影响矿井充水的因素
摘要影响矿井充水的因素包括自然因素和人为因素。这些因素是综合分析矿井充水条件的主要依据，也是评价水文地质条件复杂程度的重要指标。
关键词矿井；充水
中图分类号TD741 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)101-0234-01
1 自然因素
1）气候。降水为主，降水量多少决定了补给矿井水的动储量大小。
2）地形。地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，控制着降水和地表水的汇集与渗入，地下水以水平运动为主。因此矿区地形就间接地影响矿井涌水程度。
当矿区位于当地侵蚀基准面以上时，涌水量通常较小，而且易排除。开采程度低于当地侵蚀基准面时，一般水文地质条件比较复杂，涌水量也大。
地表水和大气降水是否渗入地下，其渗入地下的数量多少，与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露条件有着直接关系。
覆岩的透水性好，则补给水量和井下涌水量也大。一般认为矿区内若分布有一定厚度（大于5 m）的稳定透水层时，就可以有效地阻挡地表水和大气降水的下渗。
如煤层围岩是透水的，其出露地表的面积愈大，则接受降水和地表水下渗补给量就愈大，井下涌水量也大。
在地形平缓的情况下，厚度大的缓倾斜透水层最易得到补给，因此流入井巷水主要为动储量，其涌水量将长期稳定在某个数值上，且不易防治。若缺乏补给水源或煤层上覆岩层透水性弱，则流入井巷的水量主要是静储量，这时涌水特征是水量由大变小，较易防治。
3）煤层上下岩层的组合形成了含水层赋存条件、含水层类型、水量、承压、以及充水方式。
4）地质构造的构成型式与规模决定了地下水天然储量的大小。不同构造部位富水性存在差异，储水程度不同；断裂发育程度影响含水层之间以及含水层与地表水之间的水力联系，促使矿井充水条件复杂化。
5）地表水是充水的重要水源之一，矿井距离地表水体远近不同，充水影响程度也不同；当与地表水发生联系时，一般充水条件复杂，动储量大。
煤层上下岩层的组合形式主要有以下两种：
泥岩、砂岩为主，夹煤层。直接充水含水层为顶板砂岩裂隙水，一般裂隙水不发育，连通性差，含水性弱。塑性泥岩常为隔水层。矿井水文地质条件简单。
顶板为含水性中等的石灰岩隙水，基底为强含水性的石灰岩溶隙水。
直接顶为含水性中等的K2石灰岩溶隙水，下部为20—40 m厚的本溪隔水层，主要充水影响是K2石灰岩溶解水，主要威胁是基底强含水性的奥灰岩溶裂隙水。
2 构造因素
矿井构造型式
2.1 褶曲构造
2.1.1 背斜隐伏式
砂岩裂隙水 在裂隙水类型中，煤矿上主要为顶板砂岩裂隙水，在岩层围岩性质、水离子交换、有 机质氧化（生成大量CO2 ，对岩层进行侵蚀）的作用下，导致砂岩裂隙水表现为：PH 值偏高、碱度偏高、HCO3--偏高，而Ca2+、Mg2+因沉淀作用含量降低，而阳离子Na+、K+因离子交换作用成为优势离子，一般含量较高。如下表 岩溶水 岩溶水在煤矿井下包括：太原组灰岩水（L1~L8薄层灰岩）、奥陶系灰岩水、寒武纪 系岩溶水。在水岩化学作用下，岩层里Na、K、Ca、Mg、S等化学元素迁移到地下水中，在熔岩反应和熔浆化学作用、水气化学作用、岩岩化学等作用下，地球系统的化 学元素进行着周而复始的凝集迁移，同时水又有良好的流动性，这样就形成了岩溶水 特有的水化学场。地下水在较纯质的灰岩中运移，受围岩成分（CaO·MgO·CO2·SO2·SiO2·H2O）的影响，灰岩水中的钙、镁、硫酸根离子在侵蚀性二 氧化碳的溶蚀作用下，会使水样中的钙、镁、硫酸根等离子浓度增加，形成了岩溶水
S042-·HCO3- ——Ca2+·Mg2+型为主的水质。如下表 采空区积水 采空区积水根据年代长短、水质流动性和补给导通的不同，水质离子含量也不尽相同。一般来说，年代久、密闭的采空区积水趋向老窑水特性，老空水性质明显。而相对那 些年代短、新建矿井的采空区而言，采空区积水多为其他水源补给，像砂岩水补给、 裂隙水补给等等，在离子特性上表现为砂岩水、裂隙水性质。一般表现为PH值偏高、碱度偏高、HCO3--偏高，而Ca2+、Mg2+含量低，而阳离子Na+、K+含量较高。如下表 老空水 老空水的水质类型比较复杂，它和老空水的水源有关，砂岩水进入老空区后，在开放 的环境中，砂岩水中溶解和吸收空气中的二氧化碳，破坏了砂岩水原有的离子平衡状态，使水中的PH值降低，侵蚀性二氧化碳的存在使采空区水中的Ca2+、Mg2+有所增加，煤系地层中硫铁矿的氧化产生S042-，同时使PH值有所下降。 老空水之所以呈酸性，一般是由黄铁矿氧化而成。在煤层开采以前，处于还原条件下 的黄铁矿比较稳定。但在煤矿开采后，在老窑水中，这些黄铁矿遇到有氧气的水后， 形成易溶的硫酸盐，并释放出H+，形成酸性水。这样在酸性的老窑水条件下，水质中
矿井涌水量预测方法评述 发表时间：2019-05-09T10:20:24.733Z 来源：《新材料.新装饰》2018年9月下作者：马雷 [导读] 从确定和不确定性分析的角度，综述了工程实践中常用的矿井涌水量预测方法，评述了各评价方法的主要特点及适用性。在分析各常用预测方法存在问题和预测方法的最新研究进展基础上给出了对矿井涌水量预测方法的展望。 （中化地质矿山总局河北地质勘查院，河北省石家庄市 050000） 摘要：从确定和不确定性分析的角度，综述了工程实践中常用的矿井涌水量预测方法，评述了各评价方法的主要特点及适用性。在分析各常用预测方法存在问题和预测方法的最新研究进展基础上给出了对矿井涌水量预测方法的展望。 关键词：矿井涌水量预测；确定性预测方法；非确定性预测方法 1、引言 矿井涌水量大小不仅是对矿井建设进行技术经济评价、合理开发的重要指标，更是矿山生产设计部门制定采掘方案、确定矿井排水能力、制定疏干措施、防止重大水害和利用地下水资源的重要依据[1]。因此，正确预测矿井涌水量是矿井水文地质工作的重要任务。 2、矿井涌水量常用预测方法 目前矿井涌水量预测方法有多种，根据当前矿床水文地质计算中常用各种数学模型地质背景特征及对水文地质模型概化的要求，可将矿井涌水量预测方法进行分类，如图1所示[2]。 图1 矿井涌水量预测模型分类 2.1、确定性预测方法 确定性预测方法是利用水力学、地下水动力学等方面的理论，通过数学演绎，推导出矿井涌水量与环境地下水、围岩渗透性、地下水补给面、时间等因素的定量关系，得出一系列理论解析式，以预测计算矿井的涌水量，这类方法包括解析法、水均衡法、物理模拟法和数值模拟法等。 2.1.1、解析法 解析法是根据解析解的建模要求，通过对实际问题的合理概化，构造理想化模式的解析公式，用于矿坑涌水量预测。该方法具有对巷道类型的适应能力强、简便、快速、经济等优点，是最长用的基本方法。该方法又分为稳定井流解析法和非稳定解析法。稳定井流解析法用于矿坑疏干流场处于相对稳定状态的流量预测；非稳定解析法用于矿床疏干过程中地下水位不断下降、疏干漏斗不断扩展的非稳定状态下的涌水量预测[3]。米金科等[4]应用解析法对兴隆庄煤矿的静储量进行了预测，预测结果为34万m3，根据不同参数值进行分区，得到十采区工作面不同推进速度下的涌水量。 虽然，解析法是预测矿坑涌水量比较常用的方法，但在工程实践中，边界条件概化的失误是导致解析解失真的主要原因之一，理想化要求常与实际条件相差甚远，这已成为解析法应用中的难点。 2.1.2、水均衡法 水均衡法是利用水均衡原理预测矿井涌水量的一种方法，它通过研究某一均衡期矿区地下水各收支项目之间的关系，建立地下水均衡方程，从而计算矿井涌水量。水均衡法适用于地下水运动为非渗流型且水均衡条件简单的充水矿床，对于这类矿床，可宏观地、近似地预测矿井的正常涌水量和最大涌水量[5]。当施工段涌水补给源有限时，也可以作为核对其他方法计算结果的一种补充性计算方法。运用水均衡法的关键是正确圈定均衡区域、选择均衡期及测定均衡要素。但在解决上述问题时会遇到一个问题，那就是建立在天然条件下的水均衡
矿井充水条件的三个方面1，充水水源：大气降水、地表水、储存于井巷围岩中的地下水和老空水等；2，充水通道：导水断层、岩溶陷落柱、导水钻孔、采动破坏形成的裂隙和岩溶塌陷等3，影响矿井充水程度的因素：井巷绝对于当地侵蚀基准面的位置、井巷距水体的远近、各种水源本身的特征及其补给条件。 12、含水层按富水性分为哪几类，其分类标准是什么？ 分类：① 富水性极强的含水层，单位涌水量>10。②富水性强的含水层，单位涌水量10~5。 ③富水性中等的含水层，单位涌水量5~1。④富水性弱的含水层，单位涌水量1~0.01，⑤富水性极弱的含水层，单位涌水量 学指标、有毒的化学指标、氧平衡指标3生物性水质指标：细菌、病毒、病原体4放射性水质指标 34生活饮用水水质的基本要逑？ A水的感官性状良好B水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康c水中不得含有病原微生物 35什么叫矿泉水？ 当地下水(dang1 de0 xia4 shui3)中的特别的化学成分或气体含量达到一定指标时，称其为矿水。若矿水以泉的形式出露地表，称为矿泉水 36地下水环境评价的主要内容？A分析、确定污染物的排放特(fen1 xi1 _que4 ding4 wu1 ran3 wu4 de0 pai2 fang4 te4)征B估算排放污染物增量的时空分布C评估污染(ping gu wu ran)物排放对地下水环境的影响范围、时段、程度D依照有关法规，判定地下水水质的优劣，并提出相应的防治对策、措施及建议。 37地下水环境评价的原则？ a重点突出，有针对性原则b浓度控制和总量控制相结合的原则c评价和管理并重，评价先行以及短期与长期影响同时考虑的原则d以国家和地方的法规为准绳e充分利用现有资料，并(chong fen li yong xian you zi liao _bing)根据评价需要尽可能取得实际勘探及测量数据。开展相应的野外试验和实验模仿工作也是十分必要的。 38矿区常见的环境水文地质问题有哪些？ a区域地下水持续下降b岩溶地表塌陷c地下水质恶化d矿井酸性水 39水源地一般选择哪些位置？ A应尽可能选择在含水层层数多、厚度大、渗透性强、分布广、具有调节能力、水量丰富、水质良好的地段上。如冲洪扇的中、上部砾石带和轴部，冲积平原的古河床等；
第三章矿井充水条件分析 矿井充水条件是指矿井充水源、矿井充水通道和矿井充水强度。矿井充水水源和矿井充水通道时矿井充（突）水的本源，矿井充水强度是矿井充（突）水的结果。不同矿井充水水源和充水通道的结合构成了矿井充水强度，或者说矿井水文地质复杂程度。 第一节矿井充水水源 矿井充水水源主要包括大气降水水源、地表水水源、地下水水源和老空水水源。其中地下水水源又分为孔隙含水层水源、裂隙含水层水源和岩溶含水层水源（薄层灰岩含水层水源和厚层灰岩含水层水源）。据统计地下水水害占到水害事故的60％，老空水水害占到30％，所以地下水和老空水是矿井防治水的重点对象。 一地下水对矿井充水影响 1、直接充水含水层和间接充水含水层 为了区分个含水层对矿井充水性质和强度的影响差异，明确勘探工作和防治水工作的重点，将含水层分为直接充水含水层和间接充水含水层，见表3-1。 表3-1 直接充水含水层和间接充水含水层 含水层分 类 定义 直接充水含水层可以通过井巷或者露天矿坑的揭露、煤层回采后的冒落带以及底鼓充水途径，向矿井直接充水的含水层 间接充水含水层与直接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 2、各类含水层对矿井充水的影响
不同类型的含水层作为矿井充水水源引发的矿井水害与其含水空间的发育特征和补给条件有关，又与不同类型含水层和开采煤层的空间相对位置有关，即煤层与含水层的赋存条件。各类含水层对矿井水害的影响见表3-2 表3-2 各类含水层对矿井充水的影响 含 水 层 类 型 赋存条件对矿井充水的影响 孔隙含水层 1、煤层赋存与疏松孔隙岩层 中 2、煤层赋存与坚硬岩层上 部，被厚松散层覆盖 受采掘破坏的含水层为孔隙含水 层，对矿井充水的影响取决于含水层 的富水性及其与其他水源的水力联 系，井筒揭露孔隙含水层直接充水， 少数情况下因水位下降还会引起井壁 破裂，第四纪底部为富水性强的含水 层时，对浅部煤层安全开采有威胁 裂隙含水层 1、煤系地层中的砂页岩裂隙 含水层组是井巷最经常揭露的裂 隙含水层，因含水空间发育不好， 富水性弱至中等，很少达到富水性 强的程度 2、厚层的砂岩、砂砾岩含水 层有时富水性较强，但一般距开采 煤层较远，很少构成直接充水含水 层 井巷揭露时有水，在无其他水源 补给时，水量一般不大，且衰减快， 可疏干，回采时顶板冒落而导致矿井 充水，水量一般不大，含水较丰富的 裂隙含水层多数是通过采动后的导水 裂隙带和集中导水通道进入矿井 岩溶 含 水 层 薄 层灰 岩含 水层 主要是华北石炭二叠系煤田 中、上石炭薄层灰岩含水层，既可 能赋存于开采煤层的顶板，也可能 赋存于开采煤层的底板 除井巷直接揭露外，采动裂隙、 断层等集中导水通道都可能将其导入 矿井 这类含水层当其岩溶裂隙发育、 厚度较大时，常富水性较强 当其和其他水源无联系时，防治 难度相对较小，当其与其他水源有联 系时，常形成重大水害，防治难度较 大 厚 层灰 岩含 水层 以华南晚二叠系煤层为主，龙 潭煤系顶板为长兴灰岩，底板为矛 口灰岩，这些厚层灰岩不仅岩溶发 育，而且与煤层之间无隔水层或隔 掘进和回采时均受到岩溶水的威 胁，充水时往往来时凶猛，并伴有突 泥突砂现象，有时涌水通道与地表岩 溶塌陷相同，使河水倒灌，有些通过
矿井涌水量观测方法主要有以下几种： 1、容积法：水桶法指的是，将涌出的水导入一定容积的量水桶（圆形或方形），用秒表测流满该量水桶所需的时间，然后按下式计算涌水量： Q= V/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） V——量水桶的体积，m3 t——水流满量水桶的时间，h（min） 2、水位标定法水位标定法指的是利用水泵将水窝（或水仓）中的水位降低，然后停泵，测量回升到原来位置所需要的时间，然后按下式计算涌水量： Q=FH/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） F——水窝（或水仓）的断面积，m2 H——水位回升的高度，m t——水流满凉水桶的时间，h（min） 3、水泵能力法水位能力法指的是维持水位不变时增加水泵的排水能力，按下式计算涌水量： Q=KNW+SH/t 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） K——水泵的排水系数，％（当新水泵排清水时K=1，旧水泵排清水时K=0.8，排混水时K=0.9,旧水泵排混水时K=0.7，双台旧水泵排水时K=0.6）
N——增加的水泵台数，台W——水泵的铭牌排水量，m3/h （m3/min） S——水仓（或水窝）水平截面积，m2 H——水位上升的高度，m T——水位上升所需的时间，h（min）当H=0时，即水位不上升，则Q=KNW 4、浮标法浮标法指的是利用木屑或纸屑作为浮标，测量水沟中水的流速，根据水沟断面计算涌水量。按下式计算涌水量： Q=K(F1+F2)/t*L 式中Q——涌水量，m3/h（m3/min） F1——断面1的面积，m2 F2——断面2的面积，m2 t——从断面1到断面2的水流时间，h（min） L——从断面1到断面2的水流距离，m K——断面系数，与水沟粗糙度、风流方向和大小有关：在一般情况下，水沟水深大于1.0吗，当水沟粗糙时，K=0.75—0.85；在水沟水沟平滑时，K=0.80—0.90。 此计算方法可用于巷道排水沟中水的测量；当涌水较大，淹没巷道水沟时，也可用来测量巷道流水中水量。 5、堰测法堰测法指的是在井下排水沟中设置测水堰板，使水流通过一定形状的堰口水流高度，然后计算涌水量。堰测法采用的测水堰板通常有三角堰、梯形堰和矩形堰3种，(a) 三角堰(b)梯形堰(c)矩形堰堰测法计算涌水量公式分别如下：
煤矿防治水细则 第一章总则 第一条为了加强煤矿防治水工作，防止和减少事故，保障职工生命安全和健康，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》和《煤矿安全规程》等，制定本细则。 第二条煤炭企业、煤矿和有关单位的防治水工作，适用本细则。 第三条煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施。 煤矿必须落实防治水的主体责任，推进防治水工作由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的转变，构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系。 第四条煤炭企业、煤矿的主要负责人(法定代表人、实际控制人，下同)是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师(技术负责人，下同)负责防治水的技术管理工作。 第五条煤矿应当根据本单位的水害情况，配备满足工作需要的防治水专业技术人员，配齐专用的探放水设备，建立专门的探放水作业队伍，储备必要的水害抢险救灾设备和物资。 水文地质类型复杂、极复杂的煤矿，还应当设立专门的防治水机构、配备防治水副总工程师。 第六条煤炭企业、煤矿应当结合本单位实际情况建立健全水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度、水害隐患排查治理制度、探放水制度、重大水患停产撤人制度以及应急处置制度等。 煤矿主要负责人必须赋予调度员、安检员、井下带班人员、班组长等相关人员紧急撒人的权力，发现突水(透水、溃水，下同)征兆、极端天气可能导致淹井等重大险情，立即撒出所有受水患威胁地点的人员，在原因未查清、隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。 第七条煤炭企业、煤矿应当编制本单位防治水中长期规划(5年)和年度计划，并组织实施。煤矿防治水应当做到“一矿一策、一面一策”，确保安全技术措施的科学性、针对性和有效性。 第八条当矿井水文地质条件尚未查清时，应当进行水文地质补充勘探工作。在水害隐患情况未查明或者未消除之前，严禁进行采掘活动。 第九条矿井应当建立地下水动态监测系统，对井田范围内主要充水含水层的水位、水温、水质等进行长期动态观测，对矿井涌水量进行动态监测。受底板承压水威胁的水文地质类型复杂、极复杂矿井，应当采用微震、微震与电法耦合等科学有效的监测技术，建立突水监测预警系统，探测水体及导水通道，评估注浆等工程治理效果，监测导水通道受采动影响变化情况。 第十条煤炭企业、煤矿应当对井下职工进行防治水知识的教育和培训，对防治水专业人员进行新技术、新方法的再教育，提高防治水工作技能和有效处置水
矿井涌水量的计算与评述 钱学溥 （国土资源部，北京 100812） 摘要：文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。 关键词：矿井涌水量；勘查；计算；精度级别；允许误差；有效数字 根据1998年国务院“三定方案”的规定，地下水由水利部门统一管理。水利部2005年发布了技术文件SL/Z 322-2005《建设项目水资源论证导则（试行）》。该技术文件6.7款规定，地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。6.1.2款规定，计算的地下水资源量要认定它的精度级别。我们认为，认定计算的矿井涌水量的级别和允许误差，不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要，而且有利于设计部门的使用。在发生经济纠纷的情况下，也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。下面，围绕这一问题，对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面，作一些论述和讨论。 1 矿井涌水量与水文地质勘查 矿井涌水量比较大，要求计算的矿井涌水量精度就比较高，也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。表1，可以作为部署水文地质工作的参考。 表 1 矿井涌水量与水文地质勘查 Table 1 Mine inflow and hydrogeological exploration
注：○1多年生产的矿山是指：开采水平不变、开采面积基本不变的多年生产的矿山，如即将闭坑或是即将破产的矿山，即是这种多年生产的矿山。○2多孔抽水试验，是指带观测孔的一个抽水主孔的抽水试验，持续抽水几天。○3群孔抽水试验是指带观测孔的多个抽水主孔的抽水试验，其抽水总量，一般要达到计算矿井涌水量的1/3～3/4，持续抽水几十天。○4利用地下水动力学计算公式，计算矿井涌水量，就属于解析法的范畴。大井法、集水廊道法就是常用的解析法。○5数理统计包括一元线性回归、多元线性回归、逐步回归、系统理论分析、频率计算等（参考钱学溥，娘子关泉水流量几种回归分析的比较，《工程勘察》1983第4期，中国建筑工业出版社）。可以把水位抽降、巷道开拓面积、矿产产量、降水量等作为自变量，把矿井涌水量作为因变量。○6数值法也就是计算机模拟，是通过利用计算机模拟地下水流场的变化，计算矿井涌水量的一种方法。○7常用的大井法、集水廊道法等解析法计算矿井涌水量，只考虑了含水层的导水性，没有考虑地下水的补给量。因此，只有进行了解析法和水均衡的计算，用地下水的补给量验证解析法计算的结果，计算的矿井涌水量的精度才能达到C 级。 2 稳定流、非稳定流公式应用的主要条件 2.1一般报告采用的解析解大井法、集水廊道法，是基于稳定流理论推导的地下水动力学计算公式。它要求地下水有比较充分的补给条件，要求在该水平开采的几年到几十年内，矿井排水计算的地下水影响半径边界上的水头高度，永远稳定在计算采用的高度上。 2.2基于非稳定流理论推导的地下水动力学计算公式，恰恰相反，它的使用条件是地下水没有补给，含水层分布无限，地下水影响半径不断向外扩大。 2.3由于采用大井法、集水廊道法，一般都没有考虑地下水补给量的问题，因此，计算的结果可能有较大的误差，它的精度一般只有D级。
数值法预测矿井涌水量技术规范 本标准根据中华人民共和国煤炭工业部《矿井水文地质规程》（1 984年版）和《G B12719—1991矿区水文地质工程地质勘探规范》以及《供水水文地质勘测规程》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》、《煤矿防治水工作条例》等国家标准、行业标准中的有关规定，在总结近20年来应用数值法进行矿井涌水量预测实际工作经验的基础上，制订的本煤炭行业标准，在技术内容与上述引用标准等效。 本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。 本标准由煤炭工业煤矿安全标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：煤炭科学研究总院西安分院。 本标准主要起草人：戴振学、郝旗胜、刘志中。 本标准委托煤炭科学研究总院西安分院负责解释。 数值法预测矿井涌水量技术规范 1范围 本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。 2一般要求 2.1本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的
涌水量的预测。 2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料： ——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告； ——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告； ——1:5000矿井可行性方案开采图； ——含水层顶、底板埋深及等厚线图； ——含水层等水位线图； ——煤层底板等高线图； ——受水威胁煤层顶、底板等水压线图； ——地下水水化学图； ——水文地质剖面图； ——钻孔及群孔抽（放）水试验数据； ——地下水长期动态观测数据； ——历年气象、水文资料。 2.3计算工作结束时提交的文件及附件： 工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明； 图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线； 附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各
第二部分掌握 6.2.1.5 矿井水文地质基本知识 19、（A）主要分布于疏松未胶结或半胶结的新生代地层中。（《煤矿探放水工》第八章P133）A．孔隙含水层B．裂隙含水层C．岩溶含水层Ｄ．承压含水层 20、“上三带”理论中，将煤层开采过程中顶板破坏分为三带，其中不导水带为（C）。（《煤矿探放水工》第五章P107） A．垮落带B．导水裂缝带C．弯曲带Ｄ．裂隙带 21、煤矿进行带压开采时，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于（C）MPa/m，正常块段不大于0.1 MPa/m。（《煤矿探放水工》第五章P108） A．0.04 B．0.05 C．0.06 D．0.07 6.2.1.6 矿井充水条件分析 22、矿井充水水源和充水通道的综合作用，称为矿井的（A）。（《煤矿探放水工》第六章P110） A．充水条件B．富水性C．充水强度Ｄ．充水系数 23、下面哪个是矿井的人为充水通道（B）。（《煤矿探放水工》第六章P115） A．岩溶洞穴B．地面岩溶疏干塌陷带 C．地震裂隙D．陷落柱 24、天然充水水源不包括（Ｄ）。（《煤矿探放水工》第六章P111） A．地表水B．地下水C．大气降水Ｄ．老窑水 25、老窖水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H2S气体，并多为（A）。（《煤矿探放水工》第六章P115） A．酸性水B．中性水C．碱性水D．弱碱性水 6.2.1.7 矿井突水预兆和突水量估算 26、按照突水点每小时突水量的大小，将突水点划分为小突水点、中等突水点、大突水点、特大突水点四个等级。其中特大突水点是指突水量大于（B）m3/h的突水点。（《煤矿防治水规定》26条） Ａ．600Ｂ．1800Ｃ．2400Ｄ．3000 6.2.1.8 矿井主要水害的特征及其防治技术 27、煤矿主要水泵房应当至少有2个安全出口，其中一个出口用斜巷通到井筒，并高出泵房底板(Ｂ)米以上。（《煤矿防治水规定》59条） A．5 B．7 C．10 D．15 28、赋存于可溶性岩层的溶蚀裂隙和洞穴中的地下水称为（C）。（《煤矿探放水工》第八章P142） A．裂隙水B．孔隙水C．岩溶水D．老空水 29、对水压高、富水性强的底板岩溶水，其上策是采用（Ａ）技术防治。（《煤矿探放水工》第九章P191） A．注浆加固隔水层或改造含水层B．加大排水能力 C．加强支护减少采动影响D．疏干开采 30、底板受构造破坏块段，临界突水系数一般取（B）。（《煤矿防治水规定》附录四，《煤矿探放水工》第五章P108） A．0.04Mpa/m B．0.06Mpa/m C．0.08Mpa/m D．0.1Mpa/m 31、导水钻孔在地面启封后应重新(Ｂ)。（《煤矿探放水工》第八章P173） A．封闭煤层上部含水层B．全孔封闭 C．封闭煤层段D．封闭煤层下部含水层
目录 前言 (2) 1 水源 (3) 一、天然充水水源 (3) 1、大气降水 (3) 2、地表水 (3) 3、地下水（围岩地下水水源） (4) 二、人为充水水源 (5) 1、袭夺水 (5) 2、老窖及采空区积水 (5) 2 矿井充水通道 (6) 一、天然充水通道 (6) 1、点状岩溶陷落柱通道 (6) 2、断裂带通道 (6) 3、窄条状隐伏露头通道 (7) 4、面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄区）通道 (7) 5、地震通道 (8) 二、人为充水通道 (8) 1、顶板冒落裂隙带及底板矿压破坏带 (8) 2、封孔质量不良钻孔 (9) 3 影响矿井充水程度的主要因素 (9) 1、井田水文地质边界条件 (9) 2、矿井地下水疏降深度的影响 (10) 3、开采因素对矿井涌水量的影响 (10) 4 矿井突水特征 (10)
前言 在矿井开拓、采掘过程中，因井巷、工作面接近或直接沟通充水水源（含水层、地表水体、老空）或充水通道（导水裂隙带、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等），各种水渗入、滴入、淋入、涌入和溃入井巷或工作面，简称矿井冲水。影像矿井冲水的主要因素：矿井水的来源、通道及冲水强度。掌握这些资料，对计算涌水量、预测矿井突水的可能性及制定防治水措施具有重要意义。
1 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。但这里所讲的大气降水水源，是指对矿井直接充水的大气降水水源。 以大气降水补给为主的煤层矿床埋藏特点：a.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；b.煤层埋藏较浅；c.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，大气降水首选渗入地下，补给含水层，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：a.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；b.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；c 同一矿井，随着开采深度的增加，涌水量贬值出现时时间滞。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。 大气降水可分为地形雨、对流雨、锋面雨三种基本类型。 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。地表水不仅可能千万矿井突然涌水，严重情况下会导致水沙同时 溃入矿井。
1 范围 本标准适用于应用数值法进行矿井涌水量预测工作，是确定计算方案、检验计算精度、编写预测报告、制定相应的规划和设计的依据。 2 一般要求 2.1 本方法可用于矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、各开采水平的涌水量、井筒和开拓坑道的涌水量及疏干工程或专门排水装置的涌水量的预测。 2.2计算工作前或计算过程中，掌握以下资料： ——矿区所处水文地质单元的区域水文地质图及报告； ——1:5000～1:2.5万矿区水文地质图及相应的文字报告； ——1:5000矿井可行性方案开采图； ——含水层顶、底板埋深及等厚线图； ——含水层等水位线图； ——煤层底板等高线图； ——受水威胁煤层顶、底板等水压线图； ——地下水水化学图； ——水文地质剖面图； ——钻孔及群孔抽（放）水试验数据； ——地下水长期动态观测数据； ——历年气象、水文资料。 2.3 计算工作结束时提交的文件及附件： 工作报告：包括对所采用的数据、建立的模型、选用的参数、计算过程及结果的详细分析与说明； 图件：包括概念模型的示意图、水文地质参数分区图、计算区剖分图、水位拟合曲线图、计算机程序流程图、初始流场图、预测曲线和流场图、涌水量动态曲线； 附件：参数识别和正演预报时所采用的计算程序及相对应的数据文件、计算
结果、水位拟合及误差分布情况，最终预测的各时段、各节点的水位值。 3 矿井涌水量数值法预测 3.1 概念模型 概念模型是连接地下水实体系统与数值模型的桥梁。概念模型应包括对地下水流系统内部结构、边界条件、地下水运动状态及输入、输出条件的概化。模型概化得合理与否直接影响计算的程度。 3.2 数学模型 3.2.1数学模型是由概念模型来确定的，按含水层的埋藏条件分为潜水流或承压水流模型，根据地下水运动的时空变化特征又可分为：稳定流或非稳定流，平面二维流或剖面二维流、拟三维流或三维流模型。模型中的每个变量都必须给定相应的物理意义和量纲。 3.2.2模型的边界条件按性质分为三类： 第一类：水位边界（Dirichlet型）。选取水位边界应注意以下几点： a）水位边界的位置应尽可能地远离计算区内的源（汇）项，绝对不允许置抽（注）水井于水位边界上； b）水位边界处要有观测点控制，以确定边界水位值； c）在模型域中至少应有一个水位边界节点，这对保证数值模型和其逆问题解的唯一性是必要的。 第二类：流量边界（Neumann型）。选取二类边界应以隔水边界和弱透水边界为主，尽量不用A.32划成的大流量边界。在数值模型中处理大流量边界，容易造成边界附近的水位异常和整个预测结果的较大误差。因此，应尽量选取确定性较好的自然边界作为计算边界。 第三类：（Combined Boundary Condition型）。由于边界中的两个参数较难准确估值，在实际应用中应慎重。 3.2.3常用的数值方法有：有限单元法、有限差分法、边界元法、有限分析法等。根据实际条件选定算法后，必须简要说明该算法的计算过程和计算程序设计步骤以及计算程序框图。 3.2.4对计算区的剖分（离散化）可根据不同的数值方法来选用线元、面元（三角形或四边形单元）和体积单元。在靠近抽（放）水井处水力坡度较大，剖分要加密一些，在水力坡度较少处或水文地质数据较少处可以剖分得疏一些。剖分的三角形单元一般不能出现钝角和角度很小的锐角，特别是在拟三维模
矿井充水强度 一.矿井充水程度和指标 在煤矿生产中，把地下水涌入矿井内水量的多少称为矿井充水程度，用来反映矿井水文地质条件的复杂程度。 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水量Ｑ（m3）与同一时期内煤炭产量Ｐ（ｔ）的比值。即矿井每生产一吨煤的同时，需从矿井内排出的水量。含水系数用ＫＢ表示。即： ＫＢ＝Ｑ/Ｐ 根据含水系数的大小，将矿井充水程度分为四个等级： ⑴充水性弱的矿井：ＫＢ＜2m3/ｔ； ⑵充水性中等的矿井：ＫＢ＝2--5m3/ｔ； ⑶充水性强的矿井：ＫＢ＝5--10m3/ｔ； ⑷充水性极强的矿井：ＫＢ＞10m3/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Ｑ表示，单位为m3/d，m3/h，m3/min。 根据涌水量大小，矿井可分为四个等级： ⑴涌水量小的矿井：Ｑ＜2 m3/min； ⑵涌水量中等的矿井：Ｑ＝2—5 m3/min； ⑶涌水量大的矿井：Ｑ＝5—15 m3/min；
⑷涌水量极大的矿井：Ｑ＞15 m3/min。 二.影响矿井涌水量大小的因素 1.充水岩层的出露条件和接受补水条件 充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条件。前者指接受外界补给水量的范围。显然，出露面积大，则吸收降水和地表水的渗入量就愈多，反之则少；后者指出露的位置、地形的坡度及形态等，它关系到补给水源的类型和补给渗入条件。 矿区范围内覆盖层透水性能的强弱也是分析矿井充水强度的一个因素。如果矿区范围内广泛分布有弱透水层或不透水覆盖层，并且具有一定厚度和稳定性，那么就可以有效地阻止降水或地表水的渗入。在分析覆盖层透水性时，还必须考虑开采条件的转化，如采空区上方的采动裂隙，矿井长期排水或突水时，引起地表开裂和塌陷，均会破坏覆盖层的隔水作用。 间接充水含水层对矿井充水强度的影响程度与“天窗”的大小不有密切关系。它可成为邻层地下水通过它进入直接充水层后，参与矿井充水，从而增加矿井涌水量。 2.矿井的边界条件 ⑴矿井的侧向边界条件 矿井内煤层或含水层与周围的岩体、岩层、地表水体等接触的界面，称矿井的侧向边界。 按边界的过水能力来分，有供水（透水）边界、隔水边界和弱水边
吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §10.4矿坑涌水量预测 一、矿坑涌水量预测的内容、方法、步骤与特点 （一）矿井涌水量预测的内容及要求 矿坑涌水量预测是一项重要而复杂的工作，是矿床水文地质勘探的重要组成部分。 矿坑涌水量是指矿山开拓与开采过程中，单位时间内涌入矿坑(包括井、巷和开采系统)的水量。通常以m3/h表示。它是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，关系到矿山的生产条件与成本，对矿床的经济技术评价有很大的影响。并且也是设计与开采部门选择开采方案、开采方法，制定防治水疏干措施，设计水仓、排水系统与设备的主要依据。因此，在矿床水文地质调查中，要求正确评价未来矿山开发各个阶段的涌水量。其内容与要求包括可概括为以下四个方面： （1）矿坑正常涌水量：指开采系统达到某一标高(水平或中段)时，正常状态下保持相对稳定的总涌水量，通常是指平水年的涌水量。 （2）矿坑最大涌水量：是指正常状态下开采系统在丰水年雨季时的最大涌水量。对某些受暴雨强度直接控制的裸露型、暗河型岩溶充水矿床来说，常常还应依据矿山的服务年限与当地气象变化周期，按当地气象站所记录的最大暴雨强度，预测数十年一遇特大暴雨强度产生时，可能出现暂短的特大矿坑涌水量，作为制订各种应变措施的依据。 （3）开拓井巷涌水量：指包括井筒(立井、斜井)和巷道（平、平巷、斜巷、石门)在开拓过程中的涌水量。 （4）疏干工程的排水量：是指在规定的疏于时间内，将一定范围内的水位降到某一规定标高时，所需的疏干排水强度。 对于地质勘探阶段来说，主要是进行评价性的计算，以预测正常状态下矿坑涌水量及最大涌水量为主。至于开拓井巷的涌水量预测和专门性疏干工程的排水量的计算，由于与矿山的生产条件密切相关，一般均由矿山基建部门或生产部门承担。 （二）矿坑涌水量预测的方法 根据当前矿床水文地质计算中常用的各种数学模型的地质背景特征极其对水文地质模型概化的要求，可作如下类型的划分：
0引言 集贤-东荣矿区位于黑龙江省双鸭山市东北部，现有4个生产煤矿：集贤煤矿、东荣一矿、东荣二矿、东荣三矿。到目前为止，集贤煤矿年矿井生产能力176万t/a ；东荣一矿生产能力90万t/a ；东荣二矿生产能力达240万t/a ；东荣三矿生产能力为180万t/a 。在过去的几十年内，集贤煤矿曾发生18次突水，矿井最大涌水量达2277m 3/h ；东荣一矿发生突水1次，仅矿井正常涌水量就大于600m 3/h ；东荣二矿出现12次突水，最大突水达340m 3/h ；东荣三 矿的情况较好，发生突水时间短且突水量不大[1]。集贤-东荣矿区处于集贤盆地东南部，是黑龙江省重要的大型煤产地，由于在过去的几十年里煤矿区资源储量及地质水文条件已发生较大变化，但各煤矿区相关的水文地质资料缺乏，为保障煤矿安全生产，有必要对矿区水文地质条件及矿井充水条件进行分析研究，以对矿井开采及防治水害提供指导。 1矿区地质 集贤盆地地层发育由老到新可分为元古宇黑龙江群、麻山群、古生界泥盆系、石炭二叠系，中生界白垩系，新生界新近系及第四系，岩性由花岗岩、火山碎屑岩及片岩等组成。 集贤煤田位于绥滨-集贤拗陷带（图1），煤田东南部区域构造是由近SN 的宽缓褶皱组成，NE 向次一级压扭性褶皱及断裂发育，NW 向存在张扭断裂及压性结构，南部伴有EW 向弧形断裂及褶皱。EW 向构造对含煤建造的形成及煤的富集起到一定的控制作用[2]，而新华夏系为主要构造体系，控制了煤田的形成、沉积和改造。 集贤-东荣矿区受新华夏构造体系的影响较大，矿区断裂较发育，由于新华夏主体构造呈NNE 向，因此矿区断层以NE 向为主，并为主干断层。东荣矿区断层以NE 、NW 向为主，其次为EW 、SN 向断层；集贤矿区NE 向断层最为发育，其次为NW 、EW 向断层。 2水文地质条件 2.1矿区主要含水层 根据地层时代、岩性、含水介质、空隙发育特征 集贤-东荣矿区水文地质条件及矿井充水条件分析 赵丹1，2 ，任庆超2 （1.贵州大学资源与环境工程学院，贵阳550003；2.中煤地质工程总公司上海分公司，上海200136） 摘要：集贤-东荣矿区是黑龙江省重要的大型煤产地，由于过去几十年的强力开采，致使其资源储量及水文条件发生较大变化，给矿区安全生产带来风险。通过对矿区水文地质条件及矿井充水条件的分析，认为矿井的直接充水来源为地下水含水层和老空积水；矿井的主要的充水通道为断裂构造，其次为采动裂隙、封闭不良钻孔。关键词：水文地质条件；充水条件；充水通道；集贤-东荣矿区中图分类号：TU745；P641.4+.61 文献标识码：A Hydrogeological Condition and Mine Water Filling Condition Analyses in Jixian-Dongrong Mining Area Zhao Dan1,2,Ren Qingchao 2 (1.College of Resource and Environment Engineering,Guizhou University,Guiyang,Guizhou 550003; 2.Shanghai Branch,China Coal Geological Engineering Corporation,Shanghai 200136) Abstract:The Jixian-Dongrong mining area is an important large coal production base in Heilongjiang Province.Since high strength ex?ploitation during past decades,made its resources and reserves and hydrogeological condition changed a lot,and brought risks in min?ing area production safety.Through mining area hydrogeological condition and mine water filling condition analyses,have considered that the mine direct water filling sources have groundwater aquifer and gob area ponding.Faulted structures are the main mine water filling channels,secondary mining fractures and poorly sealed boreholes. Keywords:hydrogeological condition;water filling condition;water filling channel;Jixian-Dongrong mining area 作者简介：赵丹（1989—），女，贵州安顺人，硕士研究生，研究方向： 构造地质学。 收稿日期：2015-10-19责任编辑：樊小舟 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol.27No.12Dec.2015 第27卷12期2015年12月 文章编号:1674-1803(2015)12-0060-03 doi:10.3969/j.issn.1674-1803.2015.12.15
三、地下水动力学法 地下水动力学法的理论依据是地下水运动的线性渗透定律，即达西定律。根据这个原理和具体的水文地质条件，可选择不同的公式计算矿井井简的浦水量。 (一)垂直井筒涌水量的计算 1.潜水完整井涌水量计算 所谓潜水完整井是指开凿在潜水含水层中，井打穿含水层到隔水层底板的井筒 22 1.366lg lg H h Q K R r -=- 因为 h=H-S 所以 (2)1.366lg lg H S S Q K R r -=- 在井筒掘凿时，井筒中式不允许积水的，因此h=0，或者说S=H,这时， 2 1.366lg lg H Q K R r =- 式中 Q ——井筒涌水量（m3/d ） K ——含水层渗透系数（m/d ） H ——含水层厚度 h ——井中出水地段高度 S ——水位降低值 R ——影响半径 r ——井筒半径 2．承压水完整井涌水量计算 承压水完整井是指开凿在承压含水层中，并全部揭露含水层的井筒 ()2.73lg lg M H h Q K R r -=-或 2.73lg lg MS Q K R r =- 3.完整潜水承压井涌水量计算 当井筒穿过承压含水层水位下降很大，降到隔水顶板以下时，井筒附近变为无压水，这种情况称为潜水承压井 22(2)1.366lg lg HM M h Q K R r --=- 上述公式同样适用于钻孔涌水量计算 如果抽水试验是在井筒检查孔中进行，用钻孔涌水量可按下式换算成井筒涌水量 112122 lg lg lg lg R r Q Q R r -=- (二)水平尽道涌水量的预剐方法 计算水平巷道涌水量时，同样可将巷道看成为水平集水于程。因此，可利用地卞水向水平集水工程运动的公式计算。
影响矿井充水的因素 摘要影响矿井充水的因素包括自然因素和人为因素。这些因素是综合分析矿井充水条件的主要依据，也是评价水文地质条件复杂程度的重要指标。 关键词矿井；充水 中图分类号TD741 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)101-0234-01 1 自然因素 1）气候。降水为主，降水量多少决定了补给矿井水的动储量大小。 2）地形。地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，控制着降水和地表水的汇集与渗入，地下水以水平运动为主。因此矿区地形就间接地影响矿井涌水程度。 当矿区位于当地侵蚀基准面以上时，涌水量通常较小，而且易排除。开采程度低于当地侵蚀基准面时，一般水文地质条件比较复杂，涌水量也大。 地表水和大气降水是否渗入地下，其渗入地下的数量多少，与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露条件有着直接关系。 覆岩的透水性好，则补给水量和井下涌水量也大。一般认为矿区内若分布有一定厚度（大于5 m）的稳定透水层时，就可以有效地阻挡地表水和大气降水的下渗。 如煤层围岩是透水的，其出露地表的面积愈大，则接受降水和地表水下渗补给量就愈大，井下涌水量也大。 在地形平缓的情况下，厚度大的缓倾斜透水层最易得到补给，因此流入井巷水主要为动储量，其涌水量将长期稳定在某个数值上，且不易防治。若缺乏补给水源或煤层上覆岩层透水性弱，则流入井巷的水量主要是静储量，这时涌水特征是水量由大变小，较易防治。 3）煤层上下岩层的组合形成了含水层赋存条件、含水层类型、水量、承压、以及充水方式。 4）地质构造的构成型式与规模决定了地下水天然储量的大小。不同构造部位富水性存在差异，储水程度不同；断裂发育程度影响含水层之间以及含水层与地表水之间的水力联系，促使矿井充水条件复杂化。 5）地表水是充水的重要水源之一，矿井距离地表水体远近不同，充水影响程度也不同；当与地表水发生联系时，一般充水条件复杂，动储量大。 煤层上下岩层的组合形式主要有以下两种： 泥岩、砂岩为主，夹煤层。直接充水含水层为顶板砂岩裂隙水，一般裂隙水不发育，连通性差，含水性弱。塑性泥岩常为隔水层。矿井水文地质条件简单。 顶板为含水性中等的石灰岩隙水，基底为强含水性的石灰岩溶隙水。 直接顶为含水性中等的K2石灰岩溶隙水，下部为20—40 m厚的本溪隔水层，主要充水影响是K2石灰岩溶解水，主要威胁是基底强含水性的奥灰岩溶裂隙水。 2 构造因素 矿井构造型式 2.1 褶曲构造 2.1.1 背斜隐伏式