水文地质(PPT)

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
岩层必须透水 必备条件 沿水流方向具有水位差
地下水的运动条件
运动速度及水量 水力坡度 =（H1-H2）/L
地表水防治
堵塞通道 河流改道 铺整河床
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。
程，称为水循环。
水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。
水的循环示意图
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。
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。
二、井筒涌水量计算
潜水完整井涌水量计算: 系指井筒开凿在潜水含水层中，并打穿含水层到隔水底板； 自流水完整井涌水量计算： 系指井筒开凿在自流水含水层中，并全部揭露含水层；
巷道涌水量预测方法：
第三节 矿井水的防治
——以防为主，法治结合
制定防治工程计划前，进行大量的实际调查和必要的观测工作； 坚持矿井防治水与矿井水的利用用相结合、地表与井下相结合、多种 方法相结合的综合治水方针； 防水工程布置，按照矿井的开拓程序及速度，结合地形等天然条件， 来用由近到远（即先采区上部，后向外围扩展），由线到面（即先修沟， 然后逐渐到大面积），由低到高（即先低洼处，后山坡）；先重点后一般 （即先修漏水最严重的地段），因地制宜、随高就低、因陋就简、就地取 材等原则。
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。
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；
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)。
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。
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。
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。
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。
矿井水文地质
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
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
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
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；
一、井筒位置选定
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。
二、地表防水
地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素 挖沟排（截）洪
岩石透水性
地下水水位差
层流：水流质点运动连续不断，流束手行而不混杂； 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；
地下水运动的基本定律——达尔西定律 Q=K•ω•△H / L 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）。
用矿井涌水量表示充水程度
所谓矿共涌水量，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： 涌水大的矿井： Q＝100m3／小时； Q＝500～1000m3／小时；
涌水中等的矿井：Q＝100～500m3／小时；
涌水最大的矿井：Q＞1000m3／小时。
第三节 矿井涌水量的预测方法
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；
水位观测
在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；
可 解 决 问 题
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；
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）
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。
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。 煤矿酸性水的防治 ：煤层及煤系岩石中的黄铁矿及有机硫，当氧化后就形成 硫酸，从而使地下水具有酸性。 1. 当煤中硫的含量在2%以下时，一般不形成酸性水； 2. 煤层厚、倾角大时容易形成酸性水； 3．地下水循环条件好，水中富含氧亦易于形成酸性水；
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）与同一时期煤炭开采 量 P（吨）的比值，通常用KB表示——吨煤排水量 ；
涌水小的矿井： 涌水大的矿井： KB <2； KB = 5～10； 涌水中等的矿井： KB＝2～5； 涌水最大的矿井： KB ＞10； 不同矿井，甚至同一个矿井不同时期的 KB 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；