第六章防治水.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第六章矿井水文地质及防治水,一、地下水的基本知识,1,、自然界中水的循环,2,、地下水的概念,地下水指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。它主要以气态水、吸着水、薄膜水、毛细水和重力水等几种形式存在于岩石空隙中。,3,、含水层与隔水层,含水层是指能透水且含有地下水的岩层，它必须同时具备三个条件：即岩层具有连通性、隔水地质条件和足够的补给水源。,隔水层是指对地下水的运动、渗透起着阻滞或阻隔作用的岩层。,4,、地下水的分类,（,1,）按地下水的埋藏条件分类,上层滞水,潜水,承压水,自流盆地构造示意图,2,）按含水层空隙性质分类,孔隙水：储存于疏松岩层孔隙中的水。,裂隙水：埋藏于基岩裂隙中的地下水。按成因可分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。,岩溶水：埋藏于溶洞溶隙中的重力水,。,二、矿井充水条件,（一）矿井水的来源,1,、矿体及围岩空隙中的地下水,根据含水岩石空隙的性质，可以分为,孔隙水水源,裂隙水水源,岩溶水水源,2,、地表水源,3,、大气降水的渗入,4,、老窑及采空区水,（二）、矿井充水通道分析,根据矿井充水的通道类型，可把通道分为孔隙、裂隙、溶隙及人工通道四种。,1,、岩层的孔隙,单纯的孔隙水，只有在煤层围岩是透水性强并有固定的水源补给，或围岩本身是饱水的流砂层时，才能造成突水或发生流砂冲溃事故。,2,、岩层的裂隙,岩层的风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙等都能构成矿井的充水通道，其中构造裂隙是主要通道。,3,、岩层的溶隙,指可溶性的碳酸盐岩类岩石被溶蚀而形成的空隙。是造成矿井淹井的主要通道。,4,、人工通道,（,1,）勘探钻孔造成的充水通道,（,2,）采矿活动造成的断裂,三、影响矿井涌水量大小的因素,1,、覆盖层的透水性及煤层围岩的出露条件,地表水和大气降水能否渗入地下，以及渗入地下数量的多少，与煤层上覆岩层的透水性能及围岩的出露条件有着直接关系。,2,、地形条件的影响,地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，控制着地表水和大气降水的汇集。,3,、地质构造的影响,（1,）断裂面的力学性质对矿井涌水量的影响,（,2,）不同构造部位对矿井充水的影响,对一条断层而言，其尖灭点及其附近是突水较多的部位；,在断层交叉点处附近，其透水性能强，导水性能好；,断层密度大的地段，是地下水赋存和运移条件良好的区段；,断层上盘较下盘容易突水。,三、矿井水文地质观测,（一）地面水文资料观测,1,、气象资料,主要是降水量、蒸发量、气温、相对温度等。,2,、地表水观测,通过矿区的江河、溪流、大水沟要观测其流量、水位；对于井田范围内的湖泊、水库、大塌陷坑积水区要观测积水范围、水深、水量及水位标高等。,3,、地下水观测,选择一些具有代表性的泉、井、钻孔等作为观测点，组成不同含水层位的观测系统。,4,、导水断裂发育高度的观测,（,1,）地面钻孔注水观测,（,2,）井下钻孔注水观测，如双管双端封堵测漏技术,（,3,）井下钻孔孔中电视,（,4,）井下钻孔声波探测,（二）、井下水文地质观测,1,、巷道充水性观测,（,1,）含水层观测包括含水层厚度、岩性、裂隙或岩溶发育情况、揭露点的标高、涌水量、水压及水温等。必要时，取水样进行水质分析。,（,2,）岩层裂隙发育调查及观测裂隙产状要素、长度、宽度、成因类型、张开和充填程度及充填物的成分、地下水活动痕迹及裂隙的消失情况等，并选择有代表性的地段、测量其裂隙率。,（,3,）断裂构造观测断层性质、产状、落差、破碎带宽度、充填物质及其透水情况等。,（,4,）出水点观测,出水时间、地点、出水层位、岩性、厚度、出水形式、水量、水压、标高、出水点围岩及巷道的破坏变形情况等。,（,5,）出水征兆的观测,工作面是否潮湿、滴水、淋水以及底鼓、顶板陷落、片帮、支柱折断、岩石膨胀、巷道面积缩小等。,2,、矿井涌水量观测,（,1,）矿井涌水量观测要求,观测站一般布置在各巷道排水沟的出口处、主要巷道排水沟流入水仓处、采区石门排水沟的出口处、井下出水点附近。,一般每旬观测一次，水文地质条件复杂矿井每旬观测,2,至,3,次。,（,2,）观测方法,A,容积法,B,浮标法,C,堰测法,三角堰适合于小于,0.5m,3,/s,的情况，流量单位,L/s,，堰口水头高度单位,cm,梯形堰,矩形堰,（,4,）流速仪法,在较规整的水沟中用流速仪测定过水断面中预定测点的平均流速，从而确定该断面的流量。,（,5,）水仓水位观测法,（,6,）水泵有效功率法,四、矿井水的综合治理,（一）地表防治水,地表防治水是指在地表修筑防排水工程，防止或减少大气降水和地表水渗入矿井。地表防治水主要有五种措施。,1,、合理选择井筒位置,井口及其它建筑物基础的标高均应高于历年最高洪水位，当地形限制时，应采取修筑防水堤坝或改变水流方向等补救措施。,2,、河流改道,若河流流入矿区附近或矿区内，并严重影响生产时，可在河流流进矿区的上游修筑水坝，用人工河道引出矿区范围以外。若河道弯曲，可裁弯取直减少河道长度。,3,、铺设人工河床,当流经矿区的河流、冲沟、渠道不能改道时，可用粘土、片石及水泥等材料在漏水地段铺设不透水的人工河床，或局部填塞裂隙，以制止或减少河水漏失。,4,、修筑排（截）水沟,在山区，可在井田外缘或漏水区段上游垂直水流方向修筑排水沟，将水排至影响范围以外。,5,、堵漏,对矿区地表的裂隙、洞穴及陷坑等漏水地带，用粘土堵塞、夯实，并稍高于地表，以防积水渗灌井下。,（二）、井下防治水,1,、探放水,（,1,）需进行探放水的区域,A,巷道掘进接近小窑老空区,B,巷道接近含水层,C,巷道接近或需要穿过强含水层,D,上层采空区有积水，在下层进行采掘工作，两层间垂直距离小于采厚的,40,倍或小于掘进巷道高度,10,倍时。,E,采掘工作面接近各类防水煤柱时,F,采掘工作面有明显出水征兆时。,（,2,）小窑老空区积水的探放,A,探水起点,根据积水范围的可靠程度、积水量、水头压力、煤层厚度及其强度大小沿积水边界平行外推,60150m,距离圈定探水线。,B,小窑老空区积水量估算,C,探、放水钻孔的布置,上山巷道常布置成扇形，煤层平巷常布置成半扇形。,（,3,）断层水及其它可疑水源探放,断层水探明后，应根据水的来源、水压和水量采取不同措施。若断层水来自强含水层，则要注浆封闭钻孔，按规程留设煤柱；已进入煤柱的巷道要加以充填或封闭。若断层含水性不强，可考虑放水疏干。,2,、矿井酸性水的防治,（,1,）分区排除酸性水,（,2,）分级排水，降低水泵扬程,（,3,）冲淡酸性水,（,4,）中和酸性水,（,5,）改善水泵、水管的耐酸性能,3,、防水煤柱留设,在受到水害威胁的地段，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定距离，以防止地下水或其它水源溃入工作面，这种预留下的煤层叫防水煤柱。,需留设防水煤柱的情况：,（,1,）煤层露头直接为疏松含水层所覆盖或位于地表水体之下；,（,2,）因断层的影响使煤层和富含水层接触；,（,3,）因断层的影响使煤层底板和承压含水层接近，且当煤层采空后承压水有突破底板的危险；,（,4,）煤层与充水断层接触；,（,5,）煤层与充水陷落柱接触；,6,）巷道或工作面接近被淹井巷和积水小窑老空区等。,4,、井下截水建筑物的设置,（,1,）防水闸门,一般设置在可能发生突水需要堵截而平时仍需运输和行人的巷道内，如井底车场、井下水泵房和变电所的出入口及受水害威胁地段与其它无水害威胁地段的通道处。,防水闸门由混凝土闸墩、门框及门扇等组成。,（,2,）防水墙,一般是在某个区段开采结束后，隔绝有继续大量涌水可能而砌筑一种永远封闭的挡水建筑，通常由混凝土或钢筋混凝土修筑。,5,、含水层的疏放,（,1,）巷道疏放,疏放顶板含水层或巷道所在层位的含层；,（,2,）放水钻孔,含水层离煤层较远，但开采时有影响，采用钻孔疏放；,（,3,）疏放降压钻孔,向底板打钻孔，放水以降低水头压力；,（,4,）吸水钻孔,（三）、注浆堵水,注浆堵水是指利用注浆技术将制成的浆液压入地层空隙，使其扩张凝固硬化来加固地层并堵截补给水源的通道。,1,、注浆材料,2,、注浆工艺主要包括选择注浆方案、注浆设备、注浆材料，确定注浆方式、注浆深度及注浆参数，布置注浆孔及钻进和检查注浆效果等。,3,、注浆设备主要包括注浆泵、搅拌机、混合器、止浆塞和配套仪器仪表等。,思考题,1,按埋藏条件，地下水可以分为哪几种？,2,简述矿井充水通道。,3,矿井涌水量观测有哪些方法？,4,在哪些情况下要进行探放水工作？,