矿井水地质类型划分及防治.doc

《水文地质学》读书报告
题目：矿井水地质类型划分及防治
任课老师：刘忠保
姓名：宋晨
班级：地质21503班
学号：201500780
时间:2018年4月25日
目录
一． 矿井水文地质介绍 ………………………………2
二． 矿井水文地质类型划分 …………………………4
三． 矿井充水水源 ……………………………………6
四． 矿井充水程度 ……………………………………7
五．矿井水害类型及整治措施 ………………………8
六．防治主要措施 ……………………………………13
七．结束语 ……………………………………………14
矿井水地质类型划分及防治
摘 要：矿井水就是日常生活中并不触及得词，但就是矿井水害却就是威胁安全生产得重要灾害类型，分析与研究矿井水害原因对矿井水害防治具有重要意义，不仅关系到广大开采人员得生命安全，还关系到国家得经济稳定与发展，所以为有效地减少或消除矿井水害事故，首先需要对矿井水害得成因有一个详细得了解与把握，才能做到因地制宜，对症下药。
关键词：矿井水害；防治
矿井水害就是影响采矿企业安全生产得主要灾害之一，矿井水害一旦发生，不但影响各采掘工作面得安全施工，还将导致人员伤亡，设备损坏，并淹没矿井与采区，危害十分严重。为切实保证矿井安全生产，应对矿井水害得发生原因进行分析研究，根据矿井实际情况，采取有利措施进行防治，不断加强防治水技术研究与科技攻关，推广使用矿井水害防治得新技术、新装备与新工艺，就是提高矿井防治水害工作得关键。
一．矿井水文地质介绍
1. 矿井水文地质：矿井水文地质就是指研究矿井建设与生产过程中得水文地质条件与矿井水处治方法得地质工作。
2、矿井水：凡就是在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、涌入与溃入井巷或工作面得任何水源得水，统称为矿井水。
3、矿井水灾：矿井在建设与生产过程中，地面水与地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。
4、矿井水害：凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全得、增加吨煤成本与使矿井局部或全部被淹得矿井水,都称为矿井水害。
5、地下水：地下水就是指赋存于地面以下岩石空隙中得水，狭义上就是指地下水面以下饱与含水层中得水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T 14157-93)中，地下水就是指埋藏在地表以下各种形式得重力水。
6、地下水分类：根据地下埋藏条件得不同，地下水可分为上层滞水、潜水与承压水三大类。
（1）上层滞水就是由于局部得隔水作用，使下渗得大气降水停留在浅层得岩石裂缝或沉积层中所形成得蓄水体。
（2）潜水就是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上得地下水，通常所见到得地下水多半就是潜水。当地下水流出地面时就形成泉。
（3）承压水（自流水）就是埋藏较深得、赋存于两个隔水层之间得地下水。这种地下水往往具有较大得水压力，特别就是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中得水体要承受更大得水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时，强大得压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。 
7、、地表水进入井下有多种途径。
(1) 地表水通过第四纪松散砂、砾层及基岩露头，先就是渗入补给地下水， 后在一定条件下进入巷道。
　　(2) 地表水通过构造破碎带或枯井直接溃人地下。
　　(3) 洪水期，洪水通过地势低洼处得井口或冲破围堤直接灌入井下。
　　(4) 在水体下采煤时，煤层采动后，顶板岩层垮落并产生断裂，地表水可沿此导水断裂带进入井下。

二．矿井水文地质类型划分
为了有针对性地做好煤矿防治水工作，从矿区水文地质条件与井巷充水特征出发，根据矿井及其周边就是否存在老空积水、矿井受采掘破坏或影响得含水层性质与富水性及补给条件、矿井涌水与突水分布规律及水量大小、煤矿开采受水害威胁程度以及防治水工作难易程度等，把矿井水文地质划分为简单、中等、复杂、极复杂四种类型（见表）。
类别
分类依据
简单
中等
复杂
极复杂
受采掘破坏或影响得含水层
含水层性质及补给条件
受采掘破坏或影响得孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补给来源少或极少。
受采掘破坏或影响得孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件一般，有一定得补给水源。
受采掘破坏或影响得主要就是岩溶含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水，其补给条件好，补给水源充沛。
受采掘破坏或影响得为岩溶含水层、老空水、地表水，其补给条件很好，补给来源极其充沛，地表泄水条件差。
单位涌水量q（L/s、m）
q≤0、1
0、1＜q≤1、0
1、0＜q≤5、0
q＞5、0
矿井及周边老空水
分布状况
无老空积水。
存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚。
存在少量老空积水，位置、范围、积水量不清楚。
存在大量老空积水，位置、范围、积水量不清楚。
矿井涌水量
（m3/h）
年平均Q1
年最大Q2
Q1≤180
（西北地区Q1≤90）
Q2≤300
（西北地区Q2≤210）
180＜Q1≤600
（西北地区90＜Q1≤180）
300＜Q2≤1200
（西北地区210＜Q2≤600）
600＜Q1≤2100
（西北地区180＜Q1≤1200）
1200＜Q2≤3000
（西北地区600＜Q2≤2100）
Q1＞2100
（西北地区Q1＞1200）
Q2＞3000
（西北地区Q2＞2100）
突水量Q3（m3/h）
无
Q3≤600
600＜Q3≤1800
Q3＞1800
开采受水害
影响程度
采掘工程不受水害影响
矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全
矿井时有突水，采掘工程、矿井安全受水害威胁
矿井突水频繁，采掘工程、矿井安全受水害严重威胁
防治水工作
难易程度
防治水工作简单
防治水工作简单或易于进行
防治水工程量较大，难度较高
防治水工程量大，难度高

注：1、单位涌水量以井田主要充水含水层中有代表性得为准。
2、在单位涌水量q，矿井涌水量Q1、Q2与矿井突水量Q3中，以最大值作为分类依据。
3、同一井田煤层较多，且水文地质条件变化较大时，应分煤层进行矿井水文地质类型划分。
       煤矿要根据本规定得要求确定矿井水文地质类型，提交类型划分报告，由企业总工程师审定。
一、 水文地质简单（1、露头区被粘土类土层覆盖；2、被断层切割封闭；3、地表泄水条件良好；4、属于深部井田；5、在当地侵蚀基准面以上开采；6、属高原山地背斜正地形，煤层底部灰岩无出露；7、煤层距顶底板上下富含水层距离很大）
二、水文地质中等（受采掘破坏或影响得孔隙裂隙，溶隙含水层补给条件一般，有一定得补给水源）
三、水文地质复杂（1受采掘破坏或影响得主要就是灰岩溶隙-溶洞含水层，厚层砂砾石含水层(煤层直接顶底板为含水砂层)，其补给条件好，补给水源充沛。2未开展水文地质普查，存在老窑积水，资料不齐得整合与技改矿井。）
四、水文地质极复杂（受采掘破坏或影响得为岩溶含水层，其补给条件很好，补给水源极其充沛；1、矿井经常得直接或间接受煤层顶底部灰岩溶洞-溶隙高压富水含水层突水得威胁；2、灰岩露头分布范围广，河溪发育，山塘水库多；3、在高原山地向斜正地形矿区灰岩岩溶特别发育常形成暗河系统或汇水封闭洼地）
   矿井水文地质类型一般每3-5年重新确定一次，但发生重大突水事故后（突水量首次达300m3/h以上或死亡3人以上）应在一年内重新确定矿井水文地质类型。
三．矿井充水水源
1矿井充水水源：矿井充水水源主要包括大气降水、地表水、地下水与老空积水。地表水又可以分为河水、湖水、海水。地下水又包括岩溶裂隙水、砂岩裂隙水、第四纪松散沉积层潜水。
2. 充水途径：矿井水得充水途径就是指连接充水水源与矿井之间得流水通道。它就是矿井充水因素中最关键得因素,大多数得矿井突水灾害正就是由于对矿井充水途径认识不清而造成得。充水途径主要有:构造断裂、顶板垮落、底板破坏、封闭不良钻孔、陷落柱等。

3、充水强度：有了一定得充水水源与特殊得充水途径,相应得充水强度也得以确定。因此,矿井水害得主要得因素就是充水水源与充水途径。
4、其它矿井水害产生得条件：对于突水以外得其它矿井水害产生得条件,除了上述得因素外,与煤层得品质与围岩得成分有关,另外还有采矿设备、采矿技术等人为因素。
四．矿井充水程度
　　矿井充水程度就是指地下水涌入矿井内得水量得多少，用来反映矿井水文地质条件得复杂程度。生产矿井常用含水系数或者矿井涌水量2个指标来表示矿井得充水程度，基建矿井得充水程度常用矿井涌水量表示。
　　1、含水系数
　　含水系数又称富水系数，它就是指生产矿井在某时期排出水量Q(m3)与同
　　一时期内煤炭产量P(t)得比值。即矿井每采1t煤得同时，需从矿井内排出得水量。含水系数KB(m3/ t)得计算公式为：
　　KB = Q/P
　　根据含水系数得大小，将矿井充水程度划分为以下4 个等级：
　　(1)充水性弱得矿井： KB <2 m3/t ;
　　(2)充水性中等得矿井：KB = 2～5 m3/t;
　　(3)充水性强得矿井： KB = 5～0 m3/t ;
　　(4)充水性极强得矿井：KB >10 m3/t 。
　　2、 矿井涌水量
　　矿井涌水量就是指单位时间内流入矿井得水量，用符号Q 表示，单位为
　　m3/d 、m3/h、m3/min。
　　根据涌水量大小，矿井可分为以下4个等级：
　　(1)涌水量小得矿井：Q < 2 m3/min ;
　　(2)涌水量中等得矿井：Q = 2～5 m3/min ;
　　(3)涌水量大得矿井：Q = 5～15 m3/min ;
　　(4)涌水量极大得矿井：Q > 15 m3/min。
　　3、 矿井突水点突水量等级划分
　　矿井突水得突水量大小差异很大，对矿井得危害程度也不相同。
　　根据我国矿井突水情况，1984 年5 月,煤炭工业部对矿井突水点突水量做了等级划分。其等级标准就是：
　　(1)小突水点涌水量：Q≤1m3/min;
　　(2)中等突水点涌水量：1 m3/min < Q ≤10 m3/min ;
　　(3)大突水点涌水量：10 m3/min < Q≤30 m3/min;
　　(4)特大突水点涌水量：Q > 30m3/min。
五．矿井水害类型及整治措施
1、矿井水害类型划分
按突水水源分：
¡(1)地表水水害 ¡(2)松散层（冲积层）水害¡¡(3)砂岩裂隙水水害
¡(4)薄层灰岩水水害 (5)厚层灰岩水水害 ¡(6)老空水（老窑水）水害
2、按水进入矿井得方式分：
(1)井巷突水（不可预见） (2)正常矿井涌水（可预见） (3)顶板淋水
(4)井筒漏水 (5)地表水倒灌（溃入）
3、其它分类类型：
矿井突水按采掘工作所处得阶段，可分为掘进突水与回采突矿井突水按所段可为突水与突水；
（1）按突水点与开采煤层所处得相对位置，可分为顶板突水、底板突水；
（2）按突水相对于采掘工程进行得时间可分为即时突水与滞后突水
（3）按突水点得水量大小，可分为小型突水(Q≤60m3/h)、中等突水(Q=60m3/h～600m3/h)、大型突水(Q=600m3/h～1800m3/h)与特大型突水(Q≥1800m3/h)。
4、矿井水害得形成条件
（1）断裂构造（断层）：断层就是矿井充水得重要通道，地下水、地表水，甚至大气降水都可能沿导水断层渗入或涌入矿井。
（2）岩溶陷落柱：岩溶陷落柱就是由于煤系地层下伏得奥陶系灰岩顶部岩溶发育，常形成巨大得溶洞，使上覆地层失去支撑，从而在重力作用下不断向下垮落而形成。
（3）构造裂隙与地震裂隙:
构造裂隙：成岩或构造活动中形成得导水裂隙（天然导水裂隙）。l
地震裂隙：现代地震活动中新生成得裂隙。
（4）采动导水裂隙带：当煤层采出后，采空区围岩应力状态发生变化，导致顶板、底板破坏，在采场周围形成破坏带或人工充水通道。
（5）导水钻孔：未进行封孔或虽封孔，但质量不合乎要求得钻孔便成为沟通煤层上部或下部含水层得导水钻孔。
2. 地下水灾害防治
（1）采空区积水水害分析与防治
采空区指得就是开采多年得老矿井自身得旧巷、老窑或者临近矿井得旧巷、老窑。从生产矿井得角度上讲，可以依据矿井开拓时间与采空区得形成时间得先后关系，将采空区分为两类：在对矿井进行正常回采时形成得采空区与以往存在得老窑采空区。依据煤层得赋存条件，在矿井得开采过程中，一定会有地下空间场所形成，而且这些地下空间场所一定会揭露、接近一些含水层，倘若这些地下空间场所所处位置低于含水层水位，就一定承受一定得静水压。而且在煤层开采之后，会在这些地下空间场所形成采空区，进而使得工作面上得覆岩层发生破坏、移动，形成裂缝带与冒落带岩层，使得含水层水体漏入、渗入到采空区，影响矿井得正常生产。对采空区积水水害得防治可以从以下几方面入手：第一，充分掌握采空区旧巷、老窑得积水情况，在井田开拓得过程中明确记录其采空区相关得数据，同时，将其积水情况正确得填绘到矿井充水图上。第二，探访积水，形成矿井安全生产区域。
（2）地表水造成得水害与防治
地表水就是指湖、海、江、河、季节性得大气降水以及水库等地面水体。地表水对矿井造成得危害指得就是地表水直接涌入到矿井得生活区、工业场地以及矿井井筒，进而影响了地表得生活、生产，比如：地表水直接灌入矿井井筒会使得矿井被淹，进而影响矿井生产工作得正常运行，地表水还可以透过地面得塌陷区、煤层得露头地域及岩石受风化破碎地带中不能整体胶结形成得各洞口及裂隙等通道流入井下，进而形成井下水，损害矿井部分生产区域。
通过以上得分析可以发现，地表水对矿井得安全生产具有很大得影响，所以，矿井施工单位一定要采取一定得措施对地表水水害进行有效得防治。矿井企业在确定矿井位置时，首先要充分得考虑该矿井位置以往得最高洪水位，从而保证主要建筑以及工业场地、井口、生活区加高到最高洪水位以上，同时，还应该尽量避开地表水通道处得泥石流、冲击堆以及山洪流经地带，另外，还应该在适当得位置建筑挖泄洪沟与防洪堤坝，防止地面水体直接涌入到工业场地、矿井井筒以及生活区。
（3）地质构造水造成得水害与防治
含水层水源作为矿井最重要得充水源头，就是矿井水害得根源所在，所以，矿井水害防治得主要工作内容就是地下水防治。在理想状态下，沉积岩层就是完整、水平或者近似水平、连续得，但就是，形成后得沉积岩层基本上都就是倾斜得，而且这些沉积岩层有些被切断了，有些被褶皱了。在矿井生产得过程中一般都要求要尽量降低矿井中得涌水量。因此，在采掘活动过程中，一定要尽量避免或者减少揭露、接近地质构造带，进而在一定程度上避免采掘工作面突水事故得发生。对直接向矿井工作区域充水得地质构造带含水层，可以使用探放疏干降压得办法，消除矿井采掘工作面得淋水与涌水；倘若通过导水裂隙、岩浆侵入体以及断层等含水层得水体作为补给源涌入到采掘破坏范围时，一定要留设防水煤岩柱，减少矿井得涌水量，消除突水危险；倘若当含水层得这个补给通道不就是很大，形成筑地下防水帷幕时，可以使用帷幕注浆法堵这个补给通道。
（4）小煤矿积水造成得水害及防治
因为煤层赋存条件比较复杂，煤矿在进行深层开采得时候，在浅部会有个体小煤矿进行无序化得开采，而且这些小煤矿为了使得其效益达到最大，在开采得过程中盲目得、没有规范得开采煤炭，导致大量积水采空区形成，更有甚者，有得小煤矿会突破井田得界限，与国有煤矿得部分采空区相连，使得这些个体小煤矿得涌水、积水直接灌入带国有煤矿中，这种做法不仅会影响国有煤矿得正常生产，还会威胁矿井施工人员得生命安全。
六．防治主要措施
1、地面水得防治：地面防治水就是指在地表修筑各种防排水工程,防止或减少大气降水与地表水渗入矿井。
(1)井口位置得布置。井口与其它建筑标高一定要高出当地历史最高水位。
(2)对地面河流得整治。包括铺整河床、对河流进行改道处理、设置排水沟及时排水。
图2-4 防洪堤示意图

2、井下水得防治
(1)疏水降压。所谓疏水降压防治矿井水害技术,就就是对威胁矿井安全生产得主要充水含水层水,通过专门得工程与技术措施在人工受控得条件下进行超前疏干或疏降水压,进而减少或消除其在矿山建设与生产过程中对矿井安全得威胁。
(2)截流注浆防治。截流注浆防治矿井水害技术,就是指根据具体得矿井水文地质条件与水害类型与特点,将研究配置得低渗透浆液注入含水层、隔水层中得空隙等,使之与围岩固结成不透水得具有一定强度得整体,起到堵塞过水通道、降低受注岩体得渗透性、增大岩石强度与隔水作用得矿井水害防治技术方法。
3、矿井水资源化技术
(1)高浊矿井水得治理高浊矿井水净化处理通常采用混凝剂。矿井水处理中混凝剂混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合与机械混合,其中水泵混合较常采用。矿井水净化处理采用沉淀池或澄清池作为主要处理单元。
(2)高矿化度矿井水高矿化度矿井水处理常采用电渗析法、反电渗析法(能去除水中得有机物与细菌)。
(3)酸性矿井水&物理化学法(中与法)。采用碱性物质作为中与剂、基本原理就是利用酸碱得中与反应达到增加酸性水得pH值得目得。∋生物化学方法(微生物法)。生物化学法在常温条件下对Fe2+具有很高得氧化率、解决了常规石灰乳中与处理法由于反应不完全而产生大量污泥造成得二次污染,而且为矿山企业得多种经营开辟了一条新路子,生化处理后得水可以回用。(湿地生态工程处理法(兼有物理化学与生物化学得特点)。利用特定植物在湿地中能降低酸性水中得金属离子得作用,让酸性水缓慢流经人为得植物群落,达到活体过滤得目得。
七．结束语
矿井水一直以来都严重威胁着我国得煤矿安全,本文通过对矿井水得分布情况与种类进行了详细得说明,并分析了产生不同种矿井水得原因,提出了矿井水害防治得一些有效得方法。
参考文献:
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