《矿井充水条件》PPT课件.ppt

第八章 矿井充水条件 第一节 影响矿井充水的自然因素 第二节 影响矿井充水的人为因素 第三节 矿井充水条件分析 矿井充水条件 矿井水：采矿过程中涌入矿井巷道 的水称为矿井水。 人们将矿井充水水源、充水通道和 影响矿井充水程度等三类因素 的综合作用结果称为矿床的充 水条件。 矿井充水条件既取决 于矿井所处的自然地理、 地质和水文地质特征，也 取决于矿井建设和生产过 程中采矿活动对天然水文 地质条件的改变，它是一 系列自然因素和人为因素 错综复杂的 影响结果。 因此在正确分析和评价矿井 充水条件前，应首先了解 各种自然因素和人为因素 对矿井充水所起的作用。 大气降水 地形 地表水 井巷围岩的性质 地质构造 岩溶陷落柱 第一节 影响矿 井充水 的自然 因素 一、大气降水 是主要补给来源。其影响，既与降水的特点有关，也 与降水的入渗条件有关 。 对于露天矿：降水直接降落在矿坑内，形成降雨 径流，其水量大小决定于降雨量、露天坑范围及其汇水 条件；矿坑充水与降水关系极为密切，雨后坑内水量立 即增大。由于大气降水的多样性和自然地理条件的 复 杂性，使降水的入渗过程十分错综复杂，对矿井充水的 影响千差万别。 （一）周期性变化 季节性（年周期性 )变化 2多年周期性变化 （ 二）降水的影响随深度减弱 特点： 图 1 淄博洪山矿涌水量与降水量关系曲线图 1-月降水量； 2-月矿井涌水量 如图 二 地形 地形直接影响矿井水的汇集和排泄，它是控制矿井涌 水量大小和防治工作难易程度的主要因素之一。 地形影响反映在矿井相对于当地侵蚀基准面的位置。 （一）位于当地侵蚀基准面以上的矿井 （二）位于当地侵蚀基准面以下的矿井 （一）地表水涌入或灌入矿井的途径 1通过第四系松散砂砾层及基岩露头。如山东新汶西港矿大汶 河水通过松散砂砾层补给四灰含水层而导致矿井充水。 三、 地表水 能否成为充水水源，取决于地表水体与井巷之间有无直接 或间接联系的 通道 。 2通过小窑采空区，如山东淄博洪山矿 1962年雨季 东大沟洪水位上升，淹没沟两岸的南北炮台两对小 窑，地表水沿小窑采空隙泄入井，最大涌水量达 614m3/h； 3通过地表岩溶塌陷，如湖南涟邵恩口二井，木杉 河洪水冲垮河堤，灌入塌陷区，溃入矿井，最大涌 水量达 3500m3/h。 4地表水体下采煤，冒落裂隙带与地表水体沟通， 如吉林辽源梅河一井水库透水造成淹井。 图 2 地表水通过松散沙砾层补给薄层灰岩导致矿井 充水 1-石灰岩； 2-含水砂砾岩； 3-河水位； 4-黄土层； 5-煤层； 6-断层；一六为灰岩名称 （二）影响涌入量大小的因素 1井巷与地表水体间的岩石渗透性 2地表水体与井巷的相对位置 井巷低成为充水水源 ； 如湖南某矿，距河下 50m 深的巷道涌水量为 132m3/h 360m3/h，其中 76% 81%为河水补给；距河下 125m 250m深的井 巷，涌水量减为 11m3/h 17m3/h, 河水几乎没有 影响。 3地表水体的性质和规模 当常年性水体，则水体为定水头补给边界，量大 而稳，淹井后不易恢复；若为季节性水体，间断 补给，量随季节变化。 四、 井巷围岩的性质 围岩为含水层时，储存于其中的地下水就 会成为矿井充水的水源。 围岩为隔水层时，如果厚度大而稳定，且 具有足够的强度，则可起阻止周围的水向 矿井充水的作用 （一）充水岩层对矿井充水的影 响 1）孔隙充水岩层 2）裂隙充水岩层 3）岩溶充水岩层 1充 水岩 层的 含水 空间 特征 1）孔隙充水岩层 （ 1）当井筒穿过松散孔隙含水层时，常发现孔隙 水和流砂溃入事故。 （ 2）井下开采第三系煤层时，煤层顶、底板含 水砂层中的水及流砂会溃入矿井。 （ 3）隐伏煤田露天开采时，覆盖层中的孔隙水 是露天矿坑的主要充水水源，必须在剥离前进行 预先疏干 。 （ 4）露天剥离岩层中孔隙水的存在还会改变岩的 物理力学性质，导致粘土膨胀、流砂冲溃、边坡滑 动等工程地质问题。 （ 5）在松散含水层下采煤时，随着顶板岩层的 冒落，也会产生溃水、溃砂和溃泥的事故。 （一）充水岩层对矿井充水的影响 1充水岩层的含水空间特征 根据充水岩层的含水空间特征，分为孔隙充水、裂隙充水和岩溶充水岩层。 1）孔隙充 水岩层 （ 1）当井筒穿过松散孔隙含水层时，常发现孔隙水和流砂溃入事故。 60年代以来采 取冻结、沉井、降水等特殊凿井方法通过这类含水层， 基本避免了这类水害的发生。 （ 2）井下开采第三系煤层时，煤层顶、底板含水砂层中的水及流砂会 溃入矿井。 （ 3）隐伏煤田露天开采时，覆盖层中的孔隙水是露天矿坑的主要充水水 源，必须在剥离前进行预先疏干。 （ 4）露天剥离岩层中孔隙水的存在还会改变岩层的物理力学性质，导致 粘土膨胀、流砂冲溃、边坡滑动等工程地质问题。 （ 5）在松散含水层下采煤时，随着顶板岩层的冒落，也会产生溃水、溃 砂和溃泥的事故。 图 8-5 吕家坨矿 3771工作面透水透砂示意图 2）裂隙充水岩层 含水空间发育不均一，且具有 一定的方向性，其富水性 受裂隙发育程度、分布规律和补给条件的控制，一般富 水性不强。 3）岩溶充水岩层 由于其含水空间分布极不均一， 致使岩溶水具有宏观上的统一水力联系而局部水力联 系不好，且水量分布极不均一的特点。因此，岩溶充 水岩层对矿井充水影响的两个特点：一是位于岩溶发 育强径流带上的矿井易发生突水且突水频率高，矿井 涌水量大。如焦作韩王矿、演马庄矿 位于九里山断 层强径流带上，为该矿区突水最频繁、水量最大的矿 井；二是矿井充水以突水为主，个别突水点的水量常 远远超过矿井正常涌水量，极易发生淹井事故，如开 滦范各庄矿 2171工作面，奥灰水通过陷落柱突水（图 8-6），最大水量达 2053m3/min。 图 8-6 开滦范各庄矿 2171工作面陷落柱突水及 封堵情况示意图 2充水岩层的厚度和分布面积 越大，地下水储存量愈丰富，对矿井充水影响愈大； 反之，则小。如峰峰矿区，野青灰岩厚约 2m，井巷揭露时涌水量约 3m3/min 5m3/min，大青灰岩厚约 6m，井巷揭露时达 13m3/min 24m3/min，若分布范围 很大的巨厚奥灰含水层参与充水，矿井涌水量会更大。 3充水岩层的出露和补给条件 可分为平面边界（周边界）和剖面边界（上、下边界）。 前者指充水岩层与区域地下水的联系，反映其接受侧向补给的能力；后者 指充水岩层和上、下含水层的水力联系，反映其接受垂向补给的能力。 按边界透水与否，可分为隔水边界和透水边界。透水边界习惯上称为补给 边界，又分为定水头边界和定流量边界。透水边界还可按透水性强弱，分 为强透水边界和弱透水边界。 隔水岩层的阻水能力 2隔水岩层的厚度和稳定性 3隔水岩层的岩性组合关系 隔水岩层的岩性组合关系 松散层中粘土、坚硬岩石中含泥质高的柔性岩石和胶结很好 且裂隙、岩溶不发育的岩层，以及经过后期胶结的断层破碎 带都可以起到良好的阻水作用。 例如，水体与导水裂隙带之间只要有一定厚度的粘土层或泥 质岩层，即可实现安全采煤；当巷道围岩是隔水层时，可阻 止含水层或其它水体中的水向矿井渗透；隔水断层和岩浆侵 入体可阻止地下水的侧向补给。 需要指出的是，地质剖面中的砂质粘土、粘质砂土、粉砂 岩或一些裂隙不发育的坚硬岩层等，其透水性介于含水层与 隔水层之间，当其垂向渗透系数较大时，含水层与含水层之 间或者充水岩层与井巷之间仍可能通过其产生越流补给，向 矿井充水，特别是在上、下含水层水头差很大或水压较大时； 隔水岩层的隔水性质不是不变的，粘土或隔水断层在水压作 用或长期渗透影响及矿压等人为因素影响下，可由阻水变为 导水。 隔水岩层的阻水能力 2隔水岩层的厚度和稳定性 隔水岩层的厚度越大，越能在各种情况 下有效地阻止水进入矿井；厚度不大的隔 水层或经受不住水压的作用，或在开采活 动等人工作用下遭受破坏使阻水能力降低， 甚至完全失去阻水能力而导致矿井充水。 此外，由于地质作用的复杂多变性，隔水 层既可能因变薄、尖灭而形成“天窗”， 也可能因断层、陷落柱等破坏其完整性而 形成导水通道，使矿井充水。 隔水岩层常常是由不同岩性岩层组成的岩组，如 焦作矿区二叠系大煤与太原组八灰之间的隔水层， 即由砂岩、薄层灰岩、泥岩、砂质泥岩及页岩组 成的互层。 据李金凯等的研究，刚性较强的岩层，如灰岩、 砂岩等具有较高的强度，对抵抗矿压的破坏起较 大作用； 柔性岩石，如泥岩、页岩等，具有强度较低，抵 抗矿压破坏的能力差，但其隔水阻水能力较强。 由刚、柔相间的岩层组成的隔水岩层更有利于抵 抗矿压与水压的综合作用，在厚度相同的情况下 更有利于抑制底板突水。 3隔水岩层的岩性组合关系 大多数矿井突水都与地质构造有关。 （一） 褶曲构造 1褶曲的类型和规模 褶曲的类型决定地下水的储存条件和储存量大小。向斜构造与单斜、 背斜相比，易于汇集和储存地下水，常形成蓄水构造或自流盆地。 同属向斜构造，其规模愈大，含水层的分布范围愈广，地下水储存 量愈丰富，对矿井充水的影响愈大。 2褶曲伴生裂隙的导水作用 褶曲形成过程中，由于地层的弯曲，常在褶曲的不同部位产生一系 列伴生裂隙。 1）平行主应力的横张裂隙导水性强。如徐州新河一井沿 NW向主应 力方向产生的张裂面与近似 SW和 NWW方向的两组剪裂面相比较， NW向断裂导水最好，突水点多分布在 NW向断裂附近。 2）褶曲轴部，特别是向斜轴部的纵张裂隙常常是底板突水的通道， 如峰峰二矿的 11个底板大青灰岩突水点中除与断层有关外，向斜轴 部的纵张裂隙也有重要的作用（图 8-7）。 图 8-7 峰峰二矿 2673外溜子道突水点剖面示意图 3） 褶曲形成过程中产生的层间裂隙有利于 灰岩中岩溶的发育和地下水的汇集与运移。通 常，褶曲两翼过于平缓，表明构造变动轻微； 褶曲两翼岩层倾角过大，表明构造变动强烈， 层面近似压性结构面的特征，层间裂隙均不发 育；褶曲两翼倾角为 30 50时，极易发育张 开程度较好的层间裂隙，有利于地下水的储存 和运移。如江苏徐州新河一井，南翼灰岩近于 直立，局部倒转，层面裂隙不发育，岩溶发育 差，富水性弱；而北翼地层倾角较缓，层面裂 隙发育，张开程度好，灰岩岩溶亦相应较发育， 富水性强，井下突水点亦都分布于北翼。此外， 褶曲转折端断裂较为发育，也是矿井突水的重 要部位。 1断层对矿井充水的影响 充水重要通道，地下水、地表水，甚至大气降水都可能沿导水 断层渗入或涌入矿井。断层对矿井充水的影响表现在三个方面。 1）断层的 导水和储水 作用。当采掘工作面揭露或接近导水断 层时，充水岩层中的水便会沿断层涌入矿井。如山东肥城杨庄 矿 9101工作面回风巷掘进时，揭露了 FI-1断层，奥灰水和徐灰 水沿断层涌入矿井，最大涌水量达到 4409m3/h（图 8-8）。 2） 断层 缩短 了煤层与对盘含水层的 距离 ，当采掘工作揭露或接 近断层时突水。 除断层落差外，断层倾角的变缓也会使上盘煤层与下盘含水 层之间的距离缩短。如河南焦作冯营矿 1301工作面位于断层的 上盘，原推测断层倾角为 70 ，留设 37m的断层防水煤柱，煤 柱端点距下盘二灰含水层（ L2） 46m，实际断层面倾角在深部 变缓，为 55 50 从而使煤柱宽度减为 19m，煤柱端点至下盘 L2的距离减至 36m，因煤柱抗水压能力变弱而使二灰水沿煤柱 突出（图 8-9） 。 （二）断层 3）断层 降低 岩层的 强度 。 断层构造的存在，除破坏岩层 的完整性外，还显著降低断层附近岩层的强度。由于断层 破碎带地段隔水层的强度比正常地段低，断层破碎带及其 近旁常是整个隔水岩层最薄弱的地段。 钻探和物探资料表明，在 某些条件下，隔水层底部的承压水常沿裂隙上升到煤层底板隔水层中的某一 高度（甚至沿煤层越过断层），形成承压水大原始导高，使隔水层的有效厚 度降低，甚至完全丧失隔水、阻水作用。 因此，断裂构造及其近旁 是矿井突水最多的部位。据不完全统计，在河北井陉、峰 峰和淄博矿区，与断层有关的突水点，分别占各矿区全部 突水点的 97%、 94% 90%和 70% 80%。在焦作矿区， 与断裂构造有关的突水常发生在两条主干断裂的复合部位 及其锐角一侧，以及主干断裂旁侧的“人”字型小构造、 断裂密集带、断层尖灭端、断层交叉点等部位（图 8-10）。 图 8-8 杨庄矿 9101工作面突水点剖面图 图 8-9 冯营矿 1301工作面突水点平、剖面图 a 平面图 A-A 剖面图 断裂是否导水、隔水，主要取决于： 1）断裂 面的力学性质 。断裂带的结构、构造和断裂两旁影响带内的裂 隙发育程度，均受断裂面力学性质的支配。在断裂面两侧岩性相同的前提 下，张性断裂的导水性好，压性断裂差，扭性断裂介于两者之间。 进行构造应力场演化的研究，有助于判断不同方向断裂的导水性。 山东 淄博矿务局在分析淄博矿区地质构造的基础上，指出该矿区构造清楚地显示了三期构造应力场的作用：第一期 是 SN向应力场形成了地层产状近 EW、规模不大的逆断层，南北向的横张和 NE、 NW向的剪切破裂面；第二期 是近 EW向压应力场形成了一系列 SN至 NNE向的褶曲和逆断层，其纵张、横张、剪切面大部分复合了一期应力 场形成 的有关结构面，使之产生二次活动；第三期为一反复作用的扭应力场，以左行扭动为主，使两期形成 的构造重新活动，即第三期扭应力作用在第二期 NW向剪裂面上及近 EW向张裂面上，使这两组断裂兼具张扭性。 淄博矿区 113次与断层有关的突水中，发生在这两组断裂附近的约占 71%。 2） 两盘的岩性 。相同力学性质的断裂，两盘 均为刚性 岩层时导水性好， 柔性 岩层时 导水性差。 如湖南谭家山煤矿，同属走向断层，在煤系地层中多隔水，在茅口灰岩或长兴灰岩中多导水。 如果断裂一盘为柔性岩层，另一盘为刚性岩层，断裂可能在天然情况下导水，如焦作韩王矿 1221老采巷 1974 年 9月 24日距断层 5m处停掘，开始无水， 25日 12时发现正前巷道出现底鼓，两帮各有一小股涌水，水量 12m3/h15m3/h， 26日 1时增至 876m3/h， 3时达 1440m3/h。这种滞后突水的现象在煤矿生产中时有发生，突 水滞后于采掘的时间长短不等，可能是几小时、几天，也可能是几个月、几年。 3）断裂的 规模 。在其它条件相同时，断层的走向愈长、断裂带宽度愈宽，导水条 件愈好。断层的落差大小通常对断裂是否导水不起决定作用，断层导水与否主要取决 于两盘岩性接触关系。在我国华北型煤田中，有些井田边界的大断层，使井田内主要 充水岩层（奥灰或太原组薄层灰岩含水层）与断层另一盘的石盒子组或石千峰组对接 ，断层成为充水岩层的隔水边界，反使矿井的充水条件变的简单。 2影响断层导水性的因素 此外，断裂形成后的充填胶结程度、后期构 造作用和地下水活动的影响等也对断裂的导水 性起一定作用。 根据断裂面的力学性质、两盘岩性接触关 系、断层规模大小及后期充填胶结情况等，可 将断裂归纳为几种导水类型（表 8-2）。 需要指出，对于同一条断层，尤其是走向 很长的大断层，沿走向不同地段的落差、宽度 和两盘岩性接触关系不同，导水性存在一定差 异，即使在沿断层倾向的不同深度上，导水性 也可能变化很大。所以在矿床水文地质工作中 必须根据工作要求，结合断层的实际条件加以 具体分析，切实掌握断裂导水性沿走向及倾向 的变化规律，切不要仅根据一个点或少数几个 点的资料，便作出整个断层（尤其是大断层） 导水或隔水的结论。 隔水的断裂 1.天然隔水，开采后仍然隔水； 2.天然 隔水，开采后导水 导水的断裂 1.与其他水 源无联系 （ 1）断层本身导水； （ 2）断裂带及两侧皆导水 2.与其他水 源有联系 （ 1）有垂直水力联系； （ 2）有水平水力联系。 地震活动区，其充水条件在很大程度上受地震活动的影 响。 根据河北唐山矿历次地震前后的水位和水量观测资料分析，表现： 1震 前 区域地下水位下降，矿井涌水量减少；震 时 地下 水位瞬时上升，涌水量突增；震 后 水位下降，水量减少， 长时间才恢复正常。 例如， 1976年河北唐山大地震前，区域地下水位下降 0.5 1m，矿井涌水量由 正常的 27.63m3/min减至 23.6m3/min；地震发生时，区域地下水位瞬时上升 1m2m，个别达到 3m，矿井涌水量瞬时增加数倍；地震后水量减少，至 1978 年底才基本恢复正常（ 26m3/min）。这是由于震前地层受张，震时受挤压，震 后随残余应力的释放逐渐恢复正常。 2地震时矿井涌水量的变化幅度与地震 强度成正比 ，与 距震源的距离成反比。如唐山大地震，震级大，震源近， 故矿井涌水量变化最大； 1975年辽宁海城地震，震级虽大，但震源远（ 400km），故矿井涌水量无明显 变化。 （三）地震活动对矿井充水的影响 岩溶陷落柱也称陷落柱或无炭柱，是华北石炭二叠系煤田 中的一种重要地质现象，在山西和河北的许多矿区普遍分布。 在河南、山东、陕西、江苏和安徽的部分地区也有发现。 岩溶陷落柱 是 由于煤系地层下伏的奥陶系灰岩顶部岩溶发 育，常形成巨大的溶洞，使上覆地层失去支撑，从而在重力 作用下不断向下垮落而形成。根据岩溶空间的大小、岩溶水 的径流和排泄条件、上覆地层的岩性及构造裂隙发育程度等 不同，陷落柱的高度有大有小，大者可达地表，小者高仅数 米至数十米。 由于陷落柱不同程度地贯穿了奥灰以上的地层，当其贯穿 煤系地层时，陷落柱可能成为奥灰水进入矿井的通道。 如河北井陉矿区已查明陷落柱 71个，在这些陷落柱分布带上共发生大小突水 38次，总突水量达 170.67m3/min，有的陷落柱直接构成突水通道。 从矿井充水的观点来说，陷落柱可分为 全充水型、边缘充水型和疏干型（或不充水型） 三类。其中，以全充水型陷落柱对矿井充水的 危害最大，井巷工程一旦揭露就发生突水，突 水量的而稳定；边缘充水型陷落柱为井巷工程 揭露时，一般以滴淋水为主，涌水量不大；疏 干型陷落柱被揭露时只有少量滴水或无水，巷 道甚至可穿过柱体。 迄今所发现的陷落柱，绝大多数不导水，如 一旦揭露充水陷落柱，尤其是全充水型陷落柱， 往往酿成水害。如开滦范各庄矿 2171工作面 揭露的 9号陷落柱，最大突水量为 2053m3/min， 其水量之大为世界之最。 既包括产生新的充水水源和通道，也包括改变水文 地质条件及影响矿井充水程度等。有老空积水、钻 孔导水、岩溶塌陷、采掘活动对工作面顶、底板岩 层的破坏等。 一、 老空积水 采掘范围不明的古井、小窑积水，以及近代矿 井采空区与废巷的老塘积水，统称为老空积水。 矿 井采掘工程一旦揭露或接近这些老空积水区，老空积水便成为矿井新的充水水 源，轻则增大矿井涌水量，重则淹没巷道、工作面或采区，甚至冲毁巷道，造 成人员伤亡。老空积水对矿井充水的影响有以下表现。 淹井事故虽不多，但为常见、多发性水害，约占煤矿水害事故的 30%。解放初仅淄 博矿区登记的古井有 3166个，星罗棋布地分布于各矿井浅部，对矿井生产构成严重 威胁。大矿附近的个体小煤窑乱采乱掘，或私自越界开采，或破坏大井煤柱，在大 矿井田范围内流下情况不明的采空积水区，一旦小窑透水即刻迅速波及大矿井。如 1987年 3月 2日安徽淮南新庄孜矿井田内个体小煤窑透塌陷积水区后， 13.7万 m3积 水溃入周围小井和下方新庄孜矿 13煤层采区，吞没了与其相连通的小煤窑 9个，新 庄孜矿被迫全部停产，谢一、谢三矿部分停 产，损失近亿元。 1位置不清，水体几何形状极不规则，空 间分布极不规律，因对积水区位置难以分析判 断和准确掌握，对矿井充水常带有突发性。 2采空积水区都分布于矿井浅部，位置居 高临下，且采空积水突出不同于地下水渗流， 不受含水介质制约。不论积水量大小，突水量 都很集中（瞬时水量大，持续时间短），流速 快，来势凶猛，即使水量不大也能造成人员伤 亡，水量大则矿毁人亡，危害更大。 3水中含 SO42-高， pH值低，具酸性，有 腐蚀性；有时还随水喷出有害气体造成人员中 毒窒息。 所有钻孔终孔后都应按封孔设计要求和钻探 规程的规定进行封孔。未进行封孔或虽封孔， 但质量不合乎要求的钻孔便成为沟通煤层上部 或下部含水层的导水钻孔。当采掘工程揭露或 接近时，会酿成突水事故。如山东新汶良庄矿 1962年 7月 14日在 0水平 11煤层下山掘进中， 遇封孔不合格的 35号钻孔突水，使上部流砂 层水、一灰水和下部四灰水导入钻井（图 8 11），最大涌水量 288m3/h，造成矿井局部停 产。 导水钻孔 图 8-11 新汶良庄矿 35号钻孔突水剖面图 煤层在天然状态下与周围岩层相接触，并保持其应力 平衡状态。 当煤层采出后，使采空区周围的岩层失去支承而向采 空区内逐渐移动、弯曲和破坏，原始应力状态亦随之 发生变化。随着采矿工作面的不断推进，围岩的移动、 变形和破坏不断由采场向外、向上和向下扩展，导致 顶板底板和煤壁的破坏，在采场周围形成破坏带或人 工充水通道。 当其波及充水水源时，就会发生顶板突水、底板突水 或断层突水。破坏带的形成和规模大小及其对矿井充 水的影响，既决定于采场及周围的地质、水文地质因 素，也决定于煤层赋存和开采因素。 长期排水既引起某些导致矿井充水的含水层 疏干 ，使矿井涌 水 量 减 少 ，也可以引起地下水分水岭位置和 补排关系的变化 ， 使矿井涌水量增加，在隐伏岩溶矿区还可能产生岩溶塌陷， 形成新的人工充水通道，使矿井充水条件变得更加复杂。 （一）疏降漏斗扩大导致充水岩层地下水补排关系的变化 由于矿井排水形成充水岩层的人工排泄点，当排水标高低于 充水岩层天然排泄标高时，随着疏降漏斗的不断扩大，引起 地下水分水岭位置的改变，甚至造成水源袭夺（图 8-12）。 矿井排水前，地下分水岭与地表分水岭一致，地下水主要向 泉水排泄；矿井排水后，排水巷道成为新的人工排泄点，分 水岭不断向右移动。随排水降落漏斗的扩大，矿井涌水量不 断增加，直至袭夺泉水，使原来的排泄通道成为补给通道。 如果原先地下水是向河流排泄，则矿井排水后可能会袭夺河 水，使河水成为新的矿井水源。 图 8-12 疏降漏斗的扩展引起地下水补排关系的变化 1-矿井排水前水位； 2-长期排水后形成的降落漏斗； 3-排水巷 道； 4-泉； P1q-栖霞阻； P1m-茅口组； P2l-龙潭组； P2ch-常兴 组 （二）岩溶塌陷形成新的充水通道 南方岩溶充水矿区突出的环境问题和地质灾害。 它常常导致河断、泉干，破坏地表水源，还破 坏农田、房屋、桥梁、道路等地面设施，改变 地表环境和生态环境。 是新的人工充水通道，大气降水和地表水常沿塌 陷大量灌入井下，增大矿井涌水量，甚至造成 矿井排水的往复循环，并常常伴以涌泥、涌砂 等现象发生。 如湖南涟邵矿务局恩口煤矿从建井至 1994年雨季 前，共形成大小塌陷坑 1万余个，未治理前河水通过塌陷坑下灌，旱 季下灌量约 3000m3/h，占矿井总涌水量的 1/2，强暴雨后下灌量更大， 可见岩溶塌陷已成为矿井充水的主要通道。 在矿区已知的自然地理、地质、水文地质和采矿资料的基础上，根据上述 各种因素对矿井充水影响的一般规律，分析、排查每一个因素对矿井 充水的影响，以确定矿井（采区或工作面）的充水水源及不同水源进 入矿井 （采区或工作面）的通道，并结合水源和通道的特征对矿井充 水的充水方式加以分析判断，为正确地预测矿井涌水量和合理地制定 防治水措施提供依据。 影响矿井充水的因素有的是天然存在的（由自然条件决定），有 的是人为形成的（随人类活动的影响而发生和发展）。它们对矿井充 水所起的作用主要表现在以下几方面。 1起充水水源作用。如大气降水、地表水、储存于井巷围岩中地下 水和老空积水等； 2起充水通道作用。如导水断层、岩溶陷落柱、导水钻孔、采动破 坏形成的裂隙和岩溶塌陷等； 起影响充水程度的作用，即影响矿井水量（包括正常涌水量、最 大涌水量和突水量）大小和防治水难易程度的作用。如井巷相对于当 地侵蚀基准面的位置、井巷距水体的远近、各种水源本身的特征及其 补给条件等。 矿井能否充水及其充水程度的强弱，正 是上述因素相互配合、相互制约的结果。 由于水文地质条件具有时空变化的特点， 所以矿井充水条件也有着特定的空间和时间涵 义。就同一矿井而言，不同开采煤层、不同开 采水平、不同采区乃至不同工作面，其充水条 件都存在一定的差异；对于同一矿井的同一开 采煤层、开采水平、采区或工作面的充水条件， 在不同时期也不相同，有的雨季和旱季不一样， 有的采前和采后不一样。因此分析研究矿井的 充水条件，必须坚持具体问题具体分析，并充 分考虑其时空变化，既要评价其一般性特点， 更要充分认识不同时间、不同空间的特殊性。 由于地质工作是分阶段进行的，所以矿区水文地质工 作也是相应于采矿阶段而不断发展和深入的。随着采矿阶 段的发展，对地质、水文地质工作的要求愈来愈高，水文 地质工作投入的工作量也愈来愈多，相应地积累的资料也 愈来愈丰富，从而对矿区水文地质条件的研究愈来愈深入。 因此在整个采矿过程中，人们对矿井充水条件的认识是一 个由表及里、有浅入深的过程。从某种意义上来说，充水 条件分析既贯穿矿区水文地质工作的始终，又是各阶段水 文地质工作的先导。例如，在矿床勘探的各个阶段，需要 分析矿床充水条件，指导水文地质勘探方案的设计，勘探 手段的选择、勘探工程量的确定和勘探工程的布置，预测 和评价矿床开采时水文地质条件的复杂程度，为矿区规划、 总体设计或矿井设计提供依据；在煤矿生产过程中，需要 分析矿井充水条件，确定是否需要进行矿井补充水文地质 勘探和如何进行勘探，查明矿井水的来龙去脉，为矿井安 全生产和制定防治水规划，指导防治水工程的设计、施工 提供水文地质依据。由此可见，矿井充水条件分析是矿区 水文地质工作的基础工作，必须高度重视。 矿井充水条件分析 实训目的 ： 为了加深学生对本章内容的理解和掌握，在本章的理论课 结束后，安排学生到实际矿井了解目前矿井充水因素，一方面可以加 深学生对本章内容的理解和掌握，另一方面也可以使学生所学的知识 更能结合结合生产实际，使学生将来更能适应实际矿井水文地质工作 的需要。 实训内容 ： 结合本章内容和实习矿井的实际情况，本次实习应该完成 以下内容。 (1) 了解该矿的矿井充水自然因素。 (2) 了解该矿的矿井充水人为因素。 （ 3）根据上述各种因素对矿井充水影响的一般规律，分析、排查每 一个因素对矿井充水的影响，以确定矿井（采区或工作面）的充水水 源及不同水源进入矿井 （采区或工作面）的通道，并结合水源和通道 的特征对矿井充水的充水方式加以分析判断。 实训要求 ： 掌握矿井充水条件分析方法，具体要求见本章第三节内容， 实训结束后每个学生应结合实训情况针该矿的矿井充水条件分析写一 篇实训报告。