礦井水文地質(zhì)與水害防治

1、礦井水文地質(zhì)與水害防治一、水文地質(zhì)概論 自然界水的存在形態(tài)為氣態(tài)（蒸汽）、液態(tài)（流動或穩(wěn)態(tài)靜止的地表水、地下水）、固態(tài)（冰）。 水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運動的現(xiàn)象。1.水文地質(zhì)學研究的內(nèi)容目前，水文地質(zhì)科學主要研究的內(nèi)容可歸納為六個方面：地下水的形成與轉化：闡述地下水起源與形成的基本知識（包括地下水的賦存條件），并探討大氣水、地表水、土壤水與地下水相互轉化、交替的基本規(guī)律。地下水的類型與特征：闡述地下水的儲存條件及基本類型，包括地下水的主要理化特性。飽水帶及包氣帶中水分和溶質(zhì)的運動：主要研究地下水流的基本微分方程，包括地下水向井、渠的流動，以揭示地下水位和水量的時空變化規(guī)律。同時探

2、討包氣帶水與地下水溶質(zhì)運移的基本方程。地下水動態(tài)與水均衡：討論在不同的天然因素和人為因素影響下的地下水動態(tài)變化規(guī)律，以及不同條件下的地下水水均衡方程。地下水資源計算與評價：分別討論局部開采區(qū)和區(qū)域性大面積開采區(qū)地下水資源評價的主要方法，并具體介紹有關含水層參數(shù)測定及地下水補給量和排泄量的計算方法。同時，闡述地下水水質(zhì)評價的有關知識。地下水資源系統(tǒng)管理：闡述地下水資源管理與保護方面的基本知識，著重討論地下水資源系統(tǒng)管理模型及其應用。二、地下水的概念與分類1、地下水的概念 地下水指賦存并運移于地下巖土空隙中的水。含水巖土分為兩個帶，上部是包氣帶 ，即非飽和帶 ，含水以外，還儲有氣體；下部為飽水帶，

3、即飽和帶，飽水帶巖土中的空隙充滿水。狹義的地下水是指飽水帶中的水。巖石能含水的基本前提是巖石具有空隙。巖石內(nèi)部并不是致密的，由許多相互連通的孔隙、裂縫和洞穴，故透水的巖層稱為透水層。透水性最好的巖石是石灰?guī)r和白云巖以及空隙大的礫巖和砂巖。含水層是指能透水且含有地下水的巖層。 含水層的形成必須同時具備三個條件：巖層具有連通的空隙、隔水地質(zhì)條件和足夠的補給水源。2、地下水的分類地下水按埋藏條件可分為三大類：即包氣帶水、潛水、承壓水。根據(jù)含水層的空隙性質(zhì)，地下水可分為三個亞類：孔隙水、裂隙水、巖溶水。2.1包氣帶水 包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖上層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基

4、巖風化殼（粘土裂隙）中季節(jié)性存在的水。包氣帶水的主要特征是受氣候控制，季節(jié)性明顯，變化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包氣帶水對農(nóng)業(yè)有很大意義，對建筑工程有一定影響。2.2 潛水 埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由面的重力水叫潛水。潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯，春、夏季多雨，水位上升；冬季少雨，水位下降。水溫隨季節(jié)而有規(guī)律的變化，水質(zhì)易受污染。潛水主要分布在地表各種巖、土里，多數(shù)存在于第四紀松散沉積層中，堅硬的沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水面隨時間而變化，其形狀則隨地形的不同而異，可用類似于地形圖的方法表示潛水面的形狀，

5、即潛水等水位線圖。此外，潛水面的形狀也和含水層的透水性及隔水層底板形狀有關。在潛水流動的方向上，含水層的透水性增強；含水層厚度較大的地方，潛水面就變得平緩，隔水底板隆起處，潛水厚度減小。潛水面接近地表，可形成泉。當?shù)乇砗恿鞯暮哟才c潛水含水層有水力聯(lián)系時，河水可以補給潛水，潛水也可以補給河流。潛水的流量、水位、水溫、化學成分等經(jīng)常有規(guī)律變化，這種變化叫潛水的動態(tài)。潛水的動態(tài)有日變化、月變化、年變化及多年變化。潛水動態(tài)變化的影響因素有自然因素及人為因素兩方面。自然因素有氣象、水文、地質(zhì)、生物等。人為因素主要有興修水利。修建水庫。大面積灌溉和疏干等。這些因素都會改變潛水的動態(tài)，我們掌握潛水動態(tài)變化規(guī)

6、律就能合理地利用地下水，防止地下水可能造成對建筑工程的危害。潛水的補給來源主要有大氣降水、地表水、深層地下水及凝結水。大氣降水是補給潛水的主要來源。降水補給潛水的數(shù)量多少，取決于降水的特點及程度、包氣帶上層的透水性及地表的覆蓋情況等。一般來說，時間短的暴雨，對補給地下水不利，而連綿細雨能大量的補給潛水。在干旱地區(qū)，大氣降雨很少，潛水的補給只靠大氣凝結水。地表水也是地下水的重要補給來源，當?shù)乇硭桓哂跐撍粫r，地表水就補給地下水。在一般情況下，河流的中上游基本上是地下水補給河流，下流是河水補給地下水。潛水的動態(tài)變化往往受地表水動態(tài)變化的影響。如果深層地下水位較潛水位高，深層地下水會通過構造破

7、碎帶或導水斷層補給潛水，也可越流補給潛水，總之，潛水的補給來源是多種多樣的，某個地區(qū)的潛水可以有一種或幾種來源補給。 潛水的排泄可直接流入地表水體。一般在河谷的中上游，河流下切較深，使?jié)撍苯恿魅牒恿?。在干旱地區(qū)潛水也靠蒸發(fā)排泄。在地形有利的情況下，潛水則以泉的形式出露地表。2.3 承壓水 地表以下充滿兩個穩(wěn)定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。由于地下水限制在兩個隔水層之間，因而承壓水具有一定壓力，特別是含水層透水性愈好，壓力愈大，人工開鑿后能自流到地表。因為有隔水頂板存在，承壓水不受氣候的影響，動態(tài)較穩(wěn)定，不易受污染。承壓水的形成與所在地區(qū)的地質(zhì)構造及沉積條件有密切關系。只要有適宜的地質(zhì)

8、構造條件，地下水都可形成承壓水。適宜形成承壓水的地質(zhì)構造大致有兩種：一為向斜構或盆地，稱為自流盆地；另一為單斜構造亦稱為自流斜地。 自然界中的自流盆地及自流斜地的含水層，埋藏條件是很復雜的，往往在同一個區(qū)域內(nèi)的自流盆地或自流斜地，可埋藏多個含水層，它們有不同的穩(wěn)水位與不同的水力聯(lián)系，這主要取決于地形和地質(zhì)構造二者之間的關系。當?shù)匦魏蜆嬙煲恢聲r，即為正地形，下部含水層壓力高，若有裂隙穿透上下含水層，下部含水層的水通過裂隙補給上部含水層。反地形，情況相反，含水層通過一定的渠道補給下部的含水層，這是因為下部含水層的補給與排泄區(qū)常位于較低的位置。承壓含水層直接出露在地面，屬潛水，補給靠大氣降水。若承壓

9、含水層的補給區(qū)出露在表面水附近時，補給來源是地面水體；如果承壓含水層和潛水含水層有水力聯(lián)系，潛水便成為補給源。承壓水的徑流主要決定于補給區(qū)和排泄區(qū)的高差與兩者的距離及含水層的透水性。一般說來，補給區(qū)和排泄區(qū)距離短、含水層的透水性良好，水位差大，承壓水的徑流條件就好，如果水位相差不大，距離較遠，徑流條件差，承壓水循環(huán)交替則緩慢。承壓水的排泄方式是多種多樣的。當承壓含水層被河流切割，這時承壓水以泉的形式排出；當斷層切割承壓含水層時，一種情況是沿著斷層破碎帶以泉的形式排泄；另一種情況斷層將幾個含水層同時切割，使各含水層有了水力聯(lián)系，壓力高的承壓水便補給其他含水層。2.4 裂隙水 埋藏在基巖裂隙中的地

10、下水叫裂隙水。這種水運動復雜，水量變化較大，這與裂隙發(fā)育及成因有密切關系。裂隙水按基巖裂隙成因分類有：（1）風化裂隙水 分布在風化裂隙中的地下水多數(shù)為層狀裂隙水，由于風化裂隙彼此相連通，因此在一定范圍內(nèi)形成的地下水也是相互連通的水體，水平方向透水性均勻，垂直方向隨深度而減弱，多屬潛水，有時也存在上層滯水。如果風化殼上部的覆蓋層透水性很差時，其下部的裂隙帶有一定的承壓性，風化裂隙水主要受大氣降水的補給，有明顯季節(jié)性循環(huán)交替性，常以泉的形式排泄于河流中。（2）成巖裂隙水 具有成巖裂隙的巖層出露地表時，常賦存成巖裂隙潛水。巖漿巖中成巖裂隙水較為發(fā)育。玄武巖經(jīng)常發(fā)育柱狀節(jié)理及層面節(jié)理。裂隙均勻密集，張

11、開性好，貫穿連通，常形成貯水豐富、導水暢通的潛水含水層。成巖裂隙水多呈層狀，在一定范圍內(nèi)相互連通。具有成巖裂隙的巖體為后期地層覆蓋時，也可構成承壓含水層，在一定條件下可以具有很大的承壓性。（3）構造裂隙水 由于地殼的構造運動，巖石受擠壓、剪切等應力作用下形成的構造裂隙，其發(fā)育程度既取決于巖石本身的性質(zhì)，也取決于邊界條件及構造應力分布等因素。構造裂隙發(fā)育很不均勻，因而構造裂隙水分布和運動相當復雜。當構造應力分布比較均勻且強度足夠時，則在巖體中形成比較密集均勻且相互連通的張開性構造裂隙，賦存層狀構造裂隙水。當構造應力分布相當不均勻時，巖體中張開性構造裂隙分布不連續(xù)，互不溝通，則賦存脈狀構造裂隙水。

12、具有同一巖性的巖層，由于構造應力的差異，一些地方可能賦存層狀裂隙水，另一些地方則可能賦存脈狀裂隙水。反之，當構造應力大體相同時，由于巖性變化，裂隙發(fā)育不同；張開裂隙密集的部位賦存層狀裂隙水，其余部位則為脈狀裂隙水。層狀構造裂隙水可以是潛水，也可以是承壓水。柔性與脆性巖層互層時，前者構成具有閉合裂隙的隔水層，后者成為發(fā)育張開裂隙的含水層。柔性巖層覆蓋下的脆性巖層中便賦存承壓水。脈狀裂隙水，多賦存于張開裂隙中。由于裂隙分布不連續(xù)，所形成的裂隙各有自己獨立的系統(tǒng)、補給源及排泄條件，水位不一致。有一定壓力，分布不均，水量小，水位水量變化大。但是，不論是層狀裂隙水還是脈狀裂隙水，其滲透性常常顯示各向異性

13、。這是因為，不同方向的構造應力性質(zhì)不同，某些方向上裂隙張開性好，另一些方向上的裂隙張開性差，甚至是閉合的。 裂隙水的存在、類型、運動、富集等受裂隙發(fā)育程度、性質(zhì)及成因控制，只有很好地研究裂隙發(fā)生、發(fā)展的變化規(guī)律，才能更好地掌握裂隙水的規(guī)律性。2.5 巖溶水 賦存和運移于可溶巖的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地下水叫巖溶水。我國巖溶的分布比較廣，特別在南方地區(qū)，巖溶水分布普遍，水量豐富，對供水極為有利，但對礦床開采、地下工程和建筑工程等都會帶來一些危害。根據(jù)埋藏條件，巖溶水可分為：（1）巖溶上層滯水 在厚層灰?guī)r的包氣帶中，常有局部非可溶的巖層存在，起著隔水作用，在其上部形成巖溶上層滯水。（2）

14、巖溶潛水 在大面積出露的厚層灰?guī)r地區(qū)廣泛分布著巖溶潛水。巖溶潛水的動態(tài)變化很大，水位變化幅度可達數(shù)十米。水量變化的最大與最小值之差，可達幾百倍。這主要是受補給和徑流條件影響，降雨季節(jié)水量很大，其他季節(jié)水量很小，甚至干枯。（3）巖溶承壓水 巖溶地層被覆蓋或巖溶層與砂頁巖互層分布時，在一定的構造條件下，就能形成巖溶承壓水。巖溶承壓水的補給主要取決于承壓含水層的出露情況。巖溶水的排泄多數(shù)靠導水斷層，經(jīng)常形成大泉或群泉，也可補給其他地下水，巖溶承壓水動態(tài)較穩(wěn)定。 巖溶水的分布主要受巖溶發(fā)育規(guī)律控制。所謂巖溶就是指水流與可溶巖石相互作用的過程以及伴隨產(chǎn)生的地表及地下地質(zhì)現(xiàn)象的總和。巖溶作用既包括化學溶解

15、和沉淀作用，也包括機械破壞作用和機械沉積作用。因此，巖溶水在其運動過程中不斷地改造著自身的賦存環(huán)境。巖溶發(fā)育有的地方均勻，有的地方不均勻。若巖溶發(fā)育均勻，又無粘土填充，各溶洞之間的巖溶水有水力聯(lián)系，則有一致的水位。若巖溶發(fā)育不均勻，又有粘土等物質(zhì)充填，各溶洞之間可能沒有水力聯(lián)系，因而有可能使巖溶水在某些地帶集中形成暗河，而另外一些地帶可能無水。在較厚層的灰?guī)r地區(qū)，巖溶水的分布及富水性和巖溶地貌很有關系。在分水嶺地區(qū)，常發(fā)育著一些巖溶漏斗、落水洞等，構成了特殊地形“峰林地貌”。它常是巖溶水的補給區(qū)。這里巖溶水徑流條件好，埋藏深度大，很少出露地表低洼的巖溶地形。在巖溶水匯集地帶，常形成地下暗河，并

16、有泉群出現(xiàn)，其上經(jīng)常堆積一些松散的沉積物。 巖溶發(fā)育區(qū)的工程地質(zhì)條件特別惡劣，在巖溶地區(qū)進行地下工程和地面建筑工程，必須弄清巖溶的發(fā)育與分布規(guī)律。2.6 泉水 泉是地下水天然露頭，主要是地下水或含水層通道露出地表形成的，是地下水的主要排泄方式之一。 泉的類型按補給源可分為三類：（1）包氣帶泉：主要是上層滯水補給，水量小，季節(jié)變化大，動態(tài)不穩(wěn)定。（2）潛水泉：又稱下降泉，主要靠潛水補給，動態(tài)較穩(wěn)定，有季節(jié)性變化規(guī)律，按出露條件可分為侵蝕泉、接觸泉、溢出泉等。當河谷、沖溝向下切割含水層，地下水涌出地表便成泉，這主要和侵蝕作用有關，故叫侵蝕泉。有時因地形切割含水層隔水底板時，地下水被迫從兩層接觸處出

17、露成泉，故稱接觸泉。當巖石透水性變?nèi)趸蛴捎诟羲装迓∑穑沟叵滤鲃邮茏瓒绯龅孛娉扇?，形成溢出泉。?）自流水泉：又叫上升泉，主要靠承壓水補給，動態(tài)穩(wěn)定，年變化不大，主要分布在自流盆地及自流斜地的排泄區(qū)和構造斷裂帶上。當承壓含水層被斷層切割，且斷層是張開的，地下水沿斷層上升，在地形低洼處便出露成泉，故稱斷層泉。因為沿著斷層上升的泉，常常沿斷層成群分布，也叫泉帶。 泉的出露多在山麓、河谷、沖溝等地形低洼的地方，而平原地區(qū)出露較少，有時有些泉出露后，直接流入河水或湖水中，但水流清澈，這就是泉出露的標志。在干旱季節(jié)，周圍草木枯黃，而有泉的附近則綠草如茵，可尋跡找泉。3.含水層與隔水層 自然界的巖石

18、和土壤大多為多孔介質(zhì)，它們本身的空隙性有很大差異，有些能含水，有些不含水，有的雖然含水但很難透水。飽和帶中的巖層，根據(jù)其給出水的能力，可劃分為含水層與隔水層。3.1含水層 指能夠給出并透過相當數(shù)量水的巖體。這類含水的巖體大都呈層狀，所以稱為含水層，如砂層、礫石層、灰?guī)r層等。含水層不但儲存水，而且水在其中可以運移。非固結沉積物是最主要的含水層，特別是砂、礫石層，這種含水層具有良好的透水性能，條件適宜時，在其中打井可獲得豐富的水量。碳酸鹽巖石類（灰?guī)r、白云巖）也是主要的含水層，但碳酸鹽巖的空隙性和透水性變化很大，取決于裂隙和巖溶的發(fā)育程度。3.2隔水層 指那些既不能給出又不能透過水的巖層，或者它給

19、出或透過的水量都極少。通?？煞譃槎悾阂活愂侵旅軒r石，其中沒有或很少有空隙，很少含水也不能透水，如某些致密的結晶巖石（花崗巖、閃長巖、石英巖等）。另一種是顆粒細小，孔隙度很大，但孔隙直徑小，巖層中含水，但存在的水絕大多數(shù)是結合水，如粘土層、泥巖、粘土巖、砂巖等，在常壓下不能排出，也不能透水。 含水層與隔水層的劃分是相對的，它們之間并沒有絕對的界線，在一定條件下兩者可以相互轉化。如粘土層，在一般條件下，由于孔隙細小，飽含結合水，不能透水與給水，起隔水層作用，但在較大的水頭壓力作用下，部分結合水發(fā)生運動，從而轉化為含水層。從廣義上講，自然界沒有絕對不含水巖層。三、礦床充水因素 礦體尤其是圍巖中賦存

20、地下水，這種現(xiàn)象稱礦床充水。這些地下水及與之有聯(lián)系的其它水源，在開采狀態(tài)下造成礦坑的持續(xù)涌水，成為礦床充水水源。水源進入礦坑的途徑稱充水通道。水源與通道構成了礦床充水的基本條件，其它各種因素只是通過對水源與通道的作用，影響礦坑涌水量的大小，稱充水強度影響因素。水源、通道、強度影響因素，通稱礦床充水因素，它們在充水過程中的不同組合，形成了不同的充水條件。其中，充水水源的規(guī)模、充水通道的導水性以及導致采后發(fā)生變化的采礦因素，是礦床充水因素分析的重點。 充水因素分析，貫穿礦床勘探與開采的全過程，勘探階段，主要根據(jù)礦床所處的自然環(huán)境及礦區(qū)水文地質(zhì)條件，初步預測采后主要充水水源和通道，為礦坑涌水量的預測

21、提供依據(jù)；開采階段，充水因素分析更具體，可結合具體開采條件為解決礦坑充水水源和充水通道，采取的防治措施提供依據(jù)。1.充水水源1.1 大氣降水大氣降水的主要形式是雨雪。降水是地下水的重要補給水源，所有礦床充水都直接或間接與降水有關。有時降水還是唯一的充水水源，如位于當?shù)厍治g面以上的礦床和無地表水分布的礦區(qū)。 研究降水對礦床充水的意義：一是降水作為礦床水文地質(zhì)分區(qū)要素的宏觀影響；二是對以降水補給為主礦床的直接作用，如分水嶺地段和地下水位變幅帶內(nèi)的礦床、礦床淺埋充水含水層基本裸露的礦床、高位巖溶管道充水的礦床；三是季節(jié)性降水對位于調(diào)蓄庫容巨大的蓄水構造中礦床的影響。1.2 地表水地表水包括：江河、湖

22、海、沼澤、洼地積水、水庫。 位于礦區(qū)或礦區(qū)附近的地表水，往往成為礦坑水的重要充水水源，給采礦造成很大威脅。因此，地表水是礦床水文地質(zhì)條件復雜程度劃分的重要要素之一。地表水的規(guī)模及其礦體之間的距離，直接影響礦床的充水強度，一般地表水的規(guī)模愈大，距離愈近，威脅也愈大，反之則小；位于季節(jié)性河流附近的礦床，平時涌水量一般不大，僅在雨季地表水出流時需防洪；隨采深增加，地表水的影響也會明顯減弱。 地表水對礦床充水影響的強弱，取決于地表水對礦坑的補給方式：.滲透補給：以充水圍巖的裂隙為主，或水下分布弱透水層。.灌入式補給：即地表水體（河流、湖泊、水庫等）灌入。1.3 地下水 地下水是礦坑涌水的直接來源，造成

23、礦坑涌水的含水層稱充水含水層（或充水圍巖），同時它還是其它水源作為充水層的補給源進入礦坑的主要途徑。充水含水層的空隙性決定礦床的充水強度，裂隙水的特點：水量小，水壓大，如與其他水源有水力聯(lián)系，涌水量就會增加，造成淹井事故。巖溶水的特點：水壓高、水量大、來勢猛、不易疏干，危害極大。充水含水層與礦體的接觸關系決定了礦坑的進水條件，是直接進水或間接進水。 充水含水層的規(guī)模及其補給徑流條件，影響礦坑涌水量大水和動態(tài)。規(guī)模大、補給徑流條件好，礦坑涌水量大而穩(wěn)定；反之，涌水量隨排水逐年減小，易疏干；此外，開采初期礦坑涌水量受儲存量影響大；后期則主要反映充水含水層的補給徑流條件。1.4 老空水 老空水是指被

24、廢棄礦坑和淹沒的生產(chǎn)井巷中的積水，是礦區(qū)淺部采礦常見的充水水源。老空水涌水一般來勢兇猛，醱性大、并含有害氣體及攜帶塊石，破壞性大；同時，老空水涌水還可成為其它水源涌入礦坑的通道，此時危害更大。老空水因年代久遠，分布范圍不清，調(diào)查困難。2. 充水通道2.1 構造斷裂帶對于不同類型的充水礦床，斷裂帶的充水意義各不相同。裂隙充水礦床因其富水性弱，斷裂帶中的地下水有時是礦坑的主要充水來源；巖溶充水礦床斷裂帶本身是否富水意義不大，重要的是它的充水作用。斷層的充水作用因其在礦區(qū)的分布位置而異。如：a.隔水斷層：一般為壓性斷層或斷裂帶被粘土質(zhì)充填。隔水斷層分布在充水含水層內(nèi)時，常分割充水含水層的水力聯(lián)系，但

25、強烈的采礦活動可使其轉化為導水斷裂帶；若分布在邊界上，能阻止區(qū)域地下水的補給；當切穿頂?shù)装甯羲畬訒r，會降低其隔水性，在開采條件下可造成頂板或底板的突水。b.導水斷層：邊界的導水斷層起充水含水層接受區(qū)域地下水補給的通道作用；礦區(qū)內(nèi)斷層與地表水連通時，常成為地表水潰入礦坑的導水通道；充水含水層內(nèi)的導水斷層，井巷通過時涌水量增大，也可產(chǎn)生潰水。c.不同規(guī)模的斷層，在礦床充水中的意義各有不同：規(guī)模大的斷層一般組成礦田的天然邊界或井田的人為邊界，控制礦床或礦坑的地下水補給徑流條件，影響礦坑涌水量大?。环植荚诘V區(qū)內(nèi)的中小斷層或區(qū)域性構造裂隙帶，是礦坑頂?shù)淄凰凶疃嘁姷耐凰ǖ馈?斷層是否成為礦坑潰入式導水

26、通道，取決于斷層的性質(zhì)與采礦活動的方式和強度。采礦活動中，由隔水斷層轉化為導水斷裂帶的現(xiàn)象并不少見。2.2 巖溶坍塌與“天窗” 巖溶坍塌是指覆蓋于充水（或空氣）空間之上的土層，因外力（抽、放水、暴雨）作用瞬間坍落，先期存在的巖溶網(wǎng)隙為容納和運移坍落物質(zhì)提供了必要的空間條件，它是巖溶動力地質(zhì)作用的結果，與非可溶巖中產(chǎn)生的坍塌不同。其形成過程：首先是網(wǎng)隙上復土層在地下水變動帶內(nèi)崩解脫落，土層物質(zhì)受流動地下水轉移成大洞，并逐漸擴大使土洞頂板變薄，最后在自然和人為作用下洞頂向下臨落。巖溶坍塌是巖溶充水礦床嚴重的水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題，它不僅造成突發(fā)性礦坑潰水，同時破壞地面多種設施，導致河水斷流，破壞水資

27、源。 天窗是指巖溶充水含水層與上覆沖積層之間的未膠結、半膠結地層，因沉積相變成河谷下切而變薄甚至消失，導致充水含水層與上覆第四系含水層的直接接觸，形成導水“天窗”。天然狀態(tài)下，“天窗”是充水含水層地下水排泄通道，也是巖溶坍塌的有利部位。2.3 巖溶陷落柱 指石炭、二迭系煤系地層下伏碳酸鹽巖中的古洞、塌陷的柱體。它與現(xiàn)代巖溶塌陷不同，是石膏巖溶產(chǎn)物，灰?guī)r中硬石膏因水解膨脹，使上覆堅硬巖層受擠壓破碎坍落充填而成，主要分布在煤層底板厚度灰?guī)r古剝蝕面附近，多數(shù)巖溶陷落柱無水，只有少數(shù)因坍落物疏松，或在地震影響下充填物與圍巖產(chǎn)生相對位移，成為導水通道，突水時水量大、來勢兇、釀成災害。2.4 采空區(qū)上方冒

28、裂帶 當采礦形成大面積采空區(qū)后，原始應力平衡受破壞，采空區(qū)頂板在集中應力的作用下，巖層破裂冒落，在采空區(qū)上方依次產(chǎn)生無規(guī)則冒落帶、導水裂隙帶和變化微弱的整體移動帶，并在地面形成坍陷。冒落帶和導水裂隙帶統(tǒng)稱為冒裂帶，當冒裂帶達到上覆地面水源時，將造成突水。因此冒落帶和導水裂隙帶的最大高度，是在強含水層或地表水下采礦時，是確保安全采深或開采上限的重要依據(jù)。2.5 隔水底板與突水通道當采空區(qū)位于高壓富水的巖溶含水層上方時，在礦山壓力和底板承壓水壓力水頭的作用下，巖溶水會突破采空區(qū)底板隔水層的薄弱地段涌入礦坑。隔水底板突水通道的形成條件：a.首先要有富水性強的充水含水層，大突水點均分布在巖溶發(fā)育的強徑

29、帶上；b.礦坑底板長期處于高水頭的壓力下；c.隔水底板厚度變薄或裂隙了育的地段是突水高發(fā)的薄弱地段，據(jù)統(tǒng)計5090%以上的突水點與斷裂有關；d.礦山壓力是誘發(fā)底板突水的外力，其作用有一過程，少則數(shù)天，多則數(shù)月，甚至多年。 2.6 封閉不良或未封閉鉆孔 若對各種完工的鉆孔處置不當，可成為溝通各水源涌入礦坑的直接通道。四、礦井水害的危害及原因1.礦井水害的危害（1）惡化生產(chǎn)環(huán)境。（2）增加生產(chǎn)成本。（3）縮短生產(chǎn)設備的使用壽命。（4）損失煤炭資源。（5）引起瓦斯積聚、爆炸或硫化氫中毒。（6）一旦失控（超過排水能力）造成淹井及人員傷亡。2. 礦井水害的原因2.1 工程和技術方面的原因地面防洪、防水措

30、施不當。水文地質(zhì)情況不清。井巷位置不合理。施工措施不力、工程質(zhì)量低劣。亂采亂掘破壞防水煤柱造成透水。測量錯誤導致巷道進入老空積水且造成透水。防水閘門未按設計修建。排水設備能力不足或機電事故而造成淹井。排水設施平時缺少維護。2.2 管理方面的原因“安全第一”的思想不牢固。投入的人力物力不充分。對探放水原則理解不夠，執(zhí)行中打折扣，心存僥幸。對礦工的安全培訓不到位。 防水工程質(zhì)量驗收把關不嚴。 五、礦井水害防治1、做好礦井水文地質(zhì)工作1.1 做好水文觀測工作（1）收集地面氣象降水量與河流水水文資料；查明地表水體的分布、水量和補給、排泄條件；查明洪水泛濫對礦區(qū)、工業(yè)廣場及居民點的影響程度。（2）通過探

31、孔和水文觀測孔，觀測各種水源的水壓、水位和水量變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。（3）查明礦井水的來源及礦井水和地下水、地表水的補給關系，觀察礦井涌水量及季節(jié)性變化規(guī)律等。1.2 做好礦井地質(zhì)工作（1）地表以下沖積層厚度、巖性、物質(zhì)結構、透水性、含水性等。（2）斷層和裂縫的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶范圍和含水、導水性。（3）含水層與隔水層的數(shù)量、位置、厚度、巖性。各含水層的涌水量，水壓，滲透性，補給排泄條件，及其到開采煤層的距離。（4）調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開采范圍，開采經(jīng)過；開采煤層及深度，積水區(qū)域及分布狀況，勘探鉆孔的填實狀況及其透水性能。（5）開采過程中圍巖破壞范圍及地表塌陷情況；觀察或計算塌陷

32、帶、裂隙帶、沉降帶的高度，以及采動對涌水量的影響，判斷是否透水等情況。（6）井巷出水點的位置及其水量，老窯積水范圍、標高和積水量，都必須繪在采掘工程平面圖上。水淹區(qū)域應標出探水線的位置。2、地面防治水地面防治水是煤礦防治水的第一道防線（1）嚴格按煤礦安全規(guī)程規(guī)定選擇井筒及工業(yè)廣場。礦井井口和工業(yè)場地內(nèi)建筑物的標高應高于當?shù)貧v史最高洪水位。如果在山區(qū)，應當避開可能發(fā)生泥石流、滑坡的地段。礦井井口和工業(yè)場地內(nèi)建筑物的標高低于當?shù)貧v史最高洪水位的，應當修筑堤壩、溝渠或者采取其他防排措施。（2）為了防治洪水進入煤層開采段或礦區(qū)內(nèi)，一般可以在礦區(qū)上方山坡處，垂直于來水方向修建排洪渠，攔截洪水，修筑時應當

33、避開露頭、裂隙和導水巖層。（3）防止地表水滲水。（4）防止地面積水。如果低洼地帶與礦井存在水力聯(lián)系，應填平壓實，如果范圍較大無法填平時，應采取水泵或者建排洪站專門排水，防止低洼地帶積水滲入井下。（5）對可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、廢棄鉆孔，應及時用粘土充填或用水泥堵塞。（6）加強防洪防汛工作，在每年的雨季來臨之前和雨季期間，要加強對礦區(qū)內(nèi)防洪工程的檢查和防汛搶險工作，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。3、煤礦井下防治水3.1 井下防水（1）探放水 當采掘工作接觸或接近充水的老空區(qū)、充水斷層及強含水層等水體時，就有發(fā)生突水的可能。為了消除隱患，需要遵循“有疑必探，先探后掘”的原則，首先探明這些水體的具體位置，而后采取相應的措施將水放出。采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水：接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時。接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時。打開隔離煤柱放水時。接近可能和河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時。接近有出水可能的鉆孔時。接近有水的灌漿區(qū)時。接近其他可能出水地區(qū)時。探放水的措施加強靠近探水地點的支護，打好堅固的立柱和攔板，以防高壓水沖垮煤壁和支架。認真檢查排水系統(tǒng)，保持狀態(tài)完好，準備好適當坡