地质基础知识

矿井的充水程度取决于一系列自然地理、地质和人为因素，上面我们讨论了矿区充水水源种类，充水通道性质和发育强弱等，就郑州矿区而论，影响矿井涌水量大小的因素还有井田边界条件、疏降深度、开发强度等因素。

1、井田水文地质边界条件

井田边界条件对矿井地下水的补给和涌水量大小有控制意义，研究井田边界性质（透水、弱透水、隔水），可以确定矿井地下水动储量和提供防治水的方向。

2、矿井地下水疏降深度的影响

矿井地下水疏降深度主要指矿井生产中的开拓开采水平。对以底板水为主要水源的岩溶充水矿床，开拓水平虽不能反映地下水位实际降低值，但在一定程度上反映了地下水位降深的相对大小。我们知道矿井涌水量大小是与地下水位降低成正比的，因此，矿井疏降深度不同反映在矿井涌水量上也不一样，即疏降深度愈大，矿井涌水量也愈大。

3、开采因素对矿井涌水量的影响

矿井开拓掘进巷道的布置、开采方法、顶板管理方法等对矿井涌水量大小都有影响，据郑州矿区具体条件，开采因素主要表现为巷道开拓长度与开采面积大小对矿井涌水量的影响，一般来说，随着开拓巷道长度的增加与开采面积的增大，矿井涌水量明显增加。

第四节 矿井突水特征

研究矿井突水特征是为矿井防治水提供依据。郑州矿区多次矿井

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突水资料表明，太原群L7—8灰岩岩溶水未疏放前突水矛盾主要表现在工作面。L7—8灰岩水疏放后，工作面突水基本减少，突水主要表现在开拓、掘进的大巷中，在巷道掘进时，突水点、突水带往往与断层或张性裂隙发育有关，各矿矿井突水点主要分布在下列构造部位：

1、正断层的上盘：本矿区广泛发育着东西或北西西向正断层，上盘在相对下降过程中，产生较多的张裂隙，因此正断层上盘灰岩富水性强。

2、断层交叉处：断层交叉部位往往是应力集中区且岩石破碎最为严重的地段，因此，这种地段极易突水。

3、构造裂隙密集发育段：任何坚硬的岩层（如本区的灰岩）都发育着不同性质和不同规模的裂隙，特别是溶蚀裂隙，往往是突水通道。

4、底板隔水层构造变薄或原生变薄部位：隔水层厚度对抵抗地下水压起着关键的作用，因此隔水层变薄处突水经常发生。 5、小背斜轴部：此部位裂隙发育密集，且多为张性裂隙，易于突水。

6、小向斜褶皱两侧：向斜核部由于两翼向核部流动的砂泥岩充填了横张裂隙、扭动裂隙，所以透水性弱，相反向斜两侧裂隙充填性差，富水性相对较强。

复习思考题

1、矿井充水的天然水源主要有那些？ 2、矿井充水的人为水源主要有那些？ 3、矿井充水的天然通道主要有那些？ 4、矿井充水的人为通道主要有那些？

5、从构造角度来说，矿井容易发生突水的部位主要有哪些？

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第四章 矿井突水预兆及突水量估算

第一节 突水预兆

矿井突水，这是因为井下采掘活动破坏岩体天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。矿井出水这一现象的发生与发展是一个逐渐变化的过程，有的表现很快，有的表现很慢，这与工作面具体位置、采场地质情况、水压和矿山压力有关。从开拓工作面开始，发展到突水这段时间内，在工作面及其附近显示出某些异常现象，这些异常统称为突水预兆。识别和掌握这些预兆，可以及时采取应急措施，撤离险区人员，防止伤人事故。突水前的预兆有以下几种： 一、一般预兆

1、煤壁挂红：这是因为水中含有铁的氧化物，在通过煤层和岩层裂隙时，在裂隙表面会出现暗红色水锈，一般认为巷道接近积水区； 2、煤壁挂汗：当采掘工作面接近积水区时，因水在自身压力作用下，通过煤岩裂隙透过煤岩壁，聚成水珠，俗称煤壁挂汗；

3、空气变冷：工作面接近积水区时，气温骤然下降，煤岩壁发凉，人一进去有阴冷的感觉，时间越长就越感到阴凉；

4、发生雾气：当巷道内温度很高时，积水渗到煤岩壁后，引起蒸发而形成雾气；

5、有时有“嘶嘶”的水叫声：说明因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，此时离水体不远即将突水，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员；

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6、底板鼓起：底鼓有两种原因：一种是底板承压含水体静水压力和矿山压力共同作用的结果，这是突水预兆；另一种是受矿山压力单方面作用而产生底鼓，一般不突水。

二、老空突水的预兆

老空水突水前，除上述突水的一般预兆外，还有以下基本上是其特有的预兆：

1、老空水一般有臭鸡蛋气味。在工作面如果闻到有这种气味时，就基本上可以判定前方有老空水。也可以用嘴来尝尝从工作面渗出的水，就会感到水味发涩。如果把水在手指间摩擦有发滑的感觉，这就是老空透水的征兆；

2、煤体松软。因为，由于前期开采活动的影响（如前期开采活动引起的矿压、爆破振动等），在接近老空时，煤体与正常情况相比煤体一般比较破碎松软；

3、煤体颜色变暗无光泽。这是因为在老空水附近，煤体长期受到老空水的浸入，使煤体颜色变暗，失去光泽。 三、工作面底板灰岩含水层突水预兆 1、工作面压力增大，底板鼓起； 2、工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；

3、沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加。当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清；

4、底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或刺耳水

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声；

5、底板发生“底爆”，伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。

四、松散孔隙含水层突水预兆

1、突水部位发潮、滴水且滴水现象逐渐增大，仔细观察发现水中含有少量细砂；

2、发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出； 3、顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

以上预兆是典型的情况，在具体的突水事故过程中，并不一定全部表现出来，所以应该细心观察，认真分析、判断。

第二节 突水量估算

矿井突水时期，现场实际突水量的估算通常采用：浮标法、水泵标定法、容积法等几种方法。 一、现场测量方法

1、浮标法：矿井发生突水后，初期水量一般较小，可在巷道的水沟内测定其水量。选用一段长5m 左右的规整的水沟，清除沟内杂物，选择上下两个断面，测出其过水断面面积之和，取过水断面面积的平均值（F），测量这两断面之间的距离（L），然后将一很轻的浮标从水沟上游断面处投入水中，同时记下起始时间，当浮标到达下游断面时，再记下到达时间，其时间差即为浮标流经距离（L）所需的时间（t）。

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