矿井充水强度

矿井充水强度 一.矿井充水程度和指标 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条件的复杂程度。 1.含水系数 含水系数又称富水系数,它是指生产矿井在某时期排水量Q(m3)与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。即矿井每生产一吨煤的同时,需从矿井内排出的水量。含水系数用K B表示。即: K B=Q/P 根据含水系数的大小,将矿井充水程度分为四个等级: ⑴充水性弱的矿井:K B<2m3/t; ⑵充水性中等的矿井:K B=2--5m3/t; ⑶充水性强的矿井:K B=5--10m3/t; ⑷充水性极强的矿井:K B>10m3/t。 2.矿井涌水量 矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量,用Q表示,单位为m3/d,m3/h,m3/min。 根据涌水量大小,矿井可分为四个等级: ⑴涌水量小的矿井:Q<2 m3/min; ⑵涌水量中等的矿井:Q=2—5 m3/min; ⑶涌水量大的矿井:Q=5—15 m3/min; 1 ⑷涌水量极大的矿井:Q>15 m3/min。 二.影响矿井涌水量大小的因素 1.充水岩层的出露条件和接受补水条件 充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条件。前者指接受外界补给水量的范围。显然,出露面积大,则吸收降水和地表水的渗入量就愈多,反之则少;后者指出露的位置、地形的坡度及形态等,它关系到补给水源的类型和补给渗入条件。 矿区范围内覆盖层透水性能的强弱也是分析矿井充水强度的一个因素。如果矿区范围内广泛分布有弱透水层或不透水覆盖层,并且具有一定厚度和稳定性,那么就可以有效地阻止降水或地表水的渗入。在分析覆盖层透水性时,还必须考虑开采条件的转化,如采空区上方的采动裂隙,矿井长期排水或突水时,引起地表开裂和塌陷,均会破坏覆盖层的隔水作用。 间接充水含水层对矿井充水强度的影响程度与“天窗”的大小不有密切关系。它可成为邻层地下水通过它进入直接充水层后,参与矿井充水,从而增加矿井涌水量。 2.矿井的边界条件 ⑴矿井的侧向边界条件 矿井内煤层或含水层与周围的岩体、岩层、地表水体等接触的界面,称矿井的侧向边界。 按边界的过水能力来分,有供水(透水)边界、隔水边界和弱水边 界三种。供水边界(如透水断层、地表水体)是指能从外界获得补给的边界;隔水边界是指该界面两侧无水量交换;弱透水边界是指直接充水含水层与区域含水层接触,但断层带弱透水或阻水,两侧水量交换微弱。 一个矿井的周边大鑫是由不同边界组合而成,它们的形状、范围、水量的出入直接控制了矿井的涌水量。若矿井的直接充水含水层的四周均为强透水边界(富水断层、地表水、强含水导层),在开采条件下,区域地下水或地表水可通过边界大量地流入矿井,供水边界分布范围越大,涌入的水量愈多,愈稳定。如周边由隔水边界组成,则区域地下水与矿井水失去联系,开采时涌水量则较小,即使初期涌水量较大,也会很快变小,甚至干涸。 ⑵煤层顶底板的隔水或透水条件 ①煤层及其直接顶底板的隔水或透水条件,是影响矿床充水强度关健因素之一。常见有三种组合方式: a.底板为稳定隔水层,煤层或直接充水含水层仅能从大气降水或地表水通过覆盖层或“天窗”补给,此时水量依赖于降水渗入量及地表水“天窗”补给量。 b.顶板为隔水层、底板为弱透水层时,矿井涌水量仅取决于下部含水层的越流量。 c.顶底板均无隔水层存在时,则降水渗入量及侧向边界补给量等均会成为矿井涌水量。 ②顶底板的隔水能力:取决于隔水层的岩性、厚度、稳定性、完 整性和抗张强度。 隔水层顶底板厚且稳定,开采冒落带达不到强含水层或地表水时,矿井涌水量小,反之,若隔水层变薄或缺失,涌水量必将增大;隔水层愈完整其抗张强度愈大,隔水性能愈好,矿井涌水量小,反之,隔水层破坏程度愈高,完整性愈差,则抗张强度愈低,抵抗水压能力弱,矿井涌水量增大。 ③地质构造条件 构造的类型(褶皱或断裂)和规模,对矿井充水强度亦起着控制作用。褶皱构造往往构成承压水盆地或斜地储水构造,构造类型不同,则充水含水层的分布面积、空间位置、补径排条件亦有差别,从而矿井充水强度也不一样。大型储水构造往往构成一个独立的水文地质单位,不仅充水含水层厚度大,而且颁布广,接受降水或其它水源的水量就多,其排泄量大,矿区总排水量也大,矿井突水量大,水文地质条件复杂。反之,相对较简单。 即使同一构造中分布的矿井,由于所处部位不同,涌水量也各异。如同一承压水盆地储水构造,处在盆地边缘的矿井涌水量通常较深部矿井的涌水量大,而处在裂隙和岩溶不发育地段的矿井,则涌水量甚微。