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煤矿床充水条件（一）

信息来源：网站编辑部添加日期：2015-9-1 浏览次数：8319

管理中心林丽娟整理

    采矿过程中，一方面揭露过程破坏了含水层、隔水层和导水断层，另一方面引起围岩岩层移动和地表塌陷，从而产生地下水或地表水向井筒或巷道涌入的现象，称为矿井充水。矿井充水补给的来源，称为充水水源。水流入矿井的通路，称为充水通道。充水水源和充水通道构成了煤矿床的充水条件。
一、矿井的充水来源分析
    大气降水、地表水、含水层（带）水和老窑水均可能成为煤矿充水水源。一些矿井，在存疏降矿井水的过程中，可能引进新的水源，称为袭夺水源。
（一）大气降水
    对于地下开采的矿井，大气降水是通过补给水含水层构成矿井的间接充水水源。而对于露天煤矿，大气降水则是直接充水水源。大气降水对矿井的充水强度，取决于年降水量、降水性质和矿区地形、煤层埋藏深度及上覆岩层的透水性等因素。
1.年降水量大小与矿井涌水量的季节性变化

图1 降水量与矿井涌水量关系网
    我国南方潮湿多雨，大气降水是矿井充水的主要因素或决定因素，雨季矿井涌水量占全年涌水量的50％以上。根据图1，矿井涌水量年变化幅度为856～2106m³/h，雨季水量为旱季时水量的2～3倍，水位年变化幅度为19.28～95.71m。降水量的季节性变化，使得矿井涌水量也有相应的干、雨季规律变化。根据多年涌水量观测结果，可求出矿井涌水量季节变化系数(η)，即

    季节变化系数反映了矿井涌水量的变化程度。影响季节变化系数值的因素，除降水量大小和降水强度外，还有煤层埋藏深度、顶板岩层充水含水层露头程度、覆盖层厚度、岩石透水性以及开采方法等因素。
2.降水性质及矿井地形对矿井涌水量的影响
    一般情况下，降水性质对地表渗入量影响较大。暴雨不利于大气降水的渗入补给。但对于座落于裸露岩溶山区的煤矿，地表岩溶十分发育，吸收降水量达70％～100％，暴雨往往对矿井涌水量产生极大影响，造成的威胁最大。
    矿区地形直接决定矿井水的汇集条件和排泄条件。分布于山区分水岭或斜坡地带的矿井，由于所处位置高于当地最低排水基准面，充水水源只有降水渗入补给，陡峻的地形有利于自然排水，因此对矿井涌水量影响一般不大；位于山前平原和山间盆地中的矿井，降水容易汇集，又由于可采煤层埋藏在当地最低排泄基准面以下，在一定条件下，降水对矿井涌水量影响很大。
3.煤层埋深及上覆岩层透水性对矿井涌水量的影响

图2 地表水渗入井下的方式示意图
    由于作为渗流通道的岩层裂隙或岩溶的发育程度随埋藏深度的增加而减小，岩层的透水性随深度增加而减弱，且越往深处地下水渗透途径越长，降水的影响越小，因此煤层埋藏较浅的比埋藏较深的受大气降水影响要大。
    在有些平原地区的煤矿，由于存在分布稳定的弱透水或隔水的松散覆盖层(5m以上)，因此，一般认为，大气降水基本对这些地区的矿井水无多大影响。
（二）地表水
    分布于井田范围或附近的地表水，可能成为矿井的充水水源（图2）。当其以溃入形式进入矿井时，水砂俱下，导致井巷淹没。地表水对矿井充水强度和涌水量的影响，取决于地表水的性质、地表水体与矿井间的水力联系、地表水与矿井开采深度、相对位置及煤层间岩石的透水性等因素。一般常年性水流以定水头渗入矿井中，将会形成大而稳定的矿井涌水量。季节性的小河，在雨季时可能对矿井有一定威胁。
1.地表水体与矿井间的水力联系
    地表水体通常是通过断裂、直接充水含水层及采动裂隙等与矿井发生水力联系，这种联系随矿井开采方式、采煤方法以及开采规模的不同而变化。
2.地表水体与矿井位置
    在垂直方向上，只有当地表水体所处的高程高于矿井开采系统高程时，地表水才有可能进入矿井中；在水平方向，当地表水体位于矿井疏降排水形成的降落漏斗范围内时，才有可能成为矿井充水水源。如图3所示，甲河处于矿井疏降排水形成的降落漏斗范围内，引起河水定水头补给，矿井涌水量剧增，因而甲河为充水水源；乙河距矿井较甲河近，但由于页岩隔水，其位于降落漏斗范围之外，则乙河不是矿井充水水源。若地表水体与矿井之间有稳定的隔水层存在，同时，采空区顶板产生的导水裂隙不能切穿矿井与地表水间的隔水层，则地表水亦不能进入矿井中。