矿井水文地质(PPT).ppt

1、矿井水文地质矿井水文地质第一节第一节 地下水的基本知识地下水的基本知识第二节第二节 矿井水的来源矿井水的来源第三节第三节 矿井涌水量的预测方法矿井涌水量的预测方法第四节第四节 矿井水的防治矿井水的防治第一节第一节 地下水的基本知识地下水的基本知识矿井水的危害：矿井水的危害：v 影响煤炭资源的开发；影响煤炭资源的开发；v 恶化矿井生产条件；恶化矿井生产条件；v 增加采矿的成本；增加采矿的成本；v 造成淹井事故。造成淹井事故。一、自然界中水的循环一、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

2、互转化的循环过程。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程，称为水循环。程，称为水循环。水循环包括水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环内陆循环、海陆循环、海洋循环。水的循环示意图 水循环意义水循环意义 a.a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着使大气圈、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。能量交换和物质迁移。b.b.使大气使大气降水、地表水、降水、地表水、地下水、土壤地下水、土壤水之间相互转水之间相互转化，使水资源化，使水资源形成不断更新形成

3、不断更新的统一系统。的统一系统。二、含水层和隔水层二、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。模的空隙。含水层（带）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）。（带）。隔水层（带）隔水层（带）有些岩层的空隙不发育，不透水。有些岩层的空隙不发育，不透水。含水层与隔水层在空间上

4、是互为依赖，相伴共存，从而构造含水地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，含水层才具有赋存地下水；质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才具有赋存地下水；三、地下水的分类三、地下水的分类 自自然然界界有有各各种种各各样样的的地地下下水水。有有的的埋埋藏藏很很深深、有有的的则则很很浅浅。有有的的水水量量大大，有有的的水水量量小小。总总之之，各各种种地地下下水水在在形形咸咸、分分布布、运运动动、水水质质、水水量量等等方面都有很大的不同。方面都有很大的不同。按地下水的埋藏条件分类按地下水的埋藏条件分类 潜水：潜水：是位于第一个稳定隔水层以上的含在透

5、水层中、能够自由流动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，称为的地下水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面潜水面。潜潜水水主主要要由由大大气气降降水水和和地地表表水水补补给给。多多数数情情况况下下，补补给给区区与与分分布布区区一一致致。所所以以潜潜水水的的埋埋藏藏深深度度及及含含水水层层厚厚度度经经常常是是变变化化的的，而而且且变变化化范范围围较较大大，其中以气候、地形的影响最其中以气候、地形的影响最为为显著。显著。对对采采矿矿工工作作来来说说，潜潜水水对对建建井井及及露露天天开开采采的的影影响响较较大大，对对地地下下开开采采影影响较小。响较小。潜

6、水潜水特征特征：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；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；B）潜水面不承受静水压力；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；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。潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。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。约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。其其补补给给区区与

7、分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。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：特征：A A）承压水具有静水压力；承压水具有静水压力；B B）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；C 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；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 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；位变化幅度小，一般有滞后性；F F）由于有连续的隔水层的覆盖

8、，承压水不易污染；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)。按含水层空隙性质分类按含水层空隙性质分类 孔隙水：孔隙水：是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；导导水性好水性好补给充沛补给充沛裂隙水：裂隙水：是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；风化裂隙风化裂隙成岩裂隙成岩裂隙构造裂隙构造裂隙岩溶水：岩溶水：是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；四、泉四、泉 泉泉是是地地下下水水的的天天然然

9、露露头头，是是地地下下水水的的一一种种重重要要排排泄泄方方式式，是是蓄蓄水水构构造造水文地质特征的重要表现。水文地质特征的重要表现。研究意义：研究意义：确定水文地质单元的边界；确定水文地质单元的边界；阐明岩层的富水性；阐明岩层的富水性；有帮于判断地下水的类型和动态变化；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；分析泉水了解补给水源水质；是理想的天然地下水资源；是理想的天然地下水资源；可减少水文勘探工作量。可减少水文勘探工作量。第二节第二节 矿井水的来源矿井水的来源一、矿井水的分析一、矿井水的分析v 大气降水：大气降水：是露天矿的直接充水水源；是露天矿的直接充水水源；是地下采煤

10、的间接充水水源。是地下采煤的间接充水水源。大气降水对矿井大气降水对矿井充水强度与涌水量充水强度与涌水量年年降水量；降水量；降水性质；降水性质；地形；地形；煤层埋深；煤层埋深；覆盖岩层的透水性。覆盖岩层的透水性。v 地表水地表水：分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；地表水的性质和规模；地表水的性质和规模；地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和采煤方式的不同而变化；采煤方式的不同而变化；v 含水层水：含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；是矿井的最经常和最主要的充水水源；

11、多数情况：多数情况：大气降水、地表水大气降水、地表水 含水层含水层 矿井矿井影响因素影响因素矿井充水含水层的类型矿井充水含水层的类型充水含水层厚度与分布充水含水层厚度与分布含水层的补给条件与蓄水构造类型含水层的补给条件与蓄水构造类型空隙性空隙性富水性富水性导水性导水性静水压力静水压力含水层厚度越大、分布越广、储含水层厚度越大、分布越广、储量越丰富、疏干越不易；量越丰富、疏干越不易；向斜轴部向斜轴部大大静水压力静水压力小小含水层与煤层的关系含水层与煤层的关系煤层下部含水层煤层下部含水层煤层上方含水层煤层上方含水层 塌陷情况塌陷情况距离距离遇断层遇断层巷道揭露巷道揭露v 老窑水：老窑水：是是古代和

12、近期的采空区及废弃巷道，长期停止排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；水而积存的地下水；其特点如下：其特点如下：老老窑窑积积水水以以静静储储量量为为主主；一一旦旦巷巷道道揭揭露露或或巷巷道道与与老老窑窑之之间间的的煤煤岩岩柱柱强强度度小小于于它它的的静静水水压压力力时时，积积水水倾倾出出，瞬瞬时时涌涌水水量量大大，来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；老老窑窑积积水水与与其其它它水水源源无无联联系系时时，短短期期突突出出易易于于疏疏干干；老老窑窑一一般般位位于于浅浅部部，若若与与地地表表水水有有水水力力联联系系，则则造造成

13、成稳稳定定的的充充水水水水源源危害较大；危害较大；老老窑窑一一般般深深度度部部大大，但但查查清清位位置置较较困困难难，准准确确位位置置无无法法查查清清，又无人敢下去查；又无人敢下去查；老老窑窑积积水水长长期期处处于于停停滞滞，一一般般酸酸性性大大，腐腐蚀蚀性性强强，别别是是高高速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。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；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

14、量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟断层水主要特点：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；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；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、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

15、作具体分析。如断层泥等，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，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。应特别注意。v 断层水：断层水：断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道除此而外，还有其它人为因素的导水通道；除此而外，还有其它人为因素的导水通道；如：未封好的钻孔如：未封好的钻孔二、地下水的动态观测二、地下水的动态观测 地地下下水水埋埋藏藏在在地地下下，始始终终处处于于运运动动和和变变化化之之中中，这这种种运运动动和和变变化化主主要要表表

16、现现在在水位、水量、水温、水质等方面。水位、水量、水温、水质等方面。从从事事矿矿井井水水文文地地质质工工作作的的人人员员，要要经经常常的的、全全面面的的对对矿矿区区各各水水文文地地质质观观测测点点进进行行观观测测，掌掌握握地地下下水水运运动动规规律律和和分分析析矿矿井井水水的的变变化化，观观察察内内容容包包括括：水水位位观观测测，水量观测，水温水量观测，水温和水质观测。和水质观测。v 水位观测水位观测 在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；利用水位观测预报透水事故发生；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；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）（断层两侧的水位差、地表泉水）利用水位观测了解突水水源；利用水位观测了解突水水源；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；可可解解决决问问题题v 流量观测流量观测 矿井涌水量与降雨量的关系；矿井涌水量与降雨量的关系；河流流量观测；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）矿井涌水量观测