矿井水文地质学基础知识

水害是煤矿的三大灾害之一,本课件详细介绍了矿井水文地质的基本常识。

矿井水文地质学第一节 地下水的基本知识第二节 矿井水的来源

第三节 矿井涌水量的预测方法第四节 矿井水的防治

水害是煤矿的三大灾害之一,本课件详细介绍了矿井水文地质的基本常识。

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。

第一节 地下水的基本知识一、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。

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水的循环示意图

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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。

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二、含水层和隔水层自然界中的岩层是在漫长的地质历史中形成，并经历了后期多次构造 运动与各种地质构造改造，因而发育了许多不同成因，不同方向，不同规 模的空隙。

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)。 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；

三、地下水的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。

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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。 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。

潜水

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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；

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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)。

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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 风化裂隙

裂隙水：是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水； 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；

四、泉泉是地下水的天然露头，是地下水的一种重要排泄方式，是蓄水构造 水文地质特征的重要表现。 研究意义：确定水文地质单元的边界； 阐明岩层的富水性； 有帮于判断地下水的类型和动态变化； 分析泉水了解补给水源水质； 是理想的天然地下水资源； 可减少水文勘探工作量。

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第二节 矿井水的来源一、矿井水的分析 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；

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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 → 矿井矿井充水含水层的类型 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 距离 遇断层 巷道揭露

充水含水层厚度与分布 影响因素

含水层的补给条件与蓄水构造类型

煤层下部含水层 含水层与煤层的关系

煤层上方含水层 ——塌陷情况

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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。

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断层水：断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道 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。

除此而外，还有其它人为因素的导水通道； 如：未封好的钻孔

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