第14章矿井防治水Word下载.docx
- 文档编号:15804312
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:83.15KB
第14章矿井防治水Word下载.docx
《第14章矿井防治水Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第14章矿井防治水Word下载.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
该类矿井的涌水特征:
1)矿井涌水动态与当地降水的变化过程相一致,具明显的季节和多年周期的变化规律。
2)同一矿床,随开采深度增加矿井涌水量减少,且其涌水高峰值出现后延时间加长,可由浅部的后延数小时至深部的数日数十日。
3)矿井涌水量的大小还与降水性质、强度、连续时间及入渗条件有密切关系。
2.地表水
矿坑常见的地表水充水水源有:
(1)江河水,
(2)湖泊水,(3)海洋水,(4)水库水。
地表水体除了海洋水外,其它类型的地表水可能具有季节性,即在雨季积水或流水,而在旱季干涸无水,这种现象在我国北方及西北地区非常常见。
地表水体能否构成矿井充水水源,关键在于是否存在有沟通水体与矿井之间的导水途径,只有水体和导水通道的同时存在,才能形成矿井充水。
3.地下水
大多数采矿活动发生在地表面以下,地下水往往是造成矿山充水的最主要水源。
以地下水作为主要充水水源的矿坑有如下规律和基本特点:
1)矿井涌水的强度与充水含水层的空隙性及其富水程度有密切关系,不同的岩性决定着不同岩体中的空隙发育特征,按空隙性质可把地下水水源分为孔隙水,裂隙水和岩溶水三种基本形式。
一般来说,受裂隙水充水的矿床,其充水强度小于受孔隙水和岩溶水充水的矿床,而受卵砾石层潜水和强岩溶含水层水充水的矿床,多成为大水矿床。
2)矿井充水特点和充水量变化规律与充水含水层中地下水的性质及其水量有关;
流入矿井的水往往包含两部分:
一是静贮量,指充水含水层中贮存的水的体积,这部分水量大小及其对矿井充水的能力主要取决于含水层厚度、分布规模、空隙性质以及贮存水的给出能力。
二是动储量,指含水层中获得的补给水量,该部分水量是以一定的补给和排泄为前提,以地下径流的形式在充水含水层中不断地进行着水交替。
若充水含水层中的水以静贮量为主,则初期矿坑涌水量较大,随着排水时间的延续,矿井涌水会逐渐减少;
该类矿床易于疏干。
若矿坑充水含水层以动贮量为主,则矿坑涌水量相对比较稳定,矿坑涌水量的动态特点往往会受充水含水层补给量的动态变化的影响。
该类型充水水源水不易疏干。
4.老空水
老空水主要是指矿床体开采结束后,封存于采矿空间的地下水,许多的矿井周边及邻近分布有很多废弃和关闭的小煤窑或矿井,这些废弃矿井积存了大量的地下水,这些水体通过某种途径一旦进入生产矿井,便形成了老窑积水充水水源;
特别是一些非法开采的小煤窑由于缺乏合理的设计和准确的测量资料,其井下巷道的分布特征往往不清楚,很容易和生产矿井沟通形成水害。
老空水充水特征是:
1)老空水多分布在矿井的边缘及矿体浅埋处;
2)老空水量一般为老窑容积储量,可按采空区体积计算;
3)老空水是长期积存起来的,多为酸性水,有较强的腐蚀性,对矿山设备危害大;
4)老空水突水时水势猛,破坏性大,如与其他水源无联系,则突水水量可急剧衰减。
必须指出,矿井涌水大都是以某种水源为主,接受多种水源补给的。
二、矿井充水通道
矿井充水通道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,也是最难以准确认识的因素,大多数矿井突水灾害正是由于对矿井充水通道认识不清所致。
矿井充水通道主要有自然的断裂带、地震裂隙和导水陷落柱等和人为的采矿裂隙、岩溶塌陷及天窗、钻孔等。
1.断裂带通道
图14-1峰峰二矿2671工作面断层导通突水
由构造断裂形成的断层破碎带,往往具有较好的透水性,会形成矿坑充水的良好通道。
大量的统计结果表明,突水绝大多数是与断层有着直接关系的,90%以上的突水发生在断层带本身及邻近范围内,其中断层突水占74%,断层影响突水占23%,由于断层面或断层牵引的裂隙带导水而引发的矿井突水灾害在矿井突水事故中占有绝对主导的位置,如图14-1。
2.地震裂隙通道
位于地震活动带的矿井,由于地震作用可以在水源与井巷之间造成新的裂隙,彼此连通,成为涌水通道,增加矿井涌水量。
例如距唐山约490km的邯邢地区某煤矿的小青15工作面,采后巷道已冒落无水。
在1976年8月8日突水,量达492.4m3/h。
分析可能是在矿压作用的基础上,又受唐山地震(7月28日-8月10日)的主震和余震连续作用,使先后形成的裂隙叠加结果所形成。
3.导水陷落柱通道
岩溶陷落柱是华北石炭二叠系煤田的一种重要地质现象。
陷落柱一般不同程度地贯穿奥灰以上的地层,可能成为奥灰水进入矿井的通道。
如河北井径矿区已查明陷落柱71个,在这些陷落柱分布带上共发生大小突水38次,总突水量达170.67m3/min,有的陷落柱直接构成突水通道。
从矿井充水的观点来说,陷落柱可分为全充水型、边缘充水型和疏干型三类。
其中,以全充水型陷落柱对矿井充水的危害最大,井巷工程一旦揭露就发生突水,突水量大而稳定;
边缘充水型陷落柱为井巷工程揭露时,一般以滴淋水为主,涌水量不大;
疏干型陷落柱被揭露时只有少量滴水或无水。
陷落柱绝大多数不导水,如一旦揭露充水陷落柱,尤其是全充水型陷落柱,往往酿成水害。
如开滦范各庄矿2171工作面揭露的9号陷落柱,最大突水量为2053m3/min,造成突水淹井的恶性事故。
4.采矿造成的裂隙通道
1)顶板冒落通道
煤层开采以后,由于在地下形成采空空间,如果没有专门顶板管理技术,则必然造成采空区上方岩层的变形、移动、破坏,甚至形成开裂、离层或碎块状垮塌。
采空区顶板岩层的破坏变形形态与规律会受到采空空间几何结构,顶板岩性及其组合,矿床产状及采矿方法,岩石应力环境及其受力状态等多种因素的控制,不同条件的组合会产生完全不同的顶板岩石变形破坏特征,但就一般规律而言,采空区上方可划分出三个不同性质的破坏和变形影响带,即顶板“三带”。
顶板冒落所形成的垮塌裂隙属典型的采矿扰动导水通道。
2)底板突破通道
当矿层底板隔水层之下赋存有高承压水时,在矿床未开采前,水岩处于一定的力平衡状态之下,矿体被开采后,在隔水层之上形成临空边界并产生应力释放后,在矿压和水压的作用下,隔水底板岩层必然受到不同程度的破坏,形成新的破裂面或使原有的闭合裂隙活化。
一旦这种破裂面或裂隙沟通底板承压含水层水时,必然导致底板之下承压含水层水涌入矿井。
这种因巷道掘进或矿床开发扰动其底板隔水层使其形成的导水通道称为底板破坏式导水通道。
5.岩溶区塌陷及“天窗”造成的通道
在有一定厚度松散层覆盖的岩溶矿区,如矿井排水使地下水位下降过大,低于岩溶空洞时,可导致矿井突水、涌砂和地表塌陷。
这种岩溶塌陷,可成为导致松散层地下水、岩溶水或地表水涌入矿井通道。
其涌水特点是:
岩溶愈发育,塌陷愈严重,通道愈大,涌水与涌砂量愈多。
如广西泗顶厂矿区,1975年5月14日暴雨后,长达127m的河床上产生严重塌陷,导致1/3河水溃入井下,瞬时水量达14.49m3/s,涌砂量达1100m3,造成淹井。
图14-2新汶局良庄矿钻孔突水示意图
当岩溶含水层隔水顶板有“天窗”,通过天窗产生塌陷时,天窗本身可以起通道作用,导致邻层地下水、甚至地表水涌入矿井。
6.钻孔造成的通道
所有钻孔终孔后都应按封孔设计要求和钻探规程的规定进行封孔。
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。
当采掘工程揭露或接近时,会酿成突水事故。
如山东新汶局良庄矿1962年7月14日在
0m水平11煤层下山掘进中,遇封孔不合格的35号钻孔突水,使上部流砂层水、一灰水和下部四灰水导入矿井(图14-2),最大涌水量288m3/h,造成矿井局部停产。
三、矿井充水强度
根据矿山开采资料,矿井涌水量的大小除与充水水源和充水通道性质和特征有关外,还有一些因素也影响着矿井涌水强度,主要有:
1)充水岩层出露和接受补给条件;
2)矿床的边界条件;
3)地质构造条件;
4)地震的影响。
四、矿井水文地质类型
从矿区水文地质条件、巷道充水及其相互关系出发,根据受采掘破坏或影响的含水层性质、富水性,补给条件,单井年平均涌水量和最大涌水量、开采受水害影响程度和防治水工作难易程度等项,把矿井水文地质划分为简单、中等、复杂、极复杂四个类型(见表14-1)。
表14-1煤矿矿井水文地质类型表
类别
分类依据
水文地质简单
水文地质中等
水文地质复杂
水文地质极复杂
受采掘破坏或影响的含水层
含水层性质或补给条件
受采掘破坏或影响的孔隙裂隙、溶隙含水层、补给条件差,补给水源少或极少如:
1.露头区被粘土类土层覆盖
2.被断层切割封闭
3.地表汇泄条件良好
4.属于深部井田
5.在当地侵蚀基准面以上开采
6.属于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水层距离很大
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。
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。
受采掘破坏或影响的为岩溶含水层,其补给条件很好,补给水源及其充沛。
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
单位涌
水量q
(L/sm)
<
0.1
0.1~<
2
2~<
10
≥10
单位
涌水量(m3/h)
年平均
最大
180
(西北地区0~<
100)
300
180~<
600
(西北地区100~150)
1200
(西北地区120~300)
600~2100
(西北地区150~1200)
1200~3000
(西北地区300~3000)
>
3000
开采受水害
影响程度
采掘工程一般不受水害影响
采掘工程受水害影响,但不威胁矿井安全
采掘工程、矿井安全受水害威胁
矿井突水频繁,来势凶猛,含泥砂率高,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,防治水的经济技术效果较差
防治水工程量大,难度高,往往难以治本或防治水的经济技术效果极差
注:
单位涌水量以井田主要含水层中有代表性的为准。
2矿井涌水量预测
矿井涌水量是矿井在建设开发过程中,不同水源的水通过不同途径进入矿井的总水量。
矿井涌水量的大小是评价矿井建设的经济可行性、安全可行性的重要指标,也是合理设计矿井建设与生产方案,设计矿井防排水系统、制定矿井防治水措施的主要依据。
对矿井涌水量在时间和空间上进行预测评价是矿井水文地质工作的重要任务。
矿井涌水量按其性质可分为矿井正常涌水量、矿井最大涌水量及矿井灾害涌水量。
矿井正常涌水量指矿井开采期间,单位时间内流入矿
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 14 矿井 治水