矿井水灾防治课件

矿井水灾防治第一章地下水的形成地下水是指埋藏于地表以下岩石空隙中的水。

水有固态、液态、气态。

煤矿地区地下水以液态为主，它的主要来源是大气降水和地表的渗入补给。

第一节地下水的来源一、地下水的来源由于岩石所处的自然地理条件和地质条件各不相同，因而地下水的来源各式各样。

第一是渗透补给。

第二是凝结作用。

第三是沉积封存。

第四是结晶水脱出。

二、自然界水的循环三、影响地下水形成的自然地理因素（一）大气降水和蒸发大气降水下渗，用渗入系数来衡量，渗入系数是大气降水渗入地下的水量与降水量之比，它的大小与地形、饱气带岩性和大气降水形式、强度、持序时间有关。

其计算方法是：d=⊿h*u*f/x*f式中⊿h——降水后渗入水量使地下水升高的高度，米u——计算地段的给水量f——渗入区的面积，㎡x——观测时间内的降水，米降水强度，即单位时间内的降水量。

蒸发，是在常温下，水自液态变为气态进入大气中的过程。

在一定条件下，蒸发也是地下水排泄的一种重要途径。

在一定温度下，空气中水气弹性与饱和水气弹性之比，叫相对湿度。

（二）、地表水的下渗和径流地表水下渗是地下水的重要来源。

1、流域。

两相邻水系或河流之间的高地，为分水岭。

分水岭上最高点的连线为分水线，而分水线包围的区域为流域。

2、径流。

径流是指从地面、地下流域汇流至河流，从而排出水量的过程。

流量（Q）是单位时间内通过某测站断面水量，单位㎡/S，用下列式子：Q=F*VQ——流量，㎡/SF——河床水断面，MV——通过改断面的河水平均流速，M/S第二节地下水的蓄存一、岩石的性质及空隙性在水文地质学中，把松散沉积物和坚硬的基岩统成为岩石。

所谓岩石的空隙性，是指在地壳岩石中贯穿或大、或小、或多或少形状不一的空隙。

这些空隙的连通程度以及分布状况千差万别。

1、孔隙——松散岩石颗粒形成的空隙。

空隙度就是岩石中空隙的体积与岩石总体积之比，并用百分比表示，即n=v n/v*100%n——松散岩石的孔隙v n——松散岩石中孔隙的体积v——松散岩石的总体积2、裂隙——它是坚硬岩石在内外应力作用下发生破裂，从而破坏了岩石的完整性和连续性。

若发生的破裂没有明显位移叫节理；裂隙度用（K T）来衡量。

K T=∑L*b/F*100%式中L——单个裂隙的长度b——单个裂隙的宽度F——统一裂隙的岩石面积3、岩溶——岩溶是可溶岩的空隙特征，岩溶的发育程度用岩溶率表示岩溶率（K K）为可溶性岩石中的空隙体积（V K）与溶岩石总体积（V）之比，用百分百表示K K= V K /V*100%二、岩石的透水性、含水性和给水性（一）透水性岩石让水通过本身的这一性能称为透水性。

（二）含水性和给水性所谓含水性，是指岩石在其空隙中含水量的特性。

在重力作用下饱和含水的岩石能自由流出一定水量，就是岩石的给水性。

其数量一给水度（u）表示u=Q/V式中u——给水度Q——重力作用下排出的水量V——饱水岩石所占的体积三、隔水层与含水层（一）隔水层由不透水岩石组成的岩层称为不透水岩层，通常叫隔水层。

（二）含水层1．含水层的形成条件含水层形成必须具备三个基本条件，即：岩性条件、构造条件与水的补给来源。

2.含水层分类按含水性，含水层可分为强含水层和弱含水层。

3.含水层的两个重要参数导水系数：（T）贮水系数：（S）四、蓄水构造和导水构造的概念地质构造控制着岩层的蓄水条件。

使其自成一个补给、蓄存、径流、排泄的独立系统，即一个水文地质单元。

（一）蓄水构造含水层和隔水层，总是按照一定的组合形式分布和埋藏着，当它们的分布和埋藏有利于地下水的贮存和富积时，称为蓄水构造。

其构造形态可以是水平的单斜的、向斜的、背斜的以及断裂等复合形成的。

（二）导水构造沟通不同的蓄水构造或不同的含水层能使地下水在其间运动的地质构造，称导水构造。

第三节地下水的动态和均衡一、地下水的动态地下水水位、温度、化学成分等随时间变化，称为地下水的动态。

二、地下水的均衡A=X+Y1+Z1+W1B=Y2+Z2W2⊿W=A-B式中降水量X——地表水的流入量和流出量Y1 Y2——凝结水量与蒸发量Z1 Z2——地下水的流入量和流出量⊿W——为均衡其中，均衡区的补给量和消耗量第二章地下水的物理性质和化学性质第一节地下水的物理性质一、温度二、颜色三、透明度四、气味五、味道六、地下水的导电性第二节地下水的化学成分一、地下水的化学成分阳离子：H+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Mn2+阴离子：OH--、Cl--、SO42--、No2--、HCO3--、CO32--化合物状态：Fe2O3、Al2O3、Fe(OH) 3、Al(OH) 3、H2SiO3气体成分：H2、O2、CO2、CH4、H2S、Rn上诉离子成分中Cl--、SO42--、HCO3--、K+、Mg2+、Ca2+和气体成分O2、CO2、、H2S它们是评价地下水质好坏的主要项目。

二、地下水的化学性质（一）地下水的硬度（二）PH值PH值为水中氢离子浓度的负对数。

（三）总矿化度总矿化量表示水中含盐分的总量。

第三节水质分析及其表示方法一、水质分析方法（一）简单分析简单分析的项目。

（二）全面分析（三）专门分析第三章我国煤矿水灾划分一、我国煤矿水灾划分及分布（一）、水灾区的划分我国煤矿划分为6大矿井水灾区：1—华北石炭二叠纪；2—华南晚二叠世；3—东北侏罗纪；4—西北侏罗纪；5—西藏—滇西中生代；6—台湾第三纪。

（二）、各水害区的概括二、我国煤矿水害的主要类型及特点（一）、老窑积水（二）、山洪（三）、砂砾岩层水害（四）、煤层顶板充水含水层水害（五）、煤层顶板承压充水含水层水害（六）、岩溶陷落拄（七）、断层破碎带（八）、地表滑坡和井上下泥石流第四章煤矿床充水条件分析大气降水地表水水源地下水天然条件岩溶陷落拄通道断裂带、裂隙地震裂隙矿床充水基本条件袭夺水源水源老窑水人为条件顶板冒裂水底板矿压破坏带通道岩溶地面塌陷封孔质量不佳的钻孔第五章矿井突水预兆与突水量估算一、突水预兆（一）一般突水（二）工作面底板含水层突水预兆（三）松散空隙含水层水突水预兆二、突水量估算1、浮标法矿井发生突水后用木屑作浮标，测量排水沟的流速，用以下公式计算1/3[w1(h1+h2+h3)/3+w(h4+h5+h6)/3+ w(h7+h8+h9)/3]Q=60KL( t1+t2+t3)/3Q——突水水量，m3/minL——水沟测量段长度，mW——水沟断面宽度，mH i——水沟内水深，t i——浮标在段内运动的时间，s2、水泵标定法突水事故发生后，一般应增开水泵或增加水泵运转时间。

3、容积法矿井突水时，如水是由下向上充满井下巷道及其他空间、可利用下水平巷道硐室的淹没时间来估算水量。

（三）突水总量的估算在突水抢险过程中，需几时掌握从开始到某一时刻的突水总水量，1算术迭加法V=Q1t1+Q2t2+Q3t3..........Q n t n2曲线求积仪法在曲线图上用求积仪量出坐标轴所包围的整体面积，用该面积乘以单位面积所代表的水量，得出淹没的总体积。

（三）淹没时间的预计突水过程中，水量常呈不稳定状态，Q=a+bt在水量变化情况下，矿井淹没水位上升时间可用下式计算；t=[（V1+V2）/Q平].min第六章煤矿不同水害的防治第一节简易水文地质观测一、钻井过程中的水位观测二、冲洗液消耗量的观测三、岩芯采取率四、钻具陷落五、水温观测六、涌水观测Q=11d2f1/2Q——钻孔涌水量，升/秒；d——套管内径，分米；f——喷出高度，分米。

七、简易抽水、柱水试验第二节物探在水文地质勘探中应用一、地面电阻率法二、电测深三、电法测井：可用扩散法、提捞法、注入法确定含水层位置及厚度。

第三节连通试验（一）投放试踪剂经常采用的试踪剂有：食盐、荧光染料、聚苯乙烯小球、谷糖、放射性氡、亚硝酸盐、各种浮标等。

（二）水位传递法——观测水位、流量变化情况包括：抽、注、堵、放水（三）施放烟雾第四节水化学试验勘探1．PH值与重碳酸根离子2．水的硬度3．铁、锰离子4．硫酸盐5．气体成分第五节水文地质勘探新技术介绍（一）钻空透视仪测量岩溶（二）流量测井法（三）遥感、遥测技术在水文地质工作中的应用第六节地表水害的防治一、地表水害的防治的重要性二、地表水害防治工程应注意的主要问题第七节老窑水害的防治对这类水害的主要防治对策就是要严格执行探放水制度，以根除水患。

老窑水防治的技术思路（一）克服麻痹侥幸心理，避免疏忽大意，坚持“全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有疑必探”的原则。

（1）必须专人负责；（2）有疑必探（3）把水放出来才可以产生。

（二）认真分析老窑积水的调查资料老窑积水调查时，要特别注意以下几点：（1）井口的确切位置（2）煤厚和煤层特征，确切判定实际开采层别（3）井巷开拓时方向（4）积水量和水位标高（5）积水区与上下煤层充水含水层之间的关系。

（三）制定合理有效的防治对策，老窑积水的主要防治方法就是“探放”（四）严密组织探水掘进老窑积水有分散、孤立和隐蔽的特点。

根据积水层的赋存条件和采掘巷道的相互关系，探水钻孔白在巷道的前方、两帮和顶、底部有布置。

探水掘进应该注意以下几个方面：（1）探水眼的方位、倾角、深度要验收，准确地填绘在大比例尺的探水图上，并分析漏失老洞子的可能性。

（2）探水眼要安装套管和水门，钻进前都要进行耐压试验，防止失效，保证一旦探透积水可有效控制。

（3）探水迎头及顶、帮必须加强之护（4）探水地点有安全撤人的避灾路线（5）有安全操作规程（五）特别注意近探近放和贯通积水巷道或积水区（六）视自采自掘采空区废巷积水的探放（七）钻、物探结合问题积极采用物探手段，帮助圈定积水区，但是钻、物探结合，必须要以钻探为主，物探资料要有钻孔验证。

第八节松散空隙水害的防治研究区的松散沉积层的结构和厚度、松散沉积物之下基岩的结构和厚度以及两者之间的接触关系等。

查明条件的主要方法手段（1）在煤田地质勘探阶段，必须要达到一定密度的勘探钻孔。

（2）针对防治水工程需要，还要补做具有针对性的“查条件”工作。

（3）如果条件相对清楚，可以采取“以治带查”、“查治结合”的方针进行。

第九节煤层顶板水害的防治i.基本经验（1）对这类充水含水层、凡煤层采动导水裂隙带范围以外的，必须事前封堵（2）对可采煤层直接顶板或导水裂隙带涉及到的充水含水层，必须坚决疏放（3）如发现在煤田范围内存在各类勘探钻孔，一套完整有效的地面启封或井下封堵钻孔高压水的技术。

ii.勘探阶段的研究内容（1）改变封孔的材料，禁止用钻土浆和水泥砂浆，应该选用优质纯水泥，在强充水含水层部位，选用木塞等。

（2）要全孔封闭，而不能分层段（3）要分段封孔、分段试孔，提取样品作质量检验，一并记入封孔报告内。

iii.生产建设阶段的研究内容生产建设阶段要针对不同情况、工程性质和治水需要，“查治结合”，一边查条件一边进行治理。