矿井水文地质课件

第八章第八章 矿井水文地质矿井水文地质第一节第一节 地下水的基本知识地下水的基本知识第二节第二节 矿井水的来源矿井水的来源第三节第三节 矿井涌水量的预测方法矿井涌水量的预测方法第四节第四节 矿井水的防治矿井水的防治第一节第一节 地下水的基本知识地下水的基本知识矿井水的危害：矿井水的危害：v 影响煤炭资源的开发；影响煤炭资源的开发；v 恶化矿井生产条件；恶化矿井生产条件；v 增加采矿的成本；增加采矿的成本；v 造成淹井事故。造成淹井事故。一、自然界中水的循环一、自然界中水的循环 自然界中大气水、代表水和地下水是统一水体，它们之间存在着内在自然界中大气水、代表水和地下水是统一水体，它们之间存在着内在联系和不断相互转化的循环过程。联系和不断相互转化的循环过程。水循环 水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续不断地循环运动的过水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续不断地循环运动的过程，称为水循环。程，称为水循环。水循环包括水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环内陆循环、海陆循环、海洋循环。水的循环示意图 水循环意义水循环意义 a.a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着能量交换和物质迁移。能量交换和物质迁移。b.b.使大气使大气降水、地表水、降水、地表水、地下水、土壤地下水、土壤水之间相互转水之间相互转化，使水资源化，使水资源形成不断更新形成不断更新的统一系统。的统一系统。二、含水层和隔水层二、含水层和隔水层 自然界中的岩层是在漫长的地质历史中形成，并经历了后期多次构造自然界中的岩层是在漫长的地质历史中形成，并经历了后期多次构造运动与各种地质构造改造，因而发育了许多不同成因，不同方向，不同规运动与各种地质构造改造，因而发育了许多不同成因，不同方向，不同规模的空隙。模的空隙。含水层（带）含水层（带）地下岩层空隙中，储存有在重力作用下可以自由流动水，称含水层地下岩层空隙中，储存有在重力作用下可以自由流动水，称含水层（带）。（带）。隔水层（带）隔水层（带）有些岩层的空隙不发育，不透水。有些岩层的空隙不发育，不透水。含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存，从而构造含水地含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存，从而构造含水地质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才具有赋存地下水；质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才具有赋存地下水；三、地下水的分类三、地下水的分类 自自然然界界有有各各种种各各样样的的地地下下水水。有有的的埋埋藏藏很很深深、有有的的则则很很浅浅。有有的的水水量量大大，有有的的水水量量小小。总总之之，各各种种地地下下水水在在形形咸咸、分分布布、运运动动、水水质质、水水量量等等方面都有很大的不同。方面都有很大的不同。按地下水的埋藏条件分类按地下水的埋藏条件分类 潜水：潜水：是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动的地下水。其水面是起伏不平的面，称为的地下水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面潜水面。潜潜水水主主要要由由大大气气降降水水和和地地表表水水补补给给。多多数数情情况况下下，补补给给区区与与分分布布区区一一致致。所所以以潜潜水水的的埋埋藏藏深深度度及及含含水水层层厚厚度度经经常常是是变变化化的的，而而且且变变化化范范围围较较大大，其中以气候、地形的影响最其中以气候、地形的影响最为为显著。显著。对对采采矿矿工工作作来来说说，潜潜水水对对建建井井及及露露天天开开采采的的影影响响较较大大，对对地地下下开开采采影影响较小。响较小。潜水潜水特征特征：A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给区一致；）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给区一致；B）潜水面不承受静水压力；）潜水面不承受静水压力；C）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流；）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流；D）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其运动受上下隔水层的运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。其其补补给给区区与分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。与分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。特征：特征：A A）承压水具有静水压力；承压水具有静水压力；B B）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；C C）承压水迳流严格受隔水层控制，其埋藏分布主要取决于地质构造；）承压水迳流严格受隔水层控制，其埋藏分布主要取决于地质构造；D D）承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响，但不如潜水显著，水）承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响，但不如潜水显著，水 位变化幅度小，一般有滞后性；位变化幅度小，一般有滞后性；F F）由于有连续的隔水层的覆盖，承压水不易污染；）由于有连续的隔水层的覆盖，承压水不易污染；在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承压水即可上涌，如出水口低于水源区，就会出现自流井(泉)。按含水层空隙性质分类按含水层空隙性质分类 孔隙水：孔隙水：是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；导水性好导水性好补给充沛补给充沛裂隙水：裂隙水：是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；风化裂隙风化裂隙成岩裂隙成岩裂隙构造裂隙构造裂隙岩溶水：岩溶水：是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；四、泉四、泉 泉泉是是地地下下水水的的天天然然露露头头，是是地地下下水水的的一一种种重重要要排排泄泄方方式式，是是蓄蓄水水构构造造水文地质特征的重要表现。水文地质特征的重要表现。研究意义：研究意义：确定水文地质单元的边界；确定水文地质单元的边界；阐明岩层的富水性；阐明岩层的富水性；有帮于判断地下水的类型和动态变化；有帮于判断地下水的类型和动态变化；分析泉水了解补给水源水质；分析泉水了解补给水源水质；是理想的天然地下水资源；是理想的天然地下水资源；可减少水文勘探工作量。可减少水文勘探工作量。第二节第二节 矿井水的来源矿井水的来源一、矿井水的分析一、矿井水的分析v 大气降水：大气降水：是露天矿的直接充水水源；是露天矿的直接充水水源；是地下采煤的间接充水水源。是地下采煤的间接充水水源。大气降水对矿井大气降水对矿井充水强度与涌水量充水强度与涌水量年降水量；年降水量；降水性质；降水性质；地形；地形；煤层埋深；煤层埋深；覆盖岩层的透水性。覆盖岩层的透水性。v 地表水地表水：分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；地表水的性质和规模；地表水的性质和规模；地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和采煤方式的不同而变化；采煤方式的不同而变化；v 含水层水：含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；是矿井的最经常和最主要的充水水源；多数情况：多数情况：大气降水、地表水大气降水、地表水 含水层含水层 矿井矿井影响因素影响因素矿井充水含水层的类型矿井充水含水层的类型充水含水层厚度与分布充水含水层厚度与分布含水层的补给条件与蓄水构造类型含水层的补给条件与蓄水构造类型空隙性空隙性富水性富水性导水性导水性静水压力静水压力含水层厚度越大、分布越广、储含水层厚度越大、分布越广、储量越丰富、疏干越不易；量越丰富、疏干越不易；向斜轴部向斜轴部大大静水压力静水压力小小含水层与煤层的关系含水层与煤层的关系煤层下部含水层煤层下部含水层煤层上方含水层煤层上方含水层 塌陷情况塌陷情况距离距离遇断层遇断层巷道揭露巷道揭露v 老窑水：老窑水：是是古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存的地下水；水而积存的地下水；其特点如下：其特点如下：老老窑窑积积水水以以静静储储量量为为主主；一一旦旦巷巷道道揭揭露露或或巷巷道道与与老老窑窑之之间间的的煤煤岩岩柱柱强强度度小小于于它它的的静静水水压压力力时时，积积水水倾倾出出，瞬瞬时时涌涌水水量量大大，来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；老老窑窑积积水水与与其其它它水水源源无无联联系系时时，短短期期突突出出易易于于疏疏干干；老老窑窑一一般般位位于于浅浅部部，若若与与地地表表水水有有水水力力联联系系，则则造造成成稳稳定定的的充充水水水水源源危害较大；危害较大；老老窑窑一一般般深深度度部部大大，但但查查清清位位置置较较困困难难，准准确确位位置置无无法法查查清清，又无人敢下去查；又无人敢下去查；老老窑窑积积水水长长期期处处于于停停滞滞，一一般般酸酸性性大大，腐腐蚀蚀性性强强，别别是是高高速速运转中的水泵叶轮，由于水的冲击和摩擦，腐蚀损坏得更快。运转中的水泵叶轮，由于水的冲击和摩擦，腐蚀损坏得更快。断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩的隔水性能造成断层带的水涌入井下；的隔水性能造成断层带的水涌入井下；断层水主要特点：其静储量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟断层水主要特点：其静储量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟通，对矿井生产造成巨大威胁；通，对矿井生产造成巨大威胁；断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接；或者由于间层的存断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接；或者由于间层的存在碰坏了岩层的完整性，因而降低了岩层的强度，这些常是矿井水文地质在碰坏了岩层的完整性，因而降低了岩层的强度，这些常是矿井水文地质条件复杂化；条件复杂化；也有的断层破碎带内充填了许多破碎的柔性岩石（如粘土岩）、煤粉、也有的断层破碎带内充填了许多破碎的柔性岩石（如粘土岩）、煤粉、断层泥等，也可能起隔水作用。因此对断层的透水性质应作具体分析。如断层泥等，也可能起隔水作用。因此对断层的透水性质应作具体分析。如果在矿井中有许多条断层，断层的交叉处是最容易发生透水事故的位置，果在矿井中有许多条断层，断层的交叉处是最容易发生透水事故的位置，应特别注意。应特别注意。v 断层水：断层水：断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道除此而外，还有其它人为因素的导水通道；除此而外，还有其它人为因素的导水通道；如：未封好的钻孔如：未封好的钻孔二、地下水的动态观测二、地下水的动态观测 地地下下水水埋埋藏藏在在地地下下，始始终终处处于于运运动动和和变变化化之之中中，这这种种运运动动和和变变化化主主要要表表现现在在水位、水量、水温、水质等方面。水位、水量、水温、水质等方面。从从事事矿矿井井水水文文地地质质工工作作的的人人员员，要要经经常常的的、全全面面的的对对矿矿区区各各水水文文地地质质观观测测点点进进行行观观测测，掌掌握握地地下下水水运运动动规规律律和和分分析析矿矿井井水水的的变变化化，观观察察内内容容包包括括：水水位位观观测测，水量观测，水温和水质观测。水量观测，水温和水质观测。v 水位观测水位观测 在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；利用水位观测预报透水事故发生；利用水位观测预报透水事故发生；利用水位观测，了解断层导水性；利用水位观测，了解断层导水性；（断层两侧的水位差、地表泉水）（断层两侧的水位差、地表泉水）利用水位观测了解突水水源；利用水位观测了解突水水源；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；可可解解决决问问题题v 流量观测流量观测 矿井涌水量与降雨量的关系；矿井涌水量与降雨量的关系；河流流量观测；河流流量观测；矿井涌水量观测。（浮标法、堰测法、容积法、观测水仓法）矿井涌水量观测。（浮标法、堰测法、容积法、观测水仓法）v 水质的研究水质的研究 通通过过水水样样（水水质质）分分析析化化验验，分分析析含含水水层层的的补补给给和和迳迳流流及及排排泄泄条条件件，含含水水层层间间及地表水之间的水力联系，以及评价水资源等提供数据；及地表水之间的水力联系，以及评价水资源等提供数据；水水温温变变化化也也反反应应了了地地下下水水变变化化的的一一个个侧侧面面，对对分分析析矿矿井井水水的的来来源源具具有有一一定定参参考考价值；价值；水质研究水质研究聚类分析与模糊综合评判聚类分析与模糊综合评判三、表示矿井充水程度的方法三、表示矿井充水程度的方法 矿矿井井充充水水程程度度反反映映矿矿井井水水文文地地质质条条件件的的复复杂杂情情况况。通通常常，生生产产矿矿井井用用含含水水系系数数来表示；基建矿井用涌水量大小来表示来表示；基建矿井用涌水量大小来表示。v 用含水系数表示矿井充水程度用含水系数表示矿井充水程度 含含水水系系数数又又称称富富水水系系数数，是是指指矿矿井井中中排排出出的的水水量量 Q Q（米米）与与同同一一时时期期煤煤炭炭开开采采量量 P P（吨）的比值，通常用（吨）的比值，通常用KB表示表示吨煤排水量吨煤排水量；涌水小的矿井：涌水小的矿井：KB 2 2；涌水中等的矿井：涌水中等的矿井：KB2 25 5；涌水大的矿井：涌水大的矿井：KB=5=51010；涌水最大的矿井：涌水最大的矿井：KB 1010；不同矿井，甚至同一个矿井不同时期的不同矿井，甚至同一个矿井不同时期的 KB 值的变化往往很大，因为它与自然条值的变化往往很大，因为它与自然条件（地质水文地质）和人为因素（开采件（地质水文地质）和人为因素（开采方法、开采强度等）的变化有关；方法、开采强度等）的变化有关；v用用矿矿井涌水量表示充水程度井涌水量表示充水程度 所所谓矿谓矿共涌水量，是指共涌水量，是指单单位位时间时间内流入内流入矿矿井的水量，通常井的水量，通常见见Q Q表示。表示。根据涌水量的大小可将根据涌水量的大小可将矿矿井分井分为为：涌水小的涌水小的矿矿井：井：Q Q100m100m3 3小小时时；涌水中等的涌水中等的矿矿井：井：Q Q100100500m500m3 3小小时时；涌水大的涌水大的矿矿井：井：Q Q5005001000m1000m3 3小小时时；涌水最大的涌水最大的矿矿井：井：Q Q1000m1000m3 3小小时时。第三节第三节 矿井涌水量的预测方法矿井涌水量的预测方法 正正确确的的计计算算未未来来井井巷巷及及采采区区的的涌涌水水量量大大小小，是是一一项项重重要要而而复复杂杂的的工工作作。它它对对煤煤田田的的技技术术经经济济评评价价有有很很大大的的影影响响，并并且且也也是是开开采采设设计计部部门门选选择择采采掘掘方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。一、地下水的运动规律一、地下水的运动规律 v 地下水的运动条件地下水的运动条件沿水流方向具有水位差沿水流方向具有水位差 岩层必须透水岩层必须透水 运动速度及水量运动速度及水量 必备条件必备条件 岩石透水性岩石透水性 地下水水位差地下水水位差 水力坡度水力坡度=（H1-H2）/Lv 地下水的运动状态地下水的运动状态 紊流：紊流：水流质点运动不连续，流来混杂而不平行水流质点运动不连续，流来混杂而不平行；层流：层流：水流质点运动连续不断，流束手行而不混杂；水流质点运动连续不断，流束手行而不混杂；v 地下水运动的基本定律地下水运动的基本定律达尔西定律达尔西定律 Q=KH/L其中：其中：Q渗透流量（渗透流量（m3/s）；）；K渗透系数（渗透系数（m/s）；）；H水位差（水位差（m）；）；L砂岩长度（砂岩长度（m）；）；过水断面积（过水断面积（m2）。）。二、井筒涌水量计算二、井筒涌水量计算 v 潜水完整井涌水量计算潜水完整井涌水量计算:系指井筒开凿在潜水含水层中，并打穿含水层到隔水底板；系指井筒开凿在潜水含水层中，并打穿含水层到隔水底板；v 自流水完整井涌水量计算：自流水完整井涌水量计算：系指井筒开凿在自流水含水层中，并全部揭露含水层；系指井筒开凿在自流水含水层中，并全部揭露含水层；v 巷道涌水量预测方法：巷道涌水量预测方法：第三节第三节 矿井水的防治矿井水的防治 以防为主，以防为主，防防治结合治结合一、井筒位置选定一、井筒位置选定q 制定防治工程计划前，进行大量的实际调查和必要的观测工作；制定防治工程计划前，进行大量的实际调查和必要的观测工作；q 坚坚持持矿矿井井防防治治水水与与矿矿井井水水的的利利用用用用相相结结合合、地地表表与与井井下下相相结结合合、多多种种方法相结合的综合治水方针；方法相结合的综合治水方针；q 防防水水工工程程布布置置，按按照照矿矿井井的的开开拓拓程程序序及及速速度度，结结合合地地形形等等天天然然条条件件，来来用用由由近近到到远远（即即先先采采区区上上部部，后后向向外外围围扩扩展展），由由线线到到面面（即即先先修修沟沟，然然后后逐逐渐渐到到大大面面积积），由由低低到到高高（即即先先低低洼洼处处，后后山山坡坡）；先先重重点点后后一一般般（即即先先修修漏漏水水最最严严重重的的地地段段），因因地地制制宜宜、随随高高就就低低、因因陋陋就就简简、就就地地取取材等原则。材等原则。v 力求避免穿过强含水层或富水带；力求避免穿过强含水层或富水带；v 井筒所选定地点的岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；井筒所选定地点的岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；v 距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离；距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离；另另外外，在在地地表表、井井口口标标高高高高于于历历年年最最高高洪洪水水水水位位，保保证证在在任任何何情情况况下下均均使使井口或其他地面设施，不致于被水所淹。井口或其他地面设施，不致于被水所淹。二、地表防水二、地表防水地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素v 地表水防治地表水防治挖沟排（截）洪挖沟排（截）洪堵塞通道堵塞通道河流改道河流改道铺整河床铺整河床v 井下防治水井下防治水 老容积水的探放老容积水的探放：采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。其特点：其特点：一一般般积积水水范范围围不不明明（特特别别是是一一些些老老矿矿井井），串串联联关关系系复复杂杂、水水量量大大、酸酸性性强强、水头压力高、危害大。水头压力高、危害大。要要隔隔离离积积水水需需保保留留大大量量的的安安全全煤煤柱柱，一一方方面面影影响响资资源源的的回回收收，另另一一方方面面，由由于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。因因此此，探探故故老老窑窑水水是是采采矿矿工工作作中中防防患患于于未未然然的的必必要要措措施施，是是探探明明可可采采边边界界和和安全开来的主要手段。安全开来的主要手段。一般按下列程序进行探放：一般按下列程序进行探放：1.调查老窑水的分布调查老窑水的分布 2.2.探水起点探水起点 3.3.探水钻孔的布置探水钻孔的布置 绝绝大大多多数数是是探探水水与与掘掘进进相相结结合合，即即探探水水掘掘进进探探水水循循环环进进行行，方方能能找找到到老老窑窑放放出出积积水水。因因此此在在考考虑虑探探水水钻钻孔孔的的布布置置时时，必必须须保保证证掘掘进进巷巷道道的的前前方方仍仍有有相相当当厚厚度度的的保保安安煤煤柱柱。此此外外，老老窑窑内内的的巷巷道道极极不不规规则则，在在探探水水掘掘进进过过程程中中，如如果果钻钻孔密度不孔密度不够够，古巷道就可能从两个，古巷道就可能从两个钻钻眼之眼之间间漏漏过过而而发生透水事故。发生透水事故。4.4.探水作业探水作业 严格遵循安全规程，大致注意：严格遵循安全规程，大致注意：1 1）加加强强顶顶板板支支护护：探探水水巷巷道道一一般般为为双双巷巷掘掘进进，以以便便于于通通风风和和抢抢险险。为为了了保保证证探探水水地地点点、避避灾灾路路线线、来来水水时时必必经经的的巷巷道道不不发发生生冒冒顶顶片片帮帮，探探水水前前和和整整个个施施工工期期间间要加要加强强顶顶板支板支护护。2 2）加加强强深深水水迎迎头头的的通通风风和和瓦瓦斯斯检检查查：探探水水地地点点，随随时时可可能能透透老老窑窑而而散散出出COCO2 2、CHCH2 2、H H2 2S S等等有有害害气气体体，因因此此，必必须须加加大大探探水水地地点点的的供供风风量量，加加强强瓦瓦斯斯检检查查，一一旦旦发现发现有害气体含量增高，有害气体含量增高，应查应查明原因，它往往是接近老窑的征兆。明原因，它往往是接近老窑的征兆。3 3）安安排排避避灾灾路路线线：探探放放水水时时，所所有有可可能能受受水水威威胁胁的的地地点点，特特别别是是采采掘掘中中的的下下山区域，必山区域，必须须安排避灾路安排避灾路线线；在开始探水前，工人必在开始探水前，工人必须须熟悉避灾路熟悉避灾路线线。4 4）设设立立警警铃铃信信号号及及其其他他通通讯讯联联络络设设备备：探探放放水水地地点点要要设设军军电电话话、与与井井口口调调度度室室进进行通行通讯联络讯联络，以便及，以便及时汇报钻时汇报钻眼眼过过程中程中发现发现的地的地质变质变化或透水征兆。化或透水征兆。5 5）安安装装安安全全套套管管：探探故故老老空空积积水水时时，应应该该在在孔孔口口设设置置安安全全套套管管阀阀门门，控控制制放放水量，防止水量，防止钻钻眼被水冲刷眼被水冲刷扩扩大，在初透大，在初透积积水水时时，安全套管，安全套管还还可用来可用来测测定水定水头压头压力。力。6 6）钻孔透空征兆时的措施；钻孔透空征兆时的措施；7 7）严格鉴定放水效果）严格鉴定放水效果 完全不消水，向里完全不消水，向里进风进风或向外出或向外出风风；水流始水流始终终不断，但没有不断，但没有压压力力；通通捣捣时时有小水流，不通有小水流，不通捣时捣时无水等。无水等。这时即可停止放水，继续进行掘进工作。这时即可停止放水，继续进行掘进工作。煤矿酸性水的防治煤矿酸性水的防治：煤层及煤系岩石中的黄铁矿及有机硫，当氧化后就形成煤层及煤系岩石中的黄铁矿及有机硫，当氧化后就形成硫酸，从而使地下水具有酸性。硫酸，从而使地下水具有酸性。1.当煤中硫的含量在当煤中硫的含量在2%以下时，一般不形成酸性水；以下时，一般不形成酸性水；2.2.煤层厚、倾角大时容易形成酸性水；煤层厚、倾角大时容易形成酸性水；3 3地下水循环条件好，水中富含氧亦易于形成酸性水；地下水循环条件好，水中富含氧亦易于形成酸性水；4 4煤的灰分高，并存在厚层粘土岩，能阻碍酸性水的形成；煤的灰分高，并存在厚层粘土岩，能阻碍酸性水的形成；5 5采采掘掘范范围围扩扩大大，与与富富含含氧氧的的地地下下水水接接触触的的煤煤炭炭增增多多，特特别别是是当当回回来来率率较较低低时，遗弃的煤炭多，更能促使酸性水的形成。时，遗弃的煤炭多，更能促使酸性水的形成。介绍排除酸性水的几项措施：介绍排除酸性水的几项措施：分区排除酸性水，减少酸性水的危害范分区排除酸性水，减少酸性水的危害范围围；分级排水，降低水泵扬程；分级排水，降低水泵扬程；冲淡酸性水，使矿井中的游离硫酸含量降低到最小限度；冲淡酸性水，使矿井中的游离硫酸含量降低到最小限度；中中和酸性水（如加入生石灰等）；和酸性水（如加入生石灰等）；利用牛皮罐代替水泵排酸性水；利用牛皮罐代替水泵排酸性水；改善水泵、水管的耐酸性能；改善水泵、水管的耐酸性能；其他方法：其他方法：q 从开拓布局上从开拓布局上设设法减少法减少矿矿井排除酸性水的年限井排除酸性水的年限；q 防止地表水及降水渗入；防止地表水及降水渗入；q 提高回采率提高回采率。地下暗河的防治地下暗河的防治：暗河也有大小型之分。大型暗河与地表河流相似，雨季河水猛涨，汹涌澎湃，暗河也有大小型之分。大型暗河与地表河流相似，雨季河水猛涨，汹涌澎湃，旱季则河水变小。小型的地下赌河实际上是一个复杂的管道系统。这个旱季则河水变小。小型的地下赌河实际上是一个复杂的管道系统。这个“管道管道”在在平面上左弯右招；在垂直方向上也是上上下下宽窄不一。平面上左弯右招；在垂直方向上也是上上下下宽窄不一。我国西南许多煤矿，常在灰岩中开凿巷道，暗河对生产的影响不能不予以重视。我国西南许多煤矿，常在灰岩中开凿巷道，暗河对生产的影响不能不予以重视。1.地下暗河对煤矿生产的影响：井巷末揭露暗河前，暗河对生产的影响甚微。地下暗河对煤矿生产的影响：井巷末揭露暗河前，暗河对生产的影响甚微。一旦巷道揭露了暗河，暗河的水将一旦巷道揭露了暗河，暗河的水将“破门破门”而出，向巷道中大量倾泄，巷道顿时变而出，向巷道中大量倾泄，巷道顿时变成水流使完四成水流使完四 “河道河道”，轻者被迫暂时停工，重者可能淹没矿井，轻者被迫暂时停工，重者可能淹没矿井；2.2.地地下下暗暗河河的的分分布布规规律律：目目前前对对暗暗河河分分布布的的研研究究工工作作，还还不不能能满满足足生生产产上上的的要要求。求。地下暗河只存在于灰岩、白云岩等可溶性岩层中；地下暗河只存在于灰岩、白云岩等可溶性岩层中；地地下下暗暗河河往往往往受受构构造造的的控控制制，如如常常沿沿走走向向断断层层发发育育起起来来；或或沿沿格格曲曲轴轴部部张张裂裂隙隙溶溶蚀蚀扩扩大大而而成成；在在急急倾倾斜斜的的岩岩层层中中，也也有有沿沿某某一一被被错错动动的的纯纯质质灰灰岩岩层层发发育育；所所以以地地下暗河常与下暗河常与岩层的走向大致平行；岩层的走向大致平行；地地下下暗暗河河的的发发育育还还受受地地形形的的控控制制，地地下下水水和和地地表表水水一一样样，具具有有从从高高处处流流向向低低处处的的特点。特点。3 3地下暗河的治理地下暗河的治理堵塞堵塞绕过绕过截流截流断源断源三、矿井水的防治方法三、矿井水的防治方法防止方法防止方法抽排法：排水系统，将水抽排到地表抽排法：排水系统，将水抽排到地表堵截法堵截法疏降法疏降法注浆堵水注浆堵水井筒注浆堵水井筒注浆堵水井筒地面预注浆井筒地面预注浆井筒工作面预注浆井筒工作面预注浆井壁注浆井壁注浆巷道注浆堵水巷道注浆堵水注浆恢复被淹矿区或采区注浆恢复被淹矿区或采区四、井下防水煤柱的留设四、井下防水煤柱的留设v 煤层直接与疏松含水层掩盖；煤层直接与疏松含水层掩盖；v 煤层直接与含水丰富的岩层接触时。煤层直接与含水丰富的岩层接触时。在这种条件下，保安煤柱不应小于在这种条件下，保安煤柱不应小于2020米。米。v 煤煤层层被被强强含水含水层层所掩盖所掩盖时时。在在这这种情况下，煤柱的种情况下，煤柱的围设围设主要主要应应考考虑虑 煤煤层层开来后的塌陷裂隙，最好不要波及开来后的塌陷裂隙，最好不要波及 到上部到上部强强含水含水层层。v 巷道接近巷道接近导导水断水断层带时层带时，应应留保安煤柱留保安煤柱30305050米米。防防水水煤煤柱柱尺尺寸寸的的确确定定是是个个非非常常复复杂杂的的问问题题，应应考考虑虑到到含含水水层层的的水水压压、水水量量、煤煤层层的的机机械械强强度度、厚厚度度等等因因素素。多多数数煤煤矿矿采采用用经经验验数数据据，如如冲冲积积层层下急下急倾倾斜煤斜煤层层的安全煤柱、接近的安全煤柱、接近强强含水层或导水断层的保安煤柱等等。含水层或导水断层的保安煤柱等等。总之，应通过实践求得既安全又经济合理的数据。总之，应通过实践求得既安全又经济合理的数据。v 一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；v 在煤层上覆岩层透水性差，而且没有断裂破坏时；在煤层上覆岩层透水性差，而且没有断裂破坏时；v 一般认为，煤层和地表水体之间垂距如大于煤厚的一般认为，煤层和地表水体之间垂距如大于煤厚的5050倍左右，倍左右，地表水的影响逐渐消失。地表水的影响逐渐消失。岩层崩陆带岩层崩陆带裂隙带裂隙带无裂隙沉降带无裂隙沉降带下降泉下降泉上升泉上升泉 补给条件补给条件 含含水水层层的的补补给给条条件件主主要要决决定定于于含含水水层层出出露露地地表表的的地地形形、溶溶洞洞裂裂隙隙发发育育情情况况和和有有无无常常年年存存在在的的地地表表水水体体。在在地地形形平平缓缓、特特别别是是容容易易内内涝涝的的地地区区，降降水水不不易易从从地地表表流流走走，造造成成常常年年积积水水，为为含含水水层层提提供供了了大大量量补补给给来来源源，含含水水层层的的露露头头溶溶洞洞裂裂隙隙又又发发育育，这这样样含含水水层层的的水水量量就就大大；相相反反，在在地地形形较较陡陡的的情情况况下，降水大部分形成地表水流流走，补给地下水量就少。下，降水大部分形成地表水流流走，补给地下水量就少。排泄条件排泄条件 任任何何一一个个含含水水层层都都有有补补给给区区和和排排泄泄区区。在在排排泄泄区区有有大大量量泉泉水水出出露露，泉泉的的多多少少和和水水量量大大小小直直接接表表示示了了含含水水层层的的富富水水强强度度。凡凡是是在在含含水水层层出出露露地地区区，泉泉很很多多，但但每每个个泉泉的的水水量量很很小小，这这是是弱弱含含水水层层的的特特点点；泉泉水水流流量量大大而而且且集集中中，这这是是强强含含水水层层的的排排泄泄特特点点。西西南南地地区区不不少少的的煤煤矿矿，主主要要强强含含水水层层是是茅茅口口灰灰岩岩和和长长兴兴灰灰岩岩，在在其其排排泄泄区区，都都表表现现了了泉泉水水集集中中流流量量很很大大的的规律。规律。某年某年7 7月月7 7日，日，观观测测人人员员发现观测发现观测孔内水位突然下降孔内水位突然下降1 1米，米，这这是井下突水的明是井下突水的明显预显预兆。兆。观测观测人人员员立即向立即向矿矿领领导导做了做了汇报汇报，随后采取了，随后采取了紧紧急急措施，将回采工作面的人措施，将回采工作面的人员员立即全部撤出，第二天果然立即全部撤出，第二天果然大量的地下水大量的地下水夹杂夹杂着泥砂涌着泥砂涌入井下入井下；一一个个钻钻孔孔的的水水位位变变化化，准准确确地地预预报报了了透透水水事事故故的的发发生生，为为保保证证煤煤矿矿安安全全生生产产起起了重大作用。了重大作用。华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，冲冲积积层层下部分布着很厚的下部分布着很厚的卵石卵石层层，含水极其丰富，含水极其丰富；为为了开了开采采冲冲积层积层下面的急下面的急倾倾斜煤斜煤层层，避免冲，避免冲积层积层水突然水突然流入流入矿矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测观测孔，派孔，派专职专职人人员员进进行水位行水位观团观团工作工作；河河南南某某矿矿，为为了了查查明明断断层层导导水水性性，在在断断层层的的两两盘盘分分别别布布置置了了观观测测孔孔，观测断层两盘同一含水层的水位变化；观测断层两盘同一含水层的水位变化；经经过过对对两两个个钻钻孔孔水水位位的的长长期期观观测测，发发现现水水位位差差别别很很大大，说说明明断断层层两两盘盘没有直接的水力联系，此断层实际不导水；没有直接的水力联系，此断层实际不导水；由由于于断断层层的的导导水水性性问问题题得得到到解解决决，施施工工就就果果断断大大胆胆了了。巷巷道道穿穿过过断断层层时果然无水。时果然无水。山山东东某某矿矿在在回回采采十十行行头头炭炭过过程程中中，工工作作面面底底板板突突然然透透水水，涌涌水水量量达达 5m3m，部分巷道被淹没。，部分巷道被淹没。突突水水后后发发现现打打在在本本溪溪群群徐徐家家庄庄灰灰岩岩中中的的CK1，钻钻孔孔水水位位明明显显下下降降，而奥陶纪石灰岩的而奥陶纪石灰岩的CK2观测孔，水位没有变化；观测孔，水位没有变化；说说明明这这次次突突水水主主要要是是徐徐家家庄庄灰灰岩岩水水，而而与与奥奥陶陶纪纪灰灰岩岩含含水水层层无无直直接接联联系。系。西西南南某某矿矿在在掘掘进进底底板板茅茅口口运运输输大大巷巷时时，发发生生了了突突水水事事故故，涌涌水水量量最最高高可可达达80008000吨吨小小时时。开开始始有有人人怀怀疑疑水水源源主主要要来来自自附附近近河河流流。为为了了证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔CK1CK1；CK2CK2。经经过过对对钻钻孔孔中中水水位位的的观观测测，发发现现CK1CK1中中水水位位高高于于河河流流水水面面，CK2中中水水位位又又高高于于CK1；根根据据地地下下水水又又高高流流向向低低的的规规律律，指指示示地地下下水水补补给给河流，井下突水与河流无关；河流，井下突水与河流无关；后经研究确实与地表河流无关，而是与地下河有关。后经研究确实与地表河流无关，而是与地下河有关。xRr Rv 抽水实验确定影响半径抽水实验确定影响半径Rv 经验公式确定经验公式确定RR=10 SK1/2K-渗透系数（渗透系数（m/昼夜）昼夜）承压水承压水测水位工具测水位工具降水与矿井涌水降水与矿井涌水的三种关系的三种关系基本不变；基本不变；滞后；滞后；同步；同步；由于老窑由于老窑积积水水资资料不可能料不可能绝对绝对准确，必准确，必须须留出适当的安全煤柱。留出适当的安全煤柱。安全煤柱安全煤柱过宽过宽，会大大加重，会大大加重钻钻探工作量，延探工作量，延误误掘掘进进速度，速度，对对生生产产不利；不利；安全煤柱安全煤柱过过小小,则则安全没有保证；安全没有保证；我国有些煤矿分别按照积水线、探水线、警戒线三条线处理。我国有些煤矿分别按照积水线、探水线、警戒线三条线处理。积水线积水线指调查核定的来空区预定边界；指调查核定的来空区预定边界；探探水线水线一条沿积水线向外推移一条沿积水线向外推移60150米的一条线；米的一条线；警警戒戒线线在在深深水水线线的的外外沿沿平平行行外外推推5050100100米米斯斯圈圈定定一一条条线线；掘掘进进巷巷道道进进入入这这一界一界线线后，必须警戒积水的威胁。后，必须警戒积水的威胁。探水起点探水起点近积水区，透水前有如下征兆：近积水区，透水前有如下征兆：煤煤壁壁或或顶顶板板渗渗出出水水珠珠，或或者者煤煤层松软发潮；层松软发潮；顶板淋水或底板涌水；顶板淋水或底板涌水；煤煤层层内内出出现现暗暗红红色色水水锈锈或或渗渗水水后挂红；后挂红；迎迎头头空空气气变变冷冷，或或水水蒸蒸汽汽大大而而发生雾气；发生雾气；有有嘶嘶嘶嘶水水叫叫声声（水水头头压压力力大大时时会出现）会出现）发现上述征兆之一者，应停止掘进工作，进行探水发现上述征兆之一者，应停止掘进工作，进行探水 中眼与外斜眼终端的距离即为帮距，通常采用中眼与外斜眼终端的距离即为帮距，通常采用1212米左右。米左右。巷道前进终止点与中眼终点之间的距离为超前距，一般采用巷道前进终止点与中眼终点之间的距离为超前距，一般采用20米左右为宜。米左右为宜。巷道巷道中眼中眼巷道前进巷道前进 20m超前距超前距 20m邦距邦距12m3m探水巷道探水巷道聚类分析聚类分析法法是多元统计方法的一种数字分类方法，又称簇分析、点群分是多元统计方法的一种数字分类方法，又称簇分析、点群分析；它最早应用于生物学中，进行生物分类，近年来广泛应用于地质学等方面。析；它最早应用于生物学中，进行生物分类，近年来广泛应用于地质学等方面。聚类分析的出发点，就是把所研究的对象看作一个空间中的点，然后用数学聚类分析的出发点，就是把所研究的对象看作一个空间中的点，然后用数学方法研究点与点之间的疏密关系（即研究方法研究点与点之间的疏密关系（即研究对象之间的相似性对象之间的相似性），最后把关系密切），最后把关系密切的点归为一群，以达到对研究对象分类或对比的目的。的点归为一群，以达到对研究对象分类或对比的目的。q 聚类分析聚类分析 聚类分析法聚类分析法 Q Q型聚类分析型聚类分析研究研究样本之本之间关系的聚关系的聚类分析方法。采用分析方法。采用 诸多多观测数据，根据相似数据，根据相似统计量来定量表量来定量表 示示样本之本之间的关系，按相似程度的关系，按相似程度级别大小，大小，把把样品品归入不同的入不同的类别中。关系密切的中。关系密切的归 入小入小类中，关系疏中，关系疏远的，的，归入大入大类。R R型聚类分析型聚类分析R R型聚型聚类分析是把属于物体的各种属性，分析是把属于物体的各种属性，即各种即各种变量量进行比行比较，目的是建立起不同，目的是建立起不同 变量之量之间的关系，从而的关系，从而对变量量进行分行分类。样品变量选择：样品变量选择：评价参数的选择与含水层及评价的目的有密切的关系，一般选择含水层中评价参数的选择与含水层及评价的目的有密切的关系，一般选择含水层中的主要的及与评价目的有关的离子作为评价因子；的主要的及与评价目的有关的离子作为评价因子；研究表明，在矿井水中选择研究表明，在矿井水中选择CaCa2+2+、MgMg2+2+、K K+Na+Na+、ClCl-、SOSO4 42-2-、HCOHCO3 3-等指标等指标作为分类标示因素，进行聚类分析判别水源效果良好；作为分类标示因素，进行聚类分析判别水源效果良好；进行行矿井水源判井水源判别时，由于各含水，由于各含水层水水质特征界限往往不明特征界限往往不明显，具有一，具有一定的模糊性，很定的模糊性，很难根据根据单个因子个因子进行判行判别，需，需综合多个因素的合多个因素的综合效果合效果进行行判判别，而，而传统的方法很的方法很难定量区分各因素的影响程度，定量区分各因素的影响程度，对水水质相近的水源更相近的水源更难以区分。以区分。模糊模糊综合合评判是一种判是一种应用模糊数学原理和最大隶属度原用模糊数学原理和最大隶属度原则，考，考虑与被与被评价事物相关的各个因素，价事物相关的各个因素，对其作出全面其作出全面评价的一种十分有效的多因素决策方价的一种十分有效的多因素决策方法法；研究步骤：研究步骤：确定确定水水样背景背景值；水样分析；水样分析；水样聚类分析；水样聚类分析；模糊综合评判；模糊综合评判；确定治理方案。确定治理方案。谢 谢人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits48谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师：XXXXXX XX年XX月XX日