第八章礦井充水條件

1、 第八章第八章 礦井充水條件礦井充水條件 第一節(jié)第一節(jié) 影響礦井充水的自然因素影響礦井充水的自然因素 第二節(jié)第二節(jié) 影響礦井充水的人為因素影響礦井充水的人為因素 第三節(jié)第三節(jié) 礦井充水條件分析礦井充水條件分析 礦井充水條件 礦井水礦井水：采礦過程中涌入礦井巷道的水。：采礦過程中涌入礦井巷道的水。 人們將礦井充水水源、充水通道和影響礦井人們將礦井充水水源、充水通道和影響礦井 充水程度等三類因素的綜合作用結(jié)果稱為礦床充水程度等三類因素的綜合作用結(jié)果稱為礦床 的的 充水條件。充水條件。 礦井充水條件既取決于礦井所處的自然地理礦井充水條件既取決于礦井所處的自然地理. . 地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，也取決于礦

2、井建設(shè)和生產(chǎn)地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，也取決于礦井建設(shè)和生產(chǎn) 過程中采礦活動(dòng)對(duì)天然水文地質(zhì)條件的改變，它過程中采礦活動(dòng)對(duì)天然水文地質(zhì)條件的改變，它 是一系列自然因素和人為因素錯(cuò)綜復(fù)雜的影響是一系列自然因素和人為因素錯(cuò)綜復(fù)雜的影響 結(jié)果。結(jié)果。 因此在正確分析和評(píng)價(jià)礦井充水條件前，因此在正確分析和評(píng)價(jià)礦井充水條件前， 應(yīng)首先了解各種自然因素和人為因素對(duì)礦井充水應(yīng)首先了解各種自然因素和人為因素對(duì)礦井充水 所起的作用。所起的作用。 第一節(jié)第一節(jié) 影響礦井充水的自然因素影響礦井充水的自然因素 大氣降水大氣降水 地形地形 地表水地表水 井巷圍巖的性質(zhì)井巷圍巖的性質(zhì) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 巖溶陷落柱巖溶陷落柱 一、

3、大氣降水一、大氣降水 是主要補(bǔ)給來源。是主要補(bǔ)給來源。 其影響，既與降水的特點(diǎn)有關(guān)，也與其影響，既與降水的特點(diǎn)有關(guān)，也與 降水的入滲條件有關(guān)。降水的入滲條件有關(guān)。 對(duì)于露天礦：降水直接降落在礦坑內(nèi)，對(duì)于露天礦：降水直接降落在礦坑內(nèi)， 形成降雨徑流，其水量大小決定于降雨量、形成降雨徑流，其水量大小決定于降雨量、 露天坑范圍及其匯水條件；礦坑充水與降水露天坑范圍及其匯水條件；礦坑充水與降水 關(guān)系極為密切，雨后坑內(nèi)水量立即增大。關(guān)系極為密切，雨后坑內(nèi)水量立即增大。 由于大氣降水的多樣性和自然地理?xiàng)l件由于大氣降水的多樣性和自然地理?xiàng)l件 的復(fù)雜性，使降水的入滲過程十分錯(cuò)綜復(fù)雜，的復(fù)雜性，使降水的入滲過程

4、十分錯(cuò)綜復(fù)雜， 對(duì)礦井充水的影響千差萬別。對(duì)礦井充水的影響千差萬別。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： （一）周期性變化（一）周期性變化 季節(jié)性（年周期性季節(jié)性（年周期性) )變化變化 2 2多年周期性變化多年周期性變化 （二）降水的影響隨深度減弱（二）降水的影響隨深度減弱 圖圖1 1 淄博洪山礦涌水量與降水量關(guān)系曲線圖淄博洪山礦涌水量與降水量關(guān)系曲線圖 1-1-月降水量；月降水量；2-2-月礦井涌水量月礦井涌水量 二、地形二、地形 地形直接影響礦井水的匯集和排泄，地形直接影響礦井水的匯集和排泄， 它是控制礦井涌水量大小和防治工作難易它是控制礦井涌水量大小和防治工作難易 程度的主要因素之一。程度的主要因素之一。

5、地形影響反映在礦井相對(duì)于當(dāng)?shù)厍值匦斡绊懛从吃诘V井相對(duì)于當(dāng)?shù)厍?蝕基準(zhǔn)面的位置。蝕基準(zhǔn)面的位置。 （一（一) ) 位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上的礦井位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上的礦井 （二）位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下的礦井（二）位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下的礦井 三、三、 地表水地表水 能否成為充水水源，取決于地表水體能否成為充水水源，取決于地表水體 與井巷之間有無直接或間接聯(lián)系的通道。與井巷之間有無直接或間接聯(lián)系的通道。 （一）地表水涌入或灌入礦井的途徑（一）地表水涌入或灌入礦井的途徑 1 1通過第四系松散砂礫層及基巖露頭。通過第四系松散砂礫層及基巖露頭。 如如: :山東新汶西港礦大汶河水通過松散砂礫山東新汶西港礦

6、大汶河水通過松散砂礫 層補(bǔ)給四灰含水層而導(dǎo)致礦井充水。層補(bǔ)給四灰含水層而導(dǎo)致礦井充水。 2 2通過小窯采空區(qū)，如通過小窯采空區(qū)，如: :山東淄博洪山礦山東淄博洪山礦 19621962年雨季東大溝洪水位上升，淹沒溝兩年雨季東大溝洪水位上升，淹沒溝兩 岸的南北炮臺(tái)兩對(duì)小窯，地表水沿小窯采岸的南北炮臺(tái)兩對(duì)小窯，地表水沿小窯采 區(qū)空隙泄入井下，最大涌水量達(dá)區(qū)空隙泄入井下，最大涌水量達(dá)614m614m3 3/h/h； 3 3通過地表巖溶塌陷，如通過地表巖溶塌陷，如: :湖南漣邵恩口二湖南漣邵恩口二 井井, ,木杉河洪水沖垮河堤，灌入塌陷區(qū)，潰木杉河洪水沖垮河堤，灌入塌陷區(qū)，潰 入礦井，最大涌水量達(dá)入礦井

7、，最大涌水量達(dá)3500m3500m3 3/h/h。 4 4地表水體下采煤，冒落裂隙帶與地表水體地表水體下采煤，冒落裂隙帶與地表水體 溝通，如溝通，如: :吉林遼源梅河一井水庫透水造成吉林遼源梅河一井水庫透水造成 淹井。淹井。 圖圖2 2 地表水通過松散沙礫層補(bǔ)給薄層灰?guī)r導(dǎo)致礦井充水地表水通過松散沙礫層補(bǔ)給薄層灰?guī)r導(dǎo)致礦井充水 1-1-石灰?guī)r；石灰?guī)r；2-2-含水砂礫巖；含水砂礫巖；3-3-河水位；河水位；4-4-黃土層；黃土層； 5-5-煤層；煤層；6-6-斷層；一六為灰?guī)r名稱斷層；一六為灰?guī)r名稱 （二）影響涌入量大小的因素（二）影響涌入量大小的因素 1 1井巷與地表水體間的巖石滲透性井巷與地

8、表水體間的巖石滲透性; ; 2 2地表水體與井巷的相對(duì)位置地表水體與井巷的相對(duì)位置, ,井巷低成井巷低成 為充水水源為充水水源；如如: :湖南某礦，距河下湖南某礦，距河下50m50m深深 的巷道涌水量為的巷道涌水量為132m132m3 3/h/h360m360m3 3/h/h，其中，其中 76%76%81%81%為河水補(bǔ)給；距河下為河水補(bǔ)給；距河下125m125m250m250m 深的井巷，涌水量減為深的井巷，涌水量減為11m11m3 3/h/h17m17m3 3/h,/h, 河水幾乎沒有影響。河水幾乎沒有影響。 3地表水體的性質(zhì)和規(guī)模地表水體的性質(zhì)和規(guī)模 當(dāng)常年性水體，則水體為定水頭補(bǔ)給當(dāng)常

9、年性水體，則水體為定水頭補(bǔ)給 邊界，量大而穩(wěn)，淹井后不易恢復(fù)；若為邊界，量大而穩(wěn)，淹井后不易恢復(fù)；若為 季節(jié)性水體，間斷補(bǔ)給，量隨季節(jié)變化。季節(jié)性水體，間斷補(bǔ)給，量隨季節(jié)變化。 四、四、 井巷圍巖的性質(zhì)井巷圍巖的性質(zhì) 圍巖為含水層時(shí)，儲(chǔ)存于其中的地下水圍巖為含水層時(shí)，儲(chǔ)存于其中的地下水 就會(huì)成為礦井充水的水源。就會(huì)成為礦井充水的水源。 圍巖為隔水層時(shí)，如果厚度大而穩(wěn)定，圍巖為隔水層時(shí)，如果厚度大而穩(wěn)定， 且具有足夠的強(qiáng)度，則可起阻止周圍的水且具有足夠的強(qiáng)度，則可起阻止周圍的水 向礦井充水的作用向礦井充水的作用. （一）充水巖層對(duì)礦井充水的影響（一）充水巖層對(duì)礦井充水的影響 1 1充水巖層的含水

10、空間特征充水巖層的含水空間特征 1 1）孔隙充水巖層）孔隙充水巖層 2 2）裂隙充水巖層）裂隙充水巖層 3 3）巖溶充水巖層）巖溶充水巖層 1）孔隙充水巖層）孔隙充水巖層 （1 1）當(dāng)井筒穿過松散孔隙含水層時(shí)，常發(fā)現(xiàn)孔隙水和）當(dāng)井筒穿過松散孔隙含水層時(shí)，常發(fā)現(xiàn)孔隙水和 流砂潰入事故。流砂潰入事故。 （2 2）井下開采第三系煤層時(shí)，煤層頂、底板含水砂）井下開采第三系煤層時(shí)，煤層頂、底板含水砂 層中的水及流砂會(huì)潰入礦井。層中的水及流砂會(huì)潰入礦井。 （3 3）隱伏煤田露天開采時(shí)，覆蓋層中的孔隙水是露）隱伏煤田露天開采時(shí)，覆蓋層中的孔隙水是露 天礦坑的主要充水水源，必須在剝離前進(jìn)行預(yù)先疏干。天礦坑的主

11、要充水水源，必須在剝離前進(jìn)行預(yù)先疏干。 （4 4）露天剝離巖層中孔隙水的存在還會(huì)改變巖石的）露天剝離巖層中孔隙水的存在還會(huì)改變巖石的 物理力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致粘土膨脹、流砂沖潰、邊坡滑動(dòng)等物理力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致粘土膨脹、流砂沖潰、邊坡滑動(dòng)等 工程地質(zhì)問題。工程地質(zhì)問題。 （5 5）在松散含水層下采煤時(shí)，隨著頂板巖層的冒落）在松散含水層下采煤時(shí)，隨著頂板巖層的冒落. . 也會(huì)產(chǎn)生潰水、潰砂和潰泥的事故。也會(huì)產(chǎn)生潰水、潰砂和潰泥的事故。 （一）充水巖層對(duì)礦井充水的影響（一）充水巖層對(duì)礦井充水的影響 1 1充水巖層的含水空間特征充水巖層的含水空間特征 根據(jù)充水巖層的含水空間特征，分為孔隙充根據(jù)充水巖層的含水空

12、間特征，分為孔隙充 水、裂隙充水和巖溶充水巖層。水、裂隙充水和巖溶充水巖層。 1 1）孔隙充水巖層）孔隙充水巖層 （1 1）當(dāng)井筒穿過松散孔隙含水層時(shí)，常發(fā)現(xiàn)）當(dāng)井筒穿過松散孔隙含水層時(shí)，常發(fā)現(xiàn) 孔隙水和流砂潰入事故?？紫端土魃皾⑷胧鹿?。6060年代以來采取凍結(jié)、年代以來采取凍結(jié)、 沉井、降水等特殊鑿井方法通過這類含水層基本沉井、降水等特殊鑿井方法通過這類含水層基本 避免了這類水害的發(fā)生。避免了這類水害的發(fā)生。 （2 2）井下開采第三系煤層時(shí)，煤層頂、底板）井下開采第三系煤層時(shí)，煤層頂、底板 含水砂層中的水及流砂會(huì)潰入礦井。含水砂層中的水及流砂會(huì)潰入礦井。 （3 3）隱伏煤田露天開采時(shí)，覆蓋

13、層中的孔隙）隱伏煤田露天開采時(shí)，覆蓋層中的孔隙 水是露天礦坑的主要充水水源，必須在剝離前水是露天礦坑的主要充水水源，必須在剝離前 進(jìn)行預(yù)先疏干。進(jìn)行預(yù)先疏干。 （4 4）露天剝離巖層中孔隙水的存在還會(huì)改變）露天剝離巖層中孔隙水的存在還會(huì)改變 巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致粘土膨脹、流砂沖潰巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致粘土膨脹、流砂沖潰 邊坡滑動(dòng)等工程地質(zhì)問題。邊坡滑動(dòng)等工程地質(zhì)問題。 （5 5）在松散含水層下采煤時(shí)，隨著頂板巖層）在松散含水層下采煤時(shí)，隨著頂板巖層 的冒落，也會(huì)產(chǎn)生潰水、潰砂和潰泥的事故。的冒落，也會(huì)產(chǎn)生潰水、潰砂和潰泥的事故。 圖圖8-5 8-5 呂家坨礦呂家坨礦37713771工作面

14、透水透砂示意圖工作面透水透砂示意圖 2 2）裂隙充水巖層）裂隙充水巖層 含水空間發(fā)育含水空間發(fā)育 不均一，且具有一不均一，且具有一 定的方向性，其富定的方向性，其富 水性受裂隙發(fā)育程水性受裂隙發(fā)育程 度、分布規(guī)律和補(bǔ)度、分布規(guī)律和補(bǔ) 給條件的控制，一給條件的控制，一 般富水性不強(qiáng)。般富水性不強(qiáng)。 3 3）巖溶充水巖層）巖溶充水巖層 由于其含水空間分布極不均一，致使由于其含水空間分布極不均一，致使 巖溶水具有宏觀上的統(tǒng)一水力聯(lián)系而局部水巖溶水具有宏觀上的統(tǒng)一水力聯(lián)系而局部水 力聯(lián)系不好，且水量分布極不均一的特點(diǎn)力聯(lián)系不好，且水量分布極不均一的特點(diǎn). . 因此，巖溶充水巖層對(duì)礦井充水影響的因此，巖

15、溶充水巖層對(duì)礦井充水影響的 兩個(gè)特點(diǎn)：兩個(gè)特點(diǎn)： 一是位于巖溶發(fā)育強(qiáng)徑流帶上的礦井一是位于巖溶發(fā)育強(qiáng)徑流帶上的礦井 易發(fā)生突水且突水頻率高，礦井涌水量大。易發(fā)生突水且突水頻率高，礦井涌水量大。 如焦作韓王礦、如焦作韓王礦、 演馬莊礦位于九里演馬莊礦位于九里 山斷層強(qiáng)徑流帶上山斷層強(qiáng)徑流帶上. . 為該礦區(qū)突水最頻為該礦區(qū)突水最頻 繁、水量最大的礦繁、水量最大的礦 井；二是礦井充水井；二是礦井充水 以突水為主，個(gè)別以突水為主，個(gè)別 突水點(diǎn)的水量常遠(yuǎn)突水點(diǎn)的水量常遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過礦井正常涌遠(yuǎn)超過礦井正常涌 水量，極易發(fā)生淹水量，極易發(fā)生淹 井事故，如開灤范井事故，如開灤范 各莊礦各莊礦21712171工

16、作面，工作面， 奧灰水通過陷落柱奧灰水通過陷落柱 突水（圖突水（圖8-68-6），最），最 大水量達(dá)大水量達(dá)2053m2053m3 3/min/min。 圖圖8-6 8-6 開灤范各莊礦開灤范各莊礦21712171工作面工作面 陷落柱突水及封堵情況示意圖陷落柱突水及封堵情況示意圖 2 2充水巖層的厚度和分布充水巖層的厚度和分布 面積越大，地下水儲(chǔ)存量愈豐富，對(duì)礦井面積越大，地下水儲(chǔ)存量愈豐富，對(duì)礦井 充水影響愈大；反之，則小。充水影響愈大；反之，則小。 如如: :峰峰礦區(qū)，野青灰?guī)r厚約峰峰礦區(qū)，野青灰?guī)r厚約2m2m，井巷，井巷 揭露時(shí)涌水量約揭露時(shí)涌水量約3m3m3 3/min/min5m5m

17、3 3/min/min，大青灰?guī)r，大青灰?guī)r 厚約厚約6m6m，井巷揭露時(shí)達(dá)，井巷揭露時(shí)達(dá)13m13m3 3/min/min24m24m3 3/min/min， 若分布范圍很大的巨厚奧灰含水層參與充水若分布范圍很大的巨厚奧灰含水層參與充水. . 礦井涌水量會(huì)更大。礦井涌水量會(huì)更大。 3充水巖層的出露和補(bǔ)給條件充水巖層的出露和補(bǔ)給條件 出露邊界可分為出露邊界可分為: 平面邊界（周邊界）平面邊界（周邊界） 剖面邊界（上、下邊界）剖面邊界（上、下邊界） 前者指充水巖層與區(qū)域地下水的聯(lián)系，反映前者指充水巖層與區(qū)域地下水的聯(lián)系，反映 其接受側(cè)向補(bǔ)給的能力；其接受側(cè)向補(bǔ)給的能力； 后者指充水巖層和上、下含水

18、層的水力聯(lián)系后者指充水巖層和上、下含水層的水力聯(lián)系. 反映其接受垂向補(bǔ)給的能力。反映其接受垂向補(bǔ)給的能力。 按邊界透水與否，可分為按邊界透水與否，可分為隔水邊界隔水邊界和和透水邊透水邊 界界。透水邊界習(xí)慣上稱為。透水邊界習(xí)慣上稱為補(bǔ)給邊界補(bǔ)給邊界，又分為，又分為定水定水 頭邊界頭邊界和和定流量邊界定流量邊界。透水邊界還可按透水性強(qiáng)。透水邊界還可按透水性強(qiáng) 弱，分為弱，分為強(qiáng)透水邊界強(qiáng)透水邊界和和弱透水邊界弱透水邊界。 （二）隔水巖層對(duì)礦井充水的作用（二）隔水巖層對(duì)礦井充水的作用 隔水巖層的阻水能力隔水巖層的阻水能力 2 2隔水巖層的厚度和穩(wěn)定性隔水巖層的厚度和穩(wěn)定性 3 3隔水巖層的巖性組合關(guān)

19、系隔水巖層的巖性組合關(guān)系 隔水巖層的阻水能力隔水巖層的阻水能力 松散層中粘土、堅(jiān)硬巖石中含泥質(zhì)高的松散層中粘土、堅(jiān)硬巖石中含泥質(zhì)高的 柔性巖石和膠結(jié)很好且裂隙、巖溶不發(fā)育柔性巖石和膠結(jié)很好且裂隙、巖溶不發(fā)育 的巖層，以及經(jīng)過后期膠結(jié)的斷層破碎帶的巖層，以及經(jīng)過后期膠結(jié)的斷層破碎帶 都可以起到良好的阻水作用。都可以起到良好的阻水作用。 例如，水體與導(dǎo)水裂隙帶之間只要有一例如，水體與導(dǎo)水裂隙帶之間只要有一 定厚度的粘土層或泥質(zhì)巖層，即可實(shí)現(xiàn)安定厚度的粘土層或泥質(zhì)巖層，即可實(shí)現(xiàn)安 全采煤；當(dāng)巷道圍巖是隔水層時(shí)，可阻止全采煤；當(dāng)巷道圍巖是隔水層時(shí)，可阻止 含水層或其它水體中的水向礦井滲透；含水層或其它

20、水體中的水向礦井滲透； 隔水?dāng)鄬雍蛶r漿侵入體可阻止地下水的隔水?dāng)鄬雍蛶r漿侵入體可阻止地下水的 側(cè)向補(bǔ)給。側(cè)向補(bǔ)給。 需要指出的是，地質(zhì)剖面中的砂質(zhì)粘土、需要指出的是，地質(zhì)剖面中的砂質(zhì)粘土、 粘質(zhì)砂土、粉砂巖或一些裂隙不發(fā)育的堅(jiān)硬粘質(zhì)砂土、粉砂巖或一些裂隙不發(fā)育的堅(jiān)硬 巖層等，其透水性介于含水層與隔水層之間，巖層等，其透水性介于含水層與隔水層之間， 當(dāng)其垂向滲透系數(shù)較大時(shí)，含水層與含水層當(dāng)其垂向滲透系數(shù)較大時(shí)，含水層與含水層 之間或者充水巖層與井巷之間仍可能通過其之間或者充水巖層與井巷之間仍可能通過其 產(chǎn)生越流補(bǔ)給，向礦井充水，特別是在上、產(chǎn)生越流補(bǔ)給，向礦井充水，特別是在上、 下含水層水頭差很

21、大或水壓較大時(shí)；隔水巖下含水層水頭差很大或水壓較大時(shí)；隔水巖 層的隔水性質(zhì)不是不變的，粘土或隔水?dāng)鄬訉拥母羲再|(zhì)不是不變的，粘土或隔水?dāng)鄬?在水壓作用或長(zhǎng)期滲透影響及礦壓等人為因在水壓作用或長(zhǎng)期滲透影響及礦壓等人為因 素影響下，可由阻水變?yōu)閷?dǎo)水。素影響下，可由阻水變?yōu)閷?dǎo)水。 2隔水巖層的厚度和穩(wěn)定性隔水巖層的厚度和穩(wěn)定性 隔水巖層的厚度越大，越能在各種情況隔水巖層的厚度越大，越能在各種情況 下有效地阻止水進(jìn)入礦井；下有效地阻止水進(jìn)入礦井； 厚度不大的隔水層或經(jīng)受不住水壓的作厚度不大的隔水層或經(jīng)受不住水壓的作 用，或在開采活動(dòng)等人工作用下遭受破壞使用，或在開采活動(dòng)等人工作用下遭受破壞使 阻水能力

22、降低，甚至完全失去阻水能力而導(dǎo)阻水能力降低，甚至完全失去阻水能力而導(dǎo) 致礦井充水。致礦井充水。 此外，由于地質(zhì)作用的復(fù)雜多變性，隔此外，由于地質(zhì)作用的復(fù)雜多變性，隔 水層既可能因變薄、尖滅而形成水層既可能因變薄、尖滅而形成“天窗天窗”， 也可能因斷層、陷落柱等破壞其完整性而形也可能因斷層、陷落柱等破壞其完整性而形 成導(dǎo)水通道，使礦井充水。成導(dǎo)水通道，使礦井充水。 3隔水巖層的巖性組合關(guān)系隔水巖層的巖性組合關(guān)系 隔水巖層常常是由不同巖性巖層組成的隔水巖層常常是由不同巖性巖層組成的 巖組，如：焦作礦區(qū)二疊系大煤與太原組八巖組，如：焦作礦區(qū)二疊系大煤與太原組八 灰之間的隔水層，即由砂巖、薄層灰?guī)r、泥

23、灰之間的隔水層，即由砂巖、薄層灰?guī)r、泥 巖、砂質(zhì)泥巖及頁巖組成的互層。巖、砂質(zhì)泥巖及頁巖組成的互層。 據(jù)李金凱等的研究，剛性較強(qiáng)的巖層，據(jù)李金凱等的研究，剛性較強(qiáng)的巖層， 如灰?guī)r、砂巖等具有較高的強(qiáng)度，對(duì)抵抗礦如灰?guī)r、砂巖等具有較高的強(qiáng)度，對(duì)抵抗礦 壓的破壞起較大作用；壓的破壞起較大作用； 柔性巖石，如泥巖、頁巖等，具有強(qiáng)度柔性巖石，如泥巖、頁巖等，具有強(qiáng)度 較低，抵抗礦壓破壞的能力差，但其隔水阻較低，抵抗礦壓破壞的能力差，但其隔水阻 水能力較強(qiáng)。水能力較強(qiáng)。 由剛、柔相間的巖層組成的隔水巖層更由剛、柔相間的巖層組成的隔水巖層更 有利于抵抗礦壓與水壓的綜合作用，在厚度有利于抵抗礦壓與水壓的綜合

24、作用，在厚度 相同的情況下更有利于抑制底板突水。相同的情況下更有利于抑制底板突水。 五、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦井充水的影響五、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦井充水的影響 大多數(shù)礦井突水都與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)。大多數(shù)礦井突水都與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)。 （一）（一） 褶曲構(gòu)造褶曲構(gòu)造 1 1褶曲的類型和規(guī)模褶曲的類型和規(guī)模 褶曲的類型決定地下水的儲(chǔ)存條件和儲(chǔ)存量褶曲的類型決定地下水的儲(chǔ)存條件和儲(chǔ)存量 大小。大小。 向斜構(gòu)造與單斜、背斜相比，易于匯集和儲(chǔ)向斜構(gòu)造與單斜、背斜相比，易于匯集和儲(chǔ) 存地下水，常形成蓄水構(gòu)造或自流盆地。存地下水，常形成蓄水構(gòu)造或自流盆地。 同屬向斜構(gòu)造，其規(guī)模愈大，含水層的分布同屬向斜構(gòu)造，其規(guī)模愈大，含水層的分布

25、 范圍愈廣，地下水儲(chǔ)存量愈豐富，對(duì)礦井充水范圍愈廣，地下水儲(chǔ)存量愈豐富，對(duì)礦井充水 的影響愈大。的影響愈大。 2褶曲伴生裂隙的導(dǎo)水作用褶曲伴生裂隙的導(dǎo)水作用 褶曲形成過程中，由于地層的彎曲，常在褶褶曲形成過程中，由于地層的彎曲，常在褶 曲的不同部位產(chǎn)生一系列伴生裂隙。曲的不同部位產(chǎn)生一系列伴生裂隙。 1 1）平行主應(yīng)力的橫張裂隙導(dǎo)水性強(qiáng)。）平行主應(yīng)力的橫張裂隙導(dǎo)水性強(qiáng)。 如：徐州新河一井沿如：徐州新河一井沿NWNW向主應(yīng)力方向產(chǎn)生的張裂向主應(yīng)力方向產(chǎn)生的張裂 面與近似面與近似SWSW和和NWNW方向的兩組剪裂面相比較，方向的兩組剪裂面相比較，NWNW向向 斷裂導(dǎo)水最好，突水點(diǎn)多分布在斷裂導(dǎo)水最

26、好，突水點(diǎn)多分布在NWNW向斷裂附近。向斷裂附近。 2 2）褶曲軸部，特別是向斜軸部的縱張裂隙常）褶曲軸部，特別是向斜軸部的縱張裂隙常 常是底板突水的通道，如峰峰二礦的常是底板突水的通道，如峰峰二礦的1111個(gè)底板大個(gè)底板大 青灰?guī)r突水點(diǎn)中除與斷層有關(guān)外，向斜軸部的縱青灰?guī)r突水點(diǎn)中除與斷層有關(guān)外，向斜軸部的縱 張裂隙也有重要的作用張裂隙也有重要的作用（圖（圖8-78-7） 圖圖8-7 峰峰二礦峰峰二礦2673外溜子道突水點(diǎn)剖面示意圖外溜子道突水點(diǎn)剖面示意圖 3 3）褶曲形成過程中產(chǎn)生的層間裂隙有利）褶曲形成過程中產(chǎn)生的層間裂隙有利 于灰?guī)r中巖溶的發(fā)育和地下水的匯集與于灰?guī)r中巖溶的發(fā)育和地下水的

27、匯集與 運(yùn)移。運(yùn)移。 通常，褶曲兩翼過于平緩，表明構(gòu)通常，褶曲兩翼過于平緩，表明構(gòu) 造變動(dòng)輕微；褶曲兩翼巖層傾角過大，造變動(dòng)輕微；褶曲兩翼巖層傾角過大， 表明構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)烈，層面近似壓性結(jié)構(gòu)表明構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)烈，層面近似壓性結(jié)構(gòu) 面的特征，層間裂隙均不發(fā)育；面的特征，層間裂隙均不發(fā)育； 褶曲兩翼傾角為褶曲兩翼傾角為30305050時(shí)，極易發(fā)育張時(shí)，極易發(fā)育張 開程度較好的層間裂隙，有利于地下水的儲(chǔ)開程度較好的層間裂隙，有利于地下水的儲(chǔ) 存和運(yùn)移。存和運(yùn)移。 如：江蘇徐州新河一井，南翼灰?guī)r近于如：江蘇徐州新河一井，南翼灰?guī)r近于 直立，局部倒轉(zhuǎn)，層面裂隙不發(fā)育，巖溶發(fā)直立，局部倒轉(zhuǎn)，層面裂隙不發(fā)育，巖溶

28、發(fā) 育差，富水性弱；育差，富水性弱； 而北翼地層傾角較緩，層面裂隙發(fā)育，而北翼地層傾角較緩，層面裂隙發(fā)育， 張開程度好，灰?guī)r巖溶亦相應(yīng)較發(fā)育，富水張開程度好，灰?guī)r巖溶亦相應(yīng)較發(fā)育，富水 性強(qiáng)，井下突水點(diǎn)亦都分布于北翼。性強(qiáng)，井下突水點(diǎn)亦都分布于北翼。 此外，褶曲轉(zhuǎn)折端斷裂較為發(fā)育，也是此外，褶曲轉(zhuǎn)折端斷裂較為發(fā)育，也是 礦井突水的重要部位。礦井突水的重要部位。 （二）斷層對(duì)礦井充水的影響（二）斷層對(duì)礦井充水的影響 1 1斷層對(duì)礦井充水的影響斷層對(duì)礦井充水的影響 充水重要通道，地下水、地表水，甚至大氣充水重要通道，地下水、地表水，甚至大氣 降水都可能沿導(dǎo)水?dāng)鄬訚B入或涌入礦井。斷層對(duì)降水都可能沿導(dǎo)

29、水?dāng)鄬訚B入或涌入礦井。斷層對(duì) 礦井充水的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面。礦井充水的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面。 1 1）斷層的導(dǎo)水和儲(chǔ)水作用）斷層的導(dǎo)水和儲(chǔ)水作用 當(dāng)采掘工作面揭露或接近導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí)，充水當(dāng)采掘工作面揭露或接近導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí)，充水 巖層中的水便會(huì)沿?cái)鄬佑咳氲V井。巖層中的水便會(huì)沿?cái)鄬佑咳氲V井。 如：山東肥城楊莊礦如：山東肥城楊莊礦91019101工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)，工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)， 揭露了揭露了FI-1FI-1斷層，奧灰水和徐灰水沿?cái)鄬佑咳氲V斷層，奧灰水和徐灰水沿?cái)鄬佑咳氲V 井，最大涌水量達(dá)到井，最大涌水量達(dá)到4409m4409m3 3/h/h（圖（圖8-88-8）。）。 圖圖8-8 8-8 楊莊礦楊

30、莊礦91019101工作面突水點(diǎn)剖面圖工作面突水點(diǎn)剖面圖 2 2）斷層縮短了煤層與對(duì)盤含水層的距離，當(dāng)）斷層縮短了煤層與對(duì)盤含水層的距離，當(dāng) 采掘工作揭露或接近斷層時(shí)突水。采掘工作揭露或接近斷層時(shí)突水。 除斷層落差外，斷層傾角的變緩也會(huì)使上盤除斷層落差外，斷層傾角的變緩也會(huì)使上盤 煤層與下盤含水層之間的距離縮短。煤層與下盤含水層之間的距離縮短。 如：河南焦作馮營(yíng)礦如：河南焦作馮營(yíng)礦13011301工作面位于斷層的工作面位于斷層的 上盤，原推測(cè)斷層傾角為上盤，原推測(cè)斷層傾角為7070，留設(shè)，留設(shè)37m37m的斷層防的斷層防 水煤柱，煤柱端點(diǎn)距下盤二灰含水層（水煤柱，煤柱端點(diǎn)距下盤二灰含水層（L

31、L2 2）46m46m， 實(shí)際斷層面傾角在深部變緩，為實(shí)際斷層面傾角在深部變緩，為55555050從而使從而使 煤柱寬度減為煤柱寬度減為19m19m，煤柱端點(diǎn)至下盤，煤柱端點(diǎn)至下盤L L2 2的距離減至的距離減至 36m36m，因煤柱抗水壓能力變?nèi)醵苟宜孛褐?，因煤柱抗水壓能力變?nèi)醵苟宜孛褐?出（圖出（圖8-98-9）。）。 圖圖8-9 8-9 馮營(yíng)礦馮營(yíng)礦13011301工作面突水點(diǎn)平、剖面圖工作面突水點(diǎn)平、剖面圖 aa平面圖平面圖 A-AA-A剖面圖剖面圖 3 3）斷層降低巖層的強(qiáng)度。）斷層降低巖層的強(qiáng)度。 斷層構(gòu)造的存在，除破壞巖層的完整性外，斷層構(gòu)造的存在，除破壞巖層的完

32、整性外， 還顯著降低斷層附近巖層的強(qiáng)度。還顯著降低斷層附近巖層的強(qiáng)度。 由于斷層破碎帶地段隔水層的強(qiáng)度比正常地由于斷層破碎帶地段隔水層的強(qiáng)度比正常地 段低，斷層破碎帶及其近旁常是整個(gè)隔水巖層最段低，斷層破碎帶及其近旁常是整個(gè)隔水巖層最 薄弱的地段。薄弱的地段。 鉆探和物探資料表明，在某些條件下，隔水鉆探和物探資料表明，在某些條件下，隔水 層底部的承壓水常沿裂隙上升到煤層底板隔水層層底部的承壓水常沿裂隙上升到煤層底板隔水層 中的某一高度（甚至沿煤層越過斷層），形成承中的某一高度（甚至沿煤層越過斷層），形成承 壓水原始導(dǎo)高，使隔水層的有效厚度降低，甚至壓水原始導(dǎo)高，使隔水層的有效厚度降低，甚至 完

33、全喪失隔水、阻水作用。完全喪失隔水、阻水作用。 因此，斷裂構(gòu)造及其近旁是礦井突水最因此，斷裂構(gòu)造及其近旁是礦井突水最 多的部位。多的部位。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在河北井陘、峰峰和淄據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在河北井陘、峰峰和淄 博礦區(qū)，與斷層有關(guān)的突水點(diǎn)，分別占各礦博礦區(qū)，與斷層有關(guān)的突水點(diǎn)，分別占各礦 區(qū)全部突水點(diǎn)的區(qū)全部突水點(diǎn)的97%97%、94%94%90%90%和和70%70%80%80%。 在焦作礦區(qū)，與斷裂構(gòu)造有關(guān)的突水常發(fā)生在焦作礦區(qū)，與斷裂構(gòu)造有關(guān)的突水常發(fā)生 在兩條主干斷裂的復(fù)合部位及其銳角一側(cè)，在兩條主干斷裂的復(fù)合部位及其銳角一側(cè)， 以及主干斷裂旁側(cè)的以及主干斷裂旁側(cè)的“人人”字型小構(gòu)造、斷

34、字型小構(gòu)造、斷 裂裂 密集帶、斷層尖滅端、斷層交叉點(diǎn)等部位密集帶、斷層尖滅端、斷層交叉點(diǎn)等部位 （圖（圖8-108-10）。）。 2影響斷層導(dǎo)水性的因素影響斷層導(dǎo)水性的因素 斷裂是否導(dǎo)水、隔水，主要取決于：斷裂是否導(dǎo)水、隔水，主要取決于： 1 1）斷裂面的力學(xué)性質(zhì)）斷裂面的力學(xué)性質(zhì) 斷裂帶的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和斷裂兩旁影響帶斷裂帶的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和斷裂兩旁影響帶 內(nèi)的裂隙發(fā)育程度，均受斷裂面力學(xué)性質(zhì)內(nèi)的裂隙發(fā)育程度，均受斷裂面力學(xué)性質(zhì) 的支配。在斷裂面兩側(cè)巖性相同的前提下的支配。在斷裂面兩側(cè)巖性相同的前提下. . 張性斷裂的導(dǎo)水性好，壓性斷裂差，扭性張性斷裂的導(dǎo)水性好，壓性斷裂差，扭性 斷裂介于兩者之間。

35、斷裂介于兩者之間。 進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化的研究，有助于判斷進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化的研究，有助于判斷 不同方向斷裂的導(dǎo)水性。山東淄博礦務(wù)局在分析不同方向斷裂的導(dǎo)水性。山東淄博礦務(wù)局在分析 淄博礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)上，指出該礦區(qū)構(gòu)造淄博礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)上，指出該礦區(qū)構(gòu)造 清楚地顯示了三期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用：清楚地顯示了三期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用： 第一期是：南北向應(yīng)力場(chǎng)形成了地層產(chǎn)狀近第一期是：南北向應(yīng)力場(chǎng)形成了地層產(chǎn)狀近 EWEW、規(guī)模不大的逆斷層，南北向的橫張和、規(guī)模不大的逆斷層，南北向的橫張和NENE、NWNW 向的剪切破裂面；向的剪切破裂面； 第二期是：近第二期是：近EWEW向壓應(yīng)力場(chǎng)形成了一系列向壓應(yīng)

36、力場(chǎng)形成了一系列SNSN 至至NENE向的褶曲和逆斷層，其縱張、橫張、剪切面向的褶曲和逆斷層，其縱張、橫張、剪切面 大部分復(fù)合了一期應(yīng)力場(chǎng)形成的有關(guān)結(jié)構(gòu)面，使大部分復(fù)合了一期應(yīng)力場(chǎng)形成的有關(guān)結(jié)構(gòu)面，使 之產(chǎn)生二次活動(dòng)；之產(chǎn)生二次活動(dòng)； 第三期為：反復(fù)作用的扭應(yīng)力場(chǎng)，以左行扭第三期為：反復(fù)作用的扭應(yīng)力場(chǎng)，以左行扭 動(dòng)為主，使兩期形成的構(gòu)造重新活動(dòng)，即第三期動(dòng)為主，使兩期形成的構(gòu)造重新活動(dòng)，即第三期 扭應(yīng)力作用在第二期扭應(yīng)力作用在第二期NWNW向剪裂面上及近向剪裂面上及近EWEW向張裂向張裂 面上，使這兩組斷裂兼具張扭性。淄博礦區(qū)面上，使這兩組斷裂兼具張扭性。淄博礦區(qū)113113 次與斷層有關(guān)的突

37、水中，發(fā)生在這兩組斷裂附近次與斷層有關(guān)的突水中，發(fā)生在這兩組斷裂附近 的約占的約占71%71%。 2 2）斷裂兩盤的巖性）斷裂兩盤的巖性 相同力學(xué)性質(zhì)的斷裂，兩盤均為剛性巖層時(shí)相同力學(xué)性質(zhì)的斷裂，兩盤均為剛性巖層時(shí) 導(dǎo)水性好，柔性巖層時(shí)導(dǎo)水性差。導(dǎo)水性好，柔性巖層時(shí)導(dǎo)水性差。 如：湖南譚家山煤礦，同屬走向斷層，在煤系地如：湖南譚家山煤礦，同屬走向斷層，在煤系地 層中多隔水，在茅口灰?guī)r或長(zhǎng)興灰?guī)r中多導(dǎo)水。層中多隔水，在茅口灰?guī)r或長(zhǎng)興灰?guī)r中多導(dǎo)水。 如果斷裂一盤為柔性巖層，另一盤為剛性巖層，如果斷裂一盤為柔性巖層，另一盤為剛性巖層， 斷裂可能在天然情況下導(dǎo)水，斷裂可能在天然情況下導(dǎo)水， 如：焦作韓

38、王礦如：焦作韓王礦12211221老采巷老采巷19741974年年9 9月月2424日日 距斷層距斷層5m5m處停掘，開始無水，處停掘，開始無水，2525日日1212時(shí)發(fā)現(xiàn)正前時(shí)發(fā)現(xiàn)正前 巷道出現(xiàn)底鼓，兩幫各有一小股涌水，水量巷道出現(xiàn)底鼓，兩幫各有一小股涌水，水量 12m12m3 3/h/h15m15m3 3/h/h，2626日日1 1時(shí)增至?xí)r增至876m876m3 3/h/h，3 3時(shí)達(dá)時(shí)達(dá) 1440m1440m3 3/h/h。 這種滯后突水的現(xiàn)象在煤礦生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生這種滯后突水的現(xiàn)象在煤礦生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生. . 突水滯后于采掘的時(shí)間長(zhǎng)短不等，可能是幾小時(shí)突水滯后于采掘的時(shí)間長(zhǎng)短不等，可能是幾

39、小時(shí) 幾天，也可能是幾個(gè)月、幾年。幾天，也可能是幾個(gè)月、幾年。 3 3）斷裂的規(guī)模）斷裂的規(guī)模 在其它條件相同時(shí)，斷層的走向愈長(zhǎng)、斷裂在其它條件相同時(shí)，斷層的走向愈長(zhǎng)、斷裂 帶寬度愈寬，導(dǎo)水條件愈好。斷層的落差大小通帶寬度愈寬，導(dǎo)水條件愈好。斷層的落差大小通 常對(duì)斷裂是否導(dǎo)水不起決定作用，斷層導(dǎo)水與否常對(duì)斷裂是否導(dǎo)水不起決定作用，斷層導(dǎo)水與否 主要取決于兩盤巖性接觸關(guān)系。主要取決于兩盤巖性接觸關(guān)系。 在我國(guó)華北型煤田中，有些井田邊界的大斷在我國(guó)華北型煤田中，有些井田邊界的大斷 層，使井田內(nèi)主要充水巖層（奧灰或太原組薄層層，使井田內(nèi)主要充水巖層（奧灰或太原組薄層 灰?guī)r含水層）與斷層另一盤的石盒子

40、組或石千峰灰?guī)r含水層）與斷層另一盤的石盒子組或石千峰 組對(duì)接，斷層成為充水巖層的隔水邊界，反使礦組對(duì)接，斷層成為充水巖層的隔水邊界，反使礦 井的充水條件變的簡(jiǎn)單。井的充水條件變的簡(jiǎn)單。 此外，斷裂形成后的充填膠結(jié)程度、后期構(gòu)造作此外，斷裂形成后的充填膠結(jié)程度、后期構(gòu)造作 用和地下水活動(dòng)的影響等也對(duì)斷裂的導(dǎo)水性起一定用和地下水活動(dòng)的影響等也對(duì)斷裂的導(dǎo)水性起一定 作用。作用。 需要指出，對(duì)于同一條斷層，尤其是走向很長(zhǎng)需要指出，對(duì)于同一條斷層，尤其是走向很長(zhǎng) 的大斷層，沿走向不同地段的落差、寬度和兩盤巖的大斷層，沿走向不同地段的落差、寬度和兩盤巖 性接觸關(guān)系不同，導(dǎo)水性存在一定差異，即使在沿性接觸關(guān)

41、系不同，導(dǎo)水性存在一定差異，即使在沿 斷層傾向的不同深度上，導(dǎo)水性也可能變化很大。斷層傾向的不同深度上，導(dǎo)水性也可能變化很大。 所以在礦床水文地質(zhì)工作中必須根據(jù)工作要求，所以在礦床水文地質(zhì)工作中必須根據(jù)工作要求， 結(jié)合斷層的實(shí)際條件加以具體分析，切實(shí)掌握結(jié)合斷層的實(shí)際條件加以具體分析，切實(shí)掌握 斷裂導(dǎo)水性沿走向及傾向的變化規(guī)律，切不要僅根斷裂導(dǎo)水性沿走向及傾向的變化規(guī)律，切不要僅根 據(jù)一個(gè)點(diǎn)或少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)的資料，便作出整個(gè)斷層據(jù)一個(gè)點(diǎn)或少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)的資料，便作出整個(gè)斷層 （尤其是大斷層）導(dǎo)水或隔水的結(jié)論。（尤其是大斷層）導(dǎo)水或隔水的結(jié)論。 隔水隔水 的的 斷裂斷裂 1.1.天然隔水，開采后仍然隔水

42、；天然隔水，開采后仍然隔水； 2.2.天然隔水，開采后導(dǎo)水。天然隔水，開采后導(dǎo)水。 導(dǎo)水導(dǎo)水 的的 斷裂斷裂 1.1.與其他水源與其他水源 無聯(lián)系無聯(lián)系 （1 1）斷層本身導(dǎo)水；）斷層本身導(dǎo)水； （2 2）斷裂帶及兩側(cè)皆導(dǎo)水）斷裂帶及兩側(cè)皆導(dǎo)水 2.2.與其他水源與其他水源 有聯(lián)系有聯(lián)系 （1 1）有垂直水力聯(lián)系；）有垂直水力聯(lián)系； （2 2）有水平水力聯(lián)系。）有水平水力聯(lián)系。 根據(jù)斷裂面的力學(xué)性質(zhì)、兩盤巖性接觸關(guān)系、斷層根據(jù)斷裂面的力學(xué)性質(zhì)、兩盤巖性接觸關(guān)系、斷層 規(guī)模大小及后期充填膠結(jié)情況等，可將斷裂歸納規(guī)模大小及后期充填膠結(jié)情況等，可將斷裂歸納 為幾種導(dǎo)水類型（表為幾種導(dǎo)水類型（表8-2

43、8-2）。）。 （三）地震活動(dòng)對(duì)礦井充水的影響（三）地震活動(dòng)對(duì)礦井充水的影響 地震活動(dòng)區(qū)，其充水條件在很大程度上受地地震活動(dòng)區(qū)，其充水條件在很大程度上受地 震活動(dòng)的影響。根據(jù)河北唐山礦歷次地震前后的震活動(dòng)的影響。根據(jù)河北唐山礦歷次地震前后的 水位和水量觀測(cè)資料分析，有以下表現(xiàn)：水位和水量觀測(cè)資料分析，有以下表現(xiàn)： 1 1震前區(qū)域地下水位下降，礦井涌水量減少；震前區(qū)域地下水位下降，礦井涌水量減少； 震時(shí)地下水位瞬時(shí)上升，涌水量突增；震后水位震時(shí)地下水位瞬時(shí)上升，涌水量突增；震后水位 下降，水量減少，長(zhǎng)時(shí)間才恢復(fù)正常。下降，水量減少，長(zhǎng)時(shí)間才恢復(fù)正常。 例如，例如，19761976年河北唐山大地震

44、前，區(qū)域地下年河北唐山大地震前，區(qū)域地下 水位下降水位下降0.50.51m1m，礦井涌水量由正常的，礦井涌水量由正常的 27.63m27.63m3 3/min/min減至減至23.6m23.6m3 3/min/min；地震發(fā)生時(shí)，區(qū)域；地震發(fā)生時(shí)，區(qū)域 地下水位瞬時(shí)上升地下水位瞬時(shí)上升1m1m2m2m，個(gè)別達(dá)到，個(gè)別達(dá)到3m3m，礦井涌，礦井涌 水量瞬時(shí)增加數(shù)倍；地震后水量減少，至水量瞬時(shí)增加數(shù)倍；地震后水量減少，至19781978年年 底才基本恢復(fù)正常（底才基本恢復(fù)正常（26m26m3 3/min/min）。）。 這是由于震前地層受張，震時(shí)受擠壓，震后這是由于震前地層受張，震時(shí)受擠壓，震后

45、隨殘余應(yīng)力的釋放逐漸恢復(fù)正常。隨殘余應(yīng)力的釋放逐漸恢復(fù)正常。 2 2地震時(shí)礦井涌水量的變化幅度與地震地震時(shí)礦井涌水量的變化幅度與地震 強(qiáng)度成正比，與距震源的距離成反比。強(qiáng)度成正比，與距震源的距離成反比。 如：唐山大地震，震級(jí)大，震源近，如：唐山大地震，震級(jí)大，震源近， 故礦井涌水量變化最大；故礦井涌水量變化最大； 19751975年遼寧海城地震，震級(jí)雖大，年遼寧海城地震，震級(jí)雖大， 但震源遠(yuǎn)（但震源遠(yuǎn)（400km400km），故礦井涌水量無），故礦井涌水量無 明顯變化。明顯變化。 六、巖溶陷落柱六、巖溶陷落柱 巖溶陷落柱也稱陷落柱或無炭柱，是華北石炭二巖溶陷落柱也稱陷落柱或無炭柱，是華北石炭二

46、 疊系煤田中的一種重要地質(zhì)現(xiàn)象，在山西和河北的許多疊系煤田中的一種重要地質(zhì)現(xiàn)象，在山西和河北的許多 礦區(qū)普遍分布。在河南、山東、陜西、江蘇和安徽的礦區(qū)普遍分布。在河南、山東、陜西、江蘇和安徽的 部分地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)。部分地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)。 巖溶陷落柱是由于煤系地層下伏的奧陶系灰?guī)r頂部巖溶陷落柱是由于煤系地層下伏的奧陶系灰?guī)r頂部 巖溶發(fā)育，常形成巨大的溶洞，使上覆地層失去支撐，巖溶發(fā)育，常形成巨大的溶洞，使上覆地層失去支撐， 從而在重力作用下不斷向下垮落而形成。根據(jù)巖溶空間從而在重力作用下不斷向下垮落而形成。根據(jù)巖溶空間 的大小、巖溶水的徑流和排泄條件、上覆地層的巖性及的大小、巖溶水的徑流和排泄條件、上

47、覆地層的巖性及 構(gòu)造裂隙發(fā)育程度等不同，陷落柱的高度有大有小，大構(gòu)造裂隙發(fā)育程度等不同，陷落柱的高度有大有小，大 者可達(dá)地表，小者高僅數(shù)米至數(shù)十米。者可達(dá)地表，小者高僅數(shù)米至數(shù)十米。 由于陷落柱不同程度地貫穿了奧灰?guī)r以由于陷落柱不同程度地貫穿了奧灰?guī)r以 上的地層，當(dāng)其貫穿煤系地層時(shí)，陷落柱上的地層，當(dāng)其貫穿煤系地層時(shí)，陷落柱 可能成為奧灰水進(jìn)入礦井的通道?？赡艹蔀閵W灰水進(jìn)入礦井的通道。 如：河北井陘礦區(qū)已查明陷落柱如：河北井陘礦區(qū)已查明陷落柱7171個(gè)，個(gè)， 在這些陷落柱分布帶上共發(fā)生大小突水在這些陷落柱分布帶上共發(fā)生大小突水3838 次，總突水量達(dá)次，總突水量達(dá)170.67m170.67m3

48、 3/min/min，有的陷落，有的陷落 柱直接構(gòu)成突水通道。柱直接構(gòu)成突水通道。 從礦井充水的觀點(diǎn)來說，陷落柱可分為：從礦井充水的觀點(diǎn)來說，陷落柱可分為： 全充水型、全充水型、 邊緣充水型、邊緣充水型、 疏干型（或不充水型）三類。疏干型（或不充水型）三類。 其中，以全充水型陷落柱對(duì)礦井充水的危害其中，以全充水型陷落柱對(duì)礦井充水的危害 最大，井巷工程一旦揭露就發(fā)生突水，突水量大最大，井巷工程一旦揭露就發(fā)生突水，突水量大 而穩(wěn)定；邊緣充水型陷落柱為井巷工程揭露時(shí)，而穩(wěn)定；邊緣充水型陷落柱為井巷工程揭露時(shí)， 一般以滴淋水為主，涌水量不大；疏干型陷落柱一般以滴淋水為主，涌水量不大；疏干型陷落柱 被揭

49、露時(shí)只有少量滴水或無水，巷道甚至可穿過被揭露時(shí)只有少量滴水或無水，巷道甚至可穿過 柱體。柱體。 迄今所發(fā)現(xiàn)的陷落柱，絕大多數(shù)不導(dǎo)水迄今所發(fā)現(xiàn)的陷落柱，絕大多數(shù)不導(dǎo)水. . 如一旦揭露充水陷落柱，尤其是全充水型如一旦揭露充水陷落柱，尤其是全充水型 陷落柱，往往釀成水害。陷落柱，往往釀成水害。 如：開灤范各莊礦如：開灤范各莊礦21712171工作面揭露的工作面揭露的9 9號(hào)號(hào) 陷落柱，最大突水量為陷落柱，最大突水量為2053m2053m3 3/min/min，其水，其水 量之大為世界之最。量之大為世界之最。 第二節(jié)第二節(jié) 影響礦井充水的人為因素影響礦井充水的人為因素 人為因素對(duì)礦井充水的影響，既包

50、括產(chǎn)生人為因素對(duì)礦井充水的影響，既包括產(chǎn)生 新的充水水源和通道，也包括改變水文地質(zhì)條件新的充水水源和通道，也包括改變水文地質(zhì)條件 及影響礦井充水程度等。有老空積水、鉆孔導(dǎo)水及影響礦井充水程度等。有老空積水、鉆孔導(dǎo)水. . 巖溶塌陷、采掘活動(dòng)對(duì)工作面頂、底板巖層的巖溶塌陷、采掘活動(dòng)對(duì)工作面頂、底板巖層的 破壞等。破壞等。 一、一、 采空積水對(duì)礦井充水的影響采空積水對(duì)礦井充水的影響 采掘范圍不明的古井、小窯積水，以及近代采掘范圍不明的古井、小窯積水，以及近代 礦井采空區(qū)與廢巷的老塘積水，統(tǒng)稱為礦井采空區(qū)與廢巷的老塘積水，統(tǒng)稱為老空積水老空積水。 礦井采掘工程一旦揭露或接近這些老空積水區(qū)，老礦井采掘

51、工程一旦揭露或接近這些老空積水區(qū)，老 空積水便成為礦井新的充水水源，輕則增大礦井涌水量，空積水便成為礦井新的充水水源，輕則增大礦井涌水量， 重則淹沒巷道、工作面或采區(qū)，甚至沖毀巷道，造成人員重則淹沒巷道、工作面或采區(qū)，甚至沖毀巷道，造成人員 傷亡。老空積水對(duì)礦井充水的影響有以下表現(xiàn)。傷亡。老空積水對(duì)礦井充水的影響有以下表現(xiàn)。 淹井事故雖不多，但為常見、多發(fā)性水害，約占煤礦淹井事故雖不多，但為常見、多發(fā)性水害，約占煤礦 水害事故的水害事故的30%30%。 解放初僅淄博礦區(qū)登記的古井有解放初僅淄博礦區(qū)登記的古井有31663166個(gè)，星羅棋布地個(gè)，星羅棋布地 分布于各礦井淺部，對(duì)礦井生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅

52、。大礦附近分布于各礦井淺部，對(duì)礦井生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。大礦附近 的個(gè)體小煤窯亂采亂掘，或私自越界開采，或破壞大井煤的個(gè)體小煤窯亂采亂掘，或私自越界開采，或破壞大井煤 柱，在大礦井田范圍內(nèi)流下情況不明的采空積水區(qū)，一旦柱，在大礦井田范圍內(nèi)流下情況不明的采空積水區(qū)，一旦 小窯透水即刻迅速波及大礦井。小窯透水即刻迅速波及大礦井。 如：如：19871987年年3 3月月2 2日安徽淮南新莊孜礦井田日安徽淮南新莊孜礦井田 內(nèi)個(gè)體小煤窯透塌陷積水區(qū)后，內(nèi)個(gè)體小煤窯透塌陷積水區(qū)后，13.713.7萬萬m3m3積水積水 潰入周圍小井和下方新莊孜礦潰入周圍小井和下方新莊孜礦1313# #煤層采區(qū)，吞沒煤層采區(qū)，吞

53、沒 了與其相連通的小煤窯了與其相連通的小煤窯9 9個(gè)，新莊孜礦被迫全部個(gè)，新莊孜礦被迫全部 停產(chǎn)，謝一、謝三礦部分停產(chǎn)，損失近億元。停產(chǎn)，謝一、謝三礦部分停產(chǎn)，損失近億元。 1 1位置不清，水體幾何形狀極不規(guī)則，空間位置不清，水體幾何形狀極不規(guī)則，空間 分布極不規(guī)律，因?qū)Ψe水區(qū)位置難以分析判斷和分布極不規(guī)律，因?qū)Ψe水區(qū)位置難以分析判斷和 準(zhǔn)確掌握，對(duì)礦井充水常帶有突發(fā)性。準(zhǔn)確掌握，對(duì)礦井充水常帶有突發(fā)性。 2 2采空積水區(qū)都分布于礦井淺部，位置居高采空積水區(qū)都分布于礦井淺部，位置居高 臨下，且采空積水突出不同于地下水滲流，不受臨下，且采空積水突出不同于地下水滲流，不受 含水介質(zhì)制約。含水介質(zhì)制

54、約。 不論積水量大小，突水量都很集中（瞬時(shí)不論積水量大小，突水量都很集中（瞬時(shí) 水量大，持續(xù)時(shí)間短），流速快，來勢(shì)兇猛，水量大，持續(xù)時(shí)間短），流速快，來勢(shì)兇猛， 即使水量不大也能造成人員傷亡，水量大則礦即使水量不大也能造成人員傷亡，水量大則礦 毀人亡，危害更大。毀人亡，危害更大。 3 3水中含水中含SOSO4 42- 2-高， 高，pHpH值低，具酸性，有腐值低，具酸性，有腐 蝕性；有時(shí)還隨水噴出有害氣體造成人員中毒蝕性；有時(shí)還隨水噴出有害氣體造成人員中毒 窒息。窒息。 二、導(dǎo)水鉆孔對(duì)礦井充水的影響二、導(dǎo)水鉆孔對(duì)礦井充水的影響 所有鉆孔終孔后都應(yīng)按封孔設(shè)計(jì)要求和鉆探所有鉆孔終孔后都應(yīng)按封孔設(shè)計(jì)

55、要求和鉆探 規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行封孔。規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行封孔。 未進(jìn)行封孔或雖封孔，但質(zhì)量不合乎要求的未進(jìn)行封孔或雖封孔，但質(zhì)量不合乎要求的 鉆孔便成為溝通煤層上部或下部含水層的導(dǎo)水鉆鉆孔便成為溝通煤層上部或下部含水層的導(dǎo)水鉆 孔。當(dāng)采掘工程揭露或接近時(shí)，會(huì)釀成突水事故孔。當(dāng)采掘工程揭露或接近時(shí)，會(huì)釀成突水事故. . 如山東新汶良莊礦如山東新汶良莊礦19621962年年7 7月月1414日在日在0 0水平水平1111# # 煤層下山掘進(jìn)中，遇封孔不合格的煤層下山掘進(jìn)中，遇封孔不合格的3535號(hào)鉆孔突水號(hào)鉆孔突水. . 使上部流砂層水、一灰水和下部四灰水導(dǎo)入鉆井使上部流砂層水、一灰水和下部四灰水導(dǎo)入鉆井

56、（圖（圖8 81111），最大涌水量），最大涌水量288m288m3 3/h/h，造成礦井局，造成礦井局 部停產(chǎn)。部停產(chǎn)。 圖圖8-11 8-11 新汶良莊礦新汶良莊礦3535號(hào)鉆孔突水剖面圖號(hào)鉆孔突水剖面圖 三、采掘破壞對(duì)礦井充水的影響三、采掘破壞對(duì)礦井充水的影響 煤層在天然狀態(tài)下與周圍巖層相接觸，并保煤層在天然狀態(tài)下與周圍巖層相接觸，并保 持其應(yīng)力平衡狀態(tài)。持其應(yīng)力平衡狀態(tài)。 當(dāng)煤層采出后，使采空區(qū)周圍的巖層失去支當(dāng)煤層采出后，使采空區(qū)周圍的巖層失去支 承而向采空區(qū)內(nèi)逐漸移動(dòng)、彎曲和破壞，原始應(yīng)承而向采空區(qū)內(nèi)逐漸移動(dòng)、彎曲和破壞，原始應(yīng) 力狀態(tài)亦隨之發(fā)生變化。力狀態(tài)亦隨之發(fā)生變化。 隨著采

57、礦工作面的不斷推進(jìn)，圍巖的移動(dòng)、隨著采礦工作面的不斷推進(jìn)，圍巖的移動(dòng)、 變形和破壞不斷由采場(chǎng)向外、向上和向下擴(kuò)展，變形和破壞不斷由采場(chǎng)向外、向上和向下擴(kuò)展， 導(dǎo)致頂板底板和煤壁的破壞，在采場(chǎng)周圍形成破導(dǎo)致頂板底板和煤壁的破壞，在采場(chǎng)周圍形成破 壞帶或人工充水通道。壞帶或人工充水通道。 當(dāng)其波及充水水源時(shí)，就會(huì)發(fā)生頂板突水、當(dāng)其波及充水水源時(shí)，就會(huì)發(fā)生頂板突水、 底板突水或斷層突水。破壞帶的形成和規(guī)模大小底板突水或斷層突水。破壞帶的形成和規(guī)模大小 及其對(duì)礦井充水的影響，既決定于采場(chǎng)及周圍的及其對(duì)礦井充水的影響，既決定于采場(chǎng)及周圍的 地質(zhì)、水文地質(zhì)因素地質(zhì)、水文地質(zhì)因素. .也決定于煤層賦存和開采

58、也決定于煤層賦存和開采 因素。因素。 四、礦井長(zhǎng)期排水引起充水條件的變化四、礦井長(zhǎng)期排水引起充水條件的變化 長(zhǎng)期排水既引起某些導(dǎo)致礦井充水的含水層長(zhǎng)期排水既引起某些導(dǎo)致礦井充水的含水層 疏干，使礦井涌水量減少，也可以引起地下水分疏干，使礦井涌水量減少，也可以引起地下水分 水嶺位置和補(bǔ)排關(guān)系的變化，使礦井涌水量增加水嶺位置和補(bǔ)排關(guān)系的變化，使礦井涌水量增加 ，在隱伏巖溶礦區(qū)還可能產(chǎn)生巖溶塌陷，形成新，在隱伏巖溶礦區(qū)還可能產(chǎn)生巖溶塌陷，形成新 的人工充水通道，使礦井充水條件變得更加復(fù)雜的人工充水通道，使礦井充水條件變得更加復(fù)雜 （一）疏降漏斗擴(kuò)大導(dǎo)致充水巖層地下水（一）疏降漏斗擴(kuò)大導(dǎo)致充水巖層地下

59、水 補(bǔ)排關(guān)系的變化由于礦井排水形成充水巖補(bǔ)排關(guān)系的變化由于礦井排水形成充水巖 層的人工排泄點(diǎn)，當(dāng)排水標(biāo)高低于充水巖層的人工排泄點(diǎn)，當(dāng)排水標(biāo)高低于充水巖 層天然排泄標(biāo)高時(shí)，隨著疏降漏斗的不斷層天然排泄標(biāo)高時(shí)，隨著疏降漏斗的不斷 擴(kuò)大，引起地下水分水嶺位置的改變，甚擴(kuò)大，引起地下水分水嶺位置的改變，甚 至造成水源襲奪（圖至造成水源襲奪（圖8-128-12）。）。 圖圖8-12 8-12 疏降漏斗的擴(kuò)展引起地下水補(bǔ)排關(guān)系的變化疏降漏斗的擴(kuò)展引起地下水補(bǔ)排關(guān)系的變化 1-1-礦井排水前水位；礦井排水前水位；2-2-長(zhǎng)期排水后形成的降落漏斗；長(zhǎng)期排水后形成的降落漏斗； 3-3-排水巷道；排水巷道；4-4

60、-泉；泉；P P1 1q-q-棲霞阻；棲霞阻；P P1 1m-m-茅口組；茅口組； P P2 2l-l-龍?zhí)督M；龍?zhí)督M；P P2 2ch-ch-常興組常興組 礦井排水前，地下分水嶺與地表分水嶺礦井排水前，地下分水嶺與地表分水嶺 一致，地下水主要向泉水排泄；一致，地下水主要向泉水排泄； 礦井排水后，排水巷道成為新的人工排礦井排水后，排水巷道成為新的人工排 泄點(diǎn)，分水嶺不斷向右移動(dòng)。泄點(diǎn)，分水嶺不斷向右移動(dòng)。 隨排水降落漏斗的擴(kuò)大，礦井涌水量不隨排水降落漏斗的擴(kuò)大，礦井涌水量不 斷增加，直至襲奪泉水，使原來的排泄通道斷增加，直至襲奪泉水，使原來的排泄通道 成為補(bǔ)給通道。成為補(bǔ)給通道。 如果原先地下