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文档简介
矿山水害防治华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)
刘国林教授联系方式:lgl@导致矿山水灾的水源有地表水和地下水两类,据统计,在矿山水害事故中,约10-15%的水源来自地表水,约85-90%的水源来自地下水。在矿山水灾中,以矿井透水事故发生最多,后果最为严重。国内外各类矿山均有严重透水事故,如1935年山东省鲁大北大井突水,造成536人死亡,是世界上最大的矿山水灾之一。近年来矿井透水事故时有发生,如1999年山东莱芜矿谷家台二矿区发生井下特大透水事故,造成29人死亡;2001年广西南丹大厂矿区拉甲坡锡矿和龙山锡矿透水,导致两个矿同时被淹,81人死亡。煤矿水害事故更为严重。据统计,新中国成立以来到2006年底,全国煤矿发生一次死亡30人以上水害事故17起,死亡857人;发生一次死亡50人以上水害事故8起,死亡526人;特别是2005年8月7日广东省梅州市大兴煤矿发生了新中国成立以来最大的一次透水事故,死亡121人。主要内容第一部分地下水基础知识第二部分矿井充水条件第三部分矿井水文地质观测及其水害防治第四部分矿井水害防治应注意的几个问题第一部分地下水的基本知识有关概念:1、大气水:以气态(水汽)、液态(雨、云)和固态(雪、雹)存在于大气圈中的水。2、地表水:以液态聚积在江、河、海、湖中以及以固态存在于两极及高寒地带的水。3、地下水:以各种不同状态(气、液、固)存在于岩石空隙中的水。地下水具有分带性:1)包气带:岩石空隙未被水充满的地带。2)饱水带:地下水面以下,岩石空隙被重力水全部充满的部分。第一部分地下水的基本知识
一、自然界中水的循环(太阳辐射、重力)水的循环可分为大循环和小循环两种:
(1)大循环或称外循环,它是指在全球范围内水分从海洋表面蒸发,上升的水汽随气流运移到陆地上空,凝结成雨点降落到陆地表面,又以地表或地下径流的形式,最终流归海洋中,再度受到蒸发。第一部分地下水的基本知识
(1)大循环或称外循环第一部分地下水的基本知识
一、自然界中水的循环水的循环可分为大循环和小循环两种:
(2)小循环又称内循环,它是指水从海洋表面蒸发,又降落到海洋表面;或者水从陆地上的湖泊表面、河流表面、地表、植物叶面蒸发,又在当地降落。第一部分地下水的基本知识
(2)小循环又称内循环循环中发生的主要水文作用:降水
蒸发
径流
水汽输送
入渗
蒸发
降水
水汽输送
循环路径不同:大循环(海-陆-海)与小循环(海-海,陆-陆)第一部分地下水的基本知识
二、地下水的概念地下水是指埋藏在地表以下,储存在岩石空隙中的水。它主要以气态水、吸着水、薄膜水、毛细水和重力水等几种形式存在于岩石空隙中。(1)气态水即水蒸气,它可以从空气中进入或由土壤和岩石中的液态水蒸发形成。第一部分地下水的基本知识
二、地下水的概念
(二)吸着水在静电引力或分子引力的作用下使水分子附着于岩石颗粒表面,并形成一层极薄的水膜,这一部分水称为吸着水,也称强结合水。相对密度大于1,不受重力影响,不传递静水压力.在-78oC以下仍不冻结,不溶解盐类等,因此,这部分水无法被利用,也不能被植物吸收。第一部分地下水的基本知识
二、地下水的概念
(三)薄膜水包围在吸着水外面的具有一定厚度的水膜称为薄膜水或弱结合水。薄膜水不受重力影响,不传递静水压力,其相对密度与普通水一样,但粘滞性较大,溶解盐的能力较低,一般无法利用.但外层水分子可被植物吸收。第一部分地下水的基本知识
二、地下水的概念
(四)毛细水
受到表面吸引力,重力,还有另一种力—称毛细力的作用,产生毛细现象。充满于岩石毛细空隙(直径小于1mm的孔隙和宽度小于0.25mm的裂隙)中的水称为毛细水,毛细水可传递静水压力,有一般水的特点,可被植物吸收。受毛细力和重力作用的共同支配。第一部分地下水的基本知识
二、地下水的概念
(五)重力水
充满于非毛细空隙中的,能够自由运动的液态水称为重力水。平常从泉眼、水井、钻孔及矿井巷道中流出的地下水都是重力水。其具有一般水的通性,它可以传递静水压力,且可以自由运动,重力水是地下水主要的研究对象。岩石空隙中仅受重力作用而运动的水第一部分地下水的基本知识
二、地下水的概念
包气带(zoneofaerationorzoneofunsaturation)
特点
①岩石空隙未被水充满②是固、液、气三相介质并存介质③水的存在形式(多样):吸着水、毛细水(各种)、重力水、气态水包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通道;“重力水”通过包气带获得降水、地表水的入渗补给(补充),部分水又通过包气带将水分传输,蒸发,消耗出去。饱水带(saturationzone)特点岩石空隙被水完全充满→是二相介质(固相+液相水)空隙中水的存在形式:①重力水②吸着水重力水:连续分布(孔隙是连通)→传递压力→在水头差作用下,地下水(空隙中的水)可以连续运动。地下开挖,坑道,巷道,基坑,打井在此带均有重力水涌出来!
第一部分地下水的基本知识
三、含水层、隔水层、透水层地下水之所以能够储存于岩石中,是因为岩石中具有或多或少的空隙,岩石的空隙既是地下水的储存空间,又是地下水的运动场所。岩石中的空隙有孔隙、裂隙、岩溶三种类型。第一部分地下水的基本知识
三、透水层、含水层、隔水层
饱水岩层中,根据岩层给水与透水能力而进行的划分
自然界中也有一些岩石,其裂隙、岩溶等较发育,能透水,但不含重力水,把这类只能透水,但不含重力水的岩层称为透水层。弱透水层(Aquitard):渗透性很差,给出的水量微不足道,但在较大水力梯度作用下,具有一定的透水能力的岩层——各种粘土,泥质粉砂岩第一部分地下水的基本知识
三、透水层、含水层、隔水层
饱水岩层中,根据岩层给水与透水能力而进行的划分
隔水层(Aquifuge):
不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层,对地下水的渗透起阻隔作用,在井下,开掘到这类岩石时,比较干燥,无水。——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土(致密)。
把这类不透水又不含重力水的岩层称为隔水层。第一部分地下水的基本知识
三、透水层、含水层、隔水层饱水岩层中,根据岩层给水与透水能力而进行的划分含水层(Aquifer)
—充满了地下水的透水层。能够透过水、含有重力水、并能给出相当数量水的岩层—如砾石、粗中糙砂,以及裂隙、岩溶发育的坚硬石灰岩、胶结不好的砾岩等,在一定条件下它们一方面是地下水储存场所,能储水,另一方面义允许水透过,即能透水,若开掘巷道遇到这类岩石时,水便流出来。
把这类能透水且含有重力水的岩层称为含水层。含水层必须同时具备三个方面的条件:岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。第一部分地下水的基本知识
四、地下水的分类
地下水的分类方法很多,我国煤矿建设和生产上常用的分类方法有以下两种。
(一)按照地下水埋藏条件的不同,将地下水分为上层滞水、潜水、层间水三类。(一)按照地下水埋藏条件的不同,将地下水分为上层滞水、潜水、层间水三类。
上层滞水(a)、潜水(b)、承压水(c)abc第一部分地下水的基本知识第一部分地下水的基本知识
1.上层滞水上层滞水是存在于包气带中局部隔水层之上的重力水。它是下渗水流遇到包气带中的局部隔水层而引起水的滞留和聚集而形式的。特点:
a、分布范围一般不广。
b、具季节性,在雨季出现,干旱季节消失。
c、易被污染。第一部分地下水的基本知识
2.潜水
潜水是埋藏在地表以下,第一个稳定隔水层之上,具有自由水面的重力水。潜水在自然界中分布极广,主要存在于第四纪疏松沉积物的孔隙及露出地表的基岩裂隙中。潜水上面无稳定的隔水层存在,因此,其具有无承压自由水面,亦称潜水面。潜水的特点(1)没有隔水层限制,与大气直接相通,除大气压强外不受其它力(不承受静水压力的无压水)。(2)具有一定的空间连续性(范围)以区分上层滞水(3)重力作用下,潜水始终由高水位向低水位流动(4)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。(6)潜水的水量、水位、水质均有明显的季节性变化。(5)潜水面的形状随当地的地形起伏而变化,地形高的地方潜水位也高,地面坡度越大,潜水面坡度也越大,二者基本一致,但地面坡度总体大于潜水面的坡度。有关潜水重要专业术语名词概念潜水面(watertable)——其无承压自由水面潜水含水层——赋存潜水的岩层。第一部分地下水的基本知识
2.潜水a、潜水的埋藏深度(h1):潜水面至地表的距离。第一部分地下水的基本知识
2.潜水b、潜水含水层的厚度(h2):由潜水面往下至隔水层顶面之间的距离。第一部分地下水的基本知识
2.潜水c、潜水位(H):潜水面上任意点的标高,称为该点的潜水位。第一部分地下水的基本知识
2.潜水潜水属无压水(自由水),在重力作用下,潜水可由高水位向低水位流动,水流的方向即为潜水的流向。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。第一部分地下水的基本知识
2.潜水
潜水面的形状与地形也有密切关系,它随当地的地形起伏而变化,地形高的地方潜水位也高,地面坡度越大,潜水面坡度也越大,二者基本一致,但地面坡度总体大于潜水面的坡度。第一部分地下水的基本知识
2.潜水潜水等水位线图是潜水面上各点的水位高程的等值线图,它是以潜水面上各点的水位标高为依据而编制成的。潜水面形状可用潜水等水位线图来表示。根据等水位线图可解决下列问题:(1)确定潜水流向;垂直等水位线的方向(2)确定潜水的水力坡度:沿水流方向上某线段上潜水位的高差与该线段水平距离的比值,I=104—100/AB(3)确定潜水与地表水的补给关系。(4)确定潜水埋藏深度:潜水埋藏——地面标高-水位高程(5)确定引、排水工程的位置:水井布置在地下水汇集的地方,排水沟应布置在垂直水流方向。第一部分地下水的基本知识
2.潜水
(1)确定潜水流向;垂直等水位线的方向(2)确定潜水的水力坡度:沿水流方向上某线段上潜水位的高差与该线段水平距离的比值,I=104—100/AB潜水等水位线图(平面)(3)确定潜水与地表水的补给关系。确定潜水与地表水的补给关系第一部分地下水的基本知识潜水主要特征小结:补给(来源):降水入渗,河湖入渗排泄(汇):泉,(河)泄流,蒸发补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水动态:受气象,水文因素影响明显,变化快(水量、水位季节性变化)受人为因素影响也显著,易污染水循环交替迅速:水循环周期短,更新恢复快潜水研究基本方法—绘制潜水等水位线图—获取信息-资料的手段——调查、勘探,分析第一部分地下水的基本知识
3.层间水层间水是指存在于两个稳定隔水层之间的重力水,层间水义可分为无压层间水和承压层间水两种。(1)无压层间水:两个隔水层间的含水层未被重力水充满,仍具有自由水面而不承受压力,只能在重力作用下由高处向低处流动,其性质与潜水相同,称为无压层间水。第一部分地下水的基本知识
(1)无压层间水第一部分地下水的基本知识
(2)承压水
——充满于两个稳定隔水层(或弱透水层)之间,含水层之中具有压力的重力水称为承压水。承压水特征:a、承受静水压力;b、补给区与排泄区不一致;c、季节变化不明显。基本要素与重要专业名词①承压含水层;②隔水顶板;③隔水底板;④承压含水层厚度(H):上下隔水层之间的垂直距离。⑤埋深(D):⑧补给区;⑨承压区;⑩排泄区(11)静止水位(测压水位)(12)承压水头(水头高度H2)(13)自溢区形成承压水的典型地质构造型式——基岩自流盆地中的承压水补给区:盆地四周位置较高处含水层出露的地带。承压区:含水层上部具有隔水层的地段。自溢区:当地表标高低于静止水位时,水可自行喷出,此时的承压水称自流水,该区称自流区。承压水基本特征补给与排泄:有限区域与外界联系,水循环迟缓些,水交替慢,平均滞留时间长(年龄老或长)——恢复性差,
水化学:变化较大,矿化度一般要高点,可以保留“古老”的水
动态:要稳定些,如果分布面积大,厚度稳定,则调节能力很强承压含水层的变化:含水层厚度是不变的,承压含水层的储水与释水依靠静水压力的传递进行。第一部分地下水的基本知识
有关承压水的一些基本概念
a、静止水位(承压水位H)——钻孔打穿隔水顶板时,承压水涌入钻孔,水位沿钻孔上升到一定高度且稳定后所达到的水面标高b、承压水头(水头高度H2)——静止水位到隔水顶板底面的垂直距离。第一部分地下水的基本知识
C、当地表标高低于静止水位时,水可自行喷出,此时的承压水称自流水。第一部分地下水的基本知识
d、形成承压水的地质构造:
(1)向斜构造:赋存承压水的向斜盆地。补给区、承压区和排泄区。
第一部分地下水的基本知识
d、形成承压水的地质构造:
2、单斜构造:赋存承压水的单斜构造。承压水斜或自流斜地由断层形成的自流斜地:第一部分地下水的基本知识
d、形成承压水的地质构造:
2、单斜构造:承压水斜或自流斜地第一部分地下水的基本知识
e、承压水等水压线图:在同一承压含水层中.把承压水位相等的点连起来,即得到承压水位的等高线,将承压水位等高线绘制成图,就是承压水等水压线图。第一部分地下水的基本知识
(二)地下水按含水层空隙性质分类
1.孔隙水指存在于疏松岩层孔隙中的水。这些疏松岩层主要为第四系沉积物及坚硬岩石的风化壳。孔隙水的仔在条件和特征取决于岩石的孔隙情况。若岩石颗粒大而均匀,则含水层孔隙大,透水性好,地下水水量大、运动快、水质好;相反,若颗粒大小混杂,或颗粒很细,则含水层的孔隙小,透水性差、水量小、地下水运动慢、水质差。第一部分地下水的基本知识
(二)地下水按含水层性质分类
2.裂隙水埋藏于岩石裂隙中的地下水,称为裂隙水。裂隙水按其埋藏条件可分为裂隙潜水和裂隙承压水。裂隙按其成因可分为风化裂隙(weatheringfracture)水、
成岩裂隙(originalfracture如玄武岩的柱状节理)水
构造裂隙(tectonicfracture断层裂带)水等。第一部分地下水的基本知识
(二)地下水按含水层空隙性质分类
2.裂隙水对煤矿生产影响较大的主要是赋存于构造裂隙中的水,即构造裂隙水。一般来说,逆断层产生的破碎带,两盘的裂隙多是闭合的,裂隙的含水性能较差。当遇到较大的正断层,其两盘又是坚硬脆性岩石(如砂岩)时,断层破碎带的规模较大,裂隙的张开性能也好,富水性强,若这种断层又与其他强含水层接触,巷道一旦揭露,就会发生突然涌水。第一部分地下水的基本知识分布较广的构造裂隙水的特点:分布不均匀——有的地方打井有水,有的地方无水水力联系不统一性——裂水含水系统的迭置与独立渗透的各向异性——KX≠KY裂隙水的分类构造裂隙水又分为:脉状裂隙水(veinywater):断裂破碎带层状裂隙水(stratiformwater):沉积岩、变质岩的节理和片理中第一部分地下水的基本知识
(二)地下水按含水层空隙性质分类
3.岩溶水赋存于石灰岩、白云岩等可溶性岩石裂隙、溶洞的地下水称为岩溶水。有时也称喀斯特水或溶洞水。
第一部分地下水的基本知识
(二)地下水按含水层空隙性质分类
3.岩溶水岩溶水按其埋藏条件可分为岩溶潜水和岩溶承压水。它们对矿山开采均带来不利影响,尤其是岩溶承压水,常具有高压的特点,致使我国许多煤用水文地质条件复杂化。岩溶水对采矿的影响主要决定于煤系地层以及附近是否发育有可溶性岩石,一般煤层附近厚度大于5m的石灰岩均作为重要的岩溶水含水层考虑,如我国华北石炭二叠纪煤田,其煤系地层下伏为奥陶纪石灰岩,岩溶承压水非常发育,对煤炭开采影响很大.第一部分地下水的基本知识
(二)地下水按含水层空隙性质分类
3.岩溶水岩溶发育的层位:(1)质纯可溶性岩层。(2)可溶性岩层的断层部位。(3)可溶性与不可溶性岩层接触部位。(4)褶曲轴部。(5)可溶性岩层的浅部。(6)可溶性岩层产状急剧变化部位。第一部分地下水的基本知识
五、泉泉是地下水的天然露头,地下水由于断层切割等原因流出地面就形成泉,它是排泄地下水的一种重要方式。按照泉的形成方式可分为下降泉和上升泉。由潜水形成的泉称为下降泉;由承压水形成的泉称为上升泉。温泉一般上升泉。第一部分地下水的基本知识(一)下降泉:由潜水含水层形成的泉1、侵蚀下降泉:河谷、冲沟切割潜水含水层形成。2、接触下降泉:地形切割含水层下面隔水层,潜水从两者接触处,出露地表。3、溢流下降泉:岩石透水性变弱或隔水层底板隆起,水流动受阻而溢出地表。按泉的形成方式划分第一部分地下水的基本知识(二)上升泉由承压含层水形成的泉1、侵蚀上升泉:河谷、冲沟切穿承压含水层的隔水层顶板,承压水便会喷涌成泉;2、断裂上升泉:导水断层通过承压含水层,由于承压水水位较高,底下水沿着断层、裂隙上升溢出地表。按泉的形成方式划分第一部分地下水的基本知识六:地下水的化学成分地下水中含量多的有八种离子阴离子:HCO-3
,SO2-4
,Cl-
,NO3-阳离子:Ca2+,Mg2+,K+,Na+地下水化学重要指标名词
pH:表征地下水的酸碱度总硬度:水中Ca2+,Mg2+含量的总和总矿化度:单位体积水中所含有的离子、分子和各种化合物的总量。水化学类型:阴、阳离子含量的多少,按一定方法确定,如重碳酸钙型水、硫酸钠型水。在采矿过程中,对巷道、工作面渗水进行水化学分析,可以判别来水水源,为及时采取适当的防护措施提供重要依据,目前已成为生产中常规的工作方法。主要内容第一部分地下水的基本知识第二部分矿井充水条件第三部分矿井水文地质观测及其水害防治第四部分矿井水害防治应注意的几个问题第二部分矿井充水条件
矿井水:在矿山建设和生产过程中,进入井筒、巷道和工作面的各种类型水源的水。矿井充水:水进入矿井的过程。充水条件:矿井充水水量的大小是由许多因素综合作用决定的。在这许多因素中,一定的水源和充水通道是造成矿井充水的两个重要因素,即充水条件。第二部分矿井充水条件
一、矿井充水水源矿井充水必然有某种水源的补给,一般矿井充水的水源主要有大气降水、地表水、地下水和老窑积水。
(一)大气降水大气降水是矿井水的重要补给来源,特别是在开采地形低洼并且埋藏较浅的煤层时,大气降水往往是矿井滞水的主要水源。第二部分矿井充水条件
1、大气降水作为水源的特点
1)矿井涌水量的大小与该区的降水量大小、降水性质及延续时间有关。
2)矿井涌水量的大小随季节的不同而变化。雨季矿井涌水量大,旱季矿井涌水量小,而且涌水量的高峰期往往比降水滞后一定时间。第二部分矿井充水条件
第二部分矿井充水条件
1、大气降水作为水源的特点
3)大气降水渗入量随开采深度的增加而减少。即同一矿井不同的开采深度,影响程度不同。第二部分矿井充水条件
(二)地表水位于矿井附近或直接位于矿井以上的河流、湖泊、水池、水库等地表水.可通过一定的通道进入矿井,成为矿井充水的水源。地表水能否进人矿井,主要取决于巷道距离水体的远近、水体与巷道之间的岩层性质及构造,其次是开采方法。
第二部分矿井充水条件
(二)地表水1、地表水进入矿井的途径主要有:
(1)通过第四纪松散砂、砾层及基岩露头渗入补给地下水,然后在适当条件下进入巷道;第二部分矿井充水条件
(二)地表水1、地表水进入矿井的途径主要有:
(2)通过构造破碎带或古井直接溃人井;第二部分矿井充水条件
(二)地表水1、地表水进入矿井的途径主要有:
(3)洪水期间,通过井口(或冲破围堤)直接灌入;第二部分矿井充水条件
(二)地表水1、地表水进入矿井的途径主要有:
(4)沿采空区上方的冒落裂隙带进入。第二部分矿井充水条件
2、地表水需要考虑以下几个问题:
地表水作为矿井充水水源本身的特点的特点:(1)矿床距地表水体越近,矿井涌水量越大。
(2)常年性水体,其水体越大,矿井涌水量越大。
(3)多数季节性河流,在旱季地表虽然断流,但地下迳流却依然存在,仍然起到补给含水层的作用。与矿床的相对关系:(1)地表水体位于矿床之下,无影响。
(2)位于矿床之上,有影响,其影响大小取决于:二者的垂距和地下水体的岩性组合。第二部分矿井充水条件
(三)矿体及围岩空隙中的地下水根据含水岩石空隙的性质,地下水为:孔隙水,裂隙水或岩溶水;它是矿井最直接、最常见的水源。孔隙水:松散岩层的孔隙中;裂隙水水源:特点:水量较小,但水压较大,与其它水源有无联系对涌水量的影响大;岩溶水:特点:水压高、水量大、来势猛、涌水量稳定,不易疏干,危害性大。第二部分矿井充水条件
(四)老窑积水古代和近期的采空区及废弃巷道,由于长期停止排水而积存的地下水,通常称为老窑积水。有如下特点:(1)像地下水库,且浅部分布多;分布不规则,准确位置不易确定;来势凶猛,在短暂时间内可有大量的水涌人井巷,且水中常携带着石块等,有时含有有害气体,破坏性很大。
第二部分矿井充水条件
(四)老窑积水(2)老窑积水一般为酸性水,对金属有腐蚀性,易损坏升下的金属设备。(3)若它与其他水源无水力联系时,则易疏干;若与其他水源有水力联系时,则可造成稳定的涌水,危害性极大。第二部分矿井充水条件
在某一个具体充水事例中,常由某一种水源起主导作用,但也可能由几种水源综合起作用。因此,在具体分析矿井充水水源时,应该进行充分的实地调查分析,找出水源的主次,便于合理地防治水。重特大水害事故的涌水来源分析
第二部分矿井充水条件
二、矿井充水的通道
矿区只有充水水源存在,还不能决定矿井是否充水,还必须有把水源水引入矿井的通道,即充水通道。矿井充水的通道主要有孔隙、裂隙、溶隙及人工通道四种。
(一)岩层的孔隙这种通道多存在于未成岩的疏松沉积物中。其透水性能的好坏取决于孔隙的大小和连通情况。单纯的孔隙水,只有在煤层围岩透水性强并有固定的水源补给,或围岩本身是饱水的流砂层时,才能造成突水或发生流砂冲溃事故。第二部分矿井充水条件
(二)岩层的裂隙岩层的风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙等都能构成矿井充水的通道;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;对矿井具有普遍而严重威胁的是构造裂隙(断裂),其中包括各种节理、断层和巨大的断层破碎带等。1、节理:脆性岩石中节理较发育,且为张性节理,透水性好,塑性岩石中节理细小,透水性差。2、断层:1)隔水断层;2)透水断层。3、断裂破碎带:具有较高的空隙,常是地下水的通道和聚积区,断层破碎带可沟通各个含水层,并与地表水发生水力联系,造成矿井突水。二、矿井充水的通道第二部分矿井充水条件
二、矿井充水的通道第二部分矿井充水条件
(三)岩层的溶隙岩石的溶隙是可溶性岩层被溶蚀而形成。它的大小、形状等变化较火,可从细小的溶孔直到巨大的溶洞,可以是彼此连通,也可以形成单独的管道或格架状岩溶体,当溶隙很大且连通性很好时,不仅可储存大量的地下水,而日也是矿井充水的良好通道,当巷道接近或揭露它们时,易造成突水。是造成矿井淹井的主要通道。二、矿井充水的通道第二部分矿井充水条件
(四)人工作用造成的充水通道(1)封闭不良的钻孔
(2)采矿活动(如崩落法采矿造成的裂隙)(3)矿井长期排水
二、矿井充水的通道第二部分矿井充水条件1、地质构造2、底板岩层岩性及其组合特征3、含水层的富水性4、含水层水头压力5、矿山压力6、地应力7、其它三、影响矿井涌水量大小的因素涌水量是指单位时间内流入矿井的水量。1、地质构造地质构造尤其是断层是造成煤层底板突水的主要原因之一。地质构造使底板岩层的完整性得到破坏,使底板隔水性能大大降低,比正常地段增加了出水的可能性。85年以来发生的21次底板突水中,其中由于断层原因导致突水有11次,占52%,因此断层突水是矿区底板主要突水类型。
三、影响矿井涌水量大小的因素第二部分矿井充水条件1)断裂面:(1)压性断裂面;(2)张性断裂面;(3)扭性断裂面。2)构造部位:不同的构造部位对矿井涌水量影响程度不同。(1)断层产生的裂隙发育地段,对矿井涌水量影响大。(2)断层交叉点容易突水。(3)断层密度大的地段,岩石破碎、裂隙发育、易突水。三、影响矿井涌水量大小的因素第二部分矿井充水条件1、地质构造(4)断层上盘次一级的断裂及裂隙较下盘发育,突水性强。三、影响矿井涌水量大小的因素第二部分矿井充水条件1、地质构造若矿区存在褶曲,当矿床上覆岩层存在含水层时,在开采位于向斜轴部附近的矿床时,涌水量一般比较大;位于背斜轴部附近的矿床时,涌水量一般比较小。2、围岩石层岩性及其组合特征在隔水层厚度相同的情况下,不同岩性组合的抵抗水压能力不同。隔水层岩性组合对底板突水起相当的制约作用。覆盖层及矿床围岩的影响大气降水和地表水能否渗入地下,进入矿井中,与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露程度、透水性有着直接的关系。弱透水层或薄透水层厚度稳定(厚度大于5m),其可起到隔水作用。三、影响矿井涌水量大小的因素第二部分矿井充水条件3、含水层的富水性
岩溶含水层的富水条件是底板突水的基本因素。奥陶系石灰岩在新汶和莱芜两个煤田的南部地表广泛出露,直接接受大气降水补给,为影响矿区后组煤开采的主要含水层,其岩溶发育的总体规律是随着深度的增加逐渐减弱。但由于岩溶发育不均衡,造成奥灰在横向和纵向上富水性差异较大。三、影响矿井涌水量大小的因素第二部分矿井充水条件4、含水层水头压力足够的水头压力是引起突水的一个重要条件。在矿床底板地质条件基本相似的情况下,承压水压越高,越容易突水。三、影响矿井涌水量大小的因素第二部分矿井充水条件5、矿山压力:不同的开采条件下造成的矿山压力也不同,其中以工作面斜长、采深和回采面积影响的效果较大。(1)工作面斜长:一般工作面斜长越短,其抗水压能力越强。随着工作面斜长的增加,抗水压能力逐渐趋于定值。(2)采深:随着开采深度的增加,当覆岩发生断裂将要跨落时刻,矿床底板受着巨大的支承压力,会对底板岩体造成严重的破坏。(3)回采面积:随着回采面积不断增大,应力集中区也在增大,当增到某范围时,应力集中到足以使底板岩体发生破坏时,底板岩层的隔水性能就会降低,有利于底板承压水的突入
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