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

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
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。

图3 地表水与矿井的相对位置和
岩层结构的关系示意图