矿井水文地质类型PPT课件.ppt

矿井水文地质类型 中国矿业大学 郑丽萍Email zhlp1978 2013年10月16日 1 一 矿井水文地质勘探类型的划分 一 矿井水文地质勘探类型的划分方案 二 各类矿井水文地质特征及应查明的水文地质问题二 矿井水文地质类型的划分 一 煤矿矿井水文地质分类方案 二 不同类型矿井对水文地质工作的要求 2 矿井水文地质类型 按水文地质条件划分的矿井类型 目的 在于指导矿井水文地质勘探 矿井防治水和矿区地下水的开发利用 矿井水文地质类型的划分 在系统整理 综合分析矿床普查勘探和矿井建设生产各阶段所获得的水文地质资料和经验教训的基础上 对矿井充水条件的高度概括与归纳 3 水文地质勘探类型和矿井水文地质类型区别 水文地质勘探类型 划分的目的是为不同类型矿床的勘探工程设定不同工程量 勘探程度以及矿井涌水量计算等技术要求 立足于勘探 围绕如何将勘探工作做好 与开采安全关系不大 矿井水文地质类型 划分的目的是保证矿井安全生产 按照不同类型水文地质条件 对煤矿安全进行安全监管 比如 水文地质条件复杂的矿井要求设立专门的防治水机构 装备必要的防治水抢险救灾设备 4 划分始于1955年 历经多次修订 至1991年 国家技术统计局批准发布 矿区水文地质工程地质勘探规范 GB12719 91 第一次明确了矿井水文地质勘探类型的国家标准 此外 为了指导煤矿防治水工作 煤炭工业部于1984年颁发的 矿井水文地质规程 试行 中 还首次提出了矿井水文地质类型的划分方案 5 一 矿井水文地质勘探类型的划分 根据矿井主要充水含水层的容水空间特征 将充水矿井分为三类 一 矿井水文地质勘探类型的划分方案 6 各类充水矿井按煤层与主要充水含水层的空间关系 充水方式分为以下三种 7 根据主要煤层与当地侵蚀基准面的关系 地下水的补给条件 地表水与主要充水含水层水力联系密切程度 主要充水含水层和构造破碎带的富水性 导水性 第四系覆盖情况 以及水文地质边界的复杂程度 将各类充水矿床勘探的复杂程度划分为以下三种类型 第一型水文地质条件简单的矿井 第二型水文地质条件中等的矿井 第三型水文地质条件复杂的矿井 8 第一型水文地质条件简单的矿井 主要煤层位于当地侵蚀基准面以上 地形有利于自然排水 矿井主要充水含水层和构造破碎带富水性弱至中等 主要煤层位于当地侵蚀基准面以下 但附近无地表水体 矿井主要充水含水层和构造破碎带富水性弱 地下水补给条件差 很少或无第四系覆盖 水文地质边界条件简单 9 第二型水文地质条件中等的矿井 主要煤层位于当地侵蚀基准面以上 地形有利于自然排水 主要充水含水层和构造破碎带富水性中等至强 地下水补给条件好主要煤层位于当地侵蚀基准面以下 但附近地表水不构成矿井的主要充水因素 主要充水含水层和构造破碎带富水性中等 地下水补给条件差 第四系覆盖面积小且薄 疏干排水可能产生少量塌陷 水文地质边界较复杂 10 第三型水文地质条件复杂的矿井 主要煤层位于当地侵蚀基准面以下 主要充水含水层富水性强 补给条件好 并具较高水压 构造破碎带发育 导水性强且沟通区域强含水层或地表水体 第四系厚度大 分布广 疏干排水有产生大面积塌陷 沉降的可能 水文地质边界复杂 11 二 各类矿井水文地质特征及应查明的水文地质问题1 孔隙充水矿井2 裂隙充水矿井3 岩溶充水矿井 12 1 孔隙充水矿床 一定厚度的松散含水层分布区 埋藏浅 或直接出露于地表 取决于充水层的透水性 充水层本身主要是粉 细砂层时具流动性 可造成巷道不稳定 流砂冲溃等不良的工程地质问题 矿床一般位于当地侵蚀基准面以下 补给较易 水文地质条件较复杂 13 14 元宝山煤田 煤层分布于冲积平原下部的侏罗系上统被断层切割的向斜构造中 上覆厚层第四系 老哈河于矿区南3km流过 流域面积33067km2 其支流英金河流经矿区中部 全长191 4km 流域面积10570km2 历年最大洪峰流量2510m3 s 最小0 26m3 s 但农灌季节常断流 煤系由粉 细砂岩 泥岩夹砾岩及煤层组成 平均厚340m 12个煤组 其中3 6煤组埋藏较浅 适于露天开采 煤系地层单位涌水量 0 03L S m 为弱含水岩组 断层导水性也很差 单位涌水量为0 0018L S m 矿床上部第四系冲积层以圆砾石为主夹砂 卵石 厚10 50m 钻孔q为53 160L S m K为144 322m d 为透水性极强的岩层 故该矿床为以孔隙水充水为主的直接顶板充水 水文地质条件复杂的矿床 15 水文地质勘探应着重查明 各松散层的成因类型 颗粒成分与结构 胶结物及胶结程度 顶底板的隔水层厚度及其变化 各层的含水性 主要充水层的边界条件及水质特征 确定孔隙水与地表水及基岩水间有水力联系的地段 联系程度及补排关系 查明地貌 新构造运动对充水层的控制 矿井涌水量 研究流砂层的分布 疏干和进入井巷的可能性 16 开采时期的水文地质问题 井筒施工困难 露天边坡不稳定 地表水入渗 回采基岩矿床时的顶板突水和泥砂冲溃 地下水供排矛盾较突出 17 2 裂隙充水矿床多分布于山区和丘陵区 如 华北二迭系山西组和石盒子组煤层的一些矿区 充水岩层的富水性受裂隙发育程度控制 当煤层位于当地侵蚀基准而以下 附近有地表水体 可发生大量涌水或造成突水事故 成为水文地质条件较复杂的矿床 18 开采时 断裂带突水问题 盲湖突水问题 脉状矿床塌陷带充水问题 预防地下宽大裂隙突水问题 玄武岩突水问题 唐山荆格庄煤矿 开平向斜次级北东向短轴向斜内 在第12层煤底板砂岩中发育有北东和北西 宽0 1 0 3m 向两组宽大裂隙 发生较大突水点51个 每小时突水 200m3者11次 500m3者4次 最大1200m3 疏干漏斗降至 375m时 矿井涌水量达3940m3 h 稳定在3000m3 h 19 查明 岩溶发育与岩性 构造等因素的关系 岩溶在空间的分布规律 充填深度和程度 富水性及其变化 地下水主要径流带的分布 3 岩溶充水矿井 岩溶充水矿井分布较广 如 华北型太原组煤层和华南晚二叠统煤层的矿井 其条件一般复杂 矿井涌水量大 地表水与地下水关系密切 水流通道较畅 排水影响范围大 其富水不均一 各向异性明显 常以集中突水为主 有时伴有突泥 突砂 地表岩溶塌陷现象 20 第一类 以溶隙充水为主的矿床 主要指北方的裂隙岩溶充水矿床 表现 对煤 粘土 铁等沉积矿床存在底板突水的威胁 易引起地下水排水与供水之间的矛盾 开采接近地下水体或强岩溶水充水矿床的防治水问题 21 重点分析 充水层及其边界条件 莱芜铁矿业庄矿 50年代勘探 只有一个来水方向 预计 50m涌水量609m3 d 但在采掘中 仅两个出水点就达6600m3 d 1975年通过放水试验 确定为具有3个方向补给的边界 充水水源 涌水通道 破坏顶底板断裂带的特征 正确的矿井涌水量预测方法 对矿区环境地质问题进行分析 22 恩口矿区l号井 50m水平 自1975年11月至1977年6月排水以来 已涌出泥沙约50万t 煤炭坝矿竹山塘矿井 90m东大巷 在1980年9月23日8时30分发出一声轰响 突出岩溶充填物约500m3 块大者达吨余重 称为 吐固 第二类 以溶洞充水为主的矿床 23 第三类 以暗河管道充水为主的矿床 西南强烈上升区的矿床岩溶发育程度极不均匀 影响到区内地表水缺乏和地下水分布的不均匀 各管道接受降水 多成为复杂孤立的地下河 其中水的运动具管渠水力特征 多呈紊流状态 动态受降水控制 水位与流量暴涨暴落 24 例 红岩矿位于四川盆地南缘 间接顶板有富水的长兴岩溶水 直接底板有茅口岩溶水 矿区内分布有数条断层 七条暗河 影响最大者为海空暗河 长2550m 从海空洼地135号溶洞流至148号泉 排入丛林河 流量为12 67 672L s 为南茅口矿井运输大巷突水点 最大涌水量为153 33m3 min 的水源 在南总回风巷发现一个干溶洞 面积为4 4m2 1974年9月5日暴雨 6日该处涌水突然达300m3 min 矿井总涌水量达67 2 104m3 d 淹井 25 各类充水矿床 当其充水方式为直接充水时 应着重查明直接充水含水层的富水性 渗透性 地下水的补给来源和地段 当直接充水含水层裸露时 还应查明地表汇水面积及大气降水的入渗补给强度 充水方式为顶板间接充水时 应着重查明直接顶板隔水层或弱透水层的岩性 厚度及其稳定性 受断裂构造破坏程度 研究和估算导水裂隙带高度 分析主要充水含水层地下水进入矿井的地段 充水方式为底板间接充水时 应着重查明承压含水层径流特征 直接底板的岩性 厚度及其变化 岩石的水理性质 以及断裂构造对底板完整性的变化程度 分析可能产生底鼓 突水的地段 26 1984年煤炭工业部颁发的 矿井水文地质规程 二 矿井水文地质类型的划分 一 煤矿矿井水文地质分类方案 针对性做好矿井水文地质工作 矿井的水文地质条件复杂程度划分为简单 中等 复杂 极复杂四个类型 分类依据 27 28 矿井水文地质规程 试行 中对不同类型矿井的水文地质工作要求 1 极复杂类型矿井2 复杂类矿井3 中等型矿井4 简单型矿井 二 不同类型矿井对水文地质工作的要求 29 1 极复杂型矿井极复杂型矿井除必须按照水文地质特点和开采需要进行补充调查 勘探和专门试验 建立井上 下水动态观测网 坚持长期观测 以及健全观测资料台帐和历时曲线等外 还应做以下工作 1 高原山地向斜正地形岩溶矿区 要注重岩溶调查 暗河探测和封闭汇水洼地的水均衡工作 研究分析探放 堵截暗河水的方案与措施 30 2 石灰岩露头分布范围广 河溪发育 山塘水库多的矿区 要注重地表水体 岩溶泉与井下出水点关系的调查分析 做好探放溶洞泥砂水工作 防止大突水的威胁 3 经常直接或间接受煤层顶 底部石灰岩溶洞 溶隙高压富含水层突水威胁的矿区 井 要开展区域水文地质综合调查 研究岩溶发育规律 并进行大口径抽水试验 井下大型放水试验及连通试验等 勘查岩溶水集中的强径流带或岩溶管道的分布 31 矿井开采 要研究制订具有针对性的截 堵截水源 排 疏降 措施方案 要注重突水与隔水层岩性 厚度 水压 构造及采矿等关系的探查与研究 不断寻求突水规律 4 岩溶矿区要注重地面岩溶塌陷规律的调查研究 并寻求防治途径 32 2 复杂型矿井 1 开采含水 流 砂层 厚砾石层及地表河