矿井水文地质主要图件内容及要求资料讲解.docx

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矿井水文地质主要图件内容及要求资料讲解

矿井水文地质主要图件内容及要求

附录一矿井水文地质主要图件内容及要求

一、矿井充水性图

矿井充水性图是综合记录井下实测水文地质资料的图纸，是分析矿井充水规律、开展水害预测及制定防治水措施的主要依据之一，也是矿井水害防治的必备图纸。

一般采用采掘工程平面图作底图进行编制，比例尺为1/2000-1/5000，主要内容有：

1.各种类型的出（突）水点应当统一编号，并注明出水日期、涌水量、水位（水压）、水温及涌水特征。

2.古井、废弃井巷、采空区、老硐等的积水范围和积水量。

3.井下防水闸门、水闸墙、放水孔、防隔水煤（岩）柱、泵房、水仓、水泵台数及能力。

4.井下输水路线。

5.井下涌水量观测站（点）的位置。

6.其他。

矿井充水性图应当随采掘工程的进展定期补充填绘。

二、矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图

矿井涌水量与各种相关因素动态曲线是综合反映矿井充水变化规律，预测矿井涌水趋势的图件。

各矿应当根据具体情况，选择不同的相关因素绘制下列几种关系曲线图：

1.矿井涌水量与降水量、地下水位关系曲线图。

2.矿井涌水量与单位走向开拓长度、单位采空面积关系曲线图。

3.矿井涌水量与地表水补给量或水位关系曲线图。

4.矿井涌水量随开采深度变化曲线图。

三、矿井综合水文地质图

矿井综合水文地质图是反映矿井水文地质条件的图纸之一，也是进行矿井防治水工作的主要参考依据。

综合水文地质图一般在井田地形地质图的基础上编制，比例尺为1/2000-1/10000。

主要内容有：

1.基岩含水层露头（包括岩溶）及冲积层底部含水层（流砂、砂砾、砂礓层等）的平面分布状况。

2.地表水体，水文观测站，井、泉分布位置及陷落柱范围。

3.水文地质钻孔及其抽水试验成果。

4.基岩等高线（适用于隐伏煤田）。

5.已开采井田井下主干巷道、矿井回采范围及井下突水点资料。

6.主要含水层等水位（压）线。

7.老窑、小煤矿位置及开采范围和涌水情况。

8.有条件时，划分水文地质单元，进行水文地质分区。

四、矿井综合水文地质柱状图

矿井综合水文地质柱状图是反映含水层、隔水层及煤层之间的组合关系和含水层层数、厚度及富水性的图纸。

一般采用相应比例尺随同矿井综合水文地质图一道编制。

主要内容有：

1.含水层年代地层名称、厚度、岩性、岩溶发育情况。

2.各含水层水文地质试验参数。

3.含水层的水质类型。

五、矿井水文地质剖面图

矿井水文地质剖面图主要是反映含水层、隔水层、褶曲、断裂构造等和煤层之间的空间关系。

主要内容有：

1.含水层岩性、厚度、埋藏深度、岩溶裂隙发育深度。

3.水文地质孔、观测孔及其试验参数和观测资料。

3.地表水体及其水位。

4.主要井巷位置。

矿井水文地质剖面图一般以走向、倾向有代表性的地质剖面为基础。

六、矿井含水层等水位（压）线图

等水位（压）线图主要反映地下水的流场特征。

水文地质复杂型和极复杂型的矿井，对主要含水层（组）应当坚持定期绘制等水位（压）线图，以对照分析矿井疏干动态。

比例尺为1/2000-1/10000。

主要内容有：

1.含水层、煤层露头线，主要断层线。

2.水文地质孔、观测孔、井、泉的地面标高，孔（井、泉）口标高和地下水位（压）标高。

3.河、渠、山塘、水库、塌陷积水区等地表水体观测站的位置、地面标高和同期水面标高。

4.矿井井口位置、开拓范围和公路、铁路交通干线。

5.地下水等水位（压）线和地下水流向。

6.可采煤层底板下隔水层等厚线（当受开采影响的主含水层在可采煤层底板下时）。

7.井下涌水、突水点位置及涌水量。

七、区域水文地质图

区域水文地质图一般在1/10000-1/100000区域地质图的基础上经过区域水文地质调查之后编制。

成图的同时，尚需写出编图说明书。

矿井水文地质复杂型和极复杂型矿井，应当认真加以编制。

主要内容有：

1.地表水系、分水岭界线、地貌单元划分。

2.主要含水层露头，松散层等厚线。

3.地下水天然出露点及人工揭露点。

4.岩溶形态及构造破碎带。

5.水文地质钻孔及其抽水试验成果。

6.地下水等水位线，地下水流向。

7.划分地下水补给、径流、排泄区。

8.划分不同水文地质单元，进行水文地质分区。

9.附相应比例尺的区域综合水文地质柱状图、区域水文地质剖面图。

八、矿区岩溶图

岩溶特别发育的矿区，应当根据调查和勘探的实际资料编制矿区岩溶图，为研究岩溶的发育分布规律和矿井岩溶水防治提供参考依据。

岩溶图的形式可根据具体情况编制成岩溶分布平面图、岩溶实测剖面图或展开图等。

1.岩溶分布平面图可在矿井综合水文地质图的基础上填绘岩溶地貌、汇水封闭洼地、落水洞、地下暗河的进出水口、天窗、地下水的天然出露点及人工出露点、岩溶塌陷区、地表水和地下水的分水岭等。

2.岩溶实测剖面图或展开图，根据对溶洞或暗河的实际测绘资料编制。

附录二含水层富水性的等级标准

按钻孔单位涌水量（q），含水层富水性[注]分为以下4级：

1.弱富水性：

q≤0.1L/（s·m）；

2.中等富水性：

0.1L/（s·m）＜q≤1.0L/（s·m）；

3.强富水性：

1.0L/（s·m）＜q≤5.0L/（s·m）；

4.极强富水性：

q＞5.0L/（s·m）。

注：

评价含水层的富水性，钻孔单位涌水量以口径91mm、抽水水位降深10m为准；若口径、降深与上述不符时，应当进行换算后再比较富水性。

换算方法：

先根据抽水时涌水量Q和降深S的数据，用最小二乘法或图解法确定

曲线，根据Q-S曲线确定降深10m时抽水孔的涌水量，再用下面的公式计算孔径为91mm时的涌水量，最后除以10m便是单位涌水量。

式中

，

，

--孔径为91mm的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径；

，

，r孔--孔径为r的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。

附录三防隔水煤（岩）柱的尺寸要求

一、煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设

煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按下列公式计算：

1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时：

Hf=Hk+Hb（3-1）

2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时（图3-1）：

Hf=HL+Hb（3-2）

式中Hf--防隔水煤（岩）柱高度，m；

Hk--采后垮落带高度，m；

HL--导水裂缝带最大高度，m；

Hb--保护层厚度，m；

α--煤层倾角，（°）。

根据式（3-1）、式（3-2）计算的值，不得小于20m。

式中Hk、HL的计算，参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的相关规定。

图3-1煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤（岩）柱留设图

二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设

含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（图3-2）可参照下列经验公式计算：

≥20m

式中L--煤柱留设的宽度，m；

K--安全系数，一般取2-5；

M--煤层厚度或采高，m；

p--水头压力，MPa；

Kp--煤的抗拉强度，MPa。

图3-2含水或导水断层防隔水煤（岩）柱留设图

三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设

煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（图3-3），防隔水煤（岩）柱的留设要求如下：

图3-3煤层与富水性强的含水层或导水断层接触时防隔水煤（岩）柱留设图

1.当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤（岩）柱可按图3-3a、图3-3b留设。

其计算公式为：

L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ（3-3）

2.最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤（岩）柱按图3-3c留设。

其计算公式为：

L=L1+L2+L3=Ha（sinδ－cosδcotθ）+

（Hacosδ+M）（cotθ+cotδ）≥20m（3-4）

式中L--防隔水煤（岩）柱宽度，m；

L1，L2，L3--防隔水煤（岩）柱各分段宽度，m；

HL--最大导水裂缝带高度，m；

θ--断层倾角，（°）；

δ--岩层塌陷角，（°）；

M--断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度，m；

Ha--断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度，m。

Ha值应当根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压（p）与防隔水煤（岩）柱厚度（M）的比值（Ts=p/M）,并将各点之值标到以Ts=p/M为横轴，以埋藏深度Ｈ０为纵轴的坐标纸上，找出Ts值的安全临界线（图3-4）。

Ha值也可以按下列公式计算：

式中p--防隔水煤（岩）柱所承受的静水压力，MPa；

Ts--临界突水系数，MPa／m；

10--保护带厚度，一般取10m。

图3-4Ts和Ｈ０关系曲线图

本矿区如无实际突水系数，可参考其他矿区资料，但选用时应当综合考虑隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面的空顶距、采煤方法和顶板控制方法等一系列因素。

四、煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤（岩）柱的留设

在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下（图3-5），防隔水煤（岩）柱的留设应当考虑2个方向上的压力：

一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。

图3-5煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤（岩）柱留设图

当考虑底部压力时，应当使煤层底板到断层面之间的最小距离（垂距），大于安全煤柱的高度（Ha）的计算值，并不得小于20m。

其计算公式为

≥20m

式中α--断层倾角，（°）；

其余参数同前。

当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，按附录三之二计算煤柱宽度。

根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得小于20m。

如果断层不导水（图3-6），防隔水煤（岩）柱的留设尺寸，应当保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离，在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度（Ha）时即可,但不得小于20m。

图3-6煤层位于含水层上方且断层不导水时防隔水煤（岩）柱留设图

五、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤（岩）柱的留设

1.巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10倍。

2.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时，若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明，防隔水煤（岩）柱的尺寸应当按附录三之二的规定留设。

3.在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤（岩）柱的尺寸，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。

六、保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设

保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设，可参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》执行。

七、保护通水钻孔防隔水煤（岩）柱的留设

根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标，按附录三之二的办法留设防隔水煤（岩）柱，如无测斜资料，应当考虑钻孔可能偏斜的误差。

八、相邻矿（井）人为边界防隔水煤（岩）柱的留设

1.水文地质简单型到中等型的矿井，可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40m。

2.水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应当根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水裂缝带高度等因素确定。

1）多煤层开采，当上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水裂缝带高度时，下层煤的边界防隔水煤（岩）柱，应当根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算（见图3-7a）。

2）当上、下两层煤之间的垂距大于下煤层开采后的导水裂缝带高度时，上、下煤层的防隔水煤（岩）柱，可分别留设（见图3-7b）。

HL—导水裂缝带上限;Ｈ１、Ｈ２、Ｈ3—各煤层底板以上的静水位高度；γ—上山岩层移动角;β—下山岩层移动角;Ｌy、Ｌ１y、Ｌ２y—导水裂缝带上限岩柱宽度;Ｌ１—上层煤防水煤柱宽度;Ｌ2,Ｌ3—下层煤防水煤柱宽度

图3-7多煤层地区边界防隔水煤（岩）柱留设图

导水裂缝带上限岩柱宽度Ｌy的计算，可采用下列公式：

≥20m

式中Ly--导水裂缝带上限岩柱宽度,m;

H--煤层底板以上的静水位高度，m;

HL--导水裂缝带最大值，m；

Ts--水压与岩柱宽度的比值，可取１。

九、以断层为界的井田防隔水煤（岩）柱的留设

以断层为界的井田，其边界防隔水煤（岩）柱可参照断层煤柱留设，但应当考虑井田另一侧煤层的情况，以不破坏另一侧所留煤（岩）柱为原则（除参照断层煤柱的留设外，尚可参考图3-8所示的例图）。

L-煤柱宽度；Ls,Lx-上、下煤层的煤柱宽度；Ly-导水裂缝带上限岩柱宽度；Ha、Has、Hax-安全防水岩柱厚度；HL-导水裂缝带上限；p—底板隔水层承受的水头压力

图3-8以断层分界的井田防隔水煤（岩）柱留设图

附录四安全隔水层厚度和突水系数计算公式

一、安全隔水层厚度计算公式

（4-1）

式中t--安全隔水层厚度，m；

L--巷道底板宽度，m；

--底板隔水层的平均重度，MN/m3；

Kp--底板隔水层的平均抗拉强度，MPa；

p--底板隔水层承受的水头压力，MPa。

二、突水系数计算公式

（4-2）

式中Ｔ--突水系数，MPa/m；

p--底板隔水层承受的水压，MPa；

M--底板隔水层厚度，m。

式（4-1）主要适用于掘进工作面，式（4-2）适用于回采和掘进工作面。

按式（4-1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。

按式（4-2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m，正常块段不大于0.1MPa/m。

附录五安全水头压力值计算公式

一、掘进巷道底板隔水层

（5-1）

式中p——底板隔水层能够承受的安全水压，MPa；

t——隔水层厚度，m；

L——巷道宽度，m；

——底板隔水层的平均重度，MN/m3；

Kp——底板隔水层的平均抗拉强度，MPa。

二、采煤工作面

（5-2）

式中M--底板隔水层厚度，m；

p--安全水压，MPa；

Ts--临界突水系数，MPa/m。

Ts值应当根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏的地段按0.06MPa/m计算，隔水层完整无断裂构造破坏地段按0.1MPa/m计算。

附录六采掘工作面水害分析预报表和预测图模式

一、采掘工作面水害分析预报表

附表6-1采掘工作面水害分析预测表

年月日

矿

井

项

号

预测水

害地点

采

掘

队

工作面上下标高

煤层

采掘

时间

水害

类型

水文

地质

简述

预防

及处理

意见

责任单位

备

注

名

称

厚度

（m）

倾角（°）

某矿某井

1

2

3

4

5

注：

水害类型指地表水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水、断裂构造水、陷落柱水、钻孔水、顶板水、底板水等。

二、水害预测图

在矿井采掘工程图（月报图）上，按预报表上的项目，在可能发生水害的部位，用红颜色标上水害类型符号。

符号图例如图6-1所示。

图6-1矿井采掘工作面水害预测图例