课件煤矿水害防治理论与技术武强国际水文地质学家协会
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一、加强矿井防治水的基础工作
1、 完善矿井防治水机构设置和人员、队伍配置 大水矿区都要成立防治水领导小组。集团公司总经理和矿
长分别是防治水的第一责任者，相应的总工程师负技术责任。 每个矿要设地测科和钻探队。
地测科要有3-4名矿井地质和水文地质人员，负责资料的 搜集和分析工作；
钻探队要有专业技术员负责钻探资料的搜集和分析工作； 有条件的单位要提取吨煤防治水资金，并且落实到实处， 如山东肥城矿业集团公司，在集团公司、矿分别设地测副总工 程师，具体负责矿井防治水工作；
二 矿床充水的人为条件
（一）人为充水水源
1.袭夺水
由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿 区天然地下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺 水源。袭夺水源存在下列几种情况；①位于矿床地下水排泄区的 泉水；②位于矿床地下水排泄区的地表水（海、湖、河）体；③ 位于矿床地下水迳流带内的排泄区一侧相邻含水层；④相邻水文 地质单元地下水。
2.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，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随 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，大量砂砾石和泥砂与 水一起溃入矿坑。
三 矿床充水强度分析
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，矿层（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？哪个不是充水岩层？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。
2、加强水文地质条件勘探、做好防治水预测预报工 作
各煤田和井田在勘探时必须把水文地质情况搞清，给设计、建井、开采 提供详实可靠的图纸、资料。
在开采过程中对矿井的突水源要进行认真的调查研究，掌握可能出水 的断层及裂隙分布；要了解井下岩层的性质、含水层的补给来源和通道，查 清井田内的老窑数量和分布地点，查清地面河流、湖泊、池塘积水区域和水 量变化；编制好完整的水文地质资料，做到心中有数，开展逐头逐面水情水
2. 地表水水源 在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水 库、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，是矿区水文地质 勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事，是评价 矿床开采价值的重要内容。 3.围岩地下水水源 围岩地下水充水类型划分: 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，岩溶充水矿床。②根据矿层与充水岩 层接触关系不同可分为：直接充水矿床，间接充水 矿床。③ 根据矿层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，周边水充水矿 床。
害预测预报工作。
第一节 我国煤矿水害类型及分布
3
4 昆仑
秦 岭
贺 兰
山 构 造 带构
阴山构造带 1
造带
川
5来自百度文库
滇
构
2
造
带
6
第二节 矿床充水条件分析
矿床充水的基本条件可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 大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床
充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所讲大 气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。
(二) 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、线状断裂（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。
1.点状岩溶陷落柱通道
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, 中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞, 在上覆岩 层和矿层的重力作用下, 空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，被下 塌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, 特别位于富水带 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。岩溶陷落柱的地表特征比较明显, 特别在基岩裸露区更为 明显。
1.顶板冒落裂隙带
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：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，当未能达到顶板充水岩层时， 矿坑涌水无明显变化；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， 同时常伴有井下涌砂现象。
2.老窑水 老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点： ①老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；②老窖 水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H2S气体，并多为 酸性水，有较强的腐蚀性。③老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气 体危害性大。
（二） 充水人为通道
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。
4.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, 在华北型煤田的北部一带, 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。 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. 在 地质历史的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, 致使隔水岩 层产生了不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。
2.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。这里重点分析断裂带的性 质，后面问题在充水人为因素部份讲述。
3 窄条状隐伏露头通道
在我国大部分煤矿山, 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. 影响隐伏露头 部位多层充水含水层组地下水垂向间 水力交替的因素主要有两个.
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 和分布面积外，还取决于三个防线。第一防线是充 水含水层出露和接受补给源的条件；第二防线是充 水含水层侧向边界的导水与隔水条件；第三防线是 矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。
第三节 水灾防治预案与水灾现场处理指挥
水灾防治预案
1、 完善矿井防治水机构设置和人员、队伍配置 大水矿区都要成立防治水领导小组。集团公司总经理和矿
长分别是防治水的第一责任者，相应的总工程师负技术责任。 每个矿要设地测科和钻探队。
地测科要有3-4名矿井地质和水文地质人员，负责资料的 搜集和分析工作；
钻探队要有专业技术员负责钻探资料的搜集和分析工作； 有条件的单位要提取吨煤防治水资金，并且落实到实处， 如山东肥城矿业集团公司，在集团公司、矿分别设地测副总工 程师，具体负责矿井防治水工作；
二 矿床充水的人为条件
（一）人为充水水源
1.袭夺水
由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿 区天然地下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺 水源。袭夺水源存在下列几种情况；①位于矿床地下水排泄区的 泉水；②位于矿床地下水排泄区的地表水（海、湖、河）体；③ 位于矿床地下水迳流带内的排泄区一侧相邻含水层；④相邻水文 地质单元地下水。
2.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，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随 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，大量砂砾石和泥砂与 水一起溃入矿坑。
三 矿床充水强度分析
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，矿层（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？哪个不是充水岩层？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。
2、加强水文地质条件勘探、做好防治水预测预报工 作
各煤田和井田在勘探时必须把水文地质情况搞清，给设计、建井、开采 提供详实可靠的图纸、资料。
在开采过程中对矿井的突水源要进行认真的调查研究，掌握可能出水 的断层及裂隙分布；要了解井下岩层的性质、含水层的补给来源和通道，查 清井田内的老窑数量和分布地点，查清地面河流、湖泊、池塘积水区域和水 量变化；编制好完整的水文地质资料，做到心中有数，开展逐头逐面水情水
2. 地表水水源 在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水 库、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，是矿区水文地质 勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事，是评价 矿床开采价值的重要内容。 3.围岩地下水水源 围岩地下水充水类型划分: 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，岩溶充水矿床。②根据矿层与充水岩 层接触关系不同可分为：直接充水矿床，间接充水 矿床。③ 根据矿层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，周边水充水矿 床。
害预测预报工作。
第一节 我国煤矿水害类型及分布
3
4 昆仑
秦 岭
贺 兰
山 构 造 带构
阴山构造带 1
造带
川
5来自百度文库
滇
构
2
造
带
6
第二节 矿床充水条件分析
矿床充水的基本条件可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 大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床
充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所讲大 气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。
(二) 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、线状断裂（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。
1.点状岩溶陷落柱通道
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, 中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞, 在上覆岩 层和矿层的重力作用下, 空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，被下 塌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, 特别位于富水带 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。岩溶陷落柱的地表特征比较明显, 特别在基岩裸露区更为 明显。
1.顶板冒落裂隙带
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：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，当未能达到顶板充水岩层时， 矿坑涌水无明显变化；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， 同时常伴有井下涌砂现象。
2.老窑水 老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点： ①老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；②老窖 水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H2S气体，并多为 酸性水，有较强的腐蚀性。③老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气 体危害性大。
（二） 充水人为通道
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。
4.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, 在华北型煤田的北部一带, 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。 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. 在 地质历史的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, 致使隔水岩 层产生了不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。
2.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。这里重点分析断裂带的性 质，后面问题在充水人为因素部份讲述。
3 窄条状隐伏露头通道
在我国大部分煤矿山, 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. 影响隐伏露头 部位多层充水含水层组地下水垂向间 水力交替的因素主要有两个.
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 和分布面积外，还取决于三个防线。第一防线是充 水含水层出露和接受补给源的条件；第二防线是充 水含水层侧向边界的导水与隔水条件；第三防线是 矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。
第三节 水灾防治预案与水灾现场处理指挥
水灾防治预案