矿井突水预兆与充水条件分析

矿井突水易发生的地段
1、断层交叉或汇合处。 2、断层尖灭或消失端一带 3、褶曲轴部裂隙密集带或小断裂密集带 4、背斜倾伏端一带 5、两条大断层相互对扭地带，即张扭性破碎带，导致小 构造密集。 6、与导水或富水大断裂成人字形连接的小断裂带。 7、复合部位小断层与次级小褶曲轴在地层倾向急转折带 上的复合部位，或小褶曲轴与地层倾向转折带的复合部位 或平缓小轴曲翼部。 8、压性断裂下盘、张性断裂上盘因富水性强，井巷通过 或接近时往往发生突水。 9、新构造活动强烈的断裂带。 10、不同力学性质的断裂组成的断裂带，富水性最强，易 于发生突水。
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3老窑积水与其它水源无联系时，短期突出易 老窑积水与其它水源无联系时， 老窑积水与其它水源无联系时 于疏干；老窑一般位于浅部， 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； 力联系，则造成稳定的充水水源危害较大； 4老窑一般深度部大，但查清位置较困难，准 老窑一般深度部大， 老窑一般深度部大 但查清位置较困难， 确位置无法查清，又无人敢下去查； 确位置无法查清，又无人敢下去查； 5老窑积水长期处于停滞 水循环条件差， 5老窑积水长期处于停滞，水循环条件差，水 老窑积水长期处于停滞， 中含有大量H2S气体，硫化氢气体危害性大。 气体， 中含有大量 气体 硫化氢气体危害性大。 一般酸性大，腐蚀性强， 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， 泵叶轮，由于水的冲击和摩擦，腐蚀损坏得更 快。
二、人为充水水源 老窑水：是古代和近期的采空区及废弃巷道， 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； 期停止排水而积存的地下水； 老窑水一般分布在老矿山的浅部， 老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充 水特点： 水特点： 1老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布 老窖水以静储量为主， 老窖水以静储量为主 范围有关； 范围有关； 2老窑积水一旦巷道揭露或巷道与老窑之间的 老窑积水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， 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， 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； 可造成严重事故；
二、人为充水通道 矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、 矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、 地面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。 地面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。 1.顶板冒落裂隙带 顶板冒落裂隙带 采空区冒落后， 采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙 带是矿坑充水的人为通道，其特点如下： 带是矿坑充水的人为通道，其特点如下： 当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时， ①当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时， 矿坑涌水量将有显著增加， 矿坑涌水量将有显著增加，当未能达到顶板充 水岩层时，矿坑涌水无明显变化； 水岩层时，矿坑涌水无明显变化； 当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时， ②当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时， 矿井涌水量将迅猛增加. 矿井涌水量将迅猛增加
2.地面岩溶疏干塌陷带 地面岩溶疏干塌陷带 随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验 和疏干实践， 和疏干实践，矿区及其周围地区的地表岩溶塌 陷随处可见， 陷随处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑充 入矿井。有时随着塌陷面积的增大， 入矿井。有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾 石和泥砂与水一起涌入矿坑。 石和泥砂与水一起涌入矿坑。
第二节矿井充水水源分析
矿床充水水源分为自然条件和人为条件两大类。 矿床充水水源分为自然条件和人为条件两大类。 一、自然充水水源 1.大气降水 大气降水 大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床充 大气降水是地下水的主要补给来源， 水都直接或间接的与大气降水有关。 水都直接或间接的与大气降水有关。 2. 地表水水源 在有大型地表水体分布（ 大河流、水库、 在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水库、 水池）的矿床地区， 水池）的矿床地区，查清天然条件下和矿床开采后的 地表水对矿床开采的影响， 地表水对矿床开采的影响，是矿区水文地质勘探和矿 井水文地质工作的重要大事， 井水文地质工作的重要大事，是评价矿床开采价值的 重要内容。 重要内容。
3.围岩地下水水源 围岩地下水水源 围岩地下水充水类型划分: 围岩地下水充水类型划分 根据充水岩层性质不同可分为： ① 根据充水岩层性质不同可分为：砂砾石孔隙 充水矿床，坚硬岩层裂隙充水矿床， 充水矿床，坚硬岩层裂隙充水矿床，岩溶充水 矿床。 矿床。 根据矿床与充水岩层接触关系不同可分为： ②根据矿床与充水岩层接触关系不同可分为： 直接充水矿床，间接充水矿床。 直接充水矿床，间接充水矿床。 根据矿床与充水岩层相对位置不同可分为： ③ 根据矿床与充水岩层相对位置不同可分为： 顶板水充水矿床，底板水充水矿床， 顶板水充水矿床，底板水充水矿床，周边水充 水矿床。 水矿床。
（三） 冲积层水的突水预兆 （1）突水部位发潮、滴水，滴水逐渐增 ）突水部位发潮、滴水， 仔细观察可发现水中有少量细砂； 大，仔细观察可发现水中有少量细砂； （2）发生局部冒顶，水量突增并出现流 ）发生局部冒顶， 流砂常呈间歇性，水色时清时混， 砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋 势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出； 势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出； 3）顶板发生涌水、涌砂， （3）顶板发生涌水、涌砂，这种现象可能 影响到地表，致使地表出现塌陷坑。 影响到地表，致使地表出现塌陷坑。
（二） 工作面底板灰岩含水层突水预兆 （1）工作面压力增大，底板臌起，底臌量可 ）工作面压力增大，底板臌起， 以上； 达500mm以上； 以上 （2）工作面底板产生裂隙，并逐渐增大； ）工作面底板产生裂隙，并逐渐增大； （3）沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增 ）沿裂隙或煤帮向外渗水， 水量增加， 大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度 煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊， 时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊， 底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清； 底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清； （4）底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并有 ）底板破裂，沿裂缝有高压水喷出， 嘶嘶” 或刺耳水声；（ ；（5）底板发生“ “嘶嘶” 或刺耳水声；（ ）底板发生“底 伴有巨响，水大量涌出， 爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈 黄色。 黄色。
根据矿山调查资料表明， 根据矿山调查资料表明，矿床开采后矿井充水强度 除取决于充水含水层的富水性、导水性、厚度和分 除取决于充水含水层的富水性、导水性、 布面积外，还取决于三个条件。 布面积外，还取决于三个条件。即矿井充水的关键 性条件
第一：充水含水层出露和接受补给源的条件； 第一：充水含水层出露和接受补给源的条件； 第二：充水含水层侧向边界的导水与隔水条件； 第二：充水含水层侧向边界的导水与隔水条件； 第三：矿床顶、底隔水岩层的隔水条件。 第三：矿床顶、底隔水岩层的隔水条件。
第三节 矿井充水通道分析
一、充水天然通道 矿床充水天然通道主要包括点状岩溶陷落柱、 矿床充水天然通道主要包括点状岩溶陷落柱、线状断 裂隙） 窄条状隐伏露头、面状裂隙网络（ 裂（裂隙）带、窄条状隐伏露头、面状裂隙网络（局 部面状隔水层变薄或尖灭）和地震裂隙等。 部面状隔水层变薄或尖灭）和地震裂隙等。 1.点状岩溶陷落柱通道 点状岩溶陷落柱通道 岩溶陷落柱在我国北方较为发育， 岩溶陷落柱在我国北方较为发育，在地下水的长期 物理和化学作用下, 物理和化学作用下 中奥陶统灰岩形成了大量的古喀 斯特空洞, 在上覆岩层和矿床的重力作用下, 斯特空洞 在上覆岩层和矿床的重力作用下 空洞溃塌 并被上覆岩层下陷填实， 并被上覆岩层下陷填实，被下陷的破碎岩块所充填的 柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层 中地下水与中奥陶统灰岩水的联系, 中地下水与中奥陶统灰岩水的联系 特别位于富水带 上的岩溶陷落柱, 上的岩溶陷落柱 可造成不同充水含水层组中地下水 的密切水力联系。 的密切水力联系。
2.线状断裂 裂隙 带通道 线状断裂(裂隙 线状断裂 裂隙)带通道 断裂带是否能够成为充水通道主要取决于 断裂带性质和矿床开采时人为采矿活动方式与 强度。 强度。 3.窄条状隐伏露头通道 窄条状隐伏露头通道 在我国大部分煤矿, 在我国大部分煤矿 煤系薄层灰岩含水层和 中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩 溶含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第 四系松散沉积物不整合接触. 四系松散沉积物不整合接触
③矿床分布于湖底下，煤系地层与煤系充水含水 层位于湖底下。 ④一般矿床，井田范围内无第四系松散覆盖沉积 层和地表水体分布，煤系地层直接出露地表。 ⑤矿床分布于季节性河流下部，季节性河流成为 矿床开采的季节性充水水源。 2、第二防线 充水含水层组侧向边界的导水与隔水条件 3、第三防线 矿层顶、底板岩层的隔水条件
矿井水害防治
矿井突水预兆与充水条件分析
第一节 矿井突水预兆分析 一般突水事故可归纳为两种情况， 一般突水事故可归纳为两种情况，一是突水量小于矿 井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗， 井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井 长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能力， 长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能力， 造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发生之前， 造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发生之前， 均可能表现出多种突水预兆。 均可能表现出多种突水预兆。 （一） 一般预兆 （1）煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋 ）煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象， 水可由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹； 水可由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹； （2）工作面气温降低，或出现雾气及硫化氢气味； ）工作面气温降低，或出现雾气及硫化氢气味； （3）有时可闻到水的“嘶嘶”声； ）有时可闻到水的“嘶嘶” （4）矿压增大，发生片帮冒顶及底臌。 ）矿压增大，发生片帮冒顶及底臌。
4.面状裂隙网络 局部面状隔水层变薄区 面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区 面状裂隙网络 局部面状隔水层变薄区) 根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析, 根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析 在华北煤田的北部一带, 在华北煤田的北部一带 煤系含水层组主要以 厚层状砂岩含水层组为主, 薄层灰岩沉积较少。 厚层状砂岩含水层组为主 薄层灰岩沉积较少。 在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、 在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、粉 细砂岩和泥岩为主的隔水层组. 细砂岩和泥岩为主的隔水层组 在地质历史的 多期构造应力作用下, 多期构造应力作用下 脆性的隔水岩层受力后 以破裂形式释放应力, 以破裂形式释放应力 致使隔水岩层产生了不 同方向的较为密集的裂隙和节理, 同方向的较为密集的裂隙和节理 形成了较为 发育的呈整体面状展布的裂隙网络。 发育的呈整体面状展布的裂隙网络。
第四节矿井充水强度分析
一、矿床充水强度分析 在自然界分布矿床中， 在自然界分布矿床中，单一充水水源和 充水通道是少见的。从水文地质剖面可以看出， 充水通道是少见的。从水文地质剖面可以看出， 矿床（ 矿床（体）上部和下部往往分布多个充水含水 层组。究竟哪个是充水岩层？ 层组。究竟哪个是充水岩层？哪个不是充水岩 哪个是强充水岩层？哪个是弱充水岩层？ 层？哪个是强充水岩层？哪个是弱充水岩层？ 回答这些问题的方法称为矿床充水强度分析。 回答这些问题的方法称为矿床充水强度分析。
三条防线：1、第一防线 充水含水层组出露和接受补给水源的条件： 划分为五种情况： ①矿区位于山前地带，煤系地层与煤系充水含水层大面积被 第四系黏土、亚黏土层覆盖。 此类矿井的特点：
A、矿井疏干时地下水位随采掘工作面向深部移动、 降低。 B、矿井疏干涌水量较小，矿井开采初期涌水量稍 大，后期变小。 C、矿井水量相对稳定，季节变化不大。 ②矿区位于平原地区，煤系地层与煤系充水含水层 大面积与第四系砂砾石含水层直接接触，矿床开 采时由于第四系砂砾石含水层强烈充水，形成拟 定水头强渗边界，矿井涌水较大。