时，安全套管还可用来测定水头压力。6）钻孔透空征兆时的措施；7）严格鉴定放水效果

完全不消水，向里进风或向外出风；水流始终不断，但没有压力；通捣时有小水流，不通捣时无水等。

——这时即可停止放水，继续进行掘进工作。2021/7/23514）设立警铃信号及其他通讯联络设备：探放水地点要设军煤层直接与疏松含水层掩盖；煤层直接与含水丰富的岩层接触时。在这种条件下，保安煤柱不应小于20米。

煤层被强含水层所掩盖时。在这种情况下，煤柱的围设主要应考虑煤层开来后的塌陷裂隙，最好不要波及到上部强含水层。巷道接近导水断层带时，应留保安煤柱30～50米。防水煤柱尺寸的确定是个非常复杂的问题，应考虑到含水层的水压、水量、煤层的机械强度、厚度等因素。多数煤矿采用经验数据，如冲积层下急倾斜煤层的安全煤柱、接近强含水层或导水断层的保安煤柱等等。总之，应通过实践求得既安全又经济合理的数据。（二）防水煤柱的留设2021/7/2352煤层直接与疏松含水层掩盖；防水煤柱尺寸的确定是个非2021/7/23532021/7/2353

（1）防水闸门在可能出现突水的井底车场、井下泵房、变电所等出入口处应设置防水闸门。（2）防水墙某区段开采结束后，为隔绝有继续大量涌水可能的一种永久性封闭水建筑。多用圆柱形防水墙，因其能抗压，施工简易。（三）防水闸门与防水墙2021/7/2354（1）防水闸门（三、矿井水的防治方法防止方法抽排法：排水系统，将水抽排到地表堵截法疏降法注浆堵水井筒注浆堵水井筒地面预注浆井筒工作面预注浆井壁注浆巷道注浆堵水注浆恢复被淹矿区或采区2021/7/2355三、矿井水的防治方法防止方法抽排法：排水系统，将水抽排到地表一、疏干降压（1）地面疏降（2）井下疏降（3）联合疏降2021/7/2356一、疏干降压2021/7/2356含水层的疏排

1）巷道疏放煤层直接顶板为含水层时，提前准备的采区巷道，可疏干水。含水层位于煤层底部时，可将开拓准备巷道布置在含水层中。2）放水钻孔煤层上部含水层离煤层较远时，可用钻孔疏放。3）疏放降压钻孔煤层下部含水层水压很高，可向底部隔一定距离打钻降低水头压力，解放煤层。4）吸水钻孔将煤层上部含水层之水放入煤层下部含水层中的钻孔，该方法不易实行。2021/7/2357含水层的疏排2021/7/2357二、抽排法（1）直接排水（2）分段排水（3）混合排水2021/7/2358二、抽排法2021/7/2358注浆堵水

1、注浆材料凡是一种液体，在一定条件下可变成固体的物质均可作为注浆材料。如水泥浆液、水泥一水玻璃浆液，MG-646等。2、注浆工艺选择方案、设备、注浆材料、注浆方式、深度和注浆参数等。布置注浆孔、钻进及检查注浆效果。3、注浆设备注浆泵、搅拌机、混合、止浆塞、配套仪表等。三、堵截法2021/7/2359注浆堵水

1、注浆材料三、堵截法2021/7/2地下暗河的防治：

暗河也有大小型之分。大型暗河与地表河流相似，雨季河水猛涨，汹涌澎湃，旱季则河水变小。小型的地下赌河实际上是一个复杂的管道系统。这个“管道”在平面上左弯右招；在垂直方向上也是上上下下宽窄不一。我国西南许多煤矿，常在灰岩中开凿巷道，暗河对生产的影响不能不予以重视。

1.地下暗河对煤矿生产的影响：井巷末揭露暗河前，暗河对生产的影响甚微。一旦巷道揭露了暗河，暗河的水将“破门”而出，向巷道中大量倾泄，巷道顿时变成水流使完四

“河道”，轻者被迫暂时停工，重者可能淹没矿井；2.地下暗河的分布规律：目前对暗河分布的研究工作，还不能满足生产上的要求。地下暗河只存在于灰岩、白云岩等可溶性岩层中；

地下暗河往往受构造的控制，如常沿走向断层发育起来；或沿格曲轴部张裂隙溶蚀扩大而成；在急倾斜的岩层中，也有沿某一被错动的纯质灰岩层发育；所以地下暗河常与岩层的走向大致平行；地下暗河的发育还受地形的控制，地下水和地表水一样，具有从高处流向低处的特点。2021/7/2360地下暗河的防治：2021/7/23603．地下暗河的治理堵塞绕过截流断源2021/7/23613．地下暗河的治理堵塞绕过截流断源2021/7/2361

一、矿井突水征兆

凡是井巷掘进及工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称矿井突水。突水前，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常统称为“突水征兆”。1．与承压水有关断层水突水征兆工作面顶板来压、掉渣、片帮、支架倾倒等；底膨胀、底鼓张、底“爆”响声；先出小水、再出大水；采场或巷道瓦斯涌出量增大。2021/7/2362一、矿井突水征兆2021/7/2362第三节矿井突水及其处理

2．冲积层水突水征兆岩层发潮、滴水、且逐渐增大，局部冒顶、水量突增、水时清时混，流砂；溃水、溃砂。3．老空水突水征兆发潮、发暗、挂汗、发凉、吱吱水声、铁锈呈红色。2021/7/2363第三节矿井突水及其处理2．冲积层水突水征兆2021第三节矿井突水及其处理

二、恢复被淹矿井及安全措施1．排除积水的方法(1)直接排干(2)先堵后排2．排水恢复期的安全措施保持良好通风，经常检查气体含量；严禁一切明火，防瓦斯爆炸；在井筒内安装排水设备时佩戴安全带和自救器；在恢复井巷时应注意冒顶坠井事故。2021/7/2364第三节矿井突水及其处理二、恢复被淹矿井及安全措施2问题解答?问题解答?第七章矿井水文地质第一节水文地质基本知识第二节矿井充水条件第三节矿井涌水量的预测方法第四节矿井水的防治2021/7/2366第七章矿井水文地质第一节水文地质基本知识20第一节地下水的基本知识矿井水的危害：影响煤炭资源的开发；恶化矿井生产条件；增加采矿的成本；造成淹井事故。一、自然界中水的循环自然界中大气水、代表水和地下水是统一水体，它们之间存在着内在联系和不断相互转化的循环过程。水循环

水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续不断地循环运动的过程，称为水循环。

水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。2021/7/2367第一节地下水的基本知识矿井水的危害：一、自然界中水的水的循环示意图2021/7/2368水的循环示意图2021/7/233水循环意义

a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着能量交换和物质迁移。

b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。2021/7/2369水循环意义b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之地下水——是埋藏在地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水体。地下水主要是由大气降水、地面流水、冰雪融水、湖泊水渗透到地下而形成的，称为渗透水。此外还有凝结水、埋藏水、原生水等。二、地下水的概念（1）地下水的概念2021/7/2370地下水——是埋藏在地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水体。二、（2）水在岩石中的存在形式水灾岩石空隙（空隙、裂隙、溶隙）中：1、气态水2、结合水：分子力作用3、毛细水：表面张力4、重力水：重力作用5、固态水6、矿物中的水2021/7/2371二、2021/7/236

地下水能在岩石中赋存与运动，是因为岩石中具有一定的空隙。岩石空隙度越大，含水量越大；岩石空隙大而多，连通性好，则岩石透水性越好。三、地下水的赋存（1）岩石中的空隙岩石中的空隙，根据其成因和后期所受营力作用程度，分为孔隙、裂隙和喀斯特。孔隙：是指分布于松散的沉积岩层中及半胶结的碎屑沉积岩中岩石颗粒或集合体之间的空隙。裂隙：是指各种应力作用下岩石破裂产生的裂缝。喀斯特：是水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为特征的综合地质作用。2021/7/2372地下水能在岩石中赋存与运动，是因为岩石中具有一定的空隙。

透水层——能够透过地下水的岩层。K>1m/d。主要有：砂岩层、砂砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。空隙大而多，连通性好。其中储满地下水的部分称为含水层。两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。K=0.01--1m/d如泥岩、亚粘土、黄土、粉砂等。空隙密而小，连通性差。不透水层——不能透过地下水的岩层。K<0.001m/d主要有：粘土、页岩、岩浆岩、变质岩等。不透水层对地下水的运动起着阻隔作用，又称为隔水层。（2）岩石的水理性质岩石的透水性：岩石或土层允许水透过的性能称为透水性。取决于空隙大小（主）、多少、形状、连通性。与空隙度关系不大渗透系数K：单位时间内，水力坡度为1时，水在岩石中的渗透距离。m/d,m/s1）透水层与不透水层2021/7/2373透水层——能够透过地下水的岩层。K>1m/d。主要有：砂含水层（带）地下岩层空隙中，储存有在重力作用下可以自由流动水，称含水层（带）构成含水层的条件：土层或岩层有储存重力水的空隙；下伏有隔水层。隔水层（带）有些岩层的空隙不发育，不透水。含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存，从而构造含水地质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才具有赋存地下水；3）含水层的类型及含水岩组含水层划分，详见p283，表7-12）含水层与隔水层4）含水层的富水性分级详见p284，表7-22021/7/2374含水层（带）3）含水层的类型及含水岩组2）含水层与隔水层4四、地下水的分类（1）地下水的综合分类自然界有各种各样的地下水。有的埋藏很深、有的则很浅。有的水量大，有的水量小。总之，各种地下水在形咸、分布、运动、水质、水量等方面都有很大的不同。我国在煤矿建设和生产过程中一般都采用按地下水埋藏条件和含水层性质综合分类。2021/7/2375四、地下水的分类2021/7/23102021/7/23762021/7/2311地下水按照埋藏条件分为包气带水、潜水、承压水。1.包气带水（土壤水）——从地面到地下水面（潜水面）之间的地带（包气带、不饱和带）所含的非重力地下水，暂时性水。以气态水、吸着水、薄膜水和毛细水等状态存在。2.潜水——埋藏在地面以下，在第一个隔水层之上，具有自由表面的重力水，称为潜水。潜水的表面称为潜水面，随地形起伏而变化，具有潜水流。同时因季节变化而升降，雨季、旱季潜水面的不同而形成一个暂时饱和带。2021/7/2377地下水按照埋藏条件分为包气带水、潜水、承压水。3.承压水（层间水）——埋藏在地下两个隔水层之间的含水层中的水。当两个隔水层之间的含水层被水充满时，就是有了一定的静压力，称为承压水。

自流井——当打井凿穿上部隔水层时，如果承压水的静水压力所达到的水头高度超过井口地面时，则自行喷溢出地表，形成自流井。2021/7/23783.承压水（层间水）——埋藏在地下两个隔水层之间的含水层（2）按地下水的埋藏条件分类

上层滞水：是指埋藏在离地表不深的包气带中局部隔水层上的重力水。

潜水特征：A）分布范围小，储水量不丰富；B）埋藏浅，受气候条件影响大；

2021/7/2379（2）按地下水的埋藏条件分类潜水特征：A）分布范围小，储（2）按地下水的埋藏条件分类

潜水：是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动的地下水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面。

潜水主要由大气降水和地表水补给。多数情况下，补给区与分布区一致。所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经常是变化的，而且变化范围较大，其中以气候、地形的影响最为显著。

对采矿工作来说，潜水对建井及露天开采的影响较大，对地下开采影响较小。

潜水特征：A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给区一致；B）潜水面不承受静水压力；C）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流；D）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。2021/7/2380（2）按地下水的埋藏条件分类潜水特征：A）潜水直接接受大

承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。其补给区与分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。

特征：A）承压水具有静水压力；B）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；C）承压水迳流严格受隔水层控制，其埋藏分布主要取决于地质构造；D）承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响，但不如潜水显著，水位变化幅度小，一般有滞后性；F）由于有连续的隔水层的覆盖，承压水不易污染；2021/7/2381承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的补给条件含水层的补给条件主要决定于含水层出露地表的地形、溶洞裂隙发育情况和有无常年存在的地表水体。在地形平缓、特别是容易内涝的地区，降水不易从地表流走，造成常年积水，为含水层提供了大量补给来源，含水层的露头溶洞裂隙又发育，这样含水层的水量就大；相反，在地形较陡的情况下，降水大部分形成地表水流流走，补给地下水量就少。排泄条件任何一个含水层都有补给区和排泄区。在排泄区有大量泉水出露，泉的多少和水量大小直接表示了含水层的富水强度。凡是在含水层出露地区，泉很多，但每个泉的水量很小，这是弱含水层的特点；泉水流量大而且集中，这是强含水层的排泄特点。西南地区不少的煤矿，主要强含水层是茅口灰岩和长兴灰岩，在其排泄区，都表现了泉水集中流量很大的规律。2021/7/2382补给条件2021/7/2317在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承压水即可上涌，如出水口低于水源区，就会出现自流井(泉)。2021/7/2383在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承（3）按含水层空隙性质分类

孔隙水：是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；

导水性好补给充沛裂隙水：是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；风化裂隙成岩裂隙构造裂隙岩溶水：是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；2021/7/2384（3）按含水层空隙性质分类导水性好裂隙水：是赋存和运动于基五、地下水的性质（1）物理性质1、温度2、颜色3、透明度4、气味5、味道6、密度7、导电性8、放射性2021/7/2385五、地下水的性质2021/7/2320（2）化学性质1.地下水的化学成分2.化学成分表示方法1、库尔洛夫式2、总矿化度：水中所含各种离子、分子和化合物的总量，g/L。矿化度高，地下水循环条件差，反之则反。3、硬度：总硬度=暂时硬度+永久硬度3.地下水的化学性质1、酸碱度2、侵蚀性：酸性侵蚀，CO2侵蚀。2021/7/2386（2）化学性质2021/7/23214.地下水化学成分的形成作用地下水的化学成分是很复杂的。不同成因的地下水有不同的原始成分，它们在形成过程中与周围介质不断作用，使水的成分也随之发生变化，与原始成分往往产生很大的差别。因此，现在所遇到的地下水成分，都是在一定的自然历史过程中，在各种因素影响下，各种作用综合的结果。由于各种作用所处的条件不同，其主次也不相同。其中，对于地下水化学成分的形成最有意义的作用，主要有溶滤及溶解作用、阳离子交替吸附作用、蒸发浓缩作用、混合作用、脱碳作用和生物化学作用等6种。2021/7/23874.地下水化学成分的形成作用2021/7/2322第二节矿井充水条件一、矿井充水来源大气降水：是露天矿的直接充水水源；是地下采煤的间接充水水源。大气降水对矿井充水强度与涌水量年降水量；降水性质；地形；煤层埋深；覆盖岩层的透水性。地表水：分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；地表水的性质和规模；地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和采煤方式的不同而变化；2021/7/2388第二节矿井充水条件一、矿井充水来源大气降水：是露天

一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；

在煤层上覆岩层透水性差，而且没有断裂破坏时；

一般认为，煤层和地表水体之间垂距如大于煤厚的50倍左右，地表水的影响逐渐消失。2021/7/2389一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；2021/7含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；多数情况：大气降水、地表水→含水层→矿井影响因素矿井充水含水层的类型充水含水层厚度与分布含水层的补给条件与蓄水构造类型空隙性富水性导水性静水压力含水层厚度越大、分布越广、储量越丰富、疏干越不易；向斜轴部——大静水压力——小含水层与煤层的关系煤层下部含水层煤层上方含水层——塌陷情况距离遇断层巷道揭露2021/7/2390含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；影响因素矿井充岩层崩陆带裂隙带无裂隙沉降带煤层上方含水层——塌陷情况2021/7/2391岩层崩陆带裂隙带无裂隙沉降带煤层上方含水层——塌陷情况202老窑水：是古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存的地下水；其特点如下：老窑积水以静储量为主；一旦巷道揭露或巷道与老窑之间的煤岩柱强度小于它的静水压力时，积水倾出，瞬时涌水量大，来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；老窑积水与其它水源无联系时，短期突出易于疏干；老窑一般位于浅部，若与地表水有水力联系，则造成稳定的充水水源危害较大；老窑一般深度部大，但查清位置较困难，准确位置无法查清，又无人敢下去查；老窑积水长期处于停滞，一般酸性大，腐蚀性强，别是高速运转中的水泵叶轮，由于水的冲击和摩擦，腐蚀损坏得更快。2021/7/2392老窑水：是古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩的隔水性能造成断层带的水涌入井下；

断层水主要特点：其静储量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟通，对矿井生产造成巨大威胁；断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接；或者由于间层的存在碰坏了岩层的完整性，因而降低了岩层的强度，这些常是矿井水文地质条件复杂化；

也有的断层破碎带内充填了许多破碎的柔性岩石（如粘土岩）、煤粉、断层泥等，也可能起隔水作用。因此对断层的透水性质应作具体分析。如果在矿井中有许多条断层，断层的交叉处是最容易发生透水事故的位置，应特别注意。断层水：断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道除此而外，还有其它人为因素的导水通道；如：未封好的钻孔2021/7/2393断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了二、矿井充水通道1、岩石的孔隙与岩层裂隙2、断层：矿井充水的主要通道之一。断层导通地表水或地下水，造成矿井突水。正断层或断层交叉切割处易发生突水3、岩溶洞隙：巷道靠近或揭露时易突水。4、未封闭或封闭不良钻孔5、矿井长期排水：造成地表水倒灌下渗和地下水流入巷道。6、采矿活动造成的塌陷和裂隙2021/7/2394二、矿井充水通道1、岩石的孔隙与岩层裂隙2021/7/232三、影响矿井充水程度的其他因素矿井充水水源和充水通道直接控制矿井涌水量大小。还有其他因素影响矿井充水程度。1、地形：巷道是否位于侵蚀基准面以上决定矿井水源是大气降水、地表水，决定涌水量。2、煤层的埋藏条件：华北CP煤田开采深部煤层会导通奥灰水，引起突水煤层倾角于厚度越大，开采后冒落高度及塌陷范围越大，可能沟通地下水、地表水，引起突水事故3、煤层出露程度上部隔水层岩性4、开采方法2021/7/2395三、影响矿井充水程度的其他因素矿井充水水源和充水通道直接第三节矿井水文地质观测与涌水量预计一、矿井水文地质观测矿井水文地质观测是矿井水文地质工作的主要项目，一般包括两部分内容：地面水文地质观测和井下水文地质观测。（一）、地面水文地质观测主要包括：气象观测、地表水观测和地下水观测。

1.气象观测：主要是观测降水量。

2.地表水观测：对分布于矿区范围内的地表水都应对其进行定期观测。主要包括江河、溪流、大水沟、湖泊、水库和大塌陷坑积水。观测所获资料应整理成曲线图，以便研究其流量、水位的变化规律，找出其变化原因，并预测地表水对矿井涌水的影响。此外，还应将河水漏失地段、洪水淹没范围等，标注在相应图纸上。2021/7/2396第三节矿井水文地质观测与涌水量预计一、矿井水文地质观测（3.地下水的动态观测地下水埋藏在地下，始终处于运动和变化之中，这种运动和变化主要表现在水位、水量、水温、水质等方面。从事矿井水文地质工作的人员，要经常的、全面的对矿区各水文地质观测点进行观测，掌握地下水运动规律和分析矿井水的变化，观察内容包括：水位观测，水量观测，水温和水质观测。水位观测

在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；利用水位观测预报透水事故发生；利用水位观测，了解断层导水性；（断层两侧的水位差、地表泉水）利用水位观测了解突水水源；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；可解决问题流量观测

矿井涌水量与降雨量的关系；河流流量观测；矿井涌水量观测。（浮标法、堰测法、容积法、观测水仓法、等）2021/7/23973.地下水的动态观测地下水埋藏在地下，始终处于运动和

1961年7月7日，观测人员发现观测孔内水位突然下降1米，这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导做了汇报，随后采取了紧急措施，将回采工作面的人员立即全部撤出，第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌入井下；

一个钻孔的水位变化，准确地预报了透水事故的发生，为保证煤矿安全生产起了重大作用。

华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，冲积层下部分布着很厚的卵石层，含水极其丰富；为了开采冲积层下面的急倾斜煤层，避免冲积层水突然流入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测孔，派专职人员进行水位观团工作；利用水位观测预报透水事故发生；2021/7/23981961年7月7日，观测人员发现观测孔内水位突然下降河南某矿，为了查明断层导水性，在断层的两盘分别布置了观测孔，观测断层两盘同一含水层的水位变化；

经过对两个钻孔水位的长期观测，发现水位差别很大，说明断层两盘没有直接的水力联系，此断层实际不导水；

由于断层的导水性问题得到解决，施工就果断大胆了。巷道穿过断层时果然无水。

利用水位观测，了解断层导水性；（断层两侧的水位差、地表泉水）2021/7/2399河南某矿，为了查明断层导水性，在断层的两盘分别布置了山东某矿1958年10月28日回采十行头炭过程中，工作面底板突然透水，涌水量达5m3／m，部分巷道被淹没。突水后发现打在本溪群徐家庄灰岩中的CK1，钻孔水位明显下降，而奥陶纪石灰岩的CK2观测孔，水位没有变化；

说明这次突水主要是徐家庄灰岩水，而与奥陶纪灰岩含水层无直接联系。利用水位观测了解突水水源；2021/7/23100山东某矿1958年10月28日回采十行头炭过西南某矿在掘进底板茅口运输大巷时，发生了突水事故，涌水量最高可达8000吨／小时。开始有人怀疑水源主要来自附近河流。为了证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔CK1；CK2。

经过对钻孔中水位的观测，发现CK1中水位高于河流水面，CK2中水位又高于CK1；根据地下水又高流向低的规律，指示地下水补给河流，井下突水与河流无关；

后经研究确实与地表河流无关，而是与地下河有关。

利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；2021/7/23101西南某矿在掘进底板茅口运输大巷时，发生了突水事故，涌测水位工具降水与矿井涌水的三种关系1基本不变；2同步；3滞后；2021/7/23102测水位工具降水与矿井涌水1基本不变；2021/7/2337（二）、井下水文地质观测

井下水文地质观测工作，应与矿井巷道掘进及回采工作同时进行。其主要观测内容有巷道充水性观测和矿井涌水量观测。1.巷道充水性观测：包括含水层观测、岩层断裂发育情况观测、断裂构造观测、出水点观测和出水征兆的观测。2.矿井涌水量的观测：容积法、浮标法、堰测法、流速仪法和水仓水位观测法。2021/7/23103（二）、井下水文地质观测1.巷道充水性观测：包括含水层观测、二、矿井涌水量预计正确的计算未来井巷及采区的涌水量大小，是一项重要而复杂的工作。它对煤田的技术经济评价有很大的影响，并且也是开采设计部门选择采掘方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。

一、地下水的运动规律:渗流地下水的运动条件沿水流方向具有水位差

岩层必须透水运动速度及水量

必备条件

岩石透水性地下水水位差水力坡度I=（H1-H2）/L地下水的运动状态紊流：水流质点运动不连续，流来混杂而不平行；层流：水流质点运动连续不断，流束手行而不混杂；

2021/7/23104二、矿井涌水量预计正确的计算未来井巷及采区的涌水量大地下水运动的基本定律——达尔西定律

Q=K•ω•△H/LV=Q/ω=K•△H/L=KI其中：Q——渗透流量（m3/s）；K——渗透系数（m/s）；

△H——水位差（m）；L——砂岩长度（m）；

ω——过水断面积（m2）。2021/7/23105地下水运动的基本定律——达尔西定律Q=K•ω•△H/（一）矿井涌水量预计内容与步骤1.矿井涌水量预计内容：包括矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、开拓井巷涌水量和疏干工程排水量。2.矿井涌水量预测步骤：（1）建立预测矿井涌水量的水文地质模型（2）建立相应的数学模型（3）解算数学模型，分析结果（二）矿井涌水量预计方法矿井涌水量预计的方法很多，归纳起来可分为相关比拟法、解析法、水均衡法、数值模拟法、等。2021/7/23106（一）矿井涌水量预计内容与步骤2021/7/2341三、表示矿井充水程度的方法矿井充水程度反映矿井水文地质条件的复杂情况。通常，生产矿井用含水系数来表示；基建矿井用涌水量大小来表示。

用含水系数表示矿井充水程度含水系数又称富水系数，是指矿井中排出的水量Q（米3）与同一时期煤炭开采量m（吨）的比值，通常用Km表示——吨煤排水量；涌水小的矿井：Km<2；涌水中等的矿井：Km＝2～5；涌水大的矿井：Km=5～10；涌水最大的矿井：Km＞10；不同矿井，甚至同一个矿井不同时期的Km值的变化往往很大，因为它与自然条件（地质水文地质）和人为因素（开采方法、开采强度等）的变化有关；2021/7/23107三、表示矿井充水程度的方法用含水系数表示矿井充水程度不同矿用矿井涌水量表示充水程度所谓矿井涌水量，是指单位时间内流入矿井的水量，通常见Q表示。根据涌水量的大小可将矿井分为：

涌水小的矿井：Q<100m3／小时；涌水中等的矿井：Q＝100～500m3／小时；

涌水大的矿井：Q＝500～1000m3／小时；涌水最大的矿井：Q＞1000m3／小时。

2021/7/23108用矿井涌水量表示充水程度2021/7/2343第四节矿井水的防治——以防为主，防治结合一、矿井水害防治总体要求

矿井水害防治工作是在矿井涌水条件分析和矿井涌水量观测的基础上，根据涌水水源、通道和水量大小的不同，分别采取不同的防治措施。1.坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，落实“防、堵疏、排、截”综合治理措施。2.应在查明矿井地质、水文地质条件的基础上，因地制宜的采取措施加以防治。3.应坚持先易后难，先近后远，先地面后井下，先重点后一般，地面与井下相结合，重点与一般相结合。4.应注意矿井水的综合利用，实现供排结合，保护矿区地下水资源和环境。2021/7/23109第四节矿井水的防治——以防为主，防治结合一、二、地表防治水

1、合理选择井筒位置:井口标高均应高于历年最高洪水位,如受地形限制时，应筑防水堤或改变水流方向。地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素力求避免穿过强含水层或富水带；井筒所选定地点的岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离；另外，在地表、井口标高高于历年最高洪水水位，保证在任何情况下均使井口或其他地面设施，不致于被水所淹。2021/7/23110二、地表防治水地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素2、河流改道:穿过或附近流经矿区的河流严重影响井下生产时应使其改道。3、铺设人工河床:上述河流不能改道，可铺设不透水的人工河床。4、修筑排（截）水沟:山区降水后在井田外围或漏水区段的上游垂直水流方向修筑排水沟使其不流入矿区范围。5、堵漏:地表裂隙、洞穴、陷坑，可用粘土堵塞。2021/7/231112021/7/2346三、井下防治水老容积水的探放：采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。其特点：

一般积水范围不明（特别是一些老矿井），串联关系复杂、水量大、酸性强、水头压力高、危害大。要隔离积水需保留大量的安全煤柱，一方面影响资源的回收，另一方面，由于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。

因此，探故老窑水是采矿工作中防患于未然的必要措施，是探明可采边界和安全开来的主要手段。

井下防水措施包括探放水、留设防水煤柱、设置防水闸门和防水墙。（一）探放水2021/7/23112三、井下防治水老容积水的探放：采空区，由于地表水和地下水一般按下列程序进行探放：

1.调查老窑水的分布2.探水起点3.探水钻孔的布置绝大多数是探水与掘进相结合，即探水——掘进——探水循环进行，方能找到老窑放出积水。因此在考虑探水钻孔的布置时，必须保证掘进巷道的前方仍有相当厚度的保安煤柱。此外，老窑内的巷道极不规则，在探水掘进过程中，如果钻孔密度不够，古巷道就可能从两个钻眼之间漏过而发生透水事故。4.探水作业

严格遵循安全规程，大致注意：1）加强顶板支护：探水巷道一般为双巷掘进，以便于通风和抢险。为了保证探水地点、避灾路线、来水时必经的巷道不发生冒顶片帮，探水前和整个施工期间要加强顶板支护。

2）加强深水迎头的通风和瓦斯检查：探水地点，随时可能透老窑而散出CO