文档介绍：煤矿水害防治理论与技术 武强 国际水文地质学家协会(IAH)中 国家安全生产专家组成员 国家煤监局”水害防治”专家组组长 010-62314681; ********** ******@cumtb. 中国矿业大学( 北京) 水害防治与水资源研究所
第一节我国煤矿水害类型及分布
第二节矿床充水条件分析
矿床充水的基本条件可分为自然条件和人为条件两大类。
(一)自然充水水源
大气降水是地下水的主要补给来源,所有矿床充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所讲大气降水水源,是指矿床直接充水的唯一水源。
2. 地表水水源
在有大型地表水体分布(海、湖、大河流、水库、水池)的矿床地区,查清天然条件下和矿床开采后的地表水对矿床开采的影响,是矿区水文地质勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事,是评价矿床开采价值的重要内容。
围岩地下水充水类型划分: ①根据充水岩层性质不同可分为:砂砾石孔隙充水矿床,坚硬岩层裂隙充水矿床,岩溶充水矿床。②根据矿层与充水岩层接触关系不同可分为:直接充水矿床,间接充水矿床。③根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为:顶板水充水矿床,底板水充水矿床,周边水充水矿床。
岩溶陷落柱在我国北方较为发育,在地下水的长期物理和化学作用下, 中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞, 在上覆岩层和矿层的重力作用下, 空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实,被下塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的联系, 特别位于富水带上的岩溶陷落柱, 可造成不同充水含水层组中地下水的密切水力联系。岩溶陷落柱的地表特征比较明显, 特别在基岩裸露区更为明显。
(二) 充水天然通道矿床充水天然通道主要包括点状岩溶陷落柱、线状断裂(裂隙)带、窄条状隐伏露头、面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄或尖灭)和地震裂隙等。
(裂隙)带通道
断裂带是否能够成为充水通道主要取决于断裂带性质和矿床开采时人为采矿活动方式与强度。这里重点分析断裂带的性质,后面问题在充水人为因素部份讲述。
3 窄条状隐伏露头通道
在我国大部分煤矿山, 煤系薄层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第四系松散沉积物不整合接触. 影响隐伏露头部位多层充水含水层组地下水垂向间水力交替的因素主要有两个.
(局部面状隔水层变薄区)
根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析, 在华北型煤田的北部一带, 煤系含水层组主要以厚层状砂岩含水层组为主, 薄层灰岩沉积较少。在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组. 在地质历史的多期构造应力作用下, 脆性的隔水岩层受力后以破裂形式释放应力, 致使隔水岩层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理, 形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。
二矿床充水的人为条件
(一)人为充水水源
由于矿床开采,降落漏斗不断扩展,人工流场强烈改造矿区天然地下水流场,人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源。袭夺水源存在下列几种情况;①位于矿床地下水排泄区的泉水;②位于矿床地下水排泄区的地表水(海、湖、河)体;③位于矿床地下水迳流带内的排泄区一侧相邻含水层;④相邻水文地质单元地下水。
老窑水一般分布在老矿山的浅部,它具有下列充水特点: ①老窖水以静储量为主,静储量与采空区分布范围有关;②老窖水为多年积水,水循环条件差,水中含有大量H2S气体,并多为酸性水,有较强的腐蚀性。③老窑突水一般水势迅猛,硫化氢气体危害性大。
(二) 充水人为通道
矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、地面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。
采空区冒落后,形成的冒落带和导水裂隙带是矿坑充水的人为通道,其特点如下:①当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时,矿坑涌水量将有显著增加,当未能达到顶板充水岩层时,矿坑涌水无明显变化;②当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时,矿井涌水量将迅猛增加,同时常伴有井下涌砂现象。