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xxxx矿区水文地质基本情况及防治水措施

第一节 xxxx矿区区域地层及煤系地层简介
一、区域地层
xxxx矿区属于华北型地层，缺失古生界志留系、泥盆系和中生界侏罗系、白垩系，其它各系皆有发育，详见xxxx矿区区域地层表。

表2—1—1 xxxx矿区区域地层表
界
系
统
代号
煤组
地层厚度(m)
主要岩性特征
新

生

界

第
四
系
全新统
Q42

0-2
河床及河漫滩沉积。
Q41

10
亚沙土、亚粘土，底部为漂砾石。
上中更
新统
Q3

0-75.6
灰黄色粉砂质亚粘土，底部为砂砾石。
Q2

4-46.6
红色亚粘土和黄色亚粘土互层，局部为青灰色砾石层。
上
第
三
系

ND

0-145.6
辉石安山岩，玄武岩夹泥质粘土、泥岩、泥灰岩。

NL

棕红色砂质泥岩、夹泥质灰岩、玄武岩、砂砾岩。底部
为黄白色砂砾岩夹砂质泥岩与钙质结核层。
下
第
三
系

EC

以砖红色砂岩、砂质泥岩为主。夹薄层泥灰岩、炭质泥
岩与透镜状砾岩。底部为砾岩。
中

生

界
三
叠
系
上 统
T3

＞751.3
中上部为黄、黄绿、土黄色石英砂岩，长石石英砂岩与砂
质泥岩互层，下部为厚层状黄绿色中粒长石石英砂岩，具
虫孔构造，含钙质砾岩。
中 统
T2

341.6
以紫红色钙质粉砂岩、砂质泥岩、黄绿、土黄色细砂岩
为中、顶部为肉红色厚层石英长石砂岩，底部具透镜状
砾岩。
下 统
T1

602.1
上部为浅紫色中粒砂岩与砂质泥岩互层，中部为紫红色
细砂岩、粉砂岩。具虫孔构造。底部为紫红色厚层中细
粒石英砂岩夹薄层砂岩。
古

生

界

二
叠
系
上

统
F23

298.74
上部：以青灰色粉、细砂岩为主。
中部：紫色泥岩与砂质泥岩为主。
下部：主要为浅灰－灰绿色中细粒砂岩。
P22

灰白色厚层状细－粗粒长石石英砂岩，致密坚硬，底部含
砾石。
P21-2
九

上部以深灰色、黑色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄煤一层。
下部为中细粒砂岩夹泥岩，含紫斑及铁锰质结核。
八

以青灰色砂质泥岩为主，夹深灰色泥岩、含铝土质，局
部具紫斑。中部薄煤两层。下部夹薄层硅质泥岩。
七

以青灰色、灰绿色细砂岩、泥岩为主，局部具紫斑，上
部夹薄层硅质泥岩。中部含煤七层，其中仅七2煤普遍
发育，局部可采，底部为中粗粒含砾石英砂。
P21-1
六

以青色、灰绿色泥岩为主，上部常具紫斑，中、下部为
厚层状中粗粒石砂岩。含煤四层，其中仅六2煤偶尔可采。
五

中、上部以深灰、灰黑色泥岩为主。夹薄煤八层，其中
仅五3煤普遍发育，局部可采。下部为泥岩、粉砂岩、
局部具紫斑。
四

由青灰色砂质泥岩、细砂岩、黑色泥岩组成。局部具紫
斑，底部为灰色中粒砂岩夹黑色泥岩，含薄煤层10层，
仅四5煤局部可采。
下 统
P12
三

上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑，
中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构。下部为灰色厚
层状中粗粒砂岩。
P11
二

由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰色厚层状中粗粒砂
岩及煤层组成，顶部具少量紫斑，含煤十一层，其中
二1煤普遍发育，煤厚0－18.23m，为主要可采煤层。
二1煤层顶板为中细粒砂岩。
石
炭
系
上 统
C3

以深灰色石灰岩为主，砂质泥岩、泥岩及煤层。石灰岩
供8－9层，一般每层灰岩之下有一煤层。中部以砂泥
岩为主。
中 统
C2

灰色铝土岩、铝土质泥岩为主，具鲕状、豆状结构。
奥
陶
系
中 统
O2

以深灰色厚层状灰岩为主，局部夹白云质灰岩及碎屑
灰岩。
寒
武
系
上 统
∈3

以深灰色厚层状白云质灰岩为主，局部为白云质、鲕
状、团块状白云岩，夹薄层泥灰岩。
中 统
∈2

上部为灰－深灰色泥质灰岩与黄绿色泥岩互层，局部夹
黄绿色海绿石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩为主，夹透镜
体灰岩。
下 统
∈1

上部由紫红色砂质泥岩、泥灰岩及粉砂岩组成，中部以
紫红、黄绿色泥质灰岩为主夹薄层灰岩、砂质泥岩，下
部由深灰色厚层灰岩，白云质灰岩、豹皮状灰岩、燧石
团块状白云岩及含磷砂砾岩组成。
上
元
古
界
震
旦
系
上 统
Z3

上部由白色－灰白色厚层状白云岩、灰岩、泥灰岩及砂
质泥岩组成，下部以紫红、灰黄色厚层中粗粒石英砂岩
为主，底部为砾岩。
中 统
Z2

下 统
Z1

559
上部以砂质页岩为主，夹薄层粉砂岩，下部为中粗粒
砂岩及砂砾岩，底部为泥质砂岩。
下
元
古
界
嵩
山
群

Pt1

上部以杂色千枚状绢云石英片岩为主，夹薄层状石英岩、
白云岩及厚层状中粗粒石英岩。下部以灰白色厚－居厚
层状石英岩为主，夹绢云时样片岩。底部夹数层变砾岩，
局部侵入由灰绿岩。
太
古
界
登
封
群

Ar

＞1145
以黑色云母斜长片麻岩为主，上部夹黑云母片岩，下部
夹斜长角闪石片麻岩、二云片岩及混合岩。
（一）寒武系（∈）
在矿区局部有出露。平均厚度约770m，厚薄不均。
1、下统（∈1）
上部由紫红色砂质泥岩、泥灰岩及粉砂岩组成，中部以紫红、黄绿色泥质灰岩为主夹薄层灰岩、砂质泥岩，下部由深灰色厚层灰岩，白云质灰岩、豹皮状灰岩、燧石团块状白云岩及含磷砂砾岩组成。厚度87～234m，平均厚203.72m。
2、中统（∈2）
上部为灰－深灰色泥质灰岩与黄绿色泥岩互层，局部夹黄绿色海绿石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩为主，夹透镜体灰岩。厚度200～473m，平均厚316.72m。
3、上统（∈3）
以深灰色厚层状白云质灰岩为主，局部为白云质、鲕状、团块状白云岩，夹薄层泥灰岩。厚度195～420m，平均厚251.98m。
（二）奥陶系（O）——中统马家沟组（O2）
在xxxx矿区，奥陶系缺失上下统，仅发育有中统。中统马家沟以深灰色厚层状灰岩为主，局部夹白云质灰岩及碎屑灰岩。厚度为0～43.6m，平均厚13.67m。与下伏寒武系地层呈假整合接触。
（三）石炭系（C）
在xxxx矿区，石炭系缺失下统，仅发育有中上统。下面分别加以简单介绍。
1、中统－本溪组（C2）
岩性以灰、浅灰色铝土岩及铝土质泥岩为主，具鲕状、豆状结构，含较多透镜状、似层状黄铁矿结核，局部夹有砂质泥岩、泥岩、赤铁矿和煤层。本组厚1.76～42.37m，平均厚9.68m。与下伏奥陶系地层呈假整合接触。
2、上统－太原群（C3）
由灰、深灰色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，共含灰岩9层，灰岩编号自下而上分别表示为L1～L9，大部分灰岩之下赋存有煤层。本组厚94.52～95.59m，平均厚68.82m。与下伏本溪组地层整合接触。
（四）二叠系（P）
本系地层自太原群顶部菱铁质泥岩（及L9灰岩）顶界面，至三叠系金斗山砂岩底面，分上、下两统。
1、下统（P1）
由山西组与下石盒子组构成。
（1）山西组（）
由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰色厚层状中粗粒砂岩及煤层组成，顶部具少量紫斑，含煤十一层，其中下部二1煤普遍发育，为主要可采煤层。本组厚53.3～122.59m，平均厚78.6m。与下伏太原群整合接触。
（2）下石盒子组（）
上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑；中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构；下部为灰色厚层状中粗粒砂岩。本组厚45.47～103.46m，平均厚72.27m。与下伏山西组地层呈整合接触。
2、上统（P2）
包括上石盒子组、平顶山组和土门组。
（1）上石盒子组（）
下起四煤组底板砂岩底界面，上至平顶山砂岩底面，厚269.67～695.59m。由灰、灰绿、深灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成，以七煤下一层中粗粒砂岩底界将本组分为上、下两段。下段含四、五、六三个煤组，厚112.77～384.57m，平均厚76.5m。上段含七、八、九三个煤组，厚156.9～311.02m，平均厚87.2m，与下伏下石盒子组地层整合接触。
（2）平顶山组（）
灰白色厚层状细－粗粒长石石英砂岩，致密坚硬，底部含砾石。厚44.05～99.92m，平均厚70.24m。与下伏上石盒子组地层假整合接触。
（3）土门组（）
本组相当于区域地层中的石千峰组，平均厚度为298.74m。与下伏平顶山组地层呈整合接触。根据岩性及其组合特征本组可划分为上、中、下三部分。上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑，中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构。下部为灰色厚层状中粗粒砂岩。
二、煤系地层
煤系地层是指含有煤层的一系列地层，在xxxx矿区主要是石炭纪和二叠纪形成的一系列地层。煤层主要赋存于石炭系太原群和二叠系山西组，从石炭系到二叠系共含煤九组，其中一煤组赋存于石炭系，二煤组赋存于二叠系下统山西组，是全区主要可采煤层，三～九煤组赋存于二叠系上、下石盒子组。目前，矿区绝大多数矿井在开采二煤组中的二1煤。一1煤在全区大部可采，但受下部奥灰水的影响，仅在局部有采动。

第二节 xxxx矿区主要含水层与隔水层
一、含水层与隔水层的概念
1、含水层：含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。
2、隔水层：隔水层是指不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
应该提到的是，上述定义中并没有给出区分含水层与隔水层的定量指标，而是因为它们的定义具有相对性。在各种不同的情况下，人们所指称的含水层与隔水层在涵义上有所不同。岩性相同，渗透性完全一样的岩层很可能在有些地方被当作含水层，而在另一些地方当作隔水层。
严格地讲，自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层，只不过某些岩层（如缺少裂隙的致密结晶岩）的渗透性特别低罢了。从这个角度说，岩层是否发生透水（即地下在其中是否发生具有实际意义的运移）还取决于时间尺度。当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层有可视为可渗透的。
某些岩层，尤其时沉积岩，由于不同岩性层的互层，有的层次发育裂隙或溶洞，有的层次致密，因而在垂直层面的方向上隔水，但在顺层的方向上都是透水的。例如，薄层页岩和石灰岩互层时，页岩中裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶洞发育，便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。
另外，隔水层的阻水能力取决于岩性、岩层结构及其稳定性。某些阻水能强的隔水层，在后期构造作用的破坏下，可大大削弱隔水层的阻水能力，甚至使其起不到隔水的作用。
二、xxxx矿区主要含水层与隔水层
根据含水层与隔水层的含义，考虑到地下水的赋存状态，结合xxxx矿区的实际，从矿井防治水的角度出发下面分别简单介绍xxxx矿区主要含水层及地下水在其中的赋存状态和主要隔水层。
（一）含水层
1、第四系砂、砾石层孔隙含水层：
xxxx矿区第四系厚度变化很大，为0~54m。其岩性为 ：上部为亚砂土、亚粘土，下部为冲积砂卵石层。
该层含水层富水性不均、渗透性好，其中地下水绝大部分为潜水，其富水性受气候条件影响较大，大气降水将直接对其补给，雨季含水丰富，旱季水量明显减少。
该含水层距可采煤层较远，除煤层露头地带外，对煤层开采影响不大。
2、下第三系砂砾岩孔隙裂隙含水层
在xxxx矿区下第三系厚度变化很大，为0~1100m。其岩性主要为砖红色砂岩底部发育有砾岩，其间夹有砂质泥岩。该含水层富水性不均，在河流两侧及露头附近含有较丰富的孔隙潜水，个别地段为承压水。
该含水层距可采煤层较远，对煤层开采一般影响不大。
3、三叠系下统金斗山砂岩孔隙裂隙含水层
在郑洲矿区，该含水层由紫红色厚及中厚层状中细粒石英砂岩夹薄层粉砂岩组成。该层厚82---136m，平均112m。该层裂隙发育，含孔隙裂隙承压水，水量不丰富。由于该含水层下距二1煤较远，对二1煤开采影响不大。
4、石千峰组砂岩孔隙裂隙含水层
在xxxx矿区，该组上部以青灰色粉、细粒砂岩为主，夹砾屑灰岩4—6层；中部为紫红色泥岩与砂质泥岩为主，夹数层细中粒砂岩；下部主要为浅灰—灰绿色中细粒砂岩、夹紫色泥岩及1—2层砾屑灰岩。该组厚度234—352m，平均298m。该组地层裂隙较发育，含孔隙裂隙承压水。据有关资料，该组厚度虽较大，但富水性较弱，加之它们之间有砂质泥岩及泥岩隔水层，水力联系不佳，且下距二1煤较远，对开采二1煤影响不大。
5、石盒子组砂岩孔隙裂隙含水层
在xxxx矿区，据统计，石盒子组厚度在5米以上的中、粗砂岩共8层。岩性为灰、浅灰色局部为灰绿色长石石英砂岩，裂隙较发育。据有关资料反映，该组砂岩厚度虽较大，但突水性弱，加之它们之间有砂质泥岩及泥岩隔水层，水力联系不佳对开采主采煤层二1煤影响不大。
6、山西组砂岩孔隙裂隙含水层
在xxxx矿区该含水层有2-3层灰白及灰色中-粗、中-细粒砂岩组成，俗称大占砂岩。其下距二1煤平均6米。厚度8~60米，平均30米，浅部裂隙较发育，深部较致密坚硬，裂隙不发育。该层含孔隙裂隙承压水，水量不丰富。该砂岩除局部为二1煤层直接顶板外，大部分区域与二1煤层间存在砂质泥岩、泥岩。
该层虽是二1煤层顶板直接充水含水层，因富水性很弱，对二1煤层的开采一般影响不大。
7、太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层
该含水层由L7-8两层灰岩组成，在xxxx矿区其厚度一般为1.6~15m左右。该含水层岩溶裂隙发育极不均一，含岩溶裂隙承压水。L7-8灰岩岩溶裂隙发育不均匀，其突水性及透水性差异较大，该层为二1煤层底板直接充水含水层，对其开采有直接影响。
8、太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层
该含水层由L1-4四层灰岩组成。一般厚10~20m。该套灰岩为深灰色厚层状隐晶质结构，含岩溶裂隙承压水。该含水层突水、导水条件中等。
该含水层距奥灰含水层较近，为一1煤层顶板直接充水含水层，二1煤层底板间接充水含水层。
9、奥陶系中统马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层
该层在xxxx矿区厚度0~43米，平均厚度14米，为灰色、质纯、致密、性脆、厚层状的灰岩，含岩溶裂隙承压水。据有关资料，该层岩溶裂隙发育，但不均匀，在不同水平、不同区域的透水性及突水性差异很大。
该含水层为一1煤底板直接充水含水层，上距二1煤68~90m左右，上距一1煤2.8~13.2m。若遇导水断层及其它导水通道或二1煤层直接与其对接，对开采二1煤层的矿井会造成极大的威胁。华北地区开采二1煤层的矿井出现重大水患甚至淹井事故，多数是由此含水层引起的。
10、寒武系灰岩岩溶裂隙含水层
该含水层包括上统长山组、上统崮山组、中统张夏组。岩性为灰白、灰黄色中厚层状隐晶质白云质灰岩，岩溶裂隙发育。该含水层与奥陶系灰岩含水层水力联系密切，对一1煤层开采有较大影响。
（二）隔水层
1、第四系粘土层
在xxxx矿区，在第四系地层中、下部存在多层砂质亚粘土和亚粘土，区域不同，厚度不等。是第四系含水层与第三系含水层及其他时代含水层之间良好的隔水层。
2、三叠系粉砂、泥岩段及第三系粘土、砂质粘土段隔水层
该层系指三叠系底部金斗砂岩顶界至第三系顶界的粉砂岩、砂质泥岩及粘土、砂质粘土段。在xxxx矿区，该段分布较稳定，总厚度大于200米，是第四系含水层与煤系地层间良好的隔水层。
3、二叠系泥岩及砂质泥岩段隔水层
该层系指下石盒子组下部发育的砂锅密砂岩顶面至二叠系上部平顶山砂岩底面全部泥岩、砂质泥岩，它们与含水层相间排到，在xxxx矿区，单层厚度为46~104米，阻隔了碎屑岩组各含水层之间的水力联系，一般隔水性较好。
由于上述隔水层的存在，有效地阻止了顶板水进入开采二1煤矿井，但由于采动后采动冒裂带破坏了上述隔水层的完整性，使隔水层降低甚至失去隔水性能，导致顶板水进入矿井。
4、二1煤层底板砂泥岩隔水层
该层下起L7-8灰岩含水层之上，上至二1煤层底面，在xxxx矿区其厚度为0.39~30.5米，一般厚10米左右，自西向东呈起伏形态，东部局部厚度为零。岩性以灰—深灰色砂质泥岩和泥岩为主夹粉砂岩、细砂岩及不稳定的薄层灰岩（L9）。该层对L7-8灰岩岩溶裂隙承压水进入开采二1煤的矿井有一定的隔水作用，但在局部厚度变薄处，特别是断裂带附近会引起二1煤层底板突水。
5、太原组中部砂泥岩段隔水层
该层下起L4灰岩顶面，上至L7灰岩底面。在xxxx矿区，其厚度10~49米左右，岩性以灰色、深灰色砂质泥岩和泥岩互层为主，夹细砂岩、薄层煤及不稳定的L5、L6灰岩。其层位、厚度较稳定，隔水性能较好，为L1-4灰岩与L7-8灰岩含水层之间的隔水层。因此，在采掘过程中，应对该层加以保护，以防该层遭到破坏致使L1-4灰岩岩溶裂隙承压水通过导水裂隙补给L7-8灰岩含水层，最终进入开采二1煤矿井内。
6、本溪组铝土质泥岩隔水层
该层上自一1煤层底板，下至奥陶系灰岩顶面。据有关资料，在xxxx矿区厚度为4~30米左右，岩性以灰白，浅灰色铝土质泥岩为主，并含有深灰色炭质泥岩，局部夹细砂岩。该层结构致密，裂隙不发育，隔水性能良好。但在变薄处或断层破碎带部位，将会被奥陶系灰岩高压岩溶裂隙承压水突破，它对一1煤层的开采有直接影响。
三、xxxx矿区主要含水层与主采煤层（二1、一1煤）之间的相互关系
在xxxx矿区目前主要开采山西组二1煤，随着二1煤层资源的枯竭，以后会考虑开采石炭系上统太原群下部普遍较发育的一1煤层。下面简要介绍矿区内主要含水层奥陶系马家沟组灰岩岩溶裂隙承压水含水层、石炭系太原群灰岩岩溶裂隙承压水含水层以及山西组和石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水含水层与主采煤层（二1、一1煤）之间的相互关系。
二叠系山西组中包含了矿区主采煤层二1煤，二1煤层与其之上的大占砂岩含水层之间的隔水层为砂质泥岩，厚度1~9米，局部地段
二1煤层直接与大占砂岩接触，砂岩含水层成为二1煤层开采的直接顶板涌水水源。二1煤层之上的石盒子组泥岩和砂岩层，含水性弱，在局部裂隙发育和破碎带的地段可能存在富水区，其与山西组上部的砂岩相接，距二1煤层顶板极近，由于二1煤层煤质松软，在采用放顶方式开采煤的矿井，放顶高度有时可达到20余米高，产生的冒落带和裂隙带可达到百米以上，由此会使此段地层内的多个含水层相沟通，所以在岩石破裂区段有可能形成二1煤层顶板突水。
在郑煤集团告成矿，由于滑动构造的影响，使滑动构造面上、下的地层产状在多数地段发生明显的不一致，同时由于滑动构造面主要存在于二1煤层及其附近，致使二1煤层直接与其上的多个孔隙裂隙含水层基本上直接对接，其间仅有20米左右的滑动构造泥和滑动构造角砾岩，实践证明，告成煤矿在二1煤层的采掘过程中，只要发生顶板松动和冒落，大多情况下，在顶板松动和冒落部位会发生淋水和涌水现象。
石炭系上统太原群含水层上距二1煤层底板约10米左右，为岩溶裂隙承压水，其富水性强但不均匀。其中上段含水层有三层，L7-8灰岩普遍发育，是上段的主要含水区，下段中的L1灰岩发育稳定，是主要含水层。二1煤层下距L7-8灰岩之间的隔水层为深灰色砂质泥岩，其厚度0~10米，由于采动破坏带一般大于10米，使该隔水层不能起到隔水作用，L7-8灰岩处于采动裂隙底板破坏带内，是底板涌水的直接水源。由于断层及垂直裂隙带的导水作用，使深部的奥灰含水层与太原组薄层灰岩沟通，是矿井突水的主要因素。
奥陶系灰岩含水层距主采煤层二1煤层底板平均约70米左右，含水不均，但突水性强，为矿井底板水的重要突水水源。随着矿井深部的延伸，奥灰水压增大，构造更复杂，煤层采动破坏深度增加，突水的概率将增大。
一1煤层下距奥灰仅10米左右，将受到奥灰水的严重威胁。因此，在开采一1煤层之前，应进行针对一1煤层开采的水文地质勘探，查明水文地质条件，制定详细的防排水措施。
第三节 矿井充水条件分析
一、 矿井充水水源
(一)天然充水水源
矿井的充水天然水源主要有大气降水、地表水、地下水三种水源。
1、大气降水
大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿井充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所讲大气降水水源，是指对矿井直接充水的大气大气降水水源。
以大气降水补给为主的煤层矿床埋藏特点:①开采煤层时其主要充水岩层（组）是裸露的或者其覆盖层很薄；②煤层埋藏较浅；③开采的煤层处于分水岭和地下水位以上的地段。
大气降水充水特点：大气降水是矿井地下水的主要补给来源。所有的矿井充水，都直接或间接受到大气降水的影响。对于大多数生产矿井而言，大气降水首先渗入地下，补给充水含水层，然后再涌入矿井。
以大气降水为主要充水水源的矿井，其涌水量变化有如下规律：①矿井充水程度与地区降水量大小、降水性质、强度和入渗条件有关。如长时间的降雨对入渗有利，矿井涌水量大，反之，则矿井涌水量就小；②矿井涌水变化与当地降水量变化过程相一致，具有明显的季节性和多年周期性变化规律；③同一矿井，随着开采深度的增加，涌水量峰值出现时间滞后。这是由于随着开采深度的增加岩层透水性减弱和补给距离增加所致。
2、地表水
 在有大型地表水体分布（河流、水库、水池）的矿区，查清天然条件下和矿井开采后的地表水对矿井开采的影响，是矿区水文地质勘探和矿井水文地质工作的头等大事，是评价矿井开采价值的重要内容。地表水不仅可能造成矿井突然涌水，严重情况下会导致水沙同时溃入矿井。
地表水能否进入井下，由一系列的自然因素和人为因素决定，主要取决于巷道距地表水体的远近、水体与巷道之间的地层及构造条件和所采用的开采方法。一般来说，矿体距地表水体愈近影响愈大，充水愈严重，矿井涌水量愈大。若矿井充水水源为常年存在的地表水体时，则地表水体越大，矿井涌水量越大，且稳定，淹井时不易恢复；而季节性地表水体为充水水源时，对矿井涌水量的影响则随季节性变化；另外，地表水体所处地层的透水性强弱，直接控制矿井涌水量的大小，地层透水性好，则矿井涌水量大，反之则小。当有断层带沟通时，则易发生灾难性的突水。同样，不适当的开采方法，也会造成人为的裂隙，从而增加沟通地表水渗入井下的通道，使矿井涌水量增加。
3、地下水
围岩地下水充水类型划分：① 根据充水岩层性质不同可分为：砂砾石孔隙充水矿井，坚硬岩层裂隙充水矿井，岩溶充水矿井。②根据矿层与充水岩层接触关系不同可分为：直接充水矿井，间接充水矿井。③ 根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为：顶板水充水矿井，底板水充水矿井，周边水充水矿井。
矿井由表土层至含煤地层间存在有众多的含水层，但并非所有含水层中的地下水都参与矿井涌水，即使参与矿井充水的含水层，它们的充水程度也有很大的差别，故必须对矿体周围含水层按对矿井充水程度加以区分。在煤矿生产中，井巷直接揭露或穿过的含水层和煤被开采后经冒裂带及底板突水等途径直接向矿井进水的含水层称直接充水含水层。那些与直接与充水含水层有水力联系，但只能通过直接充水含水层向矿井充水的含水层称间接含水层，它是直接充水含水层的补给水源。对天然条件和开采时都不能进入井巷的地下水，则不属于充水水源，仅属于矿区内存在的地下水。
流入矿井的地下水由两部分组成，即储存量和动储量。储存量是指充水岩层空隙中储存水的体积，即巷道未揭露含水层时其实际储存的地下水。动储量是指充水岩层获得的补给水量。它是以一定的补给与排泻为前提，以地下径流的形式，在充水岩层中不断进行水交替。
矿井在开采初期，进入矿井的地下水以储存量为主，随着较长期的降压疏放，动储量逐渐取代了储存量而进入矿井。因此，以消耗储存量为主的矿井，在排水初期就会出现最大涌水量，随着储存量的消耗，涌水量就逐渐减少，以至很快疏干。相反，如果以消耗动储量为主，则排水初期涌水量较小，以后随着开采巷道的不断扩大，并随着降落漏斗的形成而趋于稳定。由此可见，二者相比，储存量较易疏干，而动储量则往往是矿井充水的主要威胁。
这里要特别强调岩溶水。岩溶水源在我国华北和华南的许多矿区较为常见。如华北石炭二叠纪含煤地层厚度达数百米，假整合于岩溶比较发育的奥陶系石灰岩强含水层之上。就xxxx矿区而言，多次发生的重大突水事故，其直接或间接水源绝大多数多为石灰岩含水层中的岩溶水。岩溶水源突水的一般特点是：水压高、水量大、来势猛、涌水量稳定，不易疏干，危害性大。其突水规律受岩溶发育程度及规律的控制。
(二)人为充水水源
1、袭夺水 
由于矿井开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿区天然地下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源。袭夺水源存在下列几种情况；①位于矿井地下水排泄区的泉水；②位于矿井地下水排泄区的地表水体（湖、河、水库）；③位于矿井地下水迳流带内的排泄区一侧相邻含水层；④相邻水文地质单元地下水。
2、老窑及采空区积水
    古代及近期的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而使地下水集聚。当采掘工作面接近它们时，其内积水便会成为矿井充水的人为水源。它们具有下列特点：①水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；②老窑水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H2S气体，并多为酸性水，有较强的腐蚀性；③老窖突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大；④采空区积水成为突水水源时，来势猛，易造成严重水害事故；⑤当与其它水源无联系时，易于疏干，若与其它水源有联系时，则可造成量大而稳定的涌水。
在xxxx矿区，沿煤层露头一带广泛分布有小煤窑及老窑，特别是老窑，它们采深一般为40～50米，个别达140米，这些老窑废弃井巷多已积水，其积水对采矿活动构成直接充水威胁。这种水源突水特点是当井巷误揭积水老空时，老空水会在短时间内大量涌入矿坑，有时也会造成淹井事故。
综上所述并结合xxxx矿区的实际，该矿区矿井充水可来自不同水源。一般开采深度比较大的矿井以煤层底板灰岩岩溶裂隙水为主，兼有其他水源，浅部矿井包括地方小窑则以大气降水水源为主，地表水和老空水只有在特殊情况下才在矿井充水中起作用。
二矿井充水通道
水源的存在表明矿井充水的可能性，要使矿井充水成为现实，还必须有矿井充水的通道，充水通道是决定矿床充水程度的主要方面，不同充水通道的充水特征及对矿井危害性是不一样的。对防治水来说，研究充水通道的意义尤为重要。矿井充水通道有自然形成的和人为造成的两大类。
(一)天然充水通道
矿井天然充水通道主要包括点状岩溶陷落柱、线状断裂（裂隙）带、窄条状隐伏露头、面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄或尖灭）和地震裂隙等。
1、点状岩溶陷落柱通道
  岩溶陷落柱在我国北方较为发育，在地下水的长期物理和化学作用下, 中奥陶统灰岩形成了大量的古岩溶空洞，在上覆岩层和重力的作用下, 空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，被下塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的联系，特别位于富水带上的岩溶陷落柱，可造成不同充水含水层组中地下水的密切水力联系。
 岩溶陷落柱的地表特征比较明显, 特别在基岩裸露区更为明显。 一般陷落柱出露处岩层产状杂乱，无层次可寻，乱石林立，充填着上覆不同地层的破碎岩块。陷落柱周围岩层因受塌陷影响而略显弯曲，并多向陷落区内倾斜。井下陷落柱形态一般呈下大上小的圆锥体，陷落柱高度取决于陷落的古溶洞的规模, 溶洞空间愈大则陷落柱发育高度也愈高，甚至可波及地表。堆积在陷落柱内的岩石碎块呈棱角状，形状不规则，排列紊乱，分选性差。
陷落柱的导水形式多种多样，有的陷落柱柱体本身导水；有的柱体是阻水的，但陷落柱四周或局部由于受塌陷作用影响形成较为密集的次生带，从而沟通多层含水层组之间地下水的水力联系；还有的陷落柱柱体内部分导水，部分阻水。影响岩溶陷落柱分布的因素较为复杂，其展布规律至今研究不够。但根据目前研究成果，地质构造是控制岩溶陷落柱分布规律的主要因素之一。
2、断裂(裂隙)带通道
断裂带是否能够成为充水通道主要取决于断裂带性质和矿井开采时人为采矿活动方式与强度。这里重点分析断裂带的性质等，后面问题在矿井充水人为因素部分讲述。
（1）隔水断层：一般为压扭性断层或断层带被粘土质充填，使两侧含水层不发生水力联系。在矿井开采时，由于人为活动，天然状态下隔水断层常变为导水断层。隔水断层处于不同位置其水文地质意义亦不同，隔水断层分布于主要充水岩层内时，常分割充水岩层的水力联系；隔水断层在边界上时，阻止区域地下水补给。
（2）导水断层：一般为张性断层。导水断层所处位置不同其水文地质意义亦不同。当导水断层位于区域边界时，常形成充水含水层或临近充水含水层的补给通道；当导水断层与地表水连通时，常形成地表水体补给矿井的主要通道；当充水岩层被导水断层切割时，将增加充水岩层与外界的水力联系程度；当导水断层切割矿层隔水顶、底板时，断层常引起顶板或底板突水问题。
 沟通充水含水层组密切水力联系的线状断裂(裂隙)带多发生在断层密集带、断层交叉点、断层收敛处或断层尖灭端等部位。
另外，节理尤其是张节理是矿井充水的有利通道。在一般情况下，脆性岩石较柔性岩石的节理更为发育，其裂隙宽度较大；柔性岩石中的裂隙大多是细小闭合的，其透水性差，但多组裂隙相互沟通时，也可形成矿井充水的良好通道。
3、窄条状隐伏露头通道
    在我国大部分煤矿山，煤系薄层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第四系松散沉积物不整合接触。影响隐伏露头部位多层充水含水层组地下水垂向间水力交替的因素主要有两个：①隐伏露头部位基岩风化带的渗透能力大小，一般地说，风化带的风化强度愈强或愈弱，基渗透性均较弱；②上覆第四系底孔隙含水层组底部是否存在较厚的粘性土隔水层。
4、面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区)通道
    根据含煤岩系和矿井水文地质沉积环境分析，在华北型煤田的北部一带，煤系含水层组主要以厚层状砂岩含水层组为主，薄层灰岩沉积较少。在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组。在地质历史的多期构造应力作用下，脆性的隔水岩层受力后以破裂形式释放应力，致使隔水岩层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理，形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。这种面状展布的裂隙网络随着上、下充水含水层组地下水水头差增大，以面状越流形式的垂向水交换量也将增加。这种呈面状分布的垂直裂隙网络系统已被矿山大量地质勘探钻孔和井下采掘工程所证实。
5、地震通道
     根据开滦唐山矿在唐山地震时矿井涌水量和矿区地下水水位观测资料，地震前区域含水层受张时，区域地下水水位下降，矿坑涌水量明显减少；地震发生时，区域含水层压缩，区域水位瞬时上升数米，矿坑涌水量瞬时增加数倍；强烈地震过后，区域含水层逐渐恢复正常状态，区域地下水逐渐下降，矿井涌水量也逐渐减少。震后区域含水层仍存在残余变形，所以矿井涌水在很长时间内恢复不到正常涌水量。矿井涌水量变化幅度与地震强度成正比，与震源距离成反比。
(二)人为充水通道
矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、底板矿压破坏带和封孔质量不佳钻孔等。
1、顶板冒落裂隙带及底板矿压破坏带
根据对岩层移动规律的研究，当煤层开采后，采空区上方的岩体失去平衡，引起垮落、开裂和移动塌陷，直到充满采空区为止，从而形成煤层上部岩体三个不同的破坏带（简称上三带）。同时，随着工作面的连续推进，煤层底板岩体也会遭到不同程度的破坏，根据破坏程度的不同，煤层底板岩体也可划分为三个地带（简称下三带）（图2-3-1）。

图2—3—1 采矿活动引起的上、下三个破坏带示意图
f--冒落带；g --导水裂隙带；h--弯曲沉降带；i--冒裂带；
1--破坏带；2--完整岩层带；3--地下水导升带；
h1--破坏带深度；h2--完整岩层带厚度；h3--地下导升带厚度
（1）上三带：①冒落带。冒落带是指采煤工作面放顶后引起直接顶板垮落破坏的范围。根据冒落岩块的破坏程度和堆积状况，又分为上下两部分。下部岩块完全失去已有层次，称不规则冒落带，上部岩块基本保持原有层次，称规则冒落带（见图2-3-1中f）。冒落带的岩块间空隙多而大，透水、透砂，故一般不允许冒落带发展到上部地表水体或含水层底部，以免引起突水和溃沙；②导水裂隙带。导水裂隙带是指冒落带以上大量出现切层和离层的人工采动裂隙范围。其断裂程度、透水性能由下往上由强变弱（见图2-3-1中g）。导水裂隙带与采空区联系密切，若上部发展到强含水层和地表水体底部部，矿井涌水量会急剧增加；③弯曲沉降带。弯曲沉降带是指由导水裂隙带以上至地表的整个范围（见图2-3-1中h）。该带岩层整体弯曲下落，一般不产生裂隙，仅有少量连通性微弱的细小裂隙，通常起隔水作用。在实践工作中，我们通常把冒落带和导水裂隙带合并在一起考虑，并统称之为冒裂带（见图2-3-1中i）。
（2）下三带：①破坏带。直接邻接工作面的底板受到破坏，出现一系列沿层面和垂直于层面的断裂，使其导水能力增强（见图2-3-1中1），其厚度称底板破坏深度h1。底板破坏深度与开采深度、煤层厚度、煤层倾角、顶底板岩石性质和结构、采煤方法、顶板管理方法以及工作面长度等因素有关。根据现场实测资料，底板破坏深度h1一般从几米到十几米不等；②完整岩层带或保护层带。此带位于破坏带之下，在此带内岩层虽然受到支撑压力的作用，甚至产生弹性或塑性变形，但仍然能保持连续性，其阻水能力未发生变化（见图2-3-1中2）。 因此，称完整岩层带或保护层带，其厚度为h2；③地下水导升带。地 下水导升带指底板含水层中的承压水沿隔水层底板中裂隙上升的高度， 即由含水层顶面至承压水导升高度之间的部分（见图2-3-1中3），其厚度为h3。地下水导升带厚度，取决于承压水的压力及隔水层裂隙的发育程度和受开采影响的剧烈程度，有的矿井可能无地下水导升带。
从以上分析可知，采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙带是矿坑充水的人为通道，其特点如下：①当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿井涌水量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，矿井涌水无明显变化；②当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，同时常伴有井下涌砂现象。
另外，煤层采动后，顶板岩层垮落冲击底板，造成对底板岩层的破坏称动矿山压力；此外，采动后，采场上覆岩体的自重力不能通过煤层传递，转接到采场四周煤层，而采场内临空，要向采场内产生位移（底鼓），称静矿山压力。在动矿山压力或静矿山压力或两者共同作用下，底板岩层在一定厚度范围内遭到破坏，形成裂隙，这种裂隙可沟通底板下部含水层、含水断层及溶洞水，使矿井涌水量增加或造成突水事故。
2、封孔质量不佳钻孔
   按照规定，勘探时施工的钻孔，在工作结束后按要求进行封闭，如果封孔质量未达到标准要求，钻孔就会成为矿层与其顶底板含水层或地表水体之间的通道。当掘进巷道或采区工作面经过或接近没有封好的钻孔时，顶、底板含水层中的地下水或地表水体将沿着钻孔补给矿层，造成涌（突）水事故。
通过以上分析并综合xxxx矿区调查资料表明，在xxxx矿区常见的矿井充水天然通道有：①煤层上覆地层中的孔隙和裂隙及断层；②煤层下伏地层中的裂隙、断层及岩溶。矿井充水人为通道有：①封闭不好的钻孔；②采动裂隙。
三、影响矿井充水程度的主要因素
矿井的充水程度取决于一系列自然地理、地质和人为因素，上面我们讨论了矿区充水水源种类，充水通道性质和发育强弱等，就xxxx矿区而论，影响矿井涌水量大小的因素还有井田边界条件、疏降深度、开发强度等因素。
1、井田水文地质边界条件
井田边界条件对矿井地下水的补给和涌水量大小有控制意义，研究井田边界性质（透水、弱透水、隔水），可以确定矿井地