矿井水文地质PPT课件

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（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第1页/共74页 根据矿井主要充水含水层的容水空间特征，将充水矿井分为以下三类第一类第一类孔隙含水层充水为主孔隙充水矿井第二类第二类裂隙含水层充水为主裂隙充水矿井 岩溶含水层充水为主第一亚类 以溶蚀裂隙为主第二亚类 以溶洞为主第三亚类 以暗河为主充水井类型岩溶充水矿井第三类第三类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

2、为以下三种：1.2.3第2页/共74页 根据主要煤层与当地侵蚀基准面的关系，地下水的补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，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，以及水言语地质边界的复杂程度，将各类系覆盖情况，以及水言语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。充水矿床勘探的复杂程度划分为以下三种类型。主要充水含水层位置、煤层与主要充水含水层之间关系直接充水的矿井（含冒落带和底板破坏厚度）与煤层直

3、接接触，地下水直接进入矿井顶板间接充水的矿井煤层冒落带之上；有隔水层（一般指钻孔单位涌水量小于0.001L/s.m的岩层）或弱透水层，地下水通过构造破碎带、导水裂隙带或弱透水层进入矿井。底板间接充水的矿井煤层之下；有隔水层或弱透水层。承压水通过底板薄弱地段、构造破碎带、弱透水层或导水的岩溶陷落柱进入矿井。第3页/共74页第一型 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；或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

4、单。 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，或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。 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。第4页

5、/共74页 1.孔隙充水矿井 2.裂隙充水矿井 3.岩溶充水矿井第5页/共74页 孔隙充水矿井孔隙充水矿井主要分布于山间盆地、山前平原和河流冲于山间盆地、山前平原和河流冲积平原，如内蒙的扎赉诺尔、吉林舒兰煤矿等。这些煤矿的积平原，如内蒙的扎赉诺尔、吉林舒兰煤矿等。这些煤矿的主要充水岩层主要充水岩层埋藏浅，多数矿区的主要，多数矿区的主要充水来源为降水，部为降水，部分受地表水补给，矿井涌水量季节性变化较大。分受地表水补给，矿井涌水量季节性变化较大。矿井充水程度取决于疏松岩层的厚度和岩性结构特征，地表水体的规模取决于疏松岩层的厚度和岩性结构特征，地表水体的规模及其与含水层的联系程度，以及开采方法。由

6、于煤层顶、底及其与含水层的联系程度，以及开采方法。由于煤层顶、底板和露天采矿场边坡稳定性能差，常产生流砂冲溃与边坡滑板和露天采矿场边坡稳定性能差，常产生流砂冲溃与边坡滑落，开采时的工程地质条件比较复杂。落，开采时的工程地质条件比较复杂。应着重查明含水层的含水层的成因类型、分布、结构、粒度、磨园度、类型、分布、结构、粒度、磨园度、分选性、胶结程度、富水性、渗透性及其变化；查明流砂层分选性、胶结程度、富水性、渗透性及其变化；查明流砂层的空间的空间分布和特征，含（隔）水层的组合关系，各含水层之和特征，含（隔）水层的组合关系，各含水层之间、含水层与弱透水层以及与地表水之间的间、含水层与弱透水层以及与地

7、表水之间的水力联系，评价系，评价流砂层的疏干条件及降水和地表水对矿井开采的影响。流砂层的疏干条件及降水和地表水对矿井开采的影响。第6页/共74页 裂隙充水矿井多裂隙充水矿井多分布于山区和丘陵区，如华北二迭系山于山区和丘陵区，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。煤层位于当地侵蚀基准面以下，附近有地表发育程度控制。煤层位于当地侵蚀基准面以下，附近有地表水体，并有巨大的构造破碎带或采空塌陷裂隙与水体沟通时，水体，并有巨大的构造破碎带或采空塌陷裂隙与水体沟通时，水文地质条件较为复杂。水文地质条件较为复杂。勘

8、探勘探应着重查明裂隙含水层的性质、规模、发育程度、分布裂隙含水层的性质、规模、发育程度、分布规律、充填情况及其富水性；岩石风化带的的深度和风化程规律、充填情况及其富水性；岩石风化带的的深度和风化程度；度；构造破碎的性质、形态、规模，与各含水层和地表水的破碎的性质、形态、规模，与各含水层和地表水的水力联系；裂隙含水层与其相对隔水层的；裂隙含水层与其相对隔水层的组合关系。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世煤层的矿井。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

9、象。应着重查明应着重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。第7页/共74页第8页/共74页各类充水矿井：各类充水矿井：直接充水时，应着重查明直接充水含水层的富水性、，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、补给边界、补给途径和地段；直接充水渗透性，地下水的补给来源、补给边界、补给途径和地段；直接充水含水层与其它含水层、地表水、导水断裂的关系。当直接充水含水层含水层与其它含水层、地表水、导水断裂的关系。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。裸露时，还应查明地表汇水面积

10、及大气降水的入渗补给强度。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分布、岩，应着重查明直接顶板隔水层或弱透水层的分布、岩性、厚度及其稳定性、岩石的物理力学性质和水理性质、裂隙发育情性、厚度及其稳定性、岩石的物理力学性质和水理性质、裂隙发育情况、受断裂构造破坏程度，研究和估算导水裂隙带高度，分析主要充况、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。水含水层地下水进入矿井的地段。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、，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，岩石的物理力学性质和水理性质，以及断裂构造对

11、底厚度及其变化，岩石的物理力学性质和水理性质，以及断裂构造对底板完整性的变化程度，分析、论证可能产生底鼓、突水的地段。板完整性的变化程度，分析、论证可能产生底鼓、突水的地段。以溶隙、溶洞为主的，应查明上覆松散层的岩性、结构、厚度，或上，应查明上覆松散层的岩性、结构、厚度，或上覆岩石风化层的厚度、风化程度及物理力学性质，分析在疏干排水条覆岩石风化层的厚度、风化程度及物理力学性质，分析在疏干排水条件下产生突水、突泥、地面塌陷的可能性、塌陷的程度、分布范围。件下产生突水、突泥、地面塌陷的可能性、塌陷的程度、分布范围。对层状发育的，还应查明相对隔水层和弱含水层的分布。对层状发育的，还应查明相对隔水层和

12、弱含水层的分布。 以暗河为主的，应着重查明岩溶洼地、漏斗、落水洞等位置及其，应着重查明岩溶洼地、漏斗、落水洞等位置及其与暗河之间的联系；暗河发育与岩性、构造等因素的关系；暗河的补与暗河之间的联系；暗河发育与岩性、构造等因素的关系；暗河的补给来源、范围、补给量、补给方式及其与地表水的转化；暗河入口处给来源、范围、补给量、补给方式及其与地表水的转化；暗河入口处的高程、流量及其变化；暗河水系与矿井的相互关系、对开采的影响。的高程、流量及其变化；暗河水系与矿井的相互关系、对开采的影响。 第9页/共74页 在1984年煤炭工业部颁发的矿井水文地质规程（试行）中，为了有针对性做好矿井水文地质工作，从矿区水

13、文地质条件、井巷充水及其相互关系出发，根据受采掘破坏或影响的含水层性质、富水性以及补给条件、单井年平均涌水量和最大涌水量、开采受水害影响程度和防治水工作难易程度等，将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（表6-1）。第10页/共74页表6-1 煤矿矿井水文地质类型划分表 类别类别分类依据分类依据水文地质简单水文地质简单水文地质中等水文地质中等水文地质复杂水文地质复杂水文地质极复杂水文地质极复杂受受采采掘掘破破坏坏影影响响的的含含水水层层含含水水层层性性质质及及补补给给条条件件受采掘破坏或影响的孔隙裂受采掘破坏或影响的孔隙裂隙、溶隙含水层，补给条件隙、溶隙含水层，补给

14、条件差，补给水源少或极少，如差，补给水源少或极少，如：1 1、露头区被粘土类土层、露头区被粘土类土层覆盖；覆盖；2 2、被断层切割封闭、被断层切割封闭；3 3、地表泄水条件良好；、地表泄水条件良好；4 4、属于深部井田；、属于深部井田；5 5、在当、在当地侵蚀基准面以上开采；地侵蚀基准面以上开采；6 6、属高原山地背斜正地形，、属高原山地背斜正地形，煤层底部灰岩无出露；煤层底部灰岩无出露；7 7、煤层距顶底板上下富含水层煤层距顶底板上下富含水层距离很大距离很大受采掘破坏或影响的孔受采掘破坏或影响的孔隙裂隙、溶隙含水层补隙裂隙、溶隙含水层补给条件一般，有一定的给条件一般，有一定的补给水源补给水源

15、受采掘破坏受采掘破坏或影响直的或影响直的主要是灰岩主要是灰岩溶隙一溶洞溶隙一溶洞含水层、厚含水层、厚层砂砾石含层砂砾石含水层（煤层水层（煤层直接顶、底直接顶、底板为含水砂板为含水砂层），其补层），其补给条件好，给条件好，补给水源充补给水源充沛沛受采掘破坏或影响的为岩受采掘破坏或影响的为岩溶含水层，其补给条件好溶含水层，其补给条件好，补给水源极充沛。，补给水源极充沛。1 1、矿、矿井经常直接或间接受煤层井经常直接或间接受煤层顶、底部灰岩溶洞一溶隙顶、底部灰岩溶洞一溶隙高压富含水层突水的威胁高压富含水层突水的威胁。2 2、灰岩露头分布范围广、灰岩露头分布范围广，河溪发育，山塘水库多，河溪发育，山塘

16、水库多；3 3、在高原山地向斜正地、在高原山地向斜正地形矿区灰岩岩溶非常发育形矿区灰岩岩溶非常发育，常形成暗河系统或汇水，常形成暗河系统或汇水封闭洼地封闭洼地单位涌水量单位涌水量q q (L/s.m)(L/s.m)0.10.10.1-20.1-22-102-101010矿井涌水矿井涌水量量m m3 3.h-1.h-1年平均最大年平均最大180180( (西北地区西北地区0-100) 3000-100) 300180-600180-600( (西北地区西北地区100-150)100-150)120030003000开采受水害的影响程度开采受水害的影响程度采掘工程一般不受水害影响采掘工程一般不受水

17、害影响采掘工程受水害影响，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全但不威胁矿井安全采掘工程、采掘工程、矿井安全受矿井安全受水害威胁水害威胁矿井突水频繁，来势凶矿井突水频繁，来势凶猛，含泥砂率高、采掘猛，含泥砂率高、采掘工程、矿井安全受水害工程、矿井安全受水害严重威胁严重威胁防治水工作的难易程度防治水工作的难易程度防治水工作简单防治水工作简单防治水工作简单或易于防治水工作简单或易于进行进行防治水工程防治水工程量较大，难量较大，难度较高，防度较高，防治水的经济治水的经济技术效果较技术效果较差差防治水工程量大、难度防治水工程量大、难度高，往往难以治本或防高，往往难以治本或防治水的经济技术效果极治水的经济

18、技术效果极差差第11页/共74页矿井水文地质规程（试行）中对不同类型矿井的水文地质工作要求如下:1极复杂类型矿井2复杂类型矿井3中等型矿井4简单型矿井第12页/共74页 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：观测资料台帐和历时曲线等外，还应做以下工作：1 1）高原山地向斜正地形岩溶矿区，要注重岩溶调查、暗河探测和封闭汇高原山地向斜正地形岩溶矿区，要

19、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。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。2 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，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。防止大突水的威胁。3 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

20、质综合调查，研究岩溶发育规律，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。矿井开采，要研究制订具有针对性集中的强径流带或岩溶管道的分布。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。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 4）岩溶矿区要

21、注重地面岩溶塌陷规律的调查研究，并寻求防治途径。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。第13页/共74页 复杂型矿井应根据各矿的特点和开采需要，参照复杂型矿井应根据各矿的特点和开采需要，参照极复杂型矿井的要求进行工作。其中：极复杂型矿井的要求进行工作。其中：1）开采含水（流）砂层、厚砾石层及地表河湖等水开采含水（流）砂层、厚砾石层及地表河湖等水体下煤层的矿区（井），要分析研究煤（岩）柱的体下煤层的矿区（井），要分析研究煤（岩）柱的隔水性能，注重观测导水裂隙带高度，并研究其规隔水性能，注重观测导水裂隙带高度，并研究其规律。律。2）开采煤层顶板直接为含水（流）砂层的矿井，在开采

22、煤层顶板直接为含水（流）砂层的矿井，在进行开采时应加强砂层水疏干和水砂分离方法的研进行开采时应加强砂层水疏干和水砂分离方法的研究。究。3）山区地表渗漏水较严重的矿井，要注重渗漏调查，山区地表渗漏水较严重的矿井，要注重渗漏调查，实测并研究制订防渗措施方案。实测并研究制订防渗措施方案。第14页/共74页l 中等型矿井应根据开采需要，进行一些单项的水文地质补充调查、勘探、试验、动态观测和正常的井下水文地质工作。第15页/共74页 简单型矿井应根据矿井的具体情况进行正常的水文地质工作。第16页/共74页（一）地面水文地质补充调查（一）地面水文地质补充调查（二）地面水文地质观测（二）地面水文地质观测（三

23、）井下水文地质观测（三）井下水文地质观测一一 、水文、水文地质补充调地质补充调查与观测查与观测二、二、 矿井水文矿井水文地质补充勘探地质补充勘探第17页/共74页一、地面水文地质补充调查一、地面水文地质补充调查 气象调查气象调查 地貌调查地貌调查 地质调查地质调查 地表水体调查地表水体调查 井泉调查井泉调查 古井老窑的调查古井老窑的调查 小煤矿调查小煤矿调查 地面岩溶调查地面岩溶调查 第18页/共74页 气象调查气象调查 应着重调查收集降水量、蒸发量、气温、气压、应着重调查收集降水量、蒸发量、气温、气压、相对湿度、风向、风速及其历年月平均值和两极值等资料。相对湿度、风向、风速及其历年月平均值和

24、两极值等资料。 地貌调查地貌调查 应着重调查由开采和地下水活动而引起的滑坡、应着重调查由开采和地下水活动而引起的滑坡、塌陷、人工湖等地貌变化，岩溶发育矿区的各种岩溶地貌形态。塌陷、人工湖等地貌变化，岩溶发育矿区的各种岩溶地貌形态。 地质调查地质调查 调查第四纪松散覆盖层、基岩露头，应基本查明调查第四纪松散覆盖层、基岩露头，应基本查明其时代、岩性、厚度、富水性及地下水的出露等，并划分出含其时代、岩性、厚度、富水性及地下水的出露等，并划分出含水层或相对隔水层。地质构造应基本查明其形态、产状、性质、水层或相对隔水层。地质构造应基本查明其形态、产状、性质、规模、破碎带（范围、充填物、胶结程度、导水性）

25、及有无泉规模、破碎带（范围、充填物、胶结程度、导水性）及有无泉水出露等。水出露等。 地表水体调查地表水体调查 应调查与搜集矿区河流、渠道、湖泊、积水应调查与搜集矿区河流、渠道、湖泊、积水区、山塘、水库的历年水位，流量，积水量，最大洪水淹没范区、山塘、水库的历年水位，流量，积水量，最大洪水淹没范围，含泥砂量，水质和地表水体与下伏含水层的关系等。围，含泥砂量，水质和地表水体与下伏含水层的关系等。第19页/共74页 井泉调查井泉调查 应调查井泉的位置、标高、深度、出水层位、涌水应调查井泉的位置、标高、深度、出水层位、涌水量、水位、水质、水温、有无气体溢出、流出类型及其补给水源。量、水位、水质、水温、

26、有无气体溢出、流出类型及其补给水源。并素描泉水出露的地形地质平面图、剖面图。并素描泉水出露的地形地质平面图、剖面图。 古井老窑的调查古井老窑的调查 应调查古井老窑的位置及开采、充水、排水、应调查古井老窑的位置及开采、充水、排水、停采原因等情况，察看地面塌陷地形，圈出采空区，并估算积水停采原因等情况，察看地面塌陷地形，圈出采空区，并估算积水量。量。 小煤矿调查小煤矿调查 应调查小煤矿的位置、范围、开采煤层、地质构应调查小煤矿的位置、范围、开采煤层、地质构造、采煤方法、采出煤量、隔离煤柱、与大矿的空间关系，并搜造、采煤方法、采出煤量、隔离煤柱、与大矿的空间关系，并搜集系统完整的采掘工程平面图及有关

27、资料。对已报废小井的图纸集系统完整的采掘工程平面图及有关资料。对已报废小井的图纸资料，必须存档备查。资料，必须存档备查。对于生产小煤矿，还应调查其生产安排、排水能力、井巷出水层对于生产小煤矿，还应调查其生产安排、排水能力、井巷出水层位、水质、涌水量、充水因素、与大矿之间的水害关系。位、水质、涌水量、充水因素、与大矿之间的水害关系。 地面岩溶调查地面岩溶调查 应调查岩溶发育的形态、分布范围。对地下水应调查岩溶发育的形态、分布范围。对地下水运动有明显影响的进水口、出水口和通道，应进行详细调查，必运动有明显影响的进水口、出水口和通道，应进行详细调查，必要时可进行连通试验和暗河测绘工作。要分析岩溶发育

28、规律、地要时可进行连通试验和暗河测绘工作。要分析岩溶发育规律、地下水迳流方向，圈定补给区，测定补给区内的渗漏情况，估算地下水迳流方向，圈定补给区，测定补给区内的渗漏情况，估算地下迳流量。有岩溶塌陷的区域，还应进行岩深塌陷的测绘工作。下迳流量。有岩溶塌陷的区域，还应进行岩深塌陷的测绘工作。第20页/共74页二、地面水文地质观测二、地面水文地质观测n（）（） 气象观测气象观测 凡距离气象台（站）较远（大于30公里）的矿区或矿井，应设立气象观测站，按相应要求选择站址；较近地区，建雨量观测站。观测项目，与气象调查内容相同。n（）（） 地表水观测地表水观测 观测项目与地表水调查内容同。观测时间，一般为每

29、月一次，雨季或暴雨后增加观测次数。n（）（） 地下水动态观测地下水动态观测第21页/共74页1）复杂型和极复杂型矿区（井），设计动态观测网。尽量利用现）复杂型和极复杂型矿区（井），设计动态观测网。尽量利用现有钻孔、井、泉等有钻孔、井、泉等观测点观测点地段：对矿井生产建设有影响的主要含水层；影响矿井充水：对矿井生产建设有影响的主要含水层；影响矿井充水的地下水集中迳流带（构造破碎带）；可能与地表水有水力联系的的地下水集中迳流带（构造破碎带）；可能与地表水有水力联系的含水层；矿井先期开采的地段；在开采过程中水文地质条件可能发含水层；矿井先期开采的地段；在开采过程中水文地质条件可能发生变化的地段；人为

30、因素可能对矿井充水有影响的地质；井下主要生变化的地段；人为因素可能对矿井充水有影响的地质；井下主要突水点附近，或具有突水威胁的地段；疏于边界或隔水边界处。突水点附近，或具有突水威胁的地段；疏于边界或隔水边界处。观测内容主要是水位、水温和水质，泉水流量。观测内容主要是水位、水温和水质，泉水流量。2）观测点统一编号，设固定标志，测定坐标和标高。标高每年复）观测点统一编号，设固定标志，测定坐标和标高。标高每年复测测补测。补测。3）观测工作，在开采前一个水文年进行，采掘中坚持观测。未掌）观测工作，在开采前一个水文年进行，采掘中坚持观测。未掌握动态规律前，每握动态规律前，每57天测一次，随后每月观测天测

31、一次，随后每月观测13次，雨季或遇次，雨季或遇有异常时，再增。有异常时，再增。观测点要求同步进行，按固定的时间和顺序在最短时间内测完。否要求同步进行，按固定的时间和顺序在最短时间内测完。否则，应全部重测。则，应全部重测。保证观测的连续性和精度。水位两次读数差值保证观测的连续性和精度。水位两次读数差值3次。受降水影响的矿井，雨季观测次数应增加。次。受降水影响的矿井，雨季观测次数应增加。2）对井下新揭露的出水点，在涌水量尚未稳定和尚未掌握其）对井下新揭露的出水点，在涌水量尚未稳定和尚未掌握其变化规律前，一般应每天观测一次。对溃入性涌水，在未查明变化规律前，一般应每天观测一次。对溃入性涌水，在未查明

32、突水原因前，应每隔突水原因前，应每隔12h观测一次，以后可适当延长观测间观测一次，以后可适当延长观测间隔时间。涌水量稳定后，可按井下正常观测时间观测。隔时间。涌水量稳定后，可按井下正常观测时间观测。3）当采掘工作面上方影响范围内有地表水体、富含水层、穿）当采掘工作面上方影响范围内有地表水体、富含水层、穿过与富含水层相连通的构造断裂带或接近老窑面积水区时，应过与富含水层相连通的构造断裂带或接近老窑面积水区时，应每天观测充水情况，掌握水量变化。每天观测充水情况，掌握水量变化。4）新凿立、斜井，垂深每延深）新凿立、斜井，垂深每延深10m，观测一次。掘凿至新的，观测一次。掘凿至新的含水层时，应在含水层

33、的顶底板各测一次涌水量。含水层时，应在含水层的顶底板各测一次涌水量。5）应注重观测连续性和精度，要求采用容积法、堰测法、流）应注重观测连续性和精度，要求采用容积法、堰测法、流速仪法或其它先进的测水方法。测量工具仪表要定期校验，以速仪法或其它先进的测水方法。测量工具仪表要定期校验，以减少人为误差。减少人为误差。矿井涌水量观测矿井涌水量观测 第25页/共74页井下疏水降压（疏放老空水）钻孔井下疏水降压（疏放老空水）钻孔涌水量、水压观测涌水量、水压观测在涌水量、水压稳定前，应每在涌水量、水压稳定前，应每小时观测小时观测12次；次；涌水量、水压基本稳定后，按涌水量、水压基本稳定后，按正常观测要求进行。

34、正常观测要求进行。第26页/共74页二、二、 矿井水文地质补充勘探矿井水文地质补充勘探（一）（一） 矿井水文地质补充勘探的范围和要求矿井水文地质补充勘探的范围和要求（二）地面水文地质补充勘探（二）地面水文地质补充勘探（三）井下水文地质勘探（三）井下水文地质勘探第27页/共74页(1) 矿井水文地质补充勘探的范围和要求矿井水文地质补充勘探的范围和要求 矿井水文地质补充勘探的范围矿井水文地质补充勘探的范围补充勘探：原勘探工程量不足，水文地质条件尚未补充勘探：原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清；经采掘揭露，水文地质条件比原勘探报告复查清；经采掘揭露，水文地质条件比原勘探报告复杂。矿井开拓延深、开

35、采新煤系（组），或扩大井杂。矿井开拓延深、开采新煤系（组），或扩大井田范围设计需要；专门防治水工程提出特殊要求；田范围设计需要；专门防治水工程提出特殊要求；补充供水需寻找新水源。补充供水需寻找新水源。2矿井水文地质补充勘探的基本要求矿井水文地质补充勘探的基本要求必须编制补充勘探设计，并按规定报批；设计要依必须编制补充勘探设计，并按规定报批；设计要依据充分、目的明确、工程布置针对性强，要充分利据充分、目的明确、工程布置针对性强，要充分利用矿井有利条件，作到井上、下结合；用矿井有利条件，作到井上、下结合；钻孔和试验的施工技术要求，参照煤炭资源地质勘钻孔和试验的施工技术要求，参照煤炭资源地质勘探有关

36、规程的规定执行探有关规程的规定执行;必须提交成果报告或资料。必须提交成果报告或资料。第28页/共74页1水文地质勘探钻孔的设计和施工的主要水文地质勘探钻孔的设计和施工的主要技术要技术要求求2抽水试验抽水试验3注水试验注水试验（2）地面水文地质补充勘探第29页/共74页水文地质勘探钻孔的设计和施工的主要技术水文地质勘探钻孔的设计和施工的主要技术要求要求 1）每个钻孔要进行单孔设计，包括钻孔结构、止水要求、简易水文观）每个钻孔要进行单孔设计，包括钻孔结构、止水要求、简易水文观测及地球物理测井等。测及地球物理测井等。 2）钻孔施工主要技术要求：）钻孔施工主要技术要求： 必须采用必须采用清水钻进，遇特

37、殊情况需改用泥浆时，必须取得地质部门的同，遇特殊情况需改用泥浆时，必须取得地质部门的同意，但事后要采取补救措施；抽水试验的终孔直径不小于意，但事后要采取补救措施；抽水试验的终孔直径不小于108mm；深；深度大于度大于500m的钻孔；需安装深井泵的大口径钻孔，深井泵下放深度以的钻孔；需安装深井泵的大口径钻孔，深井泵下放深度以上孔段的上孔段的孔斜，不得超过，不得超过2或按设计要求掌握；主要含水层、试验孔或按设计要求掌握；主要含水层、试验孔段及松散层勘探孔的段及松散层勘探孔的岩芯采取率，应不低于，应不低于75%；破碎带的岩芯采取率，；破碎带的岩芯采取率，一般不低于一般不低于50%；钻孔分层（段）隔离

38、止水时，必须通过提水、注水和；钻孔分层（段）隔离止水时，必须通过提水、注水和水文测井等不同方法，检查止水效果，并作正式记录。不合格时，必须水文测井等不同方法，检查止水效果，并作正式记录。不合格时，必须重新止水；穿过可采煤层的钻孔，如煤层顶板或底板有富含水层时，对重新止水；穿过可采煤层的钻孔，如煤层顶板或底板有富含水层时，对顶板导水裂隙带及其以上顶板导水裂隙带及其以上510m孔段，底板以下整个孔深，以及有可孔段，底板以下整个孔深，以及有可能污染水源的整个钻孔，都必须使用高标号水泥浆能污染水源的整个钻孔，都必须使用高标号水泥浆封孔，并须取样检查，并须取样检查封孔质量是否合格，其它孔段可按有关规程规

39、定封孔；观测孔竣工后，封孔质量是否合格，其它孔段可按有关规程规定封孔；观测孔竣工后，要严格抽水洗孔，以确保观测层（段）不被淤塞。要严格抽水洗孔，以确保观测层（段）不被淤塞。 3）水文地质钻孔必须做好）水文地质钻孔必须做好简易水文地质水文地质观测。对没有简易水文地质观。对没有简易水文地质观测资料的钻孔，应降低其质量等级或不予验收（有条件时，应作测资料的钻孔，应降低其质量等级或不予验收（有条件时，应作水文测井）。）。 4）水文地质观测孔，必须安装）水文地质观测孔，必须安装孔口盖，并应做到坚固耐用、观测方便，并应做到坚固耐用、观测方便，遇有损坏或堵塞，要及时进行处理。遇有损坏或堵塞，要及时进行处理。

40、第30页/共74页抽水试验抽水试验 1）采用单孔或小口径孔单孔或小口径孔群抽水试验情况： 资源勘探阶段无抽水资料；对含水层的富水性、影响范围、边界条件均不清；在复杂型和极复杂型矿井进行大口径（地面直通式）抽（放）水试验前，选择孔位时。 2）复杂型和极复杂型矿井，当1) 不能查明水工条件时，应进行井下放水试验井下放水试验。井下条件不具备时，则应进行大口径、大流大流量孔群量孔群抽水试验。试验方法一般应按非稳定流要求进行。 3）为查明受采掘破坏影响的含水层同其它含水层或地表水体之间有无水力联系，应结合抽（放）水进行连通试验连通试验。 4）凡受开采影响钻孔水位较深时，可只作一次最大降深抽水试验，但降深

41、过程的观测，应考虑非稳定流计算的要求，同时应适当加长延续时间。 5）孔群和大口径孔组抽水试验的延续时间，应根据水位涌水量过程曲线稳定趋势而定，但一般不应少于10d。当受开采疏水干扰，水位无法稳定时，应根据具体情况确定。 6）水位观测。抽水前，应对试验孔、观测孔及井上下有关的水文地质点，进行水位（压）、流量观测，必要时可另打专门钻孔测定孔群和大口径孔组的中心水位。第31页/共74页注水试验注水试验 1）要根据透水岩层的岩性和孔隙、裂隙发育深度，确定试验孔段，并严格做好止水）要根据透水岩层的岩性和孔隙、裂隙发育深度，确定试验孔段，并严格做好止水工作。工作。 2）注水前，应测定钻孔水温和注入水的温度

42、。）注水前，应测定钻孔水温和注入水的温度。 3）试验前，必须彻底洗孔。）试验前，必须彻底洗孔。 4）要连续注入稳定水量，以形成稳定的水位。）要连续注入稳定水量，以形成稳定的水位。第32页/共74页井下水文地质勘探井下水文地质勘探 1井下水文地质勘探井下水文地质勘探 2井下水文地质勘探的主要技术要求井下水文地质勘探的主要技术要求 3井下放水试验原则井下放水试验原则 4井下疏干开采试验井下疏干开采试验第33页/共74页1井下水文地质勘探井下水文地质勘探 1）复杂型或极复杂型矿井，采用地面水文地质勘探难以查清问题时，需在井下进）复杂型或极复杂型矿井，采用地面水文地质勘探难以查清问题时，需在井下进行放

43、水试验或连通试验。行放水试验或连通试验。 2）煤层顶、底板有含水（流）砂层或岩溶含水层时，需进行疏水开采试验。）煤层顶、底板有含水（流）砂层或岩溶含水层时，需进行疏水开采试验。 3）受地表水体和地形限制或受开采塌陷影响，地面无施工条件。）受地表水体和地形限制或受开采塌陷影响，地面无施工条件。 4）孔深过大或地下水位过深，地面无法进行水文地质试验。）孔深过大或地下水位过深，地面无法进行水文地质试验。 5）需要在井下寻找供水水源。）需要在井下寻找供水水源。第34页/共74页2井下水文地质勘探的主要技术要井下水文地质勘探的主要技术要求求1）必须有矿（队）总工程师批准的钻孔施工设计，）必须有矿（队）总

44、工程师批准的钻孔施工设计，内容包括对钻孔的各项技术要求和安全措施。内容包括对钻孔的各项技术要求和安全措施。2）掘凿并加固钻窝，保证正常的工作条件。）掘凿并加固钻窝，保证正常的工作条件。3）钻机必须安装牢固；钻孔必须首先下好孔口管，）钻机必须安装牢固；钻孔必须首先下好孔口管，并做耐压试验；在正式施工前，必须安装孔口闸阀，并做耐压试验；在正式施工前，必须安装孔口闸阀，以保护控制放水；在揭露含水层之前，必须安装好以保护控制放水；在揭露含水层之前，必须安装好孔口防喷装置。孔口防喷装置。4）必须按设计施工，并严格执行施工安全措施。）必须按设计施工，并严格执行施工安全措施。5）连通试验不得选用污染水源的示

45、踪剂。）连通试验不得选用污染水源的示踪剂。6）停用或报废的钻孔，要及时封堵，并提出封孔报）停用或报废的钻孔，要及时封堵，并提出封孔报告。告。第35页/共74页3井下放水试验原则井下放水试验原则1）在试放水的基础上，编制放水试验设计，规定试验方）在试放水的基础上，编制放水试验设计，规定试验方法、各次降深值和放水量。法、各次降深值和放水量。2）做好放水试验前的准备工作，固定人员，检验校正观）做好放水试验前的准备工作，固定人员，检验校正观测仪器和工具，检查排水设备能力和放水路线。测仪器和工具，检查排水设备能力和放水路线。3）放水前，必须在同一时间对井上下观测孔和出水点进）放水前，必须在同一时间对井上

46、下观测孔和出水点进行一次水位、水压、涌水量、水温、水质的观测（测行一次水位、水压、涌水量、水温、水质的观测（测定）。定）。4）放水试验延续时间，可根据具体情况确定。当涌水量、）放水试验延续时间，可根据具体情况确定。当涌水量、水位难以稳定时，试验延续时间一般不少于水位难以稳定时，试验延续时间一般不少于1015天。天。选取观测时间间隔应考虑到非稳定流计算的需要。中心选取观测时间间隔应考虑到非稳定流计算的需要。中心水位或水压必须与涌水量同步观测。水位或水压必须与涌水量同步观测。5）观测数据应及时登入台账，并绘制涌水量）观测数据应及时登入台账，并绘制涌水量水位历时水位历时曲线。曲线。6）放水试验结束后

47、，必须及进进行资料整理。）放水试验结束后，必须及进进行资料整理。第36页/共74页4井下疏干开采试验井下疏干开采试验 1）必须有专门的施工设计。）必须有专门的施工设计。 2）要预计最大涌水量。）要预计最大涌水量。 3）必须建立能保证排出最大涌水量的排水系统。）必须建立能保证排出最大涌水量的排水系统。 4）应选择适当位置建筑防水闸门。）应选择适当位置建筑防水闸门。 5）要做好钻孔超前探水和防水降压工作。）要做好钻孔超前探水和防水降压工作。 6）做好井上下水位、水压、涌水量的观测工作。）做好井上下水位、水压、涌水量的观测工作。第37页/共74页第38页/共74页内容提要一、煤矿水害产生的主要原因及

48、水害防治工作的主要任务二、生产中主要充水水源及水害三、 矿井水文地质工作的阶段划分及主要任务四、矿井水文地质的主要图件五、矿井水文地质工作的主要表格六、井下出（突）水点调查七、地下水动态观测方法和注意事项八、水样采集方法和注意事项 实训4：矿井水的动态观测与测定第39页/共74页 井巷开拓和回采中，要接近、揭露或波及破坏某些含水层井巷开拓和回采中，要接近、揭露或波及破坏某些含水层（体）。这些工程处于含水层水位以下，水体就会向井巷或采场（体）。这些工程处于含水层水位以下，水体就会向井巷或采场涌出涌出:滴淋水、突水等。其形式取决于地质构造部位，含水层的富滴淋水、突水等。其形式取决于地质构造部位，含

49、水层的富水性、补给量和水压，以及工程对含水层破坏程度。水性、补给量和水压，以及工程对含水层破坏程度。 水害是煤矿的五大自然灾害之一，仅次于瓦斯危害。煤矿水害水害是煤矿的五大自然灾害之一，仅次于瓦斯危害。煤矿水害防治工作的任务：防治工作的任务：1研究制定合理的开拓、开采方案，最大限度地限制或减少其对研究制定合理的开拓、开采方案，最大限度地限制或减少其对 各层地下水原有平衡条件的破坏；各层地下水原有平衡条件的破坏；2采取针对性的技术措施，改造、限制主要水患因素：采取针对性的技术措施，改造、限制主要水患因素：3建立合理的矿井综合防水体系，提高矿井的抗灾变能力。建立合理的矿井综合防水体系，提高矿井的抗

50、灾变能力。第40页/共74页充水水源有：地表水（含河充、湖泊、洼地积水等），松散充水水源有：地表水（含河充、湖泊、洼地积水等），松散砂层水，顶底板灰岩岩溶水（含岩溶陷落柱水），煤系顶板砂砂层水，顶底板灰岩岩溶水（含岩溶陷落柱水），煤系顶板砂岩裂隙水，老窑、老空、老巷积水，老钻孔积水。可以发生淹岩裂隙水，老窑、老空、老巷积水，老钻孔积水。可以发生淹采区、水平乃至全矿井的水源。采区、水平乃至全矿井的水源。岩溶陷落柱的动、静储量丰富，突水危害最大、治理恢复难。岩溶陷落柱的动、静储量丰富，突水危害最大、治理恢复难。如如1984年开滦范各庄矿年开滦范各庄矿2171工作面突水，在世界采矿史上名列工作面突水

51、，在世界采矿史上名列第一，高峰期第一，高峰期11个小时平均涌水量为个小时平均涌水量为123180m3/h，21小时后小时后全矿被淹，并株连邻矿；又如全矿被淹，并株连邻矿；又如2004年年4月月12日河北邢台东庞矿日河北邢台东庞矿2903工作面突水，最大水量工作面突水，最大水量74000 m3/h；与淮南邻近的皖北任；与淮南邻近的皖北任楼楼7222工作面工作面1996年年2月月4日突水，最大水量达日突水，最大水量达11854m3/h，初，初期投产矿井被淹。期投产矿井被淹。老窑、老空、老巷积水及老钻孔积（导）水，水量集中，突老窑、老空、老巷积水及老钻孔积（导）水，水量集中，突然溃出，来势迅猛，冲击

52、力和破坏力很大，对人身安全的危害然溃出，来势迅猛，冲击力和破坏力很大，对人身安全的危害极大。极大。其它水源影响生产，灾害有限。其它水源影响生产，灾害有限。第41页/共74页全面调查、勘探查明矿区（井田）开采水文地质条件，全面调查、勘探查明矿区（井田）开采水文地质条件，分析掌握各煤层、采掘工作面开采受威胁的水源分析掌握各煤层、采掘工作面开采受威胁的水源 、水害、水害威胁情况，制定水害防治技术方法和措施，是保障矿井威胁情况，制定水害防治技术方法和措施，是保障矿井正常生产安全的需要。具体任务是：正常生产安全的需要。具体任务是：一一补勘查明直接充水和间接充水含水层的赋存特征、厚度、补勘查明直接充水和间

53、接充水含水层的赋存特征、厚度、富水性及补、径、排条件，评价各含水层对矿井开采的安富水性及补、径、排条件，评价各含水层对矿井开采的安全影响情况。全影响情况。 二二受强含水层（体）威胁的煤层或块段、工作面，制定水受强含水层（体）威胁的煤层或块段、工作面，制定水害防治技术方法和措施。害防治技术方法和措施。 三三开展水害的分析、预测预报和防探水。开展水害的分析、预测预报和防探水。 四四开展矿井生产阶段水文地质调查和水文地质观测工作。开展矿井生产阶段水文地质调查和水文地质观测工作。第42页/共74页矿井水文地质工作的阶段划分及主要任务1煤矿区水文地质工作的阶段划煤矿区水文地质工作的阶段划分分普查勘探阶段

54、矿井建设阶段矿井生产阶段2矿井建设阶段水文地质工作任矿井建设阶段水文地质工作任务务3矿井生产阶段水文地质工作任矿井生产阶段水文地质工作任务务第43页/共74页基本掌握基本掌握矿井水文地质条件，研究和解决矿井建设中的水文地质问题，防治水害，以保证矿井正常建设安全的需要。具体任务是：一一补勘查明井筒、井巷等穿越和揭露各含水层的赋存特征、厚度、富水性及补、径、排条件，制定过各含水层水害防治技术方案。二二开展矿井建设阶段水文地质调查和水文地质观测工作 三三开展井筒、井巷等穿越和揭露含水层的水情水害分析、预测和预防，制定过含水层水害防治技术措施。四四为矿区（井）生产、生活供水进行调查、勘探，提供专门供水

55、勘查资料或报告。五五根据需要进行矿区（井）环境水文地质调查和研究，提供专门资料等。第44页/共74页为保证矿井安全生产，严防各类水害事故对生产的影响，做好矿井水文地质日常工作。在矿井建设和生产中，需要编制以下矿井水文地质必备图件必备图件：一、一、矿井水文地质剖面图。二、二、综合水文地质柱状图。三、三、综合水文地质图。四、四、矿井充水性图。五、五、矿井涌水量与各种相关因素（如主要含水层水位、大气降雨、开采面积等）历时曲线图。六、六、矿井排水系统图七、七、矿井地面排涝系统图。八、八、水体下开采矿井需编制基岩面等高线图、煤系上覆新生界松散含水层（组）和隔水层等厚线图等。第45页/共74页矿井日常生产

56、中，需要建立以下水文地质表格资料。主要有 一、一、矿井涌水量观测台帐。二、二、钻孔水位观测台帐。三、三、井下钻孔水压、水量观测台帐。四、四、矿井突（出）水点台帐。五、五、井下水文地质钻孔台帐。六、六、地面水文地质钻孔台帐。七、七、抽（放）水试验成果台帐。八、八、水质分析成果台帐。九、九、井上下封闭不良钻孔台帐。十、十、井上下排水设备、设施参数台帐。十一、十一、水体下开采矿井还需建立：新生界含（隔）水层（组）对比划分成果台帐，覆岩破坏成果台帐等。第46页/共74页井下发生出水或突水，要及时到现场调查，分析确定出水水源、通道，预测对生产影响程度，制定和落实出水水害影响防治措施等。其具体方法和 调查

57、内容为：1调查初始出水时间、水量，观测水量随时间变化规律。2采集水样分析水质，结合图纸、台帐，分析水源水源。3综合有关地质、水文地质资料，分析判定通道通道。4预测出（突）水水量水量变化趋趋势，分析判断影响程度影响程度，制定制定出水区（点）水害治理治理技术方案和措施措施。5当出水量较大，出水水源为强含水层或较强含水层，应同时加密监测加密监测直接充水含水层水位、水压、总出水量变化情况，监测间接充水含水层的水位变化等。6将调查资料及时填绘及时填绘、填写至相应图纸、台帐等。第47页/共74页地下水的动态观测是掌握地下水基本规律的途径，是矿井水的治理和水灾防治的重要依据。包括地下水水位（压）、水量、水温

58、等内容，具体如下：（一）地下水位动态观测 （二）地下水水压观测（三）矿井涌水量观测 （四）地下水温度观测第48页/共74页 (一一)地下水位动态观测地下水位动态观测1观测方法观测方法钟响法、音响式水位计、仪表式水位计、灯显式水位计、自记水位计、半自动测井仪、遥测水位计等。2注意事项注意事项钟响法普遍采用。用于地下水位埋深较浅； 音响式水位计、仪表式水位计、灯显式水位计，采用导线与水面接触时构成回路方法，发光、发声或显示。应防止孔壁漏水误报；自记水位记、半自动测井仪、遥测水位计：造价高，要求高，在特殊工作时使用。第49页/共74页(二二)地下水水压观测地下水水压观测 1观测方法观测方法有水头测量

59、法、压力表法、压力计法、压力传感器法。2注意事项注意事项水头测量法，是出水口加接套管、胶管超出静水压力水位以上，观测水位高度。适于在压力水头不高时，不宜在井下采用。压力表法，常用，但精度不高，受压力表刻度读数度影响较大。压力计法，原理和装置与压力表法相似，用压力计测定压力，再换算水头高，精度较差。压力传感器法，观测精度高。造价高、使用保管复杂。 第50页/共74页 (三三)矿井涌水量观测矿井涌水量观测1观测方法观测方法有容积法（如量桶、水箱、水塔、蓄水池）、堰测法（分三角堰、梯形堰、矩形堰法）、差压法（分圆缺孔板仪、孔板流量计、缩径管法）、叶轮式孔口瞬时流量计法、流速仪法、浮标法等。2注意事项

60、注意事项容积法流量小时常用。容积大，精度高；反之，精度降低。堰测法常用，分三角堰、梯形堰法、矩形堰法。三角堰法用于水量较小时，梯形堰法用于水量较大时，矩形堰法用于水量大时，观测精度受堰箱水位波动影响。测量过堰水深h时，应在堰口上游3h处进行。差压法应用较少，其中孔板流量计应用稍多，精度较高。孔口瞬时流量计法，适用于3-6寸管口测量水量，精度高，试验中较常采用。流速仪法（明渠），水量较大时采用，要有3-5m长完整的矩形断面水沟。浮标法因观测误差大，一般不予采用。堰测法、流速仪法，根据现场观测数据结果，通过查相对应的换算表，可得到水量数据 第51页/共74页 （四） 地下水温度观测 可采用温度表（