矿井水地质类型划分及防治讲解学习.doc

矿井水地质类型划分及防治精品资料水文地质学读书报告题目：矿井水地质类型划分及防治任课老师：刘忠保姓名：宋晨班级：地质21503班学号：201500780时间:2018年4月25日 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢16目录一 矿井水文地质介绍 2二 矿井水文地质类型划分 4三 矿井充水水源 6四 矿井充水程度 7五矿井水害类型及整治措施 8六防治主要措施 13七结束语 14矿井水地质类型划分及防治摘 要：矿井水是日常生活中并不触及的词，但是矿井水害却是威胁安全生产的重要灾害类型，分析和研究矿井水害原因对矿井水害防治具有重要意义，不仅关系到广大开采人员的生命安全，还关系到国家的经济稳定与发展，所以为有效地减少或消除矿井水害事故，首先需要对矿井水害的成因有一个详细的了解和把握，才能做到因地制宜，对症下药。关键词：矿井水害；防治矿井水害是影响采矿企业安全生产的主要灾害之一，矿井水害一旦发生，不但影响各采掘工作面的安全施工，还将导致人员伤亡，设备损坏，并淹没矿井和采区，危害十分严重。为切实保证矿井安全生产，应对矿井水害的发生原因进行分析研究，根据矿井实际情况，采取有利措施进行防治，不断加强防治水技术研究和科技攻关，推广使用矿井水害防治的新技术、新装备和新工艺，是提高矿井防治水害工作的关键。一矿井水文地质介绍1. 矿井水文地质：矿井水文地质是指研究矿井建设和生产过程中的水文地质条件和矿井水处治方法的地质工作。2.矿井水：凡是在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源的水，统称为矿井水。3.矿井水灾：矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。4.矿井水害：凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的、增加吨煤成本和使矿井局部或全部被淹的矿井水,都称为矿井水害。5.地下水：地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准水文地质术语(GB/T 14157-93)中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。6.地下水分类：根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大类。（1）上层滞水是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。（2）潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。当地下水流出地面时就形成泉。（3）承压水（自流水）是埋藏较深的、赋存于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力，特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时，强大的压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。7.地表水进入井下有多种途径。(1) 地表水通过第四纪松散砂、砾层及基岩露头，先是渗入补给地下水， 后在一定条件下进入巷道。(2) 地表水通过构造破碎带或枯井直接溃人地下。(3) 洪水期，洪水通过地势低洼处的井口或冲破围堤直接灌入井下。(4) 在水体下采煤时，煤层采动后，顶板岩层垮落并产生断裂，地表水可沿此导水断裂带进入井下。二矿井水文地质类型划分为了有针对性地做好煤矿防治水工作，从矿区水文地质条件和井巷充水特征出发，根据矿井及其周边是否存在老空积水、矿井受采掘破坏或影响的含水层性质和富水性及补给条件、矿井涌水和突水分布规律及水量大小、煤矿开采受水害威胁程度以及防治水工作难易程度等，把矿井水文地质划分为简单、中等、复杂、极复杂四种类型（见表）。类别分类依据简单中等复杂极复杂受采掘破坏或影响的含水层含水层性质及补给条件受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补给来源少或极少。受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件一般，有一定的补给水源。受采掘破坏或影响的主要是岩溶含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水，其补给条件好，补给水源充沛。受采掘破坏或影响的为岩溶含水层、老空水、地表水，其补给条件很好，补给来源极其充沛，地表泄水条件差。单位涌水量q（L/s.m）q0.10.1q1.01.0q5.0q5.0矿井及周边老空水分布状况无老空积水。存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚。存在少量老空积水，位置、范围、积水量不清楚。存在大量老空积水，位置、范围、积水量不清楚。矿井涌水量（m3/h）年平均Q1年最大Q2Q1180（西北地区Q190）Q2300（西北地区Q2210）180Q1600（西北地区90Q1180）300Q21200（西北地区210Q2600）600Q12100（西北地区180Q11200）1200Q23000（西北地区600Q22100）Q12100（西北地区Q11200）Q23000（西北地区Q22100）突水量Q3（m3/h）无Q3600600Q31800Q31800开采受水害影响程度采掘工程不受水害影响矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全矿井时有突水，采掘工程、矿井安全受水害威胁矿井突水频繁，采掘工程、矿井安全受水害严重威胁防治水工作难易程度防治水工作简单防治水工作简单或易于进行防治水工程量较大，难度较高防治水工程量大，难度高注：1.单位涌水量以井田主要充水含水层中有代表性的为准。2.在单位涌水量q，矿井涌水量Q1、Q2和矿井突水量Q3中，以最大值作为分类依据。3.同一井田煤层较多，且水文地质条件变化较大时，应分煤层进行矿井水文地质类型划分。煤矿要根据本规定的要求确定矿井水文地质类型，提交类型划分报告，由企业总工程师审定。一、 水文地质简单（1、露头区被粘土类土层覆盖；2、被断层切割封闭；3、地表泄水条件良好；4、属于深部井田；5、在当地侵蚀基准面以上开采；6、属高原山地背斜正地形，煤层底部灰岩无出露；7、煤层距顶底板上下富含水层距离很大）二、水文地质中等（受采掘破坏或影响的孔隙裂隙，溶隙含水层补给条件一般，有一定的补给水源）三、水文地质复杂（1受采掘破坏或影响的主要是灰岩溶隙-溶洞含水层，厚层砂砾石含水层(煤层直接顶底板为含水砂层)，其补给条件好，补给水源充沛。2未开展水文地质普查，存在老窑积水，资料不齐的整合和技改矿井。）四、水文地质极复杂（受采掘破坏或影响的为岩溶含水层，其补给条件很好，补给水源极其充沛；1、矿井经常的直接或间接受煤层顶底部灰岩溶洞-溶隙高压富水含水层突水的威胁；2、灰岩露头分布范围广，河溪发育，山塘水库多；3、在高原山地向斜正地形矿区灰岩岩溶特别发育常形成暗河系统或汇水封闭洼地）矿井水文地质类型一般每3-5年重新确定一次，但发生重大突水事故后（突水量首次达300m3/h以上或死亡3人以上）应在一年内重新确定矿井水文地质类型。三矿井充水水源1矿井充水水源：矿井充水水源主要包括大气降水、地表水、地下水和老空积水。地表水又可以分为河水、湖水、海水。地下水又包括岩溶裂隙水、砂岩裂隙水、第四纪松散沉积层潜水。2. 充水途径：矿井水的充水途径是指连接充水水源与矿井之间的流水通道。它是矿井充水因素中最关键的因素,大多数的矿井突水灾害正是由于对矿井充水途径认识不清而造成的。充水途径主要有:构造断裂、顶板垮落、底板破坏、封闭不良钻孔、陷落柱等。3.充水强度：有了一定的充水水源和特殊的充水途径,相应的充水强度也得以确定。因此,矿井水害的主要的因素是充水水源和充水途径。4.其它矿井水害产生的条件：对于突水以外的其它矿井水害产生的条件,除了上述的因素外,和煤层的品质和围岩的成分有关,另外还有采矿设备、采矿技术等人为因素。四矿井充水程度矿井充水程度是指地下水涌入矿井内的水量的多少，用来反映矿井水文地质条件的复杂程度。生产矿井常用含水系数或者矿井涌水量2个指标来表示矿井的充水程度，基建矿井的充水程度常用矿井涌水量表示。1、含水系数含水系数又称富水系数，它是指生产矿井在某时期排出水量Q(m3)与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。即矿井每采1t煤的同时，需从矿井内排出的水量。含水系数KB(m3/ t)的计算公式为：KB = Q/P根据含水系数的大小，将矿井充水程度划分为以下4 个等级：(1)充水性弱的矿井： KB 10 m3/t 。2. 矿井涌水量矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量，用符号Q 表示，单位为m3/d 、m3/h、m3/min。根据涌水量大小，矿井可分为以下4个等级：(1)涌水量小的矿井：Q 15 m3/min。3. 矿井突水点突水量等级划分矿井突水的突水量大小差异很大，对矿井的危害程度也不相同。根据我国矿井突水情况，1984 年5 月,煤炭工业部对矿井突水点突水量做了等级划分。其等级标准是：(1)小突水点涌水量：Q1m3/min;(2)中等突水点涌水量：1 m3/min Q 10 m3/min ;(3)大突水点涌水量：10 m3/min 30m3/min。五矿井水害类型及整治措施1.矿井水害类型划分按突水水源分：(1)地表水水害 (2)松散层（冲积层）水害(3)砂岩裂隙水水害(4)薄层灰岩水水害 (5)厚层灰岩水水害 (6)老空水（老窑水）水害2.按水进入矿井的方式分：(1)井巷突水（不可预见） (2)正常矿井涌水（可预见） (3)顶板淋水(4)井筒漏水 (5)地表水倒灌（溃入）3.其它分类类型：矿井突水按采掘工作所处的阶段，可分为掘进突水与回采突矿井突水按所段可为突水与突水；（1）按突水点与开采煤层所处的相对位置，可分为顶板突水、底板突水；（2）按突水相对于采掘工程进行的时间可分为即时突水与滞后突水（3）按突水点的水量大小，可分为小型突水(Q60m3/h)、中等突水(Q=60m3/h600m3/h)、大型突水(Q=600m3/h1800m3/h)和特大型突水(Q1800m3/h)。4.矿井水害的形成条件（1）断裂构造（断层）：断层是矿井充水的重要通道，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。（2）岩溶陷落柱：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。（3）构造裂隙和地震裂隙:构造裂隙：成岩或构造活动中形成的导水裂隙（天然导水裂隙）。l地震裂隙：现代地震活动中新生成的裂隙。（4）采动导水裂隙带：当煤层采出后，采空区围岩应力状态发生变化，导致顶板、底板破坏，在采场周围形成破坏带或人工充水通道。（5）导水钻孔：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。2. 地下水灾害防治（1）采空区积水水害分析和防治 采空区指的是开采多年的老矿井自身的旧巷、老窑或者临近矿井的旧巷、老窑。从生产矿井的角度上讲，可以依据矿井开拓时间和采空区的形成时间的先后关系，将采空区分为两类：在对矿井进行正常回采时形成的采空区与以往存在的老窑采空区。依据煤层的赋存条件，在矿井的开采过程中，一定会有地下空间场所形成，而且这些地下空间场所一定会揭露、接近一些含水层，倘若这些地下空间场所所处位置低于含水层水位，就一定承受一定的静水压。而且在煤层开采之后，会在这些地下空间场所形成采空区，进而使得工作面上的覆岩层发生破坏、移动，形成裂缝带和冒落带岩层，使得含水层水体漏入、渗入到采空区，影响矿井的正常生产。对采空区积水水害的防治可以从以下几方面入手：第一，充分掌握采空区旧巷、老窑的积水情况，在井田开拓的过程中明确记录其采空区相关的数据，同时，将其积水情况正确的填绘到矿井充水图上。第二，探访积水，形成矿井安全生产区域。（2）地表水造成的水害与防治 地表水是指湖、海、江、河、季节性的大气降水以及水库等地面水体。地表水对矿井造成的危害指的是地表水直接涌入到矿井的生活区、工业场地以及矿井井筒，进而影响了地表的生活、生产，比如：地表水直接灌入矿井井筒会使得矿井被淹，进而影响矿井生产工作的正常运行，地表水还可以透过地面的塌陷区、煤层的露头地域及岩石受风化破碎地带中不能整体胶结形成的各洞口及裂隙等通道流入井下，进而形成井下水，损害矿井部分生产区域。通过以上的分析可以发现，地表水对矿井的安全生产具有很大的影响，所以，矿井施工单位一定要采取一定的措施对地表水水害进行有效的防治。矿井企业在确定矿井位置时，首先要充分的考虑该矿井位置以往的最高洪水位，从而保证主要建筑以及工业场地、井口、生活区加高到最高洪水位以上，同时，还应该尽量避开地表水通道处的泥石流、冲击堆以及山洪流经地带，另外，还应该在适当的位置建筑挖泄洪沟和防洪堤坝，防止地面水体直接涌入到工业场地、矿井井筒以及生活区。（3）地质构造水造成的水害与防治 含水层水源作为矿井最重要的充水源头，是矿井水害的根源所在，所以，矿井水害防治的主要工作内容是地下水防治。在理想状态下，沉积岩层是完整、水平或者近似水平、连续的，但是，形成后的沉积岩层基本上都是倾斜的，而且这些沉积岩层有些被切断了，有些被褶皱了。在矿井生产的过程中一般都要求要尽量降低矿井中的涌水量。因此，在采掘活动过程中，一定要尽量避免或者减少揭露、接近地质构造带，进而在一定程度上避免采掘工作面突水事故的发生。对直接向矿井工作区域充水的地质构造带含水层，可以使用探放疏干降压的办法，消除矿井采掘工作面的淋水和涌水；倘若通过导水裂隙、岩浆侵入体以及断层等含水层的水体作为补给源涌入到采掘破坏范围时，一定要留设防水煤岩柱，减少矿井的涌水量，消除突水危险；倘若当含水层的这个补给通道不是很大，形成筑地下防水帷幕时，可以使用帷幕注浆法堵这个补给通道。（4）小煤矿积水造成的水害及防治 因为煤层赋存条件比较复杂，煤矿在进行深层开采的时候，在浅部会有个体小煤矿进行无序化的开采，而且这些小煤矿为了使得其效益达到最大，在开采的过程中盲目的、没有规范的开采煤炭，导致大量积水采空区形成，更有甚者，有的小煤矿会突破井田的界限，与国有煤矿的部分采空区相连，使得这些个体小煤矿的涌水、积水直接灌入带国有煤矿中，这种做法不仅会影响国有煤矿的正常生产，还会威胁矿井施工人员的生命安全。六防治主要措施1.地面水的防治：地面防治水是指在地表修筑各种防排水工程,防止或减少大气降水和地表水渗入矿井。(1)井口位置的布置。井口和其它建筑标高一定要高出当地历史最高水位。(2)对地面河流的整治。包括铺整河床、对河流进行改道处理、设置排水沟及时排水。 图2-4 防洪堤示意图2.井下水的防治(1)疏水降压。所谓疏水降压防治矿井水害技术,就是对威胁矿井安全生产的主要充水含水层水,通过专门的工程和技术措施在人工受控的条件下进行超前疏干或疏降水压,进而减少或消除其在矿山建设和生产过程中对矿井安全的威胁。(2)截流注浆防治。截流注浆防治矿井水害技术,是指根据具体的矿井水文地质条件和水害类型与特点,将研究配置的低渗透浆液注入含水层、隔水层中的空隙等,使之与围岩固结成不透水的具有一定强度的整体,起到堵塞过水通道、降低受注岩体的渗透性、增大岩石强度和隔水作用的矿井水害防治技术方法。3.矿井水资源化技术(1)高浊矿井水的治理高浊矿井水净化处理通常采用混凝剂。矿井水处理中混凝剂混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和机械混合,其中水泵混合较常采用。矿井水净化处理采用沉淀池或澄清池作为主要处理单元。(2)高矿化度矿井水高矿化度矿井水处理常采用电渗析法、反电渗析法(能去除水中的有机物和细菌)。(3)酸性矿井水&物理化学法(中和法)。采用碱性物质作为中和剂.基本原理是利用酸碱的中和反应达到增加酸性水的pH值的目的。生物化学方法(微生物法)。生物化学法在常温条件下对Fe2+具有很高的氧化率.解决了常规石灰乳中和处理法由于反应不完全而产生大量污泥造成的二次污染,而且为矿山企业的多种经营开辟了一条新路子,生化处理后的水可以回用。(湿地生态工程处理法(兼有物理化学和生物化学的特点)。利用特定植物在湿地中能降低酸性水中的金属离子的作用,让酸性水缓慢流经人为的植物群落,达到活体过滤的目的。七结束语矿井水一直以来都严重威胁着我国的煤矿安全,本文通过对矿井水的分布情况和种类进行了详细的说明,并分析了产生不同种矿井水的原因,提出了矿井水害防治的一些有效的方法。参考文献:1虎维岳矿山水害防治理论与方法M.北京:煤炭工业出版社2006年8月2陈元良何绪文我国矿井水处理利用现状及存在的问题J.科技创新导报2009(24)3李志锋李巍浅谈矿井水的防治措施J.西部探矿工程2009年第1期4郑纪峰.浅谈矿井水害防治J.装备制造.2015(1). 5谭湘龙,李杰等.煤矿矿井水害的分析和防治方法J.科技和产业,2015(4).