煤矿水文地质条件分类规范

煤矿水文地质条件分类规范 1 范围 本标准适用于生产煤矿 亦可在拟建 在建煤矿时参考使用 是煤矿水文地质 条件分类的依据 2 基本要求 2 1 根据煤矿水文地质条件的某一特征 结合实际情况进行分类 不同类型应具有显著的特点 2 2 应具有普遍性和广泛的实用性 2 3 本规范采用单一分类原则 其概念明确 能确定一个煤矿的水文地质和开 采条件 3 地质条件分类 具体分类方法是 据开采煤层及与其相关的含水层的埋藏深度进行分类 根据煤层开采期间的主要充水水源进行分型 根据煤矿的富水系数 即矿井总涌水量同产煤量之比 的大小划分其亚型 根据潜在的水害因素作出辅助类型的划分 3 1 按埋藏深度分类 3 1 1 裸露类 类 煤矿的开采煤层全部处于当地侵蚀基准面以上 充水含水层中的水包括 上层 滞水 潜水 无压或有压的层间水 矿井清水可依靠排水沟自流排放 一般对 矿井不构成威胁 矿井涌水量主要受大气降水控制 3 1 2 半裸露类 类 煤矿开采煤层的上部处于当地侵蚀基准面以上 而下部则处在该面以下 与煤 层开采有关的充水含水层中的水包括 上层滞水 潜水 无压或有压的层间水 侵蚀基准面以上含水层中的水基本无压 而基准面以下含水层中的水 具一定 压力 矿井涌水对煤层的开采 一般均有影响 如为岩溶水涌出 则有严重影响 采 用自流和机械两种排水方式 矿井涌水量受降水季节影响显著 3 1 3 浅埋类 类 煤矿的开采煤层 全部处于当地侵蚀基准面以下 且埋深小于 500m 煤系地 层的上部 一般均有第四系松散层覆盖 个别地区还有局部的第三系伏于第四 系之下 对采煤工作面而言 含水层中的水都具有一定的水头压力 矿井涌水 量的大小 涌水方式 对煤层的开采皆有直接影响 矿井涌水量受降水季节的 影响比较明显 3 1 4 深埋类 类 煤矿的开采煤层 全部埋藏在当地侵蚀基准面 500m 以下 一般在煤系地层以 上覆盖着巨厚的松散地层或岩层 煤矿的主要充水含水层是承压的砂岩裂隙水 薄层灰岩岩溶裂隙水 或古岩溶系统构成的厚层灰岩裂隙岩溶水 通常没有现 代岩溶发育 煤层开采工作面的顶底板一般均承受较高的水压 未遇导水构造 时 矿井涌水量可能不大 且水量稳定 基本不受降水季节的影响 1 范围 本标准适用于生产煤矿 亦可在拟建 在建煤矿时参考使用 是煤矿水文地质条件分类的依据 2 基本要求 2 1 根据煤矿水文地质条件的某一特征 结合实际情况进行分类 不同类型应具有显著的特 点 2 2 应具有普遍性和广泛的实用性 2 3 本规范采用单一分类原则 其概念明确 能确定一个煤矿的水文地质和开采条件 3 地质条件分类 具体分类方法是 据开采煤层及与其相关的含水层的埋藏深度进行分类 根据煤层开采期间的主要充水水源进行分型 根据煤矿的富水系数 即矿井总涌水量同产煤量之比 的大小划分其亚型 根据潜在的水害因素作出辅助类型的划分 3 1 按埋藏深度分类 3 1 1 裸露类 类 煤矿的开采煤层全部处于当地侵蚀基准面以上 充水含水层中的水包括 上层滞水 潜水 无压或有压的 层间水 矿井清水可依靠排水沟自流排放 一般对矿井不构成威胁 矿井涌水量主要受大气降水控制 3 1 2 半裸露类 类 煤矿开采煤层的上部处于当地侵蚀基准面以上 而下部则处在该面以下 与煤层开采有关的充水含水层中 的水包括 上层滞水 潜水 无压或有压的层间水 侵蚀基准面以上含水层中的水基本无压 而基准面以 下含水层中的水 具一定压力 矿井涌水对煤层的开采 一般均有影响 如为岩溶水涌出 则有严重影响 采用自流和机械两种排水方式 矿井涌水量受降水季节影响显著 3 1 3 浅埋类 类 煤矿的开采煤层 全部处于当地侵蚀基准面以下 且埋深小于 500m 煤系地层的上部 一般均有第四系 松散层覆盖 个别地区还有局部的第三系伏于第四系之下 对采煤工作面而言 含水层中的水都具有一定 的水头压力 矿井涌水量的大小 涌水方式 对煤层的开采皆有直接影响 矿井涌水量受降水季节的影响 比较明显 3 1 4 深埋类 类 煤矿的开采煤层 全部埋藏在当地侵蚀基准面 500m 以下 一般在煤系地层以上覆盖着巨厚的松散地层或 岩层 煤矿的主要充水含水层是承压的砂岩裂隙水 薄层灰岩岩溶裂隙水 或古岩溶系统构成的厚层灰岩 裂隙岩溶水 通常没有现代岩溶发育 煤层开采工作面的顶底板一般均承受较高的水压 未遇导水构造时 矿井涌水量可能不大 且水量稳定 基本不受降水季节的影响 3 2 按直接充水水源分型 3 2 1 大气降水型 一型 该型煤矿充水水源主要来自大气降水 矿井涌水量受大气降水量控制 涌水量和降水量的峰值基本一致 或稍有迟后 干旱季节各含水层中的水一般均有大幅下降 矿井涌水量逐渐减少 该型多存在于 类 即裸露类和半裸露类 煤矿 类 即浅埋类 煤矿较为少见 通过降水量资料 开采引起的地表沉降 或塌陷 以及地裂缝的情况 可大致确定降水量同矿井涌水量之间的关系 3 2 2 地表水型 二型 该型煤矿多见于 类 即浅埋类 矿井 矿井多位于地表水体附近 或直接位于地表水体以下 采后产生的 地表塌陷区 沉降大裂缝 多成为矿井充水的主要途径 我国南方岩溶区煤矿 雨季常见现坡立谷 暗河 及塌陷区的洪水涌入矿井 甚至造成淹井事故 地表水型煤矿的涌水 一般形成定水头补给 其矿井涌水 量的大小取决于导水通道的过水能力 水力梯度的大小 以及水源的充沛程度 3 2 3 孔隙水型 三型 赋存于松散层孔隙中的地下水为孔隙水 一般指第四系和第三系含水层水 亦有未成岩的古地层含水层水 除少数以上层滞水的形式存在外 主要以潜水和承压水存在 其主要补给源为大气降水 地表水的渗入补 给 裂隙水和岩溶水也可成为补给水源 当矿井的直接充水水源为孔隙水时 称为孔隙水型煤矿 该型多 见于浅埋类 类 煤矿 或在松散层较厚地区建井时遇到 往往以泥砂含量很高的混浊水涌入矿井 造 成严重损失 在煤矿隐伏露头区 上覆有较厚的松散地层 当开采煤层时 要根据松散层底部隔水层的情 况 留设足够的防水煤岩柱 3 2 4 裂隙水型 四型 赋存于基岩裂隙系统中的地下水 称裂隙水 以潜水 层间无压或承压水形式存在 煤层顶底板中的砂岩 裂隙水 涌水量一般都不大 绝大多数可以疏干 不足为患 但在构造发育地段 亦可形成较大突水 且 伴有大面积涌水现象 3 2 5 岩溶水型 五型 赋存于可溶性地层中的地下水统称为岩溶水 我国大多数煤矿开采石炭 二叠系煤层 北方奥陶系灰岩水 以下简称奥灰水 南方茅口灰岩水对煤层开采构成威胁 在北方煤系地层中的薄层灰岩水 以下简称 薄灰水 多为直接突水水源 且多有奥灰水补给 其突水量的大小取决于薄灰水同奥灰水的连通性 以及 奥灰水的富水程度 薄灰岩溶水在地质构造和水文地质单元的控制下 具极大的非均质性 区段性和地域 性 厚层灰岩岩溶水 由于接受降水和其他含水系统补给的面积大 水源丰富 所以水量充沛 厚层灰岩岩溶 发育程度具更大的不均一性和极强的地区性 随埋深增加岩溶发育程度具有一定的规律性 在我南方 以 现代岩溶为主 随埋深加大岩溶发育变弱的规律性极为明显 而在北方 则以古岩溶为主体 在古岩溶上 又发育了现代岩溶 随深度增加岩溶发育减弱的规律性不甚明显 3 3 根据富水系数 F 划分亚型 富水系数 F 系指煤矿的总排水量和产煤量之比值 对生产煤矿 可按开采期内的总排水量和总卢煤量 计算 对设计和基建煤矿 可按设计产量和年排水总量 进行计算 3 3 1 贫水亚型 1 亚型 煤矿开采煤层的充水含水层水量贫乏 矿井涌水量小 即 F 5 此亚型煤矿多分布于干旱或半干旱地区 当 F 1 时 一般均严重缺水 难于在附近找到水源地 开发前需进行供水源地的论证 当 F 1 时 亦需 根据水源的充沛程度确定煤矿规模 3 3 2 较贫水亚型 2 亚型 煤矿开采煤层的充水含水层水量较贫乏 矿井涌水量不大 其 F 值介于 5 10 之间 该亚型煤矿投入的 防治水费用一般不高 又能找到很好的供水水源地 3 3 3 较富水亚型 3 亚型 煤矿开采煤层的充水含水层较富水 矿井涌水量较大 其 F 值介于 10 20 之间 该亚型煤矿的直接充水 水潭多为薄灰岩溶水 3 3 4 富水亚型 4 亚型 煤矿开采煤层的充水含水层水量丰富 矿井清水量很大 其 F 20 该亚型煤矿均有厚层灰岩岩溶水构成 间接或直接充水水源 当 F 40 时 应对煤矿开发前景进行论证 当 F 80 时 一般难于开发 3 4 根据潜在水患划分辅助类型 潜在水患是指需要进行专门水文地质探查才能确定的煤矿突水因素 一个煤矿可能存在多种潜在水患因素 当煤矿水文地质条件类型确定之后 还应按潜在水患划分辅助类型 3 4 1 老空水型 1 型 老空水指人类采掘活动留下的地下空间中集存的地下水 老空水突水的危害性甚大 由子大量积水在短时 间内涌入煤矿 不但瞬时流量大 速度快 而且多夹带有煤泥 石块和瓦斯气味 3 4 2 导水陷落柱型 2 型 开采煤层下伏厚层灰岩 在采掘中可能遇到岩溶陷落柱 当陷落柱具导水性时 岩溶系统内积存大量的水 泥沙和石块 瞬时突入矿井造成严重危害 须进行专门的水文地质探查 采取防治水措施 防患于未然 3 4 3 导水断裂带型 3 型 我国煤系地层中 普遍发育规模 性质各异的断裂带 有的以断层形式 有的以节理裂隙密集带形式存在 往往构成煤层的突水通道 在岩溶水型煤矿中 导水断层构成的突水通道集中 而裂隙水型构成的则较分 散 但都对生产造成严重影响 在非岩溶型煤矿中 其突水量较小 一般不构成严重威胁 3 4 4 孔隙水天宙型 4 型 当开采煤层处于隐伏露头区时 其上覆的孔隙水含水层直接与煤系地层接触 形成天窗型潜在水患 其涌 水特点是泥砂俱下 对煤矿生产危害很大 应查清这种水文地质条件的分布范围 及其孔隙含水层的性质 和富水性 采取经济合理的防治水措施 4 煤矿水文地质类型的确定 4 1 确定原则 4 1 1 以主采水平的深度进行分类 对有两个主采水平以上的煤矿 可根据各水平的深度范围进行分类 如开采 水平埋深多数小于 500m 归入 类 而多数大于 500m 时 归为 类 4 1 2 以煤矿主要的充水水源分型 对两个以上的主要充水水源 应根据充水量的大小和充水时间的长短 选水 量大和充水时间长的定型 4 1 3 根据富水系数即 F 值大小划分亚型 4 1 4 根据煤矿水文地质勘探和生产中发现的问题 在类型划分后进行辅助类型注示 4 2 表述方法 以华北某煤矿为例 4 2 1 该矿地表的最低侵蚀基准面标高约 80m 现分三个水平采煤 分别为 100m 300m 500m 现主要开 采一 二水平的煤层 三水平产量较少 据此 可定为 类 浅埋类 4 2 2 该矿共有三个主采煤层 目前主采大煤煤层 矿井主要充水水源为砂岩裂隙水 下部的大青和下架煤层 尚来进行开采 所以 可定为四型 裂隙水型 4 2 3 该矿井涌水量约 600m3 h 年排水总量约为 500 万 t 年产煤量约 130 万 t 计算出 F 值为 4 应定为 2 亚型 4 2 4 该矿的水文地质条件类型 可表述为 类四型 2 亚型 可简化为 四 2 类型 4 2 5 根据地质资料 井下曾揭露岩溶导水陷落柱并伴有老空水突出 因此按潜在水患划分辅助类型应为 1 2 型 4 2 6 该煤矿水文地质条件类型的划分 应表述为 四 2 类型 且存在 1 2 两种类型潜在水患