矿床水文地质学讲义

煤矿地质学——矿井水文地质及防治水第七章矿井水文地质及防治水自然界中，水的存在形式有大气水、地表水和地下水。

存在于大气圈的水，称为大气水，143储存量约0.13×10m;分布于地表上的海、河湖、冰川中的水称为地表水，其中海洋中水143143143量为13700×10m，河流中为0.0125×10m，淡水湖水量约1.25×10m，冰雪、冰川水量143143约292×10m;埋藏于岩石空隙中的水称为地下水，赋存水量为83.5×10m。

煤层周围岩层(围岩)中蕴藏的地下水是复杂的自然系统，它的形成条件、赋存规律、物理性质、化学成分和水动力特征等，都与含水介质(岩石)和环境介质(大气系统、地表水系统和人类工程系统)既统一又互相制约。

第一节地下水的基本知识一、地下水的来源各种起源的水，进入地壳岩石空隙中，并在其中储存、运动和变化，则形成地下水。

地下水是地球上水循环的重要组成部分。

(一)地球上的水循环自然界中的水(大气水、地表水和地下水)在太阳辐射与地心引力的作用下，不断地运动循环，往复交替着。

海洋是地球上水分的主要源地，在自然条件下，地球上水的循环是从海洋蒸发开始，蒸发的水汽进入大气圈，并被气流输送至各地，一部分深入内陆，一部分留在海洋上空，在适当条件下，因凝结而形成降水。

落在陆地表面的降水，除固体水分布区以外，一部分沿地形坡度从高处向低处流动，汇入河流，称为地表径流;另一部分渗入地下变为地下水，在透水层中由水头高处向水头低处运动，称为地下径流。

地表径流和地下径流最后都汇入海洋。

这种从海洋出发最后又回到海洋，周而复始的水分运动称为水分循环(图7-1)。

图7—1 地球上的水分循环示意图实际上由于各种因素的影响，大部分水分从海洋蒸发、冷凝变成降水再回落到海洋，或者是从陆地地表水体、土壤、植被蒸发进入大气，然后再变成降水落到陆地。

这种从海洋?大气?陆地?海洋的循环称为大循环;从海洋?大气?海洋或者从陆地?大气?陆地的循环称为小循环。

一、名词解释(5*6’)矿床水文地质学：水文地质学科一个独立分支，专门研究矿床水文地质条件及其与矿床开采的关系，即研究矿床开采所引起的与地下水有关的一系列问题以及调查、预测、解决这些问题的方法矿床：在地壳中由地质作用形成的具有开采利用价值的地质体，是矿体自然分布和排列的总和矿床水文地质条件：矿床所处地段地下水的分布、埋藏、补给、径流和排泄，水质和水量及其动态等方面的特征，以及决定这些特征的自然与人为的环境涌水：矿坑、矿体、围岩或顶底板含水层揭露一些地下导水通道，从而使地下水及与之联系的其他补给水源流入井巷突水：井巷顶底板或侧帮及回采工作面的局部、迅速形成的集中涌水充水：矿坑涌水现象及其过程充水强度：涌水强度突水强度：充水、涌水和突水的水量大小矿床充水层：能造成井巷涌水的含水层疏干流量：在规定时间内将地下水位降低到某一规定深度所需的恒定排水强度矿坑涌水量：单位时间内流入矿坑的水量正常涌水量：平水期保持相对稳定的总涌水量最大涌水量：雨季时的洪峰涌水量大气降水矿床：直接受大气降水渗入补给的矿床，多为包气带中埋藏较浅、充水层裸露、位于分水岭的矿床或露天矿床地表水矿床：赋存于山区河谷和平原河流、湖泊、海洋等地表水附近或其下面的矿床隔水断裂带：自然状态下断裂本身不含水，又隔断了断层两侧含水层之间的水平水力联系的断层岩溶通道：可彼此连通或沟通各种水源的通道，也可形成孤立的充水管道，需确切掌握矿区岩溶发育规律岩溶陷落柱：下伏碳酸盐岩发育有大型岩溶洞穴，导致上覆非可溶性岩层不稳定，不断向下垮落形成的柱状体，是碳酸盐岩融化所引起的继生地质现象二、填空(10’)矿床水文地质三大类矿床：孔隙充水矿床、裂隙充水矿床、岩溶充水矿床研究对象：非易溶固体矿床分布地段的地下水及周围环境与条件活动之间相互关系开采步骤：开拓、采准、回采开采方式：露天、地下开采方法：1.空场法2.崩落法3.留矿柱法4.充填法充水水源：1.地下水2.大气降水3.地表水 4.老窑及废弃井巷的积水充水岩层接受补给的条件：充水层及矿体出露程度越高，盖层透水性越强，与补给水体接触面积越多，涌水量越大矿坑充水条件：充水水源、充水途径、充水强度矿井涌水强度与充水层厚度和分布面积有关矿井涌水强度及其变化与含水层水量组成有关地表水分四类：地表水不补给者、微弱补给者、补给者、灌入式补给者顶板破坏分带：冒落带、导水裂隙带、整体移动带常用预测方法：水均衡法、解析法、水文地质类比法、Q-S曲线法三、简答(40’)矿床开采方式与方法方式1.露天开采（矿体埋藏较浅且厚度大时）：施工简便，采掘能力大，效率高，成本低2.地下开采（矿体埋深较深时）：包括直立巷道、水平巷道、倾斜巷道方法1.空场法：采空区不需人为处理，又称自然支撑法，适用于围岩稳定的薄矿层2.崩落法：让采空区顶板自然崩落，故对围岩破坏较严重，适用于围岩较稳定的矿床3.留矿柱法：采空区之间保留适当矿柱以支护顶板，故丢矿较多，适用于围岩不稳定矿床4.充填法：采空区用碎石、泥沙或水泥等进人为充填，故对围岩破坏小，但成本高，适用于条件复杂而价值高的矿床矿坑充水水源类型及特点1.地下水：a.不同类型地下水是控制矿坑充水条件的内在因素，决定矿床水文地质类型b.地下水源的性质与水量大小决定矿坑涌水量大小和充水岩层疏干的难易程度2.大气降水：a.矿坑用水量的动态曲线往往与当地大气降水过程图具有相似性，常表现出明显的季节变化和多年周期变化b.多数矿床随采深增加涌水量减少，涌水峰值出现滞后的时间加长c.涌水量与降水性质、强度、连续时间及入渗条件有密切关系3.地表水：a.能否成为矿坑充水水源关键在于是否存在充水途径b.矿坑涌水量大小往往与地表水体性质、规模、与矿坑的相对位置、矿坑岩石透水性密切相关c.涌水动态随地表水枯丰做季节性变化，且涌水强度与地表水类型、性质和规模有关4.老窑及废弃井巷的积水：a.来势猛，时间短，破坏性大b.酸性大，含有害气体并携带石块，破坏性大c.涌水还可成为其他水源涌入矿坑的通道d.老窑水因年代久远，分布范围不清，调查困难矿坑充水通道类型及特点天然通道1.断裂构造：能否成为充水途径关键在于它的透水性，断裂带的透水性主要取决于两盘的岩性，且往往与两盘岩石的透水性一致。