煤矿地质学第7章 矿井水文地质与防治水

三、含水层与隔水层
能透水的岩层叫透水层。对地下水 的运动、渗透起着阻滞或阻隔作用的岩 层称为隔水层。含水层的形成必须具备
三个条件：即岩层具有连通的空隙、隔
水层条件和足够的补给水源。
四、地下水的分类
（一）按地下水的埋藏条件分类 1.上层滞水 上层滞水是指埋藏在离地表不深的 饱气带中局部隔水层上的重力水。
（3）扭性断裂面：延展较远发育深度大，
低序次断裂发育对矿井涌水影响较大。
2.不同构造部位对矿井充水的影响
（1）断层端点部位及其两侧的岩石裂隙
是突水较多的部位 （2）主干断裂与分支断裂的交叉点应力 比较集中 （3）断层密度大的地段
第三节 矿井水文地质观测及其水害的防治
一、矿井水文地质观测
（一）地面水文地质观测：
1.气象观测：蒸发量、气温、相对湿度。
2.地表水观测：江河、溪流、大水沟、湖
泊、水库、大塌陷坑积水等。
3.地下水观测：泉、井、钻孔、被淹井巷 以及勘探巷道等。 4.导水断裂带发育高度的观测：水流向采
空区的垮落带和断裂带的高度有关。
（二）井下水文地质观测
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1.巷道充水性观测
（1）含水层观测：厚度、岩性、裂隙、 揭露点的标高、涌水量、水压等。 （2）岩层裂隙发育调查及观测：裂隙产 状要素、长度、宽度、成因类型。
干涸残 余物 （g/L） <1 1~3 3~10 干涸残 余物 （g/L） 10~50 >50
名 称 淡水 微咸水（弱矿化水） 咸水（中等矿化水）
名 称 盐水（高矿化水） 卤水
4.侵蚀性 地下水的侵蚀性取决于水中侵蚀性 CO2的含量。当含有侵蚀性CO2的地下水
与混凝土接触时，就可能溶解其中的
CaCO3，是混凝土的结构受到破坏，即
23-
2+
2+
2-
反映地下水化学性质的常用指标有
以下几个：
1、氢离子浓度（PH值） 2、硬度：地下水的硬度大小取决于水中 Ca2+、Mg2+ 的含量。分为总硬度、暂时 硬度和永久硬度。
根据水的总硬度可将地下水分为五类 （表7-2）
3.总矿化度：水的总矿化度是指侵蚀性
取决于CO2的含量。
可将地下水分为五类（表7—3）
2.潜水 潜水是指埋藏在地表以下第一个稳定 隔水层以上，具有自由水面的重力水面。 潜水是不承受静水压力的无压水，潜水是 煤矿充水的重要水源之一。 3.承压水
充满于上、下两稳定隔水层之间的含 水层中的重力水，称为承压水。最适宜承 压水形成的构造型式有向斜和单斜。
（二）按含水层空隙性质分类：
1.空隙水
（四）人工通道
1.勘探钻孔造成的充水通道
2.采矿活动造成的断裂
三、影响矿井涌水量大小的因素
（一）覆盖层的透水性及煤层围岩 的出露条件 （二）地形条件的影响 （三）地质构造的影响
1.断裂面的力学性质对矿井涌水量的影响
（1）压性断裂面：断裂面紧密，透水性较 差，相对起隔水作用。 （2）张性断裂面：张性程度大，对矿井涌 水量的影响较大。
CaCO3+H2O+CO2
Ca +2HCO3
2+
六、泉
（一）下降泉 侵蚀下降泉、接触下降泉、溢流下降泉。 （二）上升泉
侵蚀上升泉、断裂上升泉。
第二节 矿井充水条件
有渗入、滴入、淋入、流入、涌入
和溃入等，当涌入或溃入井巷的水量大， 来势猛时称为突水。
一、矿井水的来源
（一）矿体及围岩空隙中的地下水 1.空隙水水源
（3）断裂构造观测：断层性质、产状要 素、落差、破碎带宽度、透水情况。 （4）出水点观测：时间、地点、出水层 位、岩性、厚度、出水形式、水量、水 压、标高、出水点围岩及巷道的破坏变 形情况等。 （5）出水征兆的观测：经常观测工作面 是否潮湿、滴水、淋水。
2.矿井涌水量观测
（1）矿井涌水量观测要求：排水沟的出
口、排水沟流入水仓处、井下出水点。 （2）矿井涌水量的观测方法：容积法、 浮标法、堰测法、流速仪法、水仓水位 观测法、水泵有效功率法。
二、矿井水的综合治理
（一）地表防治水 1.合理选择井筒位置
2.河流改道
3.铺设人工河床
4.修筑排水沟
5.堵漏
（二）井下防治水
1.探放水：探放水是防止水害发生的重要方
五、地下水的物理性质和化学成分
（一）地下水的物理性
温度 透明度 觉味
颜色 气味 密度
（二）地下水的化学成分
离子状态：
阳离子有H 、Na 、K 、NH4 、Mg 、
2+
+
+
+
+
Ca 、Fe 。 阴离子有OH 、Cl 、SO4 、NO2 、HCO3 SiO3 、PO4 。 化合物状态Fe2O3 、Al2O3 、H2SiO4 。 气体状态其中N2 、O2 、CO2 、CH4 、H2S。
2.裂隙水水源
3.喀斯特水水源
（二）地表水源
地表水体包括江河、湖泊、池沼、 水库等。
（三）大气降水的渗入
1.矿井充水与降水量的大小、降水性质、和降
水强度及延续时间有关系。
2.矿井水量具有明显的季节性，涌水量出现高
峰的时间往往滞后。 3.大气降水渗入量随开采深度的增加而减少。
（四）老窑及采空区积水 涌水的特点是：水中含有大量的硫 酸根离子，PH值在3左右，具有强烈腐 蚀性，对井下设备破坏性很大，这种水
空隙水由于埋藏条件不同，可形成上层 滞水、潜水和承压水。
2.裂隙水 （1）风化裂隙水：风化裂隙水大部分为潜水。 （2）成岩裂隙水：常见于火成岩中，有固定层 位，彼此相互连通。 （3）构造裂隙水：层状裂隙水，脉状裂隙水。
3.喀斯特水：可以是潜水，也可以是承压 水。水量大、运动快、对煤矿生产安全 构成严重威胁。
本章重点：
1.地下水的基本知识
2.矿井充水的条件 3.矿井水害的防治方法
第一节 第二节
地下水的基本知识 矿井充水条件
第三节
矿井水文地质观测 及其水害的防治
第一节 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。
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。有气态水、吸着水、薄 膜水、毛细水、重力水。
成为突水水源时，来势猛、易造成严重
事故。
二、矿井充水通道的分析
1.岩层的孔隙 2.岩层的裂隙 尤其是张节理是矿井充水的有利通 道，断层是构造裂隙中最易造成灾害性 事故的进水通道。隔水断层主要是压应 力及部分扭应力形成的扭性断层。 3.岩层的溶隙： 在质纯的可溶性岩石地段，在构造 裂隙发育的部位、喀斯特通道复杂化。