礦井水文地質類型

1、礦井水文地質類型礦井水文地質類型 n中中 國國 礦礦 業(yè)業(yè) 大大 學學：鄭：鄭 麗麗 萍萍nEmail:20132013年年1010月月1616日日 一、礦井水文地質勘探類型的劃分一、礦井水文地質勘探類型的劃分 （一）礦井水文地質勘探類型的劃分方案（一）礦井水文地質勘探類型的劃分方案 （二）各類礦井水文地質特征及應查明的（二）各類礦井水文地質特征及應查明的 水文地質問題水文地質問題 二、礦井水文地質類型的劃分二、礦井水文地質類型的劃分 （一）煤礦礦井水文地質分類方案（一）煤礦礦井水文地質分類方案 （二）不同類型礦井對水文地質工作的（二）不同類型礦井對水文地質工作的 要求要求 p礦井水文地質類型

2、：礦井水文地質類型：按水文地質條件劃分的礦井按水文地質條件劃分的礦井類型。類型。u目的：目的：在于指導礦井水文地質勘探、礦井防治水在于指導礦井水文地質勘探、礦井防治水和礦區(qū)地下水的開發(fā)利用。和礦區(qū)地下水的開發(fā)利用。u礦井水文地質類型的劃分：礦井水文地質類型的劃分：在系統(tǒng)整理、在系統(tǒng)整理、 綜合分析綜合分析礦床普查勘探和礦井建設生產各階段所獲得的水文地礦床普查勘探和礦井建設生產各階段所獲得的水文地質資料和經驗教訓的基礎上，對礦井充水條件的高度質資料和經驗教訓的基礎上，對礦井充水條件的高度概括與歸納。概括與歸納。水文地質勘探類型和礦井水文地質類型區(qū)別水文地質勘探類型和礦井水文地質類型區(qū)別水文地質勘

3、探類型：劃分的目的是為不同類型礦床的勘探工程設定不同工程量、勘探程度以及礦井涌水量計算等技術要求。 立足于勘探，圍繞如何將勘探工作做好，與開采安全關系不大。礦井水文地質類型：劃分的目的是保證礦井安全生產，按照不同類型水文地質條件，對煤礦安全進行安全監(jiān)管。比如：水文地質條件復雜的礦井要求設立專門的防治水機構，裝備必要的防治水搶險救災設備。 劃分始于劃分始于19551955年，歷經多次修訂，至年，歷經多次修訂，至19911991年，年，國家技術統(tǒng)計局批準發(fā)布國家技術統(tǒng)計局批準發(fā)布礦區(qū)水文地質工程地礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范質勘探規(guī)范（GB12719-91GB12719-91），第一次明確了礦），

4、第一次明確了礦井水文地質勘探類型的國家標準。井水文地質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)部此外，為了指導煤礦防治水工作，煤炭工業(yè)部于于19841984年頒發(fā)的年頒發(fā)的礦井水文地質規(guī)程礦井水文地質規(guī)程（試行）（試行）中，還首次提出了礦井水文地質類型的劃分方案中，還首次提出了礦井水文地質類型的劃分方案. . 一、礦井水文地質勘探類型的劃分一、礦井水文地質勘探類型的劃分 根據礦井主要充水含水層的容水空間特征，根據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：將充水礦井分為三類：（一）礦井水文地質勘探類型的劃分方案（一）礦井水文地質勘探類型的劃分方案 主要充水含水層

5、位置、煤層與主要主要充水含水層位置、煤層與主要充水含水層之間關系。充水含水層之間關系。 直接充水直接充水 的礦井的礦井 （含冒落帶和底板破壞厚度）與煤層直接含冒落帶和底板破壞厚度）與煤層直接接觸，地下水接觸，地下水直接直接進入礦井。進入礦井。 頂板間接頂板間接充水的礦井充水的礦井 煤層冒落帶之上；有隔水層（一般指鉆孔煤層冒落帶之上；有隔水層（一般指鉆孔單位涌水量小于單位涌水量小于0.001L/s.m0.001L/s.m的巖層）或弱透水的巖層）或弱透水層，地下水通過層，地下水通過構造破碎帶、導水裂隙帶構造破碎帶、導水裂隙帶或弱透或弱透水層進入礦井。水層進入礦井。 底板底板間接間接充水的礦井充水的

6、礦井 煤層之下；有隔水層或弱透水層。承壓水煤層之下；有隔水層或弱透水層。承壓水通過底板薄弱地段、構造破碎帶、弱透水層或導通過底板薄弱地段、構造破碎帶、弱透水層或導水的水的巖溶陷落柱巖溶陷落柱進入礦井。進入礦井。 各類充水礦井按煤層與主要充水含水層的空間各類充水礦井按煤層與主要充水含水層的空間關系，充水方式分為以下三種：關系，充水方式分為以下三種： 根據主要煤層與當地根據主要煤層與當地侵蝕基準面侵蝕基準面的關系，的關系， 地下水的地下水的補給補給條件，地表水與主要充水含水層條件，地表水與主要充水含水層 水力聯(lián)系水力聯(lián)系密切密切程度，主要充水含水層和構造破碎程度，主要充水含水層和構造破碎帶的富水性

7、、導水性、第四系覆蓋情況，以及水帶的富水性、導水性、第四系覆蓋情況，以及水 文地質邊界的文地質邊界的復雜復雜程度，將各類充水礦床勘探的程度，將各類充水礦床勘探的復雜程度劃分為以下三種類型。復雜程度劃分為以下三種類型。 第一型第一型 水文地質條件水文地質條件簡單簡單的礦井；的礦井； 第二型第二型 水文地質條件水文地質條件中等中等的礦井；的礦井； 第三型第三型 水文地質條件水文地質條件復雜復雜的礦井。的礦井。 第一型第一型 水文地質條件簡單的礦井。水文地質條件簡單的礦井。 主要煤層位于當地侵蝕基準面以上，地形主要煤層位于當地侵蝕基準面以上，地形 有利于有利于自然排水，礦井主要充水含水層和構造自然排

8、水，礦井主要充水含水層和構造 破碎帶富水性弱至中等；破碎帶富水性弱至中等； 主要煤層位于當地侵蝕基準面以下，但附近主要煤層位于當地侵蝕基準面以下，但附近 無無地表水體，礦井主要充水含水層和構造破碎帶地表水體，礦井主要充水含水層和構造破碎帶富水性弱，地下水補給條件差，很少或無第四系富水性弱，地下水補給條件差，很少或無第四系 覆蓋，水文地質邊界條件簡單。覆蓋，水文地質邊界條件簡單。 第二型第二型 水文地質條件中等的礦井。水文地質條件中等的礦井。 主要煤層位于當地侵蝕基準面主要煤層位于當地侵蝕基準面以上以上，地形，地形有有 利于利于自然排水，主要充水含水層和構造破碎帶富自然排水，主要充水含水層和構造

9、破碎帶富水性中等至強，地下水補給條件好水性中等至強，地下水補給條件好 主要煤層位于當地侵蝕基準面以下，但附近地主要煤層位于當地侵蝕基準面以下，但附近地表水不構成礦井的主要充水因素，主要充水含水表水不構成礦井的主要充水因素，主要充水含水層和構造破碎帶富水性中等，地下水補給條件差，層和構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，疏干排水可能產生少量第四系覆蓋面積小且薄，疏干排水可能產生少量塌陷，水文地質邊界較復雜。塌陷，水文地質邊界較復雜。 第三型第三型 水文地質條件復雜的礦井。水文地質條件復雜的礦井。 主要煤層位于當地侵蝕基準面主要煤層位于當地侵蝕基準面以下以下，主要充水，主要

10、充水含水層富水性強，補給條件好，并具含水層富水性強，補給條件好，并具較高較高水壓，水壓，構造破碎帶發(fā)育，導水性強且溝通區(qū)域強含水層構造破碎帶發(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，疏干排水或地表水體；第四系厚度大，分布廣，疏干排水有產生大面積塌陷、沉降的可能，水文地質邊界有產生大面積塌陷、沉降的可能，水文地質邊界復雜。復雜。 （二）各類礦井水文地質特征及應查明的（二）各類礦井水文地質特征及應查明的水文地質問題水文地質問題 1、孔隙充水礦井、孔隙充水礦井 2、裂隙充水礦井、裂隙充水礦井 3、巖溶充水礦井、巖溶充水礦井1 1、孔隙充水礦床、孔隙充水礦床一定厚度的松散含水層

11、分布區(qū)。一定厚度的松散含水層分布區(qū)。埋藏淺，或直接出露于地表；埋藏淺，或直接出露于地表；取決于充水層的透水性。取決于充水層的透水性。充水層本身主要是粉、細砂層時具流動性，可造成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問題；巷道不穩(wěn)定、流砂沖潰等不良的工程地質問題；礦床一般位于當地侵蝕基準面以下，補給較易，水礦床一般位于當地侵蝕基準面以下，補給較易，水文地質條件較復雜。文地質條件較復雜。 各松散層的成因類型、顆粒成分與結構、膠結物及膠結程度，頂底板的隔水層厚度及其變化；各層的含水性，主要充水層的邊界條件及水質特征；確定孔隙水與地表水及基巖水間有水力聯(lián)系的地

12、段、聯(lián)系程度及補排關系；查明地貌、新構造運動對充水層的控制；礦井涌水量；研究流砂層的分布，疏干和進入井巷的可能性。2 2、裂隙充水礦床、裂隙充水礦床 多多分布于山區(qū)和丘陵區(qū)，于山區(qū)和丘陵區(qū)， 如：華北二迭系山西如：華北二迭系山西組和石盒子組煤層組和石盒子組煤層 的一些礦區(qū)。的一些礦區(qū)。 充水巖層的富水性受裂隙發(fā)育程度控制。當煤層位于當地侵蝕基準而以下，附近有地表水體，可發(fā)生大量涌水或造成突水事故，成為水文地質條件較復雜的礦床。開采時：開采時：斷裂帶斷裂帶突水突水問題；問題；盲湖盲湖突水突水問題；問題；脈狀礦床塌陷帶充水問題；脈狀礦床塌陷帶充水問題；預防地下預防地下寬大寬大裂隙裂隙突水突水問題。

13、問題。玄武巖玄武巖突水突水問題問題 u唐山荊格莊煤礦，開平向斜次級北東向短軸向斜內，在唐山荊格莊煤礦，開平向斜次級北東向短軸向斜內，在第第1212層煤底板砂巖中發(fā)育有北東和北西（寬層煤底板砂巖中發(fā)育有北東和北西（寬0.10.10.3m0.3m）向）向兩組寬大裂隙兩組寬大裂隙。發(fā)生較大。發(fā)生較大突水點突水點5151個，每小時突水個，每小時突水200m200m3 3者者11 11 次，次，500 m500 m3 3者者4 4次，最大次，最大1200m1200m3 3。疏干漏斗降至。疏干漏斗降至375m375m時，礦井涌水量達時，礦井涌水量達3940m3940m3 3/h/h，穩(wěn)定在，穩(wěn)定在3000

14、m3000m3 3/h/h。 p查明：查明：巖溶發(fā)育與巖性、構造等因素的關系，巖巖溶發(fā)育與巖性、構造等因素的關系，巖溶在空間的分布規(guī)律、充填深度和程度、溶在空間的分布規(guī)律、充填深度和程度、 富水性富水性及其變化，地下水主要徑流帶的分布。及其變化，地下水主要徑流帶的分布。 3 3、巖溶充水礦井巖溶充水礦井巖溶充水礦井分布較廣，如：巖溶充水礦井分布較廣，如：華北型太原組煤層和華南晚二華北型太原組煤層和華南晚二疊統(tǒng)煤層的礦井。疊統(tǒng)煤層的礦井。其條件一般復雜，礦井涌水量大，地表水與地下水其條件一般復雜，礦井涌水量大，地表水與地下水各向異性明顯，常以集中各向異性明顯，常以集中突水突水為主為主. .有時伴

15、有時伴有突泥、突砂、地表巖溶塌陷現(xiàn)象。有突泥、突砂、地表巖溶塌陷現(xiàn)象。l第一類：以溶隙充水為主的礦床第一類：以溶隙充水為主的礦床 主要指北方的裂隙巖溶充水礦床。主要指北方的裂隙巖溶充水礦床。表現(xiàn)：表現(xiàn)：對煤、粘土、鐵等沉積礦床存在底板突水的威脅。對煤、粘土、鐵等沉積礦床存在底板突水的威脅。易引起地下水排水與供水之間的矛盾。易引起地下水排水與供水之間的矛盾。開采接近地下水體或強巖溶水充水礦床的防治水問開采接近地下水體或強巖溶水充水礦床的防治水問題。題。l重點分析：重點分析：充水層及其邊界條件。充水層及其邊界條件。萊蕪鐵礦業(yè)莊礦，萊蕪鐵礦業(yè)莊礦，5050年代勘探，只有一個來水方向，預計年代勘探，只

16、有一個來水方向，預計50m50m涌水量涌水量609m609m3 3/d/d。但在采掘中，僅兩個出水點就達。但在采掘中，僅兩個出水點就達6600m6600m3 3/d/d。19751975年通過放水試驗，確定為具有年通過放水試驗，確定為具有3 3個方向補給的邊界。個方向補給的邊界。 充水水源。充水水源。涌水通道；涌水通道；破壞頂底板斷裂帶的特征；破壞頂底板斷裂帶的特征；正確的礦井涌水量預測方法。正確的礦井涌水量預測方法。對礦區(qū)環(huán)境地質問題進行分析。對礦區(qū)環(huán)境地質問題進行分析。恩口礦區(qū)恩口礦區(qū)l號井號井50m水平，自水平，自1975年年11月至月至1977年年6月排水以月排水以來，已涌出泥沙約來，

17、已涌出泥沙約50萬萬t。煤炭壩礦竹山塘礦井。煤炭壩礦竹山塘礦井90m東大巷，東大巷，在在1980年年9月月23日日8時時30分發(fā)出一聲轟響，突出巖溶充填物約分發(fā)出一聲轟響，突出巖溶充填物約500m3，塊大者達噸余重。，塊大者達噸余重。稱為稱為“吐固吐固”。第二類：以溶洞充水為主的礦床第二類：以溶洞充水為主的礦床l第三類：以暗河管道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)的礦床西南強烈上升區(qū)的礦床巖溶發(fā)育程度極巖溶發(fā)育程度極不均勻不均勻，影響到區(qū)內地表水缺乏和地，影響到區(qū)內地表水缺乏和地下水分布的不均勻。下水分布的不均勻。各管道接受降水，多成為復雜孤立的各管道接受降水，多成

18、為復雜孤立的地下河地下河。其中水的運動具管渠水力特征，多呈其中水的運動具管渠水力特征，多呈紊流紊流狀態(tài)，動態(tài)狀態(tài)，動態(tài)受降水控制，水位與流量暴漲暴落。受降水控制，水位與流量暴漲暴落。l例：紅巖礦位于四川盆地南緣，間接頂板有富水的例：紅巖礦位于四川盆地南緣，間接頂板有富水的長興巖溶水長興巖溶水，直接底板有，直接底板有茅口巖溶水茅口巖溶水。礦區(qū)內分布有。礦區(qū)內分布有數條數條斷層斷層。七條。七條暗河暗河，影響最大者為?？瞻岛?。長，影響最大者為海空暗河。長2550m2550m，從海空洼地，從海空洼地135135號溶洞流至號溶洞流至148148號泉，排入叢林號泉，排入叢林河，流量為河，流量為12.671

19、2.67672L/s672L/s，為南茅口礦井運輸大巷突，為南茅口礦井運輸大巷突水點（最大涌水量為水點（最大涌水量為153.33m153.33m3 3/min/min）的水源。在南總）的水源。在南總回風巷發(fā)現(xiàn)一個干溶洞，面積為回風巷發(fā)現(xiàn)一個干溶洞，面積為4 44m4m2 2，19741974年年9 9月月5 5日暴雨，日暴雨，6 6日該處涌水突然達日該處涌水突然達300m300m3 3/min/min，礦井總涌水，礦井總涌水量達量達67.267.210104 4m m3 3/d/d，淹井。，淹井。v各類充水礦床，當其充水方式為直接充水時，應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

20、源和地段。當直接充水含水層裸露時，還應查明地表匯水面積及大氣降水的入滲補給強度。v充水方式為頂板頂板間接充水時，應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。v充水方式為底板間接充水時，應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，以及斷裂構造對底板完整性的變化程度，分析可能產生底鼓、突水的地段。 19841984年煤炭工業(yè)部頒發(fā)的年煤炭工業(yè)部頒發(fā)的礦井水文地質規(guī)程礦井水文地質規(guī)程二、礦井水文地質類型的劃分二、礦井水文地質類型的劃分 （一）煤礦礦井水文地質分類方案（一

21、）煤礦礦井水文地質分類方案針對性做好礦井針對性做好礦井水文地質工作水文地質工作礦井的水文地質條礦井的水文地質條件復雜程度劃分為件復雜程度劃分為簡單、中等、簡單、中等、復雜復雜、極復雜極復雜四個類型。四個類型。分類依據類別分類依據簡單中等復雜極復雜受采掘破壞或影響的含水層含水層性質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

22、給來源極其充沛，地表泄水條件差。單位涌水量q（L/s.m）q0.10.1q1.01.0q5.0q5.0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Q2Q1180（西北地區(qū)Q190）Q2300（西北地區(qū)Q2210）180Q1600（西北地區(qū)90Q1180）300Q21200（西北地區(qū)210Q2600）600Q12100（西北地區(qū)180Q11200）1200Q23000（西北地區(qū)600Q22100）Q12100（西北地區(qū)Q11200）Q23

23、000（西北地區(qū)Q22100）突水量Q3（m3/h）無Q3600600Q31800Q31800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規(guī)程礦井水文地質規(guī)程（試行）中對不同類（試行）中對不同類型礦井的水文地質工作要求型礦井的水文地質工作要求:1、極復雜類型礦井、極復雜類型礦井2、復雜類礦井、復雜類礦井3、中等型礦井、中等型礦井4、簡單型礦井、簡單型

24、礦井 （二）不同類型礦井對水文地質工作（二）不同類型礦井對水文地質工作的要求的要求 1 1、極復雜型礦井極復雜型礦井極復雜型礦井除必須按照水文地質特點和開采極復雜型礦井除必須按照水文地質特點和開采需要進行需要進行補充調查補充調查、勘探和專門試驗，建立井上、勘探和專門試驗，建立井上、下水動態(tài)觀測網，堅持長期觀測，以及健全觀測資下水動態(tài)觀測網，堅持長期觀測，以及健全觀測資料臺帳和歷時曲線等外，還應做以下工作：料臺帳和歷時曲線等外，還應做以下工作： （1 1）高原山地向斜正地形巖溶礦區(qū)，要注重）高原山地向斜正地形巖溶礦區(qū)，要注重巖巖溶溶調查、調查、暗河暗河探測和封閉匯水洼地的水均衡工作，探測和封閉匯

25、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。研究分析探放、堵截暗河水的方案與措施。 （2 2）石灰?guī)r石灰?guī)r露頭分布范圍廣、河溪發(fā)育、山塘露頭分布范圍廣、河溪發(fā)育、山塘水庫多的礦區(qū)，要注重地表水體、巖溶泉與井下水庫多的礦區(qū)，要注重地表水體、巖溶泉與井下出水點關系的調查分析，做好探放溶洞泥砂水工出水點關系的調查分析，做好探放溶洞泥砂水工作，防止作，防止大突水大突水的威脅。的威脅。 （3 3）經常直接或間接受煤層頂、底部石灰?guī)r溶）經常直接或間接受煤層頂、底部石灰?guī)r溶洞、溶隙高壓富含水層突水威脅的礦區(qū)（井），洞、溶隙高壓富含水層突水威脅的礦區(qū)（井），要開展區(qū)域水文地質綜合調查，要開展區(qū)域水文地質綜合調查， 研究巖溶發(fā)