礦井水文地質(zhì)類型

礦井水文地質(zhì)類型

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礦

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大

學：鄭麗萍Email:zhlp1978@2013年10月16日

一、礦井水文地質(zhì)勘探類型的劃分（一）礦井水文地質(zhì)勘探類型的劃分方案（二）各類礦井水文地質(zhì)特征及應(yīng)查明的 水文地質(zhì)問題二、礦井水文地質(zhì)類型的劃分（一）煤礦礦井水文地質(zhì)分類方案（二）不同類型礦井對水文地質(zhì)工作的要求

礦井水文地質(zhì)類型：按水文地質(zhì)條件劃分的礦井類型。目的：在于指導礦井水文地質(zhì)勘探、礦井防治水和礦區(qū)地下水的開發(fā)利用。礦井水文地質(zhì)類型的劃分：在系統(tǒng)整理、綜合分析礦床普查勘探和礦井建設(shè)生產(chǎn)各階段所獲得的水文地質(zhì)資料和經(jīng)驗教訓的基礎(chǔ)上，對礦井充水條件的高度概括與歸納。水文地質(zhì)勘探類型和礦井水文地質(zhì)類型區(qū)別水文地質(zhì)勘探類型：劃分的目的是為不同類型礦床的勘探工程設(shè)定不同工程量、勘探程度以及礦井涌水量計算等技術(shù)要求。立足于勘探，圍繞如何將勘探工作做好，與開采安全關(guān)系不大。礦井水文地質(zhì)類型：劃分的目的是保證礦井安全生產(chǎn)，按照不同類型水文地質(zhì)條件，對煤礦安全進行安全監(jiān)管。比如：水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井要求設(shè)立專門的防治水機構(gòu)，裝備必要的防治水搶險救災(zāi)設(shè)備。

劃分始于1955年，歷經(jīng)多次修訂，至1991年，國家技術(shù)統(tǒng)計局批準發(fā)布《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-91），第一次明確了礦井水文地質(zhì)勘探類型的國家標準。此外，為了指導煤礦防治水工作，煤炭工業(yè)部于1984年頒發(fā)的《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》（試行）中，還首次提出了礦井水文地質(zhì)類型的劃分方案.

一、礦井水文地質(zhì)勘探類型的劃分

根據(jù)礦井主要充水含水層的容水空間特征，將充水礦井分為三類：（一）礦井水文地質(zhì)勘探類型的劃分方案

主要充水含水層位置、煤層與主要充水含水層之間關(guān)系。

直接充水的礦井

（含冒落帶和底板破壞厚度）與煤層直接接觸，地下水直接進入礦井。

頂板間接充水的礦井

煤層冒落帶之上；有隔水層（一般指鉆孔單位涌水量小于0.001L/s.m的巖層）或弱透水層，地下水通過構(gòu)造破碎帶、導水裂隙帶或弱透水層進入礦井。

底板間接充水的礦井

煤層之下；有隔水層或弱透水層。承壓水通過底板薄弱地段、構(gòu)造破碎帶、弱透水層或?qū)膸r溶陷落柱進入礦井。

各類充水礦井按煤層與主要充水含水層的空間關(guān)系，充水方式分為以下三種：

根據(jù)主要煤層與當?shù)厍治g基準面的關(guān)系，地下水的補給條件，地表水與主要充水含水層水力聯(lián)系密切程度，主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶的富水性、導水性、第四系覆蓋情況，以及水文地質(zhì)邊界的復(fù)雜程度，將各類充水礦床勘探的復(fù)雜程度劃分為以下三種類型。

第一型水文地質(zhì)條件簡單的礦井；第二型水文地質(zhì)條件中等的礦井；第三型水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井。

第一型水文地質(zhì)條件簡單的礦井。

主要煤層位于當?shù)厍治g基準面以上，地形

有利于自然排水，礦井主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性弱至中等； 主要煤層位于當?shù)厍治g基準面以下，但附近

無地表水體，礦井主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性弱，地下水補給條件差，很少或無第四系覆蓋，水文地質(zhì)邊界條件簡單。

第二型水文地質(zhì)條件中等的礦井。主要煤層位于當?shù)厍治g基準面以上，地形有利于自然排水，主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性中等至強，地下水補給條件好主要煤層位于當?shù)厍治g基準面以下，但附近地表水不構(gòu)成礦井的主要充水因素，主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性中等，地下水補給條件差，第四系覆蓋面積小且薄，疏干排水可能產(chǎn)生少量塌陷，水文地質(zhì)邊界較復(fù)雜。

第三型水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井。

主要煤層位于當?shù)厍治g基準面以下，主要充水含水層富水性強，補給條件好，并具較高水壓，構(gòu)造破碎帶發(fā)育，導水性強且溝通區(qū)域強含水層或地表水體；第四系厚度大，分布廣，疏干排水有產(chǎn)生大面積塌陷、沉降的可能，水文地質(zhì)邊界復(fù)雜。

（二）各類礦井水文地質(zhì)特征及應(yīng)查明的 水文地質(zhì)問題

1、孔隙充水礦井

2、裂隙充水礦井

3、巖溶充水礦井

1、孔隙充水礦床

①一定厚度的松散含水層分布區(qū)。

②埋藏淺，或直接出露于地表；

③取決于充水層的透水性。

④充水層本身主要是粉、細砂層時具流動性，可造成巷道不穩(wěn)定、流砂沖潰等不良的工程地質(zhì)問題；

⑤礦床一般位于當?shù)厍治g基準面以下，補給較易，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。元寶山煤田，煤層分布于沖積平原下部的侏羅系上統(tǒng)被斷層切割的向斜構(gòu)造中，上覆厚層第四系。老哈河于礦區(qū)南3km流過，流域面積33067km2，其支流英金河流經(jīng)礦區(qū)中部，全長191.4km，流域面積10570km2，歷年最大洪峰流量2510m3/s，最小0.26m3/s，但農(nóng)灌季節(jié)常斷流。煤系由粉、細砂巖、泥巖夾礫巖及煤層組成，平均厚340m。12個煤組，其中3～6煤組埋藏較淺，適于露天開采。煤系地層單位涌水量<0.03L/S·m，為弱含水巖組。斷層導水性也很差，單位涌水量為0.0018L/S·m。礦床上部第四系沖積層以圓礫石為主夾砂、卵石，厚10～50m。鉆孔q為53～160L/S·m，K為144～322m/d，為透水性極強的巖層。故該礦床為以孔隙水充水為主的直接頂板充水、水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床。水文地質(zhì)勘探應(yīng)著重查明：

①各松散層的成因類型、顆粒成分與結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物及膠結(jié)程度，頂?shù)装宓母羲畬雍穸燃捌渥兓?/p>

②各層的含水性，主要充水層的邊界條件及水質(zhì)特征；

③確定孔隙水與地表水及基巖水間有水力聯(lián)系的地段、聯(lián)系程度及補排關(guān)系；

④查明地貌、新構(gòu)造運動對充水層的控制；

⑤礦井涌水量；

⑥研究流砂層的分布，疏干和進入井巷的可能性。開采時期的水文地質(zhì)問題：

①井筒施工困難。

②露天邊坡不穩(wěn)定。

③地表水入滲。

④回采基巖礦床時的頂板突水和泥砂沖潰；

⑤地下水供排矛盾較突出。2、裂隙充水礦床多分布于山區(qū)和丘陵區(qū)，如：華北二迭系山西組和石盒子組煤層的一些礦區(qū)。充水巖層的富水性受裂隙發(fā)育程度控制。當煤層位于當?shù)厍治g基準而以下，附近有地表水體，可發(fā)生大量涌水或造成突水事故，成為水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的礦床。開采時：

①斷裂帶突水問題；

②盲湖突水問題；

③脈狀礦床塌陷帶充水問題；

④預(yù)防地下寬大裂隙突水問題。

⑤玄武巖突水問題唐山荊格莊煤礦，開平向斜次級北東向短軸向斜內(nèi)，在第12層煤底板砂巖中發(fā)育有北東和北西（寬0.1～0.3m）向兩組寬大裂隙。發(fā)生較大突水點51個，每小時突水>200m3者11次，>500m3者4次，最大1200m3。疏干漏斗降至－375m時，礦井涌水量達3940m3/h，穩(wěn)定在3000m3/h。

查明：巖溶發(fā)育與巖性、構(gòu)造等因素的關(guān)系，巖溶在空間的分布規(guī)律、充填深度和程度、

富水性及其變化，地下水主要徑流帶的分布。

3、巖溶充水礦井巖溶充水礦井分布較廣，如：華北型太原組煤層和華南晚二疊統(tǒng)煤層的礦井。

其條件一般復(fù)雜，礦井涌水量大，地表水與地下水關(guān)系密切，水流通道較暢，排水影響范圍大.其富水不均一，各向異性明顯，常以集中突水為主.有時伴有突泥、突砂、地表巖溶塌陷現(xiàn)象。第一類：以溶隙充水為主的礦床

——主要指北方的裂隙巖溶充水礦床。

表現(xiàn)：

①對煤、粘土、鐵等沉積礦床存在底板突水的威脅。

②易引起地下水排水與供水之間的矛盾。

③開采接近地下水體或強巖溶水充水礦床的防治水問題。重點分析：

①充水層及其邊界條件。

萊蕪鐵礦業(yè)莊礦，50年代勘探，只有一個來水方向，預(yù)計－50m涌水量609m3/d。但在采掘中，僅兩個出水點就達6600m3/d。1975年通過放水試驗，確定為具有3個方向補給的邊界。

②充水水源。

③涌水通道；

④破壞頂?shù)装鍞嗔褞У奶卣鳎?/p>

⑤正確的礦井涌水量預(yù)測方法。

⑥對礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題進行分析。恩口礦區(qū)l號井－50m水平，自1975年11月至1977年6月排水以來，已涌出泥沙約50萬t。煤炭壩礦竹山塘礦井－90m東大巷，在1980年9月23日8時30分發(fā)出一聲轟響，突出巖溶充填物約500m3，塊大者達噸余重?！Q為“吐固”。第二類：以溶洞充水為主的礦床第三類：以暗河管道充水為主的礦床

——西南強烈上升區(qū)的礦床

巖溶發(fā)育程度極不均勻，影響到區(qū)內(nèi)地表水缺乏和地下水分布的不均勻。

各管道接受降水，多成為復(fù)雜孤立的地下河。

其中水的運動具管渠水力特征，多呈紊流狀態(tài)，動態(tài)受降水控制，水位與流量暴漲暴落。例：紅巖礦位于四川盆地南緣，間接頂板有富水的長興巖溶水，直接底板有茅口巖溶水。礦區(qū)內(nèi)分布有數(shù)條斷層。七條暗河，影響最大者為?？瞻岛?。長2550m，從?？胀莸?35號溶洞流至148號泉，排入?yún)擦趾樱髁繛?2.67～672L/s，為南茅口礦井運輸大巷突水點（最大涌水量為153.33m3/min）的水源。在南總回風巷發(fā)現(xiàn)一個干溶洞，面積為4×4m2，1974年9月5日暴雨，6日該處涌水突然達300m3/min，礦井總涌水量達67.2×104m3/d，淹井。各類充水礦床，當其充水方式為直接充水時，應(yīng)著重查明直接充水含水層的富水性、滲透性，地下水的補給來源和地段。當直接充水含水層裸露時，還應(yīng)查明地表匯水面積及大氣降水的入滲補給強度。充水方式為頂板間接充水時，應(yīng)著重查明直接頂板隔水層或弱透水層的巖性、厚度及其穩(wěn)定性、受斷裂構(gòu)造破壞程度，研究和估算導水裂隙帶高度，分析主要充水含水層地下水進入礦井的地段。充水方式為底板間接充水時，應(yīng)著重查明承壓含水層徑流特征，直接底板的巖性、厚度及其變化，巖石的水理性質(zhì)，以及斷裂構(gòu)造對底板完整性的變化程度，分析可能產(chǎn)生底鼓、突水的地段。

1984年煤炭工業(yè)部頒發(fā)的《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》二、礦井水文地質(zhì)類型的劃分（一）煤礦礦井水文地質(zhì)分類方案針對性做好礦井水文地質(zhì)工作礦井的水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度劃分為簡單、中等、復(fù)雜、極復(fù)雜四個類型。分類依據(jù)類別分類依據(jù)簡單中等復(fù)雜極復(fù)雜受采掘破壞或影響的含水層含水層性質(zhì)及補給條件受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補給條件差，補給來源少或極少。受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補給條件一般，有一定的補給水源。受采掘破壞或影響的主要是巖溶含水層、厚層砂礫石含水層、老空水、地表水，其補給條件好，補給水源充沛。受采掘破壞或影響的為巖溶含水層、老空水、地表水，其補給條件很好，補給來源極其充沛，地表泄水條件差。單位涌水量q（L/s.m）q≤0.10.1＜q≤1.01.0＜q≤5.0q＞5.0礦井及周邊老空水分布狀況無老空積水。存在少量老空積水，位置、范圍、積水量清楚。存在少量老空積水，位置、范圍、積水量不清楚。存在大量老空積水，位置、范圍、積水量不清楚。礦井涌水量（m3/h）年平均Q1年最大Q2Q1≤180（西北地區(qū)Q1≤90）Q2≤300（西北地區(qū)Q2≤210）180＜Q1≤600（西北地區(qū)90＜Q1≤180）300＜Q2≤1200（西北地區(qū)210＜Q2≤600）600＜Q1≤2100（西北地區(qū)180＜Q1≤1200）1200＜Q2≤3000（西北地區(qū)600＜Q2≤2100）Q1＞2100（西北地區(qū)Q1＞1200）Q2＞3000（西北地區(qū)Q2＞2100）突水量Q3（m3/h）無Q3≤600600＜Q3≤1800Q3＞1800開采受水害影響程度采掘工程不受水害影響礦井偶有突水，采掘工程受水害影響，但不威脅礦井安全礦井時有突水，采掘工程、礦井安全受水害威脅礦井突水頻繁，采掘工程、礦井安全受水害嚴重威脅防治水工作難易程度防治水工作簡單防治水工作簡單或易于進行防治水工程量較大，難度較高防治水工程量大，難度高《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》（試行）中對不同類型礦井的水文地質(zhì)工作要求:1、極復(fù)雜類型礦井2、復(fù)雜類礦井3、中等型礦井4、簡單型礦井

（二）不同類型礦井對水文地質(zhì)工作的要求

1、極復(fù)雜型礦井

極復(fù)雜型礦井除必須按照水文地質(zhì)特點和開采需要進行補充調(diào)查、勘探和專門試驗，建立井上、下水動態(tài)觀測網(wǎng)，堅持長期觀測，以及健全觀測資料臺帳和歷時曲線等外，還應(yīng)做以下工作：（1）高原山地向斜正地形巖溶礦區(qū)，要注重巖溶調(diào)查、暗河探測和封閉匯水洼地的水均衡工作，研究分析探放、堵截暗河水的方案與措施。

（2）石灰?guī)r