矿井水文地质特征

矿井水文地质特征（共12篇）

矿井水文地质特征 篇1

1 前言

某矿井田南北长约6km, 东西宽约3.2km, 面积约为19km2。井田为一走向近南北、南部略转向南东、向西倾的单斜构造, 属二叠系山西组、石盒子组煤系, 含可采煤层6层, 总厚约10.1m, 其中81, 82煤为主采煤层的较稳定煤层, 厚约7.5m。矿井初步设计生产能力为90万t/a。

井田煤系地层隐伏于巨厚的新生界冲积层之下, 在可采煤层露头上方, 松散层厚度一般在400m左右, 最深可达450m, 受古地形所控制, 总体上呈自东向西逐渐增厚的趋势。由于第四纪底部含水层直接覆盖于煤系露头之上, 而且分布范围变化大, 故对其水文地质特征的研究, 以及对各含水层的赋水性评价将直接关系到矿井的安全高效生产, 同时对水体类型的划分和防水煤柱的合理留设等问题起着指导作用。

2 水文地质特征

2.1 含水、隔水层

勘探资料揭示, 矿井田松散层两极厚度约为378.8~445.4m, 平均厚约为404.28m, 按其岩性组合及区域资料对比, 自上而下可分为4个含水层 (组) 和3个隔水层 (组) 共7个部分, 分别简称为一含、二含、三含、四含, 一隔、二隔和三隔。一含为潜水一弱承压含水层。底界埋深平均34左右, 主要以浅黄色细砂、粉砂及黏土质砂层为主, 夹2~3层薄层状砂质黏土, 其中含水砂层均厚约20.8m。一隔底界埋深平均为48m, 由浅黄色及棕黄色黏土及砂质黏土组成, 夹粉细砂, 富含钙质结核;隔水层均厚10右, 分布稳定, 隔水性能较好。二含为承压含水层。底界埋深平均91m左右, 由浅黄色细砂、粉砂夹砂质黏土组成, 其中含水层均厚21m, 但砂层单层厚度小, 变化大。二隔底界埋深平均121m, 由棕黄灰、黄色砂质黏土及黏土组成, 夹细砂和黏土质砂;隔水层均厚22.7m, 分布稳定, 隔水性能好。三含为承压含水层。底界埋深平均269.7m, 由深黄至棕黄色中砂、细砂、粉砂及黏土质砂组成, 含水层均厚100.6m;该含水层 (组) 可分为上下两段, 中间被一厚黏土层隔开, 其上段砂层厚度一般大于50m, 含水丰富, 而下段砂层较上段薄且泥质含量高, 一般厚为20~40m, 含水性稍差。三隔底界埋深平均403m, 由灰绿、棕红色黏土、砂质黏土及钙质黏土组成;隔水层均厚为93.9m。四含直接覆盖在煤系地层上, 其岩性较复杂, 多由半固结及固结状砾石和黏土质砂组成, 其厚度变化主要受古地形控制, 约在0~11.35m内, 平均厚为3.43m, 分布极不稳定。

2.2 水文地质特征

根据勘探抽水资料, 松散层各含水层水文地质特征参数见表1。

由表1分析可知, 松散层一含富水性属中等, 二含富水性属弱一中等, 三含下段比上段的含水性差, 而四含的富水性较弱。

2.3 松散层含水层之间的水力联系

在自然条件下, 一含地下水, 其上部为潜水, 下部属弱承压水, 两者之间的水力联系密切, 其主要补给来源为大气降水入渗, 以及少量蓄水入渗及地下水侧向径流等。其主要排泄途径是以人工开采和蒸发等垂直排泄方式为主。二、三含水层 (组) 均属多层结构的承压含水层, 以区域层间径流补给为主, 但在一隔局部变薄地段隔水层具有弱透水性, 从而构成了一、二含水层 (组) 间的越流补给关系。且三含存在城市供水, 水位会持续下降。处于半封闭状态, 主要补给来自有限的侧向补给和弱透水层的压密释水。四含上部有隔水性良好的三隔存在, 致使四含与上部各含水层无水力联系。由于四含相对不发育, 含水层厚度薄, 分布不稳定, 但在局部地段又直接覆盖在煤系地层和太原组及奥陶系石灰岩上, 四含水不仅与煤系砂岩裂隙水有一定的水力联系, 而且还是沟通基岩各含水层 (段) 地下水的通道。

2.4 水环境质量特征

根据矿井地下水的现状, 结合水质分析资料, 采用水环境综合指数评价法对松散层各含水层环境水文特征加以分析。在此采用N.L.Nemlvow (尼梅罗) 指数公式计算地下水环境质量系数:

式中:I为综合污染指数;Pi地下水污染物i的污染指数, Pi=Ci/Coi;Ci为污染物i的实测浓度, mg/L;Coi为地下水中污染物的对照值 (按国家生活饮用水卫生标准) ;maxP为污染因子的最大分指数;aveP为各污染因子的平均指数。Pi表示某项所造成的相对污染情况, 其值大于1, 为已造成污染, 水需要加以适当处理;其比值越小, 说明水质越好。maxPi (或aveP) 值越大, 水质污染越严重。选取对水环境产生主要影响的几种污染因子:总固形物、总硬度、COD, CL-, SO42-, F-, 得出的具体评价结果见表2。

一含地下水是农村饮用和灌溉用水的主要水源, 评价结果均符合生活饮用水标准, 反映出受污染程度较轻。但随着矿区开采的进行, 应加强对浅层地下水的管理和合理利用, 以避免矿井生产给水源带来的污染。深层三、四含水层与地表水的水力联系微弱, 受入为活动因素的影响较小。由于区内各含水层埋藏较深, 处于较封闭状态, 补、排、径流各方面条件较差, 因此从部分采样分析来看, 矿化度、总硬度及一些离子含量都偏高。其主要是受沉积环境及地下水缓慢径流补给不畅所造成的。

3 三隔与四含的隔水、含水性分析

3.1 三隔特征分析

三隔在本区层 (组) 厚度大, 分布稳定, 黏土多为厚层状, 可塑性好, 塑性指数为l8.24~35.47, 膨胀性强, 该层 (组) 为矿井内重要的隔水层, 使其上部的地表水及一至三含水与下部四含及煤系砂岩裂隙水无直接水力联系。但其底部存在泥灰岩层分布, 其厚度不等, 在穿过新地层的钻孔中, 有46个钻孔见泥灰岩层, 全井田对该层控制密度为2.4个/km2, 其钻孔控制程度较高。从整个矿井来看, 泥灰岩层厚0-32.3m, 平均为l0.59m, 局部直接沉积在煤系古地表之上, 沉积厚度与岩性受到古地形控制。全区泥灰岩层厚度总体变化趋势为南厚北薄, 东薄西厚。在6~12号勘探线沉积分布相对较厚, 对泥灰岩分析后得到的具体分布状况见图1。泥灰岩层的岩石学特征, 主要根据钻探取芯观测, 对岩石鉴定, 并结合测井资料进行分析研究, 确定为灰色至灰白色, 呈岩块体, 钙质、泥质胶结, 局部纯度高, 溶蚀现象明显, 为化学沉积的产物。

受工程量的限制, 勘探精查阶段未能对泥灰岩层进行专门的抽水试验与评价工作, 单从钻探时泥浆消耗量观测来看, 仅有13, 83, 84, 94, 95等5个钻孔发生漏水现象, 漏水孔率为11%。可以认为是局部泥灰岩层存在岩溶裂隙发育特性。

3.2 四含特征分析

根据精查资料分析, 勘探区内共有24个钻孔揭露四含, 该层位直接覆盖在煤系地层上方, 厚度变化相对较大。其中在4号勘探线和l0号勘探线间局部地段呈透镜状分布, 总体上从西北向东南逐渐增厚。根据勘探取芯观测, 四含的岩性特征较为复杂, 总体上以砾石或黏土夹砾石为主, 其组成大致分为 (1) 角砾石层:由大岩块组成, 块径为2~20cm, 岩块之间充填黏土;岩块岩性组合简单, 多以棱角状、次棱角状的紫红色中细砂岩为主, 硅质胶结, 坚硬。 (2) 含岩块砾石层:由大小不等岩屑组成, 块径2~10cm, 分选性差, 砾石之间充填黏土;砾石以紫红色细砂岩为主, 其次为石英砾石、杂色岩屑。 (3) 黏土夹砾石:砾石粒径较小, 一般为2~5cm, 黏土含量占20%~50%, 局部砂质黏土, 砾石一般为紫红色细砂岩, 形状不规则。 (4) 硬砂岩:又称砂岩盘, 呈固结状, 硅质胶结, 坚硬。 (5) 黏土质砂:浅黄色, 局部较密实, 以粉细砂为主。精查阶段仅对四含做过1次抽水试验, 未对底砾石层进行物理力学试验, 但从l07孔抽水资料分析, 其赋水性不强。

3.3 存在的问题

目前, 勘探阶段将泥灰岩层作为三隔底部进行划分, 实际上其局部溶蚀现象较为发育, 笔者认为应将其与底含水层合并作为同一岩层划分为四含更为合理。其一, 从水文地质特征上分析, 两者均具有含水和贮水的可能性, 而且两者均有与煤系地层接触区, 对煤矿开采过程中矿井充水影响较大;其二, 两者合并后累计厚度约为5.5~24.7m, 分布范围更广, 主要集中在8号~l2号勘探线, 从生产角度考虑利于进行抽水试验等专项研究, 可全面评价底部含水层的赋水性特征;其三, 利于四含长观孔的水位动态观测, 分析其水位动态变化过程, 为煤矿安全生产提供丰富的水文资料。

4 结束语

综上所述, 对于煤矿的矿井的新型开发, 必须注重安全生产与综合利用同时进行。笔者对于松散层各含水、隔水层基本特征进行了分析研究, 重点分析了三隔及四含的各项特征, 同时指出必须注重矿井开发过程对周围环境带来的影响。鉴于勘探阶段工程量的不足, 仅注重对煤层段水文地质特征的评价, 而对松散层底部含水、隔水层的研究不足, 建议今后应在煤矿开采过程中, 进一步收集资料, 加强对四含水位的动态观测, 充分研究矿井充水条件。四含为静储量特征, 且四含水封闭性良好, 不但适用于采取疏干降压方法进行水害防治, 而且对于矿井提高回采上升, 实现安全回采煤炭资源具有较为有利的地质条件。加强对三隔工程地质特征特别是其底部泥灰岩特性的研究工作, 以及对四含分布特征的研究工作, 其目的是为矿井安全生产与管理, 合理留设防水煤柱, 加强提高煤炭资源的利用率奠定基础。

矿井水文地质特征 篇2

１、矿井水文地质学所指的下三带是指：底板破坏带、原始导升带、完整岩层带。

2、含水层的形成必须同时具备三个方面的条件：岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。

3、地下水按埋藏条件分类可分为：上层滞水、潜水和承压水。

4、地下水按含水层空隙性质可分为：孔隙水和裂隙水。

５、充满于上、下两稳定隔水层之间的含水层中的重力水，成为承压水。

６、最适宜承压水形成的构造形式有向斜和单斜。

７、矿区水文地质工程地质勘探和环境地质调查评价，应与矿产地质勘探紧密结合，将地质、水文地质、工程地质、环境地质做为一个整体，运用先进和综合手段进行。

８、矿区水文地质工程地质勘查和环境地质调查评价应与矿产地质勘查工作阶段相适应，分为普查、详查和勘探三个阶段。９、就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06Mpa/m，正常块段不大于0.15 Mpa/m.10、矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂四个类型。

11、透水性是指岩石允许水头透过的能力。其定量指标为渗透系数。

12、矿井涌水量常用观测方法有：容积法、浮标法、堰测法、流速仪法、水仓水位观测法及水泵有效功率法。

13、矿井充水的水源有四种，即矿体及围岩空隙中的地下水、地表水、老窑积水和大气降水。

14、水文地质学是研究 地下水的科学。

15、水循环是在 太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。

16、主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。

17、地下水是赋存于地面以下岩土空隙中的水。

18、水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。

19、相对湿度是指绝对湿度和饱和水汽含量之比。

20、径流是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。

21、分水岭是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。

22、流量是指单位时间内通过河流某一断面的水量。

23、孔隙度是指松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。

24、裂隙率是指裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。

25、饱和度是指实际含水量与饱和含水量之比。

26、给水度是指地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。

27、水文地质调查方法包括地面调查、钻探、物探及水文地质试验。

28、水文地质试验包括抽水试验、放水试验及注水试验。

29、矿井水灾害按水源划分类型有：地表水害、松散含水层水害、煤系砂岩水害及灰岩水害。30、矿井水灾害按突水机理划分类型有煤层顶板水害类、煤层底板水害类、老空和老窑水害类及其它水害类。

林西矿矿井水文地质类型的划分 篇3

关键词：矿井 水文地质类型 防治水

1 概况

林西矿井位于开平煤田东北隅的西南部，井田内地势较平坦。原地形总的特点是：东北部及井口区较高，海拔高度+50m左右，为基岩裸露区和风化残积坡积区；西部和西南部较低，海拔高度+30～+40m，均被第四系松散沉积物掩盖。林西矿属山前冲积平原地貌，可分为丘陵地貌、风化侵蚀残积坡积地貌、河流冲积地貌、人工采矿活动形成的沉陷地貌。井田内及其附近有两条季节性河流和一个主要地表塌陷积水坑。

目前，林西矿主要有5个开采煤层，有1个主井、2个副井和2个风井，采用多阶段排水，排水设备多，转排系统复杂。

林西矿煤系地层全厚约500m。其中，可采煤层（7、8、9、11、12）主要分布在上石炭系的赵各庄组和下二叠系的大苗庄组，总厚约10.90m。

2 矿井水文地质条件

林西矿井田自下而上共有7个含水层：

①奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层；

②14煤层至唐山石灰岩砂岩裂隙承压含水层；

③12煤层至14煤层砂岩裂隙承压含水层；

④5煤层至12煤层砂岩裂隙承压含水层；

⑤5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层；

⑥A层以上砂岩裂隙承压含水层；

⑦第四系冲积层孔隙含水层。

目前，矿井主要充水水源为上述的②、③、④、⑤。

2.1 含水层特点

该含水层以细～粉砂岩为主，夹2～3层中砂岩、细砂岩，泥、硅质胶结，裂隙较发育，含水性弱，岩石破碎段有滴、淋水。据简易水文资料统计，钻至该层段时，泥浆冲洗液均无消耗，井下工程揭露该含水层时大多无水，或水量不大。该含水层属弱含水层。

2.2 含水层特点

该含水层以灰、浅灰色中、细砂岩为主，局部有粗砂岩。砂岩总厚度约占段距的1/2～2/3，以硅质胶结为主，致密、坚硬、裂隙较发育。矿井各水平运输巷多施工于此层段中，均有滴淋水和涌水现象，岩巷涌水量一般为1.10m3/min，占矿井总涌水量1.2%。

2.3 含水层特点

该含水层多以灰、浅灰色粉砂岩和泥岩为主，细～中砂岩只占1/3左右。据简易水文资料统计，绝大部分钻孔泥浆消耗量小于0.25m3/h，采掘工程揭露时涌水量不大。井田西部受构造影响，裂隙较发育，采掘工程揭露该层时涌水量为0.20～0.35m3/min。井田东部构造较简单，工作面涌水量一般小于0.20m3/min。

2.4 含水层特点

含水层岩性以青灰色中、细砂岩为主，含粗砂岩，硅质胶结、坚硬、裂隙发育。为矿井采掘工程主要充水水源，属含水丰富的含水层。浅部5煤层为可采煤层的首采煤层，初次放顶后，涌水量较大，回采工作面涌水量一般为1.20～1.50m3/min。在构造简单的单斜地区，基岩裸露或第四系掩盖较薄的部位，矿井涌水量较小，回采工作面一般不大于1.0m3/min。而在构造复杂、冲积层厚度大的背、向斜（杜军庄背斜、黑鸭子向斜区）地段，采掘后涌水量较大，最大为4.95m3/min（六水平26石门5煤层）。在井田深部施工的大部分钻孔，泥浆冲洗液均发生漏失。证明该含水层的含水性不仅与岩性有关，同时也受地表补给条件和地质构造控制。该含水层属含水强含水层。

3 矿井充水因素分析

该矿区内大部分充水层之间隔水性能良好，大气降水为冲积层主要补给水源，上述的②含水层、③含水层、④含水层、⑤含水层为矿井直接充水含水层，而上述的①含水层、⑥含水層与⑦含水层，为矿井间接充水含水层。

通过分析，认为矿井涌水量主要为地方个体煤矿、地质构造、煤层顶板含水层涌水及采空区积水，充水通道主要为煤层采空顶板岩石冒落形成的导水裂隙带以及张性断裂破碎带等形成的构造裂隙。

4 矿井涌水量分析

目前，林西矿全矿涌水量在29m3/min左右，矿井涌水量构成较复杂。矿井涌水量主要来源于各采区，特别是煤5顶板水最大，占矿井总水量的77.5%，而由于矿井开发转向深部，降雨量对深部涌水影响逐渐消弱，季节影响不明显。

5 矿井开采受水害影响和防治水工作难易程度

5.1 矿井开采受水害影响评价

林西矿主要受矿区地方煤矿水、老塘积水与地质构造的影响。历史上矿井也多次发生透水事故，矿井水对林西矿安全生产仍存在很大威胁。

5.1.1 林西矿范围内有5个地方煤矿，水文地质条件较复杂。尤为严重的是，地方煤矿与林西矿采空区串通，均无独立排水系统。目前，林西矿四东、五西、六西、七东的大部分，为地方煤矿采后涌水。

5.1.2 各煤层回采后的老空区均有积水，老塘积水对下部煤层的采掘构成威胁。

5.1.3 井田内几条落差较大断层，多为张扭性正断层且断层带较宽，采掘工程揭露时，均未发生导水现象，但断层两侧出现淋水带，水量一般为0.20～0.30m3/min，最大0.50m3/min，数日后即疏干。

5.2 防治水

矿井开采一百多年，历史遗留防治水工程欠帐多，改变现状存在一定困难。随矿井水平延深，奥灰水将对矿井安全生产构成潜在威胁。上世纪70年代后，地方煤矿在林西矿井田内煤系浅部地层复采，使采空区的联通关系更加复杂，增大了矿井防治水工作难

度。

6 矿井水文地质类型的划分

6.1 受采掘破坏或影响的含水层及水体：受采掘破坏或影响的含水层主要有煤5以上砂岩裂隙含水层，煤12至煤14间砂岩裂隙含水层，第4系含水层及奥陶系石灰岩含水层，其单位涌水量1.0＜q≤5.0，水文地质类型为复杂型。

6.2 矿井及周边老空水分布状况：各煤层回采后，老空区均有积水。因此，老塘积水对下部煤层的采掘构成威胁，水文地质类型为复杂型。

6.3 目前，林西矿全矿涌水量在29m3/min左右，矿井涌水量构成较复杂，水文地质类型为复杂型。

6.4 矿井突(涌)水分析：历史上，林西矿透冲积层事故或突水事故共7起，有详细资料记录的4起，突水量为600＜Q3≤1800，水文地质类型为中等型。

6.5 开采受水害影响：矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全，水文地质类型为中等型。

6.6 防治水工程量较大，难度较高，确定水文地质类型为复杂型。

综上所述，确定的林西矿水文地质类型为复杂型。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[2]国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定释义[M].江苏，徐州：中国矿业大学出版社，2009.

矿井水文地质特征 篇4

中国资源丰富, 地域辽阔, 煤矿作为重要自然资源之一, 目前在很多生产领域发挥着不可替代作用, 在新形势下, 煤矿开采力度不断加大, 人们对于煤矿安全生产的问题也愈发重视, 首先对煤矿水文地质特征做了分析和介绍, 进而对常见矿井水害进行了研究, 并提出了相关防治技术, 希望能够为人们提供一些帮助[1]。

1 煤矿的水文地质特征及其评价标准

这里所说的水文地质条件是指自然界中地下水的各种变化和运动现象。全面了解矿区水文地质特征, 是保证煤矿生产顺利进行及人们生命安全的前提。在市场对煤矿需求量不断增大形势下, 合理、有效地对矿区地下水文地质条件进行分析研究是非常必要的。

进行煤矿开采过程中, 需要依据地下水情况及其循环规律, 同时结合地质特点, 为开采工作提供依据, 进而保障生产安全, 确保生产稳定、有序进行。a) 准备好矿区水文地质条件资料, 为安全生产做准备;b) 结合自然因素与相关资料对矿井地下水进行综合分析, 矿井建立要依据地下水分布特点及其是否具有腐蚀性等情况进行, 通常情况下, 不同土质和岩层地下水对于土体和岩石的腐蚀程度也不同, 因此, 我们需要根据实际情况进行分析, 然后对其开采安全性做出准确预测评价, 从而确定矿井主系统建立位置。

对于承压含水层的水动力应该提早进行测算, 煤矿开采是否带压对安全影响是很大的, 所以提前估算是十分必要的。具体开采前, 就需要考虑人工活动影响, 还需要进行渗透和富水测试等一系列相关工作。

在地下水与岩土之间相互作用和影响下会使岩土呈现出不同性质, 使得岩土形态和强度都会有所变化。岩石物理性质变化会直接影响到煤矿生产过程是否安全, 那么对岩土层的勘查工作就显得极为重要。目前, 矿井实际施工中对此项工作的勘察存在很多问题和缺陷, 由于施工中的各种因素和条件制约与影响, 导致很多煤矿施工前对岩土的地质评价不够全面, 会使水文性质和岩土性质存在明显差异问题[1]。

2 矿井水害发生的原因

煤矿开采是一项综合性较强的工作, 由于其工作环境复杂, 其灾害治理难度也相对较大, 煤矿水害治理也是如此, 中国在这个领域研究多年, 也取得了一些成绩, 但是近些年来, 中国的煤矿水害事故频繁发生, 对于这种情况我们必须要加以重视, 造成中国矿井水害的原因有以下几个方面:

a) 全面掌握矿区的地下水文情况是建立矿井的基本前提, 但是目前中国很多矿井在建设之前, 没有对其进行充分了解和分析, 匆忙选址, 盲目施工, 从而造成事故发生;

b) 造成矿井水害的原因还包括对矿井位置、分布及地质特点的预测, 勘探不全面, 勘探精度达不到要求, 这是一个最主要原因。导致煤矿水害的最主要因素有水源、水量及导水通道。含水层主要是水源和水量的关键, 它的补给和排放具有地域性, 因此技术人员必须要对其进行全面勘测和掌握, 但是, 从目前中国矿井对这些因素的勘测情况来看, 效果并不乐观, 并且对于开采前的勘测工作执行并不彻底, 勘测设备也相对陈旧, 勘测手段单一, 无法达到实际要求, 从而降低勘测精度, 导致了人们对于地下水动态的了解存在误差, 进而造成矿井水害;

c) 在多雨季节, 地面积水就会过多, 如果对地表水处理不好, 也会导致积水过多灌入地下井内部, 从而造成水害, 在矿井井下, 需要建设必备防水设施, 如果建设数量不够, 管理人员的管理力度薄弱, 那么就极其容易出现水害问题;

d) 矿井露头区域老空 (老窑) , 年代久远, 面积、积水量等资料不清, 隐蔽性较强, 日常调查、勘测比较粗劣, 一旦思想上放松警惕就会造成重大水害事故。

3 矿井水害的防治措施

煤矿开采工作是一项危险系数较高的工作, 由于地质环境复杂, 多发水害, 因此其安全问题是人们一直关注的热点问题, 这就需要相关部门和管理人员, 加大管理力度, 在煤矿开采之前, 严格执行相关规定, 对矿区的地下水文特征进行全面勘测, 尤其是对地下水的分布特点和位置, 要全面掌握, 从而最大限度降低矿井水害的爆发, 具体措施如下:a) 煤矿开采工作对工作人员的专业技能要求较高, 为了保障生产安全和工作效率, 在上岗之前, 企业需要对煤矿工人组织岗前培训, 以采矿过程中的技术问题及安全问题为重点, 对水害危险性及水害识别进行普及, 并使矿工掌握一定自救、互救知识;b) 进行煤矿开采之前, 技术工作人员需要对矿区地质水文情况进行全面, 系统勘测, 同时做好记录, 将水害威胁区域进行标记, 从而加强防范力度, 降低危险指数;c) 建立完善管理体制, 矿工在采矿过程中, 要严格按照规定进行开采, 严禁违法乱采, 这样才能够做到防患于未然, 保障自身的生命安全;d) 进行水量观测时需要对水的位置、深度、流向、压力、水质等进行全面检测和记录, 同时对通风情况和瓦斯也要全面检查, 保持排水畅通, 各个部门、施工单位随时要保持联系。对于防水煤柱的预留工作落实责任, 确定严禁开采防隔水煤柱这根红线, 这是目前使用最为普遍的一种防预措施, 水害爆发时, 由于工作位置与水害位置中间留有防水煤柱, 足够的安全岩柱就能有效阻隔水源接近工作人员, 从而避免人员伤亡;e) 运用堵截的方法治理矿井水患。堵截就是使用堵水材料对出水位置及相关通道进行围堵, 这种方法能够将水拦截住, 避免水源接近人群, 从而降低危险性, 这种方法在中国矿井水害的防治中曾经有所使用, 效果比较让人满意;f) 建设相应水闸墙和水闸门。水闸门作用在于矿下发生水灾时, 可控制水流并把水害控制在一定范围内, 使得其它开采区免受水灾, 并且可保护矿井中的中央配电室等设备机房的安全。水闸墙有两种形式, 一是临时的, 二是永久性的。顾名思义, 临时性就是暂时抢险作用, 事后需要重修;永久性就是永久关闭的挡水建筑墙;g) 对雨季地表水的防治。地表水治理是保证矿井安全的首要防线, 可在地表修筑排水设施, 防止雨季时大量地表水渗入矿井中。所以在每年雨季来临时, 都会成立防洪小组, 组织做好这一工作;h) 老空 (老窑) 积水的主要防治对策就是严格执行探放水制度以根除水患。在特定条件下可先隔后放, 排水系统允许时进行疏干。

煤矿资源分布辽阔, 结构复杂, 不但会阻碍煤矿生产, 同时还会对人们的生命财产安全造成一定威胁。对煤矿的水文地质特征进行全面了解分析, 做好预测和防范工作, 这样就能够最大限度避免水害事故的发生, 保证职工生命安全, 维护企业和职工利益。

4 结语

煤矿作为中国重要自然资源, 在人们生产和生活中随处可见, 这足以证明其在中国的地位和重要性, 煤炭为中国创造了巨大经济效益, 同时也为人们的生活带来了巨大便利, 但是由于目前中国市场经济改革深入, 市场需求不断增加, 使得传统开采手段无法与当今社会的要求相适应, 因此, 必须要进行改革和创新, 煤矿开采与水文地质联系紧密, 并且水害已经成为一个多发事故, 为了保障煤矿安全生产, 提高勘测水平及监管力度, 提高工人技能及安全意识, 是必然之举。

摘要：对煤矿的水文地质特征、评价标准、矿井水害发生原因进行了研究, 提出矿井水害的防治措施。在煤矿生产过程中, 技术人员需要对其水文地质特征进行全面分析和研究, 从而有效规避矿井水害, 降低采矿风险, 进而保障作业人员的生命财产安全。

关键词：煤矿,水文地质特征,矿井水害

参考文献

矿井水文地质信息管理研究论文 篇5

摘要：随着近年来，矿区开采量的加大，矿井的建设与安全成为一项很重要的研究课题。本文主要介绍了当前矿井系统对水文地质信息的管理以及水害预测系统的应用，通过分析现有的系统总结出了一些较为适用的技术和理论，希望对矿井工作的后续研究有所帮助。

关键词：矿井;水文地质;信息管理;水害预测

我国是矿产储量大国，在长期的开采过程中，对于当地水文地质有着较为详尽的了解，并建立起数据庞大的水文地质资料库。然而，在当今信息科技飞速发展的时代，传统的以卡片或图纸记录信息的模式在工作中有了较大的局限性。因此，当下摆在我们面前的问题就是要建立一个规范的矿井水文地质信息管理系统以及水害预测系统。

矿井水文地质特征 篇6

【关键词】复杂地质条件；安全高效开采；地质保障技术

煤炭在我国现阶段使用的能源中占有很大的份额，由于煤矿长时间开采使得我国一些大型煤矿的浅部资源日益减少，这就需要增加对煤矿的开采深度，而煤矿深层的地质条件非常复杂，甚至无法建立巷道。在有些矿井所在的矿区地质条件很复杂，存在着发育较为强烈的地质灾害、复杂的地形地貌、岩性岩相变化大、水文地质条件不良以及人类工程活动强烈等复杂地质条件，这些复杂地质条件严重威胁了矿物开采过程中开采人员的安全，所以需要对矿井周围的地质条件予以勘察。而且随着机械开采程度的进一步普及，将使得巷道和开采区的建设变得更加困难，只有不断的完善地质保障技术才能在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采。

1.研究地质保障技术对复杂地质条件下矿井安全高效开采的意义

煤炭作为我国的主体能源，对于我国的经济发展有着很大的影响作用，而浅层煤矿储量正在减少，若要继续开采将会面临许多复杂地质条件。据调查数据显示目前已有数百个矿井的开采深度超过了600米，如果按照这样的开采速度矿井开采深度将在20年内达到1500米，意味着要对矿井进行难度较大的深度开采。不过我国深层煤矿储量却非常丰富，但是没有进行系统性的勘察，而且深层开采没有很好的地质优势。据我国第三次全国煤炭储量统计，我国的大型的煤矿在地底2000米以上的达到五万多亿吨，已确定煤矿储量为一万多亿吨，预测煤矿储量达到四万多亿吨，不过这些煤矿都位于地底深层。我国的常规煤矿开采深度一般在600米以内，对于地底2000米的深部煤矿没有系统的勘探工作，甚至没有好的勘探思路，在开采技术上还不够成熟。另外科研人员也很少涉及地底深处的地质环境勘探，所以贸然对深处矿藏进行开采势必带来安全上的威胁。而随着我国浅层煤炭资源的告罄，开采深度将会越来越深，地质条件也变得更加复杂，只有进行大规模、全方位、系统性的地质勘测工作才能保障复杂地质条件下矿井安全高效开采。[2]

2.影响矿井高效开采的地质因素

能够危害矿井安全并且高效挖掘的地质因素有很多种，这些因素主要有矿井煤层的分布，矿区地质环境、高瓦斯地质区、地底温度和压力以及水文地质，在这些影响因素中对于不同的矿井都有着不同的比重，但是矿区地质构造环境对于任何矿井的安全高效开采都有很大程度的影响。

2.1地质构造

煤矿地质构造环境极其复杂，这些复杂的地质环境包括断层和陷落柱。断层对于矿井安全高效开采存在着极大的威胁，如果在煤矿开采过程中前方出现地质断层轻则造成上千万元的财产损失，严重时将危害开采人员的生命安全。断层的出现将使得开采工作停滞，并要寻找新的矿区进行开采，断层的落差对于开采的人员有着较大的危险性，如果不能及时撤离将会造成严重的煤矿安全事故。[3]

2.2陷落柱

陷落柱主要影响是破坏了可开采煤层的构造并使得煤炭的储量大量减少，对于矿井的正常开采工作有着较大的影响。陷落柱主要存在于石灰岩地层环境中，是由于地下水长期流动而造成岩石溶蚀，这样就形成了空洞的洞穴。在上层物体的重力作用下，溶洞坍塌，在溶洞上面的煤层也随之陷落，从而造成煤层被破坏。陷落柱可造成煤层被大规模破坏，被破坏的煤层的煤矿储量将急剧减少，严重时造成矿井提前报废的后果。在开采过程中一般不会为了避免陷落柱而转弯开辟巷道，而是坚持原施工方案，通过顶板的方式来直接穿过陷落柱。而在原方案的实施中，不仅要对顶板进行管理还要对巷道进行通风运输，这将极大地影响了矿井的开采效率。陷落柱还会阻碍机械化采矿，在陷落柱较多的矿区采煤机器和液压支架将无法使用，严重时会跌落到陷落柱内。[4]

2.3水文地质条件

水文地质主要指的是自然界中地下水的变化和运动现象，在矿区进行开采过程中，会出现含水层与煤层非常接近，有的含水层在煤层之上，中间仅隔着砂砾层。如果开采不慎则会造成砂砾层断裂并使得上层的含水层跌落，造成矿井出现大规模的水淹，对于这些积水要通过长时间的抽取才能重新进行开采。在以前煤矿开采技术落后的情况下，为了防止已开采煤层发生自燃现象可以采用向其灌浆的措施，即出现了大量人为的含水层，现阶段为了重新开采下层煤矿必须要对这些灌浆水排空消除水害危害。因此在矿井挖掘之前要对所开采区域进行全方位的水文地质勘探，避免在有大规模的含水层进行开采，这将在很大程度上影响了矿井的安全高效开采。

3.复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术

通过前面对影响矿井安全高效开采的地质因素的分析，目前已进行了相关研究来降低这些因素的影响，下面将介绍复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术。

3.1高分辨率三维地震勘探技术

高分辨率三维地震勘探技术是集多学科为一体的综合性应用技术，也是目前对煤炭的主要勘探技术。三维地震勘探技术能将矿区内的断层直接反应出来，完全可以避免较大落差的断层，通过对断层的控制将能很好的完成安全高效的煤矿开采工作。通过勘探可以判断此矿区是否适合机械化开采作业，这项技术以其优秀的性能被广泛的运用于国内煤矿的探测中。

3.2地质雷达探测技术

地质雷达探测技术主要是利用高频电磁波对所属矿井的地质予以探测，通过电磁波的反射信号可以全面的分析地层的特征信息，地质雷达对于断层极为敏感，利用地质雷达探测技术将能够极大的加快施工速度，地质雷达探测比高分辨率三维地震勘探技术所探测的断层信息更为准确。

3.3钻探超前探测技术

在煤矿开采过程中会对施工的巷道打孔以排放瓦斯，通过瓦斯的排放情况进行分析便能够预测前方巷道的构造。这样就可以在前方结构较小的情况下预先采取措施，避免在小构造的环境中出现瓦斯超限的事故。

3.4无线电波坑透技术

无线电坑透技术主要功能是查明前方巷道的地质构造情况，通常大功率的坑透仪能够对巷道前方的工作面进行探测，以便对前方可能出现的情况采取相应的措施，这将有效的防止矿井中的瓦斯事故。

3.5覆岩破坏探测技术

在煤矿的开采过程中往往会导致其上方的岩石遭到破坏，岩石结构遭到破坏极有可能会出现坍塌的情况，另外岩石坍塌还可能导致含水层破裂对矿井造成了水灾的威胁。网络并行电法CT探测将能够利用预埋电极对所在施工面进行探测，避免岩层及含水层断裂而威胁开采的安全高效性。

3.6远距离超前探放老空区水

在煤矿开采过程中会采用探放水工程来建立巷道，而探放水工程会对施工造成较大的影响，并可能会导致老空区的煤层自燃，这将严重危害巷道工作面的安全施工。所以在巷道建立的时候通常采用探放和挖掘同时进行的方式，并根据老空区水的实际存在情况采取相对应的高效快捷的排水方式，即可以利用老空区水下方的巷道来开凿合适的放水孔，远距离超前探放老空区水将能够有效的避免煤层自燃并最大限度的减少对巷道施工的影响。

在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采需要很好的地质保障技术，随着未来矿井深度的不断增加，对于地质保障技术的要求将变得更高。

【参考文献】

[1]张世阔，曹思华.复杂地质条件下矿井安全高效开采地质保障技术[J].煤矿安全，2010-04-10.

[2]毕杰，张蕾.地质保障技术遏制煤矿事故的关键.煤矿安全高效开采的基础[J].中华合作时报，2011-10-18.

矿井水文地质特征 篇7

1水文地质特征

该区属于义马水文地质单元, 自西向东划分为观音堂断块、曹窑断块、仁村断块 (图1) 。该区矿井水文地质条件中等偏复杂, 浅部水文地质条件比较简单, 深部相对复杂。二1煤层底板属岩溶裂隙水充水为主的矿床, 主要含水层为奥陶系灰岩和太原组灰岩含水层, 碳酸盐岩地层在观音堂断块南部分布广泛, 大气降水极易沿碳酸盐岩的层面补给地下水, 为岩溶水的补给区及强径流区, 加速了碳酸盐岩的岩溶发育速度, 给地下水的储存、径流创造了良好条件。

1.1含水层

本区主要影响二1煤层开采的含水层有4个。

(1) 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

二1煤层底板间接充水含水层, 厚24.61～70.30 m, 平均50.33 m。在地表可见溶沟、溶槽及溶蚀裂隙等岩溶地质现象。本区奥陶系灰岩含水层富水性强而不均, 单位涌水量q=0.001～71.092 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.213～570.146 m/d。石壕煤矿和观音堂煤矿位于观音堂断块内 (图1) , 水位标高为+420～+445 m;曹窑煤矿和曹窑东井位于曹窑断块内, 水位标高为+530～+540 m。该含水层补给来源以大气降水为主, 由于构造复杂, 多成断块, 地下水运动条件较复杂, 曹窑断块的地下水在青杨沟断层处以跌落形式向观音堂断块补给。该含水层具有厚度大、富水性与渗透性较强的特征, 水质类型为HCO3-Ca·Mg型。

(2) 太原组灰岩岩溶裂隙含水层。

二1煤层底板直接充水含水层, 上距二1煤层底板10～20 m, 由2～5层灰岩组成, 总厚度4.80～18.16 m, 平均9.16 m。岩溶裂隙在不同标高均有发育, 溶洞直径0.07～2.05 m。单位涌水量q=0.000 2～0.222 0 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.003 12～2.531 00 m/d。石壕煤矿水位标高为+450 m, 曹窑煤矿水位标高为+581.67～+678.82 m。由于灰岩厚度小, 贮水空间有限, 富水程度弱, 但与外界取得水力联系的情况下, 可发生大的突水灾害, 寒武系灰岩和奥陶系灰岩含水层可通过构造裂隙向太原组含水层补给, 水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg或HCO3-Ca·Mg型。

(3) 二1煤层顶板砂岩裂隙含水层。

系指二1煤层上部的大占砂岩、香炭砂岩、砂锅窑砂岩等砂岩含水层, 是二1煤层顶板直接充水含水层, 总厚度7.5～59.2 m, 平均29.0 m。据勘查资料, 有少数钻孔可见冲洗液漏失现象, 浅部以风化裂隙水为主, 充水空间不发育。大占砂岩单位涌水量q=0.002 1～0.190 0 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.005 3～0.793 0 m/d;砂锅窑砂岩、香炭砂岩单位涌水量q=0.000 8～0.072 3 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.002 3～0.137 0 m/d。该含水层多以滴水或淋水形式向矿井充水, 矿井涌水量一般为10～20 m3/h, 地下水以静储量为主, 水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg, HCO3-Ca, HCO3-Ca·Mg型。

(4) 第三、四系砂砾 (卵) 石孔隙含水层。

由疏松的砂砾岩、砂质黏土及洪积砂砾石层组成, 厚0～108 m, 岩性、厚度、富水性变化都较大, 含水层厚度变化主要受地形地貌及现代流水堆积作用控制, 总的规律为沿河两岸及沟谷谷底较山区发育。该含水层呈松散或半胶结状, 含孔隙潜水, 导、富水性较好。单位涌水量q=0.1～3.0 L/ (s·m) , 渗透系数K=14.91～91.50 m/d, 富水性弱—中等, 水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Mg, HCO3·SO4-Ca·Na型。

1.2隔水层

该区内各含水层之间均赋存相对的隔水层, 从下至上依次为石炭系本溪组铝土质泥岩隔水层, 二1煤层底板隔水层, 二1煤层顶板隔水层和第三、四系黏土及亚黏土隔水层, 在正常的地质条件下, 各隔水层可以阻隔各含水层组之间的水力联系。本次仅叙述影响二1煤层顶、底板充水的隔水层。

(1) 本溪组铝土质泥岩隔水层。

由本溪组铝土质泥岩、铝土岩组成, 层位稳定, 但厚度差异较大, 厚0.97～25.85 m, 平均13.54 m, 主要由于奥陶系灰岩风化、氧化侵蚀面凸凹不平所致。其岩性致密, 裂隙不发育, 透水性差, 正常情况下, 可阻隔奥陶系灰岩含水层与太原组灰岩含水层间的水力联系, 当在其厚度变薄或在构造破碎带附近, 将会软化或失去隔水性能。

(2) 二1煤层底板隔水层。

系指二1煤层与L7石灰岩之间的泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩, 厚2.41～32.66 m, 平均15.26 m, 其分布连续, 层位稳定, 隔水性能良好。正常情况下, 可阻隔太原组岩溶裂隙水充入煤层。在开采条件下, 由于二1煤层底板隔水层受到扰动破坏, 或在二1煤层底板薄的地方和断层带附近将失去隔水作用。

(3) 二1煤层顶板隔水层。

系指二1煤层顶部以上的泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩和粉砂岩, 岩性致密、厚度大, 岩石透水性差, 有效阻隔了该系地层中砂岩之间的水力联系。

2地表水及地下水补、径、排

2.1地表水

该区主要发育有甘壕河、南涧河、硖石河和清水河等, 并且冲沟发育, 均呈季节性, 是大气降水及地下水的排泄渠道, 水流方向与地形坡降一致。水量受大气降水控制, 旱季水量小, 雨季增大, 雨后数小时洪峰即过。甘壕河平均流量为110 m3/s, 洪水期最高达412 m3/s (1984年8月9日) ;南涧河流量一般为0.008～70.100 m3/s, 最大洪流量400 m3/s (1982年7月30日) 。

2.2地下水补、径、排

(1) 二1煤层上部各砂岩含水层补给来源以大气降水为主, 局部地段也接受河流和沟谷间歇性补给。观音堂煤矿一带, 水位标高为+510～+700 m;曹窑矿一带, 水位标高为+611～+679 m。据分析研究, 地下水流向与地形坡降大体一致, 沿地势下跌方向, 以接近地面坡降的水力坡度径流。在侵蚀基准面以上, 常以接触下降泉的形式排泄于沟谷;深部地下水排泄条件不好, 主要以矿井水的形式排泄。

(2) 该区岩溶裂隙地下水以大气降水入渗补给为主, 其次是地表水渗漏补给。由于构造复杂, 多呈断块, 致使区内地下水运动条件复杂化, 受构造、岩性及地形条件制约较为显著。①观音堂断块:西南部低山区及渑池向斜西端南、北两翼碳酸盐岩裸露区及浅埋覆盖区是地下水的补给区, 其补给来源以大气降水为主, 其次为煤窑沟断层以西相邻断块含水层中地下水侧向径流。断块内岩溶裂隙水运动条件由于受构造、地形条件制约, 不同地段地下水的运动条件也有所不同。②曹窑断块:北部基岩出露区是地下水的补给区, 同时可得到地表水的间歇性补给。曹窑断块岩溶裂隙水由北东向南西方向径流, 在青杨沟断层附近则以“地下跌水”形式越过边界断层向南西方向径流。曹窑断块岩溶裂隙水与观音堂断块岩溶裂隙水相汇于柏树山一带以泉形式排泄, 另一部分地下水则以潜流形式越过弥陀寺、煤窑沟断层向北部黄河方向排泄。

3矿井主要充水因素

根据义煤集团西部四矿井历年突水资料统计分析, 矿井浅部充水水源以顶板砂岩含水层为主, 一般以淋水、滴水方式向矿井充水, 涌水量不大。矿井深部充水水源以奥陶系灰岩含水层和太原组灰岩含水层为主, 水量一般较大, 持续时间长, 不易疏干。根据矿井充水规律特征分析, 矿井主要充水因素有以下几个方面。

(1) 大气降水为矿井充水水源的重要来源之一。

大气降水可通过塌陷裂隙向矿井直接充水, 也可通过太原组灰岩、奥陶系灰岩露头区的岩溶裂隙及断裂构造带向矿井充水。矿井浅部开采时, 涌水量主要来自大气降水补给。矿井浅部存在老窑区, 严重威胁浅部煤层的开采, 所以在老窑区采煤时, 应做好探放水工作, 以防突水事故发生。

(2) 二1煤层顶板上部大占砂岩是开采二1煤层的直接充水含水层。

钻孔单位涌水量q=0.002 1～0.190 0 L/ (s·m) , 其富水性弱, 一般以淋水、滴水方式向矿井充水, 矿井涌水量一般为10～20 m3/h。矿井进行采掘活动时产生冒落带和导水裂隙带, 可以沟通二1煤层上部各砂岩含水层, 涌水量将有所增加。

(3) 太原组灰岩含水层是二1煤层底板直接充水含水层。

其富水性弱。根据全国实际资料和《矿井水文地质规程》, 确定本区突水系数0.06～0.15 MPa/m的地段可视为“突水危险区”, 矿井进行采掘活动时底板破坏或断裂构造破坏, 则有突水危险;突水系数大于0.15 MPa/m的地段则为“突水区”, 在该地段进行采掘活动具有突水危险性。

(4) 奥陶系灰岩含水层是二1煤层底板间接充水含水层。

其富水性强, 上距二1煤层底板约50 m。在断裂构造发育区, 既可以补给太原组灰岩含水层, 也可能直接向二1煤层底板充水。该含水层具有突水量大、突水强度大、持续时间长的特点, 是本区矿井充水的主要预防对象。

(5) 断裂构造导水也是矿井充水的一个重要因素。

本区断裂构造发育, 大体平行排列, 组合形式为阶梯状。观音堂矿发育大于20 m的断层8条, 石壕矿发育大于20 m的断层10条, 曹窑矿与曹窑东井发育大于20 m的断层10余条。在矿井多种突水通道中, 危害最大的就是断裂构造, 尤其是大型断裂构造是造成奥陶系灰岩突水的主要因素。构造的形成破坏了隔水层的完整性, 降低了其力学强度, 同时使开采煤层与含水层接近或直接接触, 成为矿井容易突水的软弱带, 尤其是断裂密集交叉处和断裂尖灭处, 更容易突水。断层带既是储水空间又是导水通道, 通过灰岩的断层往往是导水断层。断裂的存在使矿井水文地质条件复杂化, 因此, 研究断裂的产状要素、规模, 破碎带的充填、胶结程度及其两盘岩性及伴生裂隙等, 对矿井水防治工作有重要意义。

参考文献

[1]柴登榜.矿井地质工作手册[M].北京:煤炭工业出版社, 1984.

矿井水文地质与矿井水害防治 篇8

中国矿井水害主要分布在华北和华南地区。大部分地区矿井水文地质条件复杂, 水害情况十分严重。随着煤炭资源的不断开采, 开采深度也越来越深, 矿井水文地质条件也变得更加复杂, 水害的发生概率也加大, 防治难度也越来越高, 严重影响煤矿的生产安全。中国矿井水害可分为以下几个区域:华北石炭二叠系岩溶—裂隙水害区、华南晚二叠统岩溶水水害区、东北侏罗系裂隙水水害区、西北侏罗系裂隙水水害区、西藏—滇西中生界裂隙水水害区和台湾第三系裂隙—孔隙水水害区。近年来, 水害事故频繁发生, 造成了很大的人员伤亡和经济损失, 随着煤矿资源的整合, 水害事故发生率虽然有所下降, 但是发生规模较大水害的概率在变大。因此, 做好井下水害防治工作尤为重要。

1 地下水基本知识

1.1 地下水的概念

地下水是指埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。通常以多种形式存在:1) 气态水;2) 吸着水;3) 薄膜水;4) 毛细水;5) 重力水等。重力水是我们研究的主要对象。

1.2 地下水的分类

按埋藏条件可分为:1) 上层滞水;2) 潜水;3) 承压水。按含水层空隙性质可分为:1) 孔隙水;2) 裂隙水;3) 喀斯特水。

2 矿井充水条件

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, 简称矿井充水。影响矿井充水的主要因素包括:矿井水的来源、通道和充水强度。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。

2.1 矿井充水水源

矿井充水水源主要有:大气降水、地表水、地下水和老空积水。地表水体包括江、河、湖、海、水库、沼泽、水渠等, 地下水体包括孔隙水、裂隙水、岩溶水等。水源不同其性质和特点也不同, 影响因素也不同, 对矿井产生水害的概率和影响程度也不同。

2.2 矿井充水通道

矿井水源是发生矿井充水的根源, 但是要发生矿井充水, 还得有矿井充水通道。常见的矿井充水通道有:1) 构造断裂带;2) 冒落裂隙带;3) 含水层的露头区;4) 煤层底板岩层采动破坏带;5) 封闭不良钻孔;6) 导水陷落柱和地表塌陷。通道不同充水的特征也不同, 其危害性也不一样。因此, 充分了解充水通道很重要, 根据不同的充水通道采取相应的防治措施, 才能有效避免水害的发生。

2.3 矿井充水强度

地下水储存在不同的充水含水层中, 含水层的埋藏条件不同和岩石性质不同, 决定了它们含水强度的不同, 当掘巷一旦接近或揭露含水层时, 涌入矿井中的水量是不一样的, 有的很大, 有的却很微弱, 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的复杂程度。

矿井充水程度的大小一般可以用含水系数和矿井涌水量来表示。根据含水系数的大小, 将矿井充水程度划分为4个等级:充水性弱的矿井、充水性中等的矿井、充水性强的矿井和充水性极强的矿井;根据涌水量大小也可分为4个等级:涌水量小的矿井、涌水量中等的矿井、涌水量大的矿井和涌水量极大的矿井。影响矿井涌水量大小的因素有:1) 充水岩层的出露条件和接受补给条件;2) 矿井的边界条件;3) 地质构造条件。

3 矿井水害防治

3.1 矿井水害产生的原因及总体防治要求

矿井水害发生的原因主要有:地面防洪措施不当、井下水文地质资料不清盲目施工、井巷位置设计不合理、探放水设备没有效发挥作用、施工措施不力工程质量差、乱采挖破坏了防水煤柱、井下排水系统不到位、麻痹大意违章作业和管理不重视。

矿井防治水工作应该以坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据具体的水文地质条件, 选择有针对性的防治水措施进行综合治理。

3.2 地面防治水措施

地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施, 以防止井筒灌水、地表渗水和地面积水, 从而减少矿井涌入量, 防止井下灾害事故的发生。具体措施有:挖沟排截洪、河流改道、整铺河底和堵塞通道。

3.3 井下防治水措施

煤矿井下水害防治措施是结合地质勘查资料和井下检测工作, 采用采掘前的钻孔探水, 防水闸门、防水墙或注浆阻断水源, 排水疏干降压等方法。

排水疏干降压方法包括地面钻孔疏干、井下钻孔疏干、利用巷道疏干。根据地下水位、水量和补给条件, 确定疏干层段和顺序, 控制排水流量, 排水前加固巷道, 正式排水前进行水压和透水实验, 发现问题应及时处理。

3.3.1 井下探放水

探放水是指采矿过程中用超前勘探方法, 查明有采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等, 目的是为有效的防治矿井水害做好准备。主要包括:探放老空水、探放断层水、探放陷落柱水、导水钻孔的探查与处理和探放含水层水[1]。

3.3.2 顶、底板含水层中水的疏放

当煤层上覆或下伏有含水层, 并对采掘作业有威胁时, 可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁, 以保证采掘作业的正常进行。通常有巷道疏放、放水钻孔和疏放降压钻孔。

3.3.3 井下设防水柱、防水闸门和防水墙

在井下水害高发地段, 留有一定宽度和高度的煤层不得开采, 目的是使采煤工作面和水体隔离开来, 并保持一定的距离, 从而起到隔水的作用, 这部分不采的煤层叫防水煤柱。根据防水煤柱所起的作用可分为:井田隔离煤柱、被淹井巷之间的煤柱、断层防水煤柱、防止潜水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出入口设置防水闸门和防水闸墙[2]。

3.3.4 注浆堵水

注浆堵水是将注浆的材料配制成浆液, 用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化, 以此达到加固堵漏的目的。按注浆材料划分通常有水泥注浆、化学浆液注浆和粘土注浆。

4 结语

在实际煤矿开采过程中, 针对水害的防治措施往往不是单一的, 而是综合防治措施。提高防治意识和管理水平, 加大水害预测技术的应用, 才能从根源上减少水害事故的发生。同时要做好井下水害应急预案, 一旦发生水害, 把人员伤亡和经济损失降到最低。

参考文献

[1]张学军.矿井水害治理实践与探讨[J].给水排水, 2005 (2) :31-33.

浅论矿井水文地质与防治水问题 篇9

查明矿井水文地质情况、了解矿井水文地质条件对煤矿防治水工作具有重大意义,做好煤矿防治水工作,是减少矿井水害事故发生的前提,也是保障职工安全、保护国家资源财产、保证煤炭生产持续稳定发展的基础。这里就煤矿防治水工作方面谈一些看法。

1 目前煤矿防治水工作存在的问题

1.1 水文地质工作程度不高缺乏完善的基础资料

目前,大部分乡镇煤矿的地址勘探与水文地质勘探工作做得都不是很正规,目前随着煤矿安全生产工作的需求不断增加,现有的水文地址资料已难以满足。近年来,煤矿整改过程中有的煤矿对地质报告于水文地质报告进行了补编,然而大部分内容并不具有指导性以及针对性,相对比较简单,甚至有的内容完全流于形式,不具备实际作用,其可操作性有待增强。

1.2 矿井水文地质工作开展情况不理想

目前,煤矿矿井水文地质工作的开展情况并不理想,矿井水文地质工作的相关文件编录及观测资料非常匮乏,矿井水文地质台账或台账内容也不完整,大部分矿井的矿井涌水量观测也没有进行。

1.3 没有清点水害地点类型及隐患底数

目前,煤矿矿井水文地质工作中,普遍存在没有清点水害地点、类型及隐患底数的问题,在采掘工作面水害预测中,往往预报工作并不及时,没有针对有突水危险的地区进行有效监测,相关监测制度建设也有待加强,且还缺乏完善的防治水措施,有的矿井甚至存在突发突水事故,导致不必要损失的发生。

1.4 防隔水煤柱的留设不规范

有的煤矿矿井没有按照标准要求留设防隔水煤柱,有的煤矿的开采甚至存在越界、超深跨界的情况,对井田边界防隔水煤柱造成的严重破坏,进而导致水文地质区域复杂化,影响到后续煤矿生产的顺利进行。此外,缺乏晚上的矿井排水设备和水仓也是一个重要问题,煤矿的排水工作需求由此难以有效开展[1]。

2 矿井防治水的重要性

近年来,随着中国对煤炭资源的需求越来越大,矿井产量呈现一个逐年递增的态势,矿井开采深度也越来越大,矿井内生产条件也越来越发杂,矿井水害事故的发生概率越来越高。因此,必须对矿井水害的预防于预报予以高度重视,否则将会对矿井安全高效发展建设造成严重的不良影响。目前,全国针对矿井水害事故的重视程度也不断提高,而还是有很多煤矿没有清楚认识到矿井水害的危害性,思想上没有高度重视,在矿井安全管理中并没有将其纳入重点,因此造成矿井水害事故频发,对于矿井生产的顺利进行起到了十分消极的影响[2]。

3 矿井水文地质条件实例分析

3.1 地层

根据从下自上的顺序,矿井地层主要可以分为三类,具体阐述如下:

前古生界变质岩系:这一部分主要由白云质大理岩、黑云母片麻岩及黑云母花岗岩组成,对于矿井水文地质而言,这一部分地层最为古老,也是煤系地层构成的基地;中生界白垩系:这一部分主要由下统的石河子含煤组、石头庙子组及东山组地层构成,这三部分的厚度分别为700 m~900 m、300 m~500 m及660 m左右;新生界第四系:这一部分的成分有砾石、黄色粘土、沙质粘土、黑色腐殖土等,其不整合于下伏地层之上,其厚度大体为1 m~8 m。

3.2 地质构造

矿井的内部构造往往比较复杂,根据多年生产勘探以及井下巷道揭露可知,除了F47、F16初步控制外,生产区内部构造的其余断层的控制基本实现。从断层的次序可将其进行划分,具体分为两期,其中北西向主干断层为第一期构造,具体包括F17、F47断层。F17断层的走向相近于含煤地层,相比于地层,断层倾角相对较小。

3.3 含水层

首先是含水层的划分,通过对地层时代、岩性差异的分析,将本区含水层划分为基底花岗片麻岩含水岩系、白垩纪城子河组含煤组砂岩含水岩系、白垩纪砂砾岩含水岩系、第四纪冲积沙砾石含水岩系等4个含水岩系。其中基底花岗岩片麻岩含水岩系的岩性属于花岗片麻岩,在煤系地层中属于基底,裂隙中等,具有相对较小的含水量。1986年5月,在F17断层下层的开拓中,二水平配风巷有揭露点;白垩纪城子河组含煤组沙岩含水岩系的岩性属于砂岩,由少量泥岩、凝灰岩及砾岩共同组成煤层,全区发育,根据岩性及断层性质的发育情况可知,其导水性也存在一定的差异,其具有很低的含水量,属于弱含水层,渗透系数相对较低。

再者是含水层补给、排泄与水力的联系的研究。该矿井水文地质主要为孔隙与裂隙水,属于中等偏复杂的条件。一、二水平煤层已经采完,正在开采三水平,生产区地表呈现不同程度的沉降,进而使得矿区存在较多坍陷坑、岩石垮落的情况,井下涌水主要受降水量的影响,每年雨季井下涌水量达到最大,井田内周边环山具有较高地势,相比之下井田内的地势并不高,因此汇水面积比较大,并且增加了侧向补给,矿井的水文地质条件相对复杂[3,4]。

4 做好矿井防治水的具体对策

4.1 做好水文地质监测

矿井水害的防治需要对水文地质工作进行不断强化,并基于对矿井水文地质条件的清查,对矿区主要含水层地下水动态观测系统进行不断建设与完善。为了实现这一目标,就应做好以下几方面工作:根据井田水文地质动态分析,对井田各含水层矿化度变化进行研究,并对各含水层的自然补给条件进行间接的推断;应对富水区域进行提前探测,对水文地质预测预报进行加强;可采用先进的探测方法,例如瞬变电磁法来确定含水断层陷落柱的位置,或可采用红外测温发,可对井下岩层含水状况有一个直观了解;可采用超前钻探对地层水文地质条件进行预测;采用水化学分析法对地层不同区域水文地质条件的变化进行预测。

4.2 对煤矿防治水规划与计划进行完善

煤矿企业应对矿井水文地质条件进行清查,加强水害预测,并按照相关原则与标准,针对防治水的中长期规划及年度防治水计划进行编制,对于已经编制的内容,应充分结合实际情况,对其进行不断的修改与完善,确保其适应矿井水害防治的需求。

4.3 对矿井水文地质条件进行进一步清查

为确保煤矿开采的安全,就要基于原有的数据资料,对煤矿水文地质条件进行补充调查,特别是对于一些水文地质条件相对复杂,煤矿危险系数较高的矿井,应结合实际情况,对地面与井下水文地质进行补充勘探,并采用相应技术手段,对矿井水文地质条件进行查清。此外,还要对主要含水层与充水因素加以考虑与分析,加强地下水观测系统的完善,做好地下水动态观测,并预测并分析水害,据此提出相应的防治方法,确保矿井生产的顺利进行。

4.4 不断规范矿井水文地质观测

煤矿应对水文地质观测进行完善,应针对主要穿层石门及开拓巷道,做好相应的水文地质观测与编录工作,对井筒、石门、巷道的实测水文地质剖面图或展开图进行绘制。同时,还需对涌水量进行观测,并做好水质化验。

4.5 对水文地质台账与水文地质图纸进行完善

煤矿应对水文地质台账及必备的水文地址图纸进行完善。在矿井水文地质图纸的完善中,首先要应保证矿井水文地质图包含基层含水层与冲积层底部含水层的平面分布情况、地表水体、井、泉分布位置、井下巷道、矿井回采范围、井下突水点资料、含水层水位线、涌水情况等内容。其次,应充分结合实际情况,对矿井水文地质图进行定期的补充与修改。

4.6 不断完善防治水措施

为了做好矿井防治水工作,就必须提出有效的防治水方案与措施。首先,应充分结合有关规程,对地面防治水与井下防探水进行制定与完善。其次,在井下防探水措施中,应从采煤工作面防顶板水、防探老空水、防探底板水、防探断层水、防钻孔水、防冲积层水等措施进行强化。此外,应对探放水的地区进行分析与研究,对探水线进行确定,一旦掘进工程到达探水线,就应先进行探水,然后在进行掘进作业。在进行探放水之前,应对探放水设计进行科学编制[5]。

5 结语

现阶段矿井水文地质与防治水工作仍存在诸多不足,需要对此予以高度重视,并展开深入的探讨与研究,分析问题产生的原因,并据此提出有效的改进措施,促使矿井水害问题得到有效解决,为矿井生产的顺利进行提供强有力保障,以此提高生产效率与生产质量,最终推动煤矿行业的发展与进步。

参考文献

[1]张祖林.矿井水文地质的划分及对防治水工作的建议[J].技术与市场,2014(1):19-20.

[2]张红伟.矿井水文地质特点与防治水技术探讨[J].中小企业管理与科技,2014(18):120.

[3]付翔.矿井水文地质特点与防治水技术探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2015(4):2799-2800.

[4]曹绍光.矿井水文地质特点与防治水技术探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2015(11):3850-3851.

基于矿井水的水文地质观测分析 篇10

1 水位观测

1.1 预报透水事故的发生

例如开滦矿业集团唐山矿, 地表被百余米厚的冲积层所覆盖, 冲积层下部是厚卵石层, 含水极其丰富。为了开采冲积层下面的急倾斜煤层, 避免冲积层水突然溃人矿井而造成事故, 在采煤工作面上方打了观测孔, 派专职人员进行水位观测工作, 观测人员发现观测孔内水位突然下降1m, 这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导作了汇报, 采取了紧急措施, 将人员全部撤出, 第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌人矿井。一个钻孔的水位变化, 准确地预报了透水事故的发生, 对保证安全生产起了重大作用。

1.2 了解断层的导水性

例如焦作某矿, 在巷道掘进过程中发现许多小断层, 而且都有涌水现象出现, 有些小断层被揭露后涌水还相当大。如果巷道继续掘进, 前方将遇一较大的断层, 其落差超过20m。巷道能否安全穿过, 要看是否会有大量透水。为查明断层导水性, 在断层两盘分别布置了观测孔, 观测两盘同一含水层的水位变化。经过对两个钻孔水位的长期观测, 发现两钻孔水位差别很大, 这说明断层两侧无水力联系, 此断层不导水。由于断层的导水性确定了, 就大胆地继续进行施工, 巷道穿过断层时, 果然无水。

1.3 了解突水水源

例如淄博矿务局某矿回采十行头炭过程中, 工作面底板突然透水, 涌水量达5m3/min, 部分巷道被淹没。突水后发现打在本溪组徐家庄灰岩中CK1钻孔水位明显下降, 而奥陶系灰岩的CK2观测孔水位没有变化。说明这次突水主要是徐家庄灰岩水, 而与奥陶系灰岩含水层无关。

1.4 了解地下水与地表水的补给关系

例如某矿在掘进位于煤层底板茅口灰岩中的运输大巷时, 发生了突水事故, 涌水量高达8000m3/h。开始怀疑水源为附近地表河流, 为证实这一推断, 在河流的岸边打了两个钻孔CK1、CK2。经过对钻孔水位的观测, 发现CK1钻孔中水位高于河流水面, 而CK2钻孔中水位又高于CK1钻孔。根据地下水由高处向低处流的规律, 证明此处地下水补给地表水——河流, 井下突水与河流无关。后来经过多方调查, 终于查明这次突水主要是掘到了地下暗河———一条独立的水系, 从而为制定防水措施提供了可靠的依据。

2 流量观测

2.1 矿井涌水量与降雨量的关系

1) 一年中各月的降雨量虽有不同, 但矿井涌水量变化幅度不大, 基本稳定, 这表明降雨对矿井涌水量的影响很小。前面曾经提到北方某矿煤层开采后, 地表有许多塌陷裂缝, 通过对矿井涌水量观测, 发现这些塌陷裂缝与井下并不连通, 降雨季节雨量再大, 对井下不产生直接影响。后来, 该矿用水泵有意识地向地表裂缝中灌水, 发现矿井涌水量仍未增加, 所以填堵地表裂缝没有实际意义。

2) 矿井涌水量随降水量多少而明显地变化。降雨量大, 矿井涌水量也大;反之, 矿井涌水量就小。这类矿井在雨季前必须做好防洪工作, 其中包括填堵地表裂缝, 否则将会影响正常生产。

3) 这种情况一般常见于开采深度较大, 但仍受大气降水直接影响的矿井。由于巷道、回采工作面距地表较远。降雨后, 雨水向下渗透, 需要一定的时间才能流人井下, 所以矿井涌水量最高峰出现在降水量最大月份之后1~2个月。

2.2 利用河流流量观测资料确定对矿区的影响

对于流经矿区或矿区附近的河流, 应设河流观测站, 观测河流流量变化。观测站一般设置在河流出入矿区、采区、含水层露头的上下游, 根据上下游流量比较就可了解河流对矿区影响大小。如河流流入矿区的流量与流出矿区的流量相近, 这表明河流的影响较小;如流人矿区的流量大于流出矿区的流量, 则河流的影响较大, 必要时应采取防水措施。

3 水质的观测

河北某矿1190工作面回风巷的掘进过程中, 中班放炮后, 突然出水, 水量达0.8m3/min。水文地质人员根据水化学分析资料, 对涌水动态变化进行了估计, 认为涌水量还要增加, 然后减少, 三天后涌水量将趋向稳定, 约为0.25m3/min。事实证明, 这个推断完全符合实际情况。

1 1 9 1工作面位于采空区下方, 工作面距冲积层较远, 但其右上方有奥陶纪灰岩倒转覆盖。

根据这种情况初步作了如下的推断, 出水水源不外乎有两个:采空区积水或奥陶纪石灰岩含水层的水。如果水源为前者, 流量将由大变小。经过水质化验的结果, 发现涌出的水中SO42-;离子很高, 是采空区积水的典型特点。从而肯定了水源, 作出了正确的推断。

采空区积水涌出的一般规律是:涌水后, 出水口逐渐冲大, 水量比开始时有所增加, 但在积水量或静储量 (大致相当原来采出煤炭的体积) 流完后只有动储量了, 即采空区原来工作面涌水量。经查阅资料得知原工作面涌水量记录为0.25m3/min。这就是推断三天后稳定流量为0.25 m3/min的根据。

实际上自然界中的水, 无论是大气降水、地表水、地下水还是老窑水, 都具有比较复杂的成分和不同的特点。其中以大气降水矿化度最低, 地表水次之, 地下水较高而老窑水最高。

对地下水来说, 不同含水层中的水, 其化学成分也常有区别。这是由于地下水埋藏、运动于地下不同岩石的孔隙之中, 不断地与周围的介质相互作用, 溶解了岩石中的可溶盐分, 所以造成各含水层水化学成分的不同。如果井下一旦发生突水, 先进行水化学分析, 然后与各含水层化学成分作对比, 往往能为判断矿井突水的原因提供可靠的依据。

水化学资料的获得, 一般在出水地点取水样, 送化验室由专门化验人员进行化验分析而得。

水温变化也反映了地下水变化的一个侧面, 对分析矿井水的来源具有一定参考价值, 其变化规律此处不再赘述。

摘要：煤矿水源的分析正确与否, 主要取决于观测资料的全面性和可靠性, 如果没有把必要的观测结果作为依据, 分析问题往往会出现错误。煤矿水源的研究主要包括水位观测, 流量观测, 水质观测三方面的研究。

关键词：水文地质,观测,矿井水

参考文献

[1]庞渭舟等.煤矿水文地质学[M]北京:煤炭工业出版社, 1995 (10) .

[2]淮南煤炭学院等.矿井地质及矿井水文地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1979 (12) .

矿井水文地质特征 篇11

【摘 要】Mapgis 软件是一个集当代先进图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学为一体的大型智能软件系统。在地图图形制作、地图投影变换、数据管理、数据分析、数据应用等多方面都可满足地质制图各项任务需要，现已广泛运用于数字化地质制图中，为地质数字化工作起到了重要作用。本文主要探讨Mapgis 技术在煤矿矿井地质测量体系建立中的应用。

【关键词】Mapgis 技术；煤矿；矿井地质；测量

在过去的十几年当中，不论是计算机技术和制图技术，还是地理信息系统和遥感测量技术，这些科学技术都在不断地发展和壮大，这就大大推进了很多行业的创新与变革，其中比较显著的就是测绘制图行业，而 Mapgis 软件的出现就是其发展的核心力量，这种制图软件因其完善的制图程序，全面的性能特征以及简易便捷的修正功能而受到了越来越多单位以及个人的青睐。在这种发展背景之下，Mapgis 制图软件的种类以及性能都得到了巨大的发展，不仅加快了软件工具的更新完善的进程，而且也大大提高了用户的可选择性。

1.Mapgis这一地理信息系统的相关涵盖

所谓的Mapgis地理信息系统，指的是自主版权方面将数字集合在一起，进行制图、空间分析、数据管理等功能而形成了大型基础性地理信息系统软件的整合。其有着自身特有的功能，数据的收集、整理、分析、理论的管理及数据的输入等都与此功能有密切的联系，同时，这些功能还可以再原有数据的基础上进行条件检索，找寻出与之相近的具体数值。另外，还可以进行空间方面的数据叠加及分析，或是对各种数据的具体属性进行进一步的整合、统计及分析。对于Mapgis的广泛应用上，以及上述讲到的相关领域，也都没有准也的技术人员进行技术工具方面的科学研究，但是却已经成为了相关人士所研究的一个重点。对于Mapgis这一软件来讲，其具备国际化的先进水平，它是地理信息系统服务的总体集合，一般包含：图形编辑的子系统、数字化系统、数字高程模型系统、拓扑结构处理的子系统、专顶属性的定义和管理子系统、地图减边建库的子系统、数据库管理子系统、图像分析子系统、空间分析子系统以及图形输出中用来交换的子系统等一系列相关功能模块所组成的。在这其中，每个系统之间都存在着一定的联系，同时又保持的相互的独立性能，在信息与数据方面的资源能够一定程度上的达到共享这一特点，能够真正意义上的实现信息资料的综合检查与咨询等特点。它独有自己的一系列特点，无论是在它的结构上还是在它的应用上。

2.Mapgis 制图软件的图形绘制应用

Mapgis 制图软件的图形绘制包括两个方向：一个是辅助制图，另一个是数字地图。辅助制图是通过地理信息系统完成了计算机制图，大大减少了制图所需要的时间，在修改图形和存储更新资料方面具有很大的优越性。而数字地图是在相关图件的基础之上，通过地理信息系统的强大功能，先进行图形属性的确定，然后再进行整体制作，最终得到数字地质图，并且将图形输出，这种信息系统还能够满足用户查询以及检索的需求，具有很大的实用性。辅助制图的具体程序：

第一，信息输入。绘图之前需要到野外去采集地理以及空间信息，并且将其绘制成手工图，然后再通过大型的扫描仪器把这种手工图转变为栅格图像，需要运用矢量跟踪技术来进行实体的空间位置定位，还要进行图像预处理，以确保所确定位置的合理性与准确性，比较常见的矢量跟踪方式就是交互式跟踪。

第二，对于相关的数据进行处理以及编辑。人们一般所绘制的地质图形所涉及到的要素都非常的多，而且内容也非常的复杂，所以进行绘制的时候就需要人们能够做到统筹兼顾，在进行图形制作的时候，充分考虑众多影响因素，使用的文件格式可以是多点线面状态，最终形成一个统一的整体。

第三，收集并且制作图形材料，形成一个服务资料库。在制图过程中，往往会重复使用一些线型、花纹以及符号等，为了使用方便可以对这些常用资料进行采集和编制，最终形成一个比较系统的子图库，这样不仅方便了工作人员查询和使用，而且加强了制图的统一性。另外，还需要进行颜色库的建立，可以以国际标准以及地质图册等为参考资料。

第四，输出成品图形。这一步骤使用的输出形式就是Mapgis 的文件格式，并且通过绘图仪进行彩色地质图的喷绘制作，很多制作都是通过 Mapgis 制图软件完成底图以及专题图的套合制作，对于这两种图形的扫描和录入都需要分别进行，形成独立体系。最后还需要使用 Mapgis软件的图形处理功能把专题地质图中的内容进行一个详细的编制和形成，得到所需要的专题图，并且转化成为地质图的标准比例尺（1/5 万）。

3.Mapgis技术在煤矿矿井地质测量体系建立中的应用

Mapgis 测绘制图过程主要分为资料准备、图形输入、图形编辑、颜色设计和图形输出等几个阶段。而且其所能够提供的图形输入方式还包括两类，其中第一类就是数字化的输入方式，也就是利用数字化的仪器，利用人工手动跟踪的方式，将原图中的各类数据转化成为图形的方式；第二类则是扫描矢量化，这种方法就是利用扫描仪对原图进行扫描，并且利用栅格的形式进行存贮，作为图像文件保存起来，这一过程也就是将矢量转变为矢量数据。待等相关的数据被录入计算机后，就要开始进行图像数据的误差校正、图像的PS、剪辑、误差的去除以及坐标的转换等。测绘地图的一个主要的表现因素就是颜色，其对地图的表现力以及画面效果有着直接影响。Mapgis 对测绘地图提出颜色的要求，基于分析了测绘地图印刷的特点，设计了一套灵活、简洁、精准的颜色定义和色标系统。图形输出是Mapgis 地质制图的最后一道工序，通常是把显示出的图形数据，经过上述步骤，由 Mapgis 的输出系统将编辑好的图形显示到屏幕或指定的设备上。经以上处理过的数据，可以实现测绘图件的数字化，并建立图形和属性数据相结合的数据库。测绘信息数据全部存储于计算机中，可以将具有同一特性的图形要素放在同一层中，即是将图形数据分幅录入这样易于管理和查询，而且可灵活地进行分幅检索、添加图幅、删除图幅。

4.结论

随着计算机技术的不断发展，Mapgis 软件的不断完善，熟练掌握和运用 Mapgis 制图方法不但可以减轻繁杂的手工制图过程，而且能大幅度提高图件精度，为生产工作提供更加可靠的保障。

【参考文献】

[1]李莉英.浅析Mapgis K9的应用技术[J].科技资讯，2013，07：15-16.

[2]高原，申姗姗，常娟.Mapgis软件在绘制地质图件中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，18：23.

[3]李享.Mapgis技术的优缺点及其在测绘地图中的应用[J].科技创新与应用，2013，19：56.

矿井水文地质特征 篇12

1 矿井水文地质分析

荥巩矿区岩溶水是一个四周基本封闭的岩溶水系统,岩溶水主要赋存于寒武—奥陶系白云岩、灰岩岩溶裂隙含水层中,岩溶裂隙发育,有利于岩溶水的赋存。寒武—奥陶系灰岩出露于嵩山背斜北翼,出露面积349 km2,大面积出露有利于大气降水入渗,构成荥巩岩溶水系统的补给区。山前丘陵地区东西向构造带发育,构成了岩溶水地下强径流带,天然状态下,岩溶水自南向北、自西向东径流,经过新中—三李一带的岩溶水强径流带。新中—王河—徐庄—三李一带是岩溶水强径流带和富集带,王河矿处在山前奥灰含水层最富水的区域,因此,王河矿是水文地质条件最复杂的矿井之一。王河矿矿井排水量最大,约占全矿区总排水量的30%,在新中矿西翼到王河矿之间,已经形成岩溶水的水位降落漏斗,漏斗中心最低水位-22 m。

1.1 含水层

(1)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

奥陶系灰岩岩溶裂隙较发育,但不均匀,在断层破碎地段,岩溶裂隙发育,富水性强。根据钻孔揭露,顶面以下30 m范围内岩溶较发育,岩溶形态包括溶孔、溶蚀裂隙和小溶洞,富含岩溶承压水,上距一1煤层底板10 m左右,是威胁煤矿安全开采的直接充水含水层。王河矿多次发生以奥灰水为水源的突水,最大突水量1 500 m3/h。

(2)太原组L1-2灰岩含水层。

由石炭系太原组L1-2灰岩构成,厚度为10.34~14.37 m,平均10.00 m。岩溶发育程度一般,除浅部风化带及断裂带附近岩溶较发育和富水性较强外,L1-2灰岩距离奥陶系灰岩较近,与奥灰水水力联系密切。

1.2 隔水层

隔水层由位于一1煤层底板的本溪组铝土泥岩组成,层位基本稳定,厚度一般为3~10 m,局部厚度较大。该隔水层虽然有一定隔水作用,但由于三方面的原因,隔水效果有限。主要原因为:①铝土泥岩厚度较小,抗压强度较低;②在采动影响下,隔水层受到破坏,有效隔水层厚度减小;③矿区构造裂隙十分发育,大裂隙常能将煤层与顶底板含水层相互沟通。

2 矿井水害

(1)矿井水害状况。

王河矿自建井以来深受水患威胁,共发生大的突水51次,最大突水量1 500 m3/h。突水造成淹井2次,淹采区4次。历年来主要突水情况:①1979年10月23日,105采区工作面在回采过程中,因底板破碎,致使奥灰水突出,突水量为550 m3/h,由于排水能力不足,造成淹井。②1998年3月23日,西翼大巷掘进和12080工作面回采过程中,同时发生煤层底板奥灰水突水,突水量分别为1 000,1 500 m3/h,造成矿井被淹。③2003年3月以来,113采区113080工作面和113070工作面回采过程中,相继发生4次突水,水源为奥灰水,突水总量达到550 m3/h,加上原有零散涌水量,总水量达到800 m3/h。由于排水能力不足,造成113采区和111采区被淹。④2004年11月,在106060工作面回风巷掘进过程中,遇到顶板大型裂隙,造成突水,突水量为1 000 m3/h,因采区临时排水阵地排水能力不足,导致106采区被淹。⑤2005年11月,在掘109070回风巷时L1-3顶板突水,标高-89 m,突水量在250 m3/h左右。⑥2006年8 月,在109020回风巷掘进时遇裂隙突水,标高在-62 m,突水量80 m3/h左右,小于30 m3/h突水经常出现。⑦2007年,109070工作面连续3次突水,最大突水量550 m3/h左右,工作面被迫切停产6个月。⑧2008年5月-162 m回风巷遇落差1.5 m断层裂隙滞后突水,突水量300 m3/h。

(2)矿井水害分析。

①王河煤矿自建井以来频繁发生突水,其主要原因是一1煤层底板隔水层厚度不够,含煤岩系及下覆奥陶系地层受徐庄滑动构造影响,岩层裂隙发育,致使井巷工程出现逢掘必突水、见裂隙必突水的局面。②矿井防治水基础工作薄弱,对地质构造引起承压含水层水力联系研究分析不够,矿井防治水工程投入不足,矿井排水系统有待进一步完善。

3 矿井防治水对策及措施

3.1 奥灰水害的防治策略

(1)建立奥灰水位(水压)动态观测网,及时掌握日常及突水后水位动态,为预防和治理奥灰水害提供水文地质依据。

(2)采用物探与钻探相结合、地面与井下结合并最后由钻探验证的方式,探查井田奥灰顶面以下50 m岩溶裂隙发育情况和富水性,进行抽(放)水试验,了解奥灰含水层的水文地质参数。

(3)长期开展水文地质动态观测,注意收集突水地点、突水点标高、突水量、水压、隔水层厚度、突水通道等数据,通过对历史资料的分析研究,确定本井田构造正常区底板突水系数的安全临界值。

(4)在106,108,109,111及113采区尚未采掘的区域,进行地面瞬变电磁物探,重点探查奥灰含水层富水区带。采掘生产过程中,采用井下直流电法与钻探相结合的方法,进行超前探测。对有奥灰水突水危险的工作面,回采之前,采用井下瞬变电磁探测工作面顶底板岩溶水分布情况。

3.2 L1-2灰岩岩溶水突水的防治策略

L1-2灰岩含水层富水性较差,补给有限,其补给主要来源于奥灰水的垂向补给,并与奥灰水水力联系密切。单纯以L1-2灰岩岩溶水为水源的突水,突水量一般不大,突水持续时间较短。相对奥灰水害来说,L1-2灰岩岩溶水害不严重。L1-2岩溶水水害的防治仍以疏水降压为主。

3.3 老窑水害的防治策略

106采区深部的井田边界附近、108采区西南部及西部的井田边界处,均分布有小煤窑,存在跨越王河井田边界采煤现象,采空区积水严重威胁两采区安全生产。当前,急需进行两方面工作:

(1)采用地面瞬变电磁或地震勘探手段,查明采空区以及积水范围;

(2)106采区下山-150 m排水泵房、108采区设计或施工时,必须留足防水煤柱。

3.4 防治水主要措施

(1)预防为主,有疑必探,探治结合,探采结合,先探后掘,先治后采;对地面物探和钻探探测出来的低阻异常区(富水区),原则上应预留防水煤柱或对含水层进行预注浆处理。

(2)顶板灰岩水的防治以合理受控疏放为主,局部封堵加固为辅;对底板奥灰水则采取疏水降压与堵水加固相结合的策略。

(3)巷道掘进或工作面回采过程中,发现裂隙、小断层等构造或突水征兆时,必须停止掘进或回采,经探水确定无突水危险后,方能继续生产。

(4)提高矿井排水能力,保证矿井在发生大型突水事故后,能及时将水排出地面,不至于淹井或淹采区。

(5)各采区实施分区隔离,在106采区与108采区之间的-150 m水平巷道、109采区与111采区的-162 m水平巷道设置水闸门。

(6)荥巩矿区奥灰岩溶水是可以疏降的,但由于同属一个岩溶水系统,仅依靠王河矿排水,不仅难以达到降压的目的,而且经济上不合理。对奥灰水仍要采取疏水降压与堵水相结合的策略。发生大型奥灰突水后,要坚决注浆封堵。井下具备施工条件时,在井下注浆,否则,在地面注浆。

(7)建立水害安全保障体系的整体规划,设计整体目标及阶段目标,防治水工程与矿井采掘工程相结合,分阶段实施。探测和监控相结合,合理避让,防治小窑采空水水害。

4 结语