矿井水文地质及防治水精选.pptVIP

矿井水文地质及水害防治 主讲人——李兴照 本次分五节来讲： 第一节 矿井水文地质的基础知识 第二节 矿井充水条件 第三节 矿井水害防治 第四节 地球物理勘探技术 第五节 煤矿常用的物探技术 自然界中，水的存在形式有大气水、地表水和地下水。存在于大气圈的水，称为大气水。分布于地表上的海、河湖、冰川中的水，称为地表水；埋藏于岩石空隙中的水称为地下水。煤层周围岩层（围岩）中蕴藏的地下水是复杂的自然系统，他的形成条件、赋存规律、物理性质、化学成分和水动力特征等，与含水介质（岩石）和环境介质（大气系统、地表水系统和人类工程系统）既统一又互相制约。 第一 节 地下水的基本知识 一、地下水的来源 各种起源的上，进入地壳岩石空隙中，并在其中储存、运动和变化，则形成地下水。地下水是地球上上循环的重要组成部分。 （一）地球上的水循环 自然界中的水（大气上、地表水和地下水）在太阳辐射与地心引力的作用下，不断地运动循环，往复交替着。 海洋是地球上水分的主要源地，在自然条件下，地球上水的循环是从海洋蒸发开始，蒸发的水汽进入大气圈，并被气流输送至各地，一部分深入内陆，一部分留在海洋上空，在适当条件下，凝结而形成降水。 落在陆地表面的降水，除固体水分布区以外，一部分沿地形坡度从高处向低处流动，汇入水的循环是从海洋蒸发开始，蒸发的水汽进入大气圈，并被气流输送至各地，一部分深入内陆，一部分留在海洋上空，在适当条件下，凝结而形成降水。河流，称为地表径流；另一部分渗入地下变为地下水，在透上层中由水头高处向水头低处运动，称为地下径流。地表径流和地下径流最后都汇入海洋。这种从海洋出发最后又回到海洋，周而复始的水分运动称为水循环。 从海洋→大气→陆地→海洋的循环称为大循环；从海洋→大气→海洋或者从陆地→大气→陆地的循环称为小循环。 （二）地下水的起源 关于地下水的起源有多种学说，如渗入说（渗入水）、凝结说（凝结水）、初生说（初生水）、埋藏说（埋藏水）和脱出说（脱出水）。通常认为，煤矿床地下水的起源主要是渗入水；分布于沙漠、石漠和山区的矿井水，部分是凝结形成的地下水。 1.渗入水。地表水和降雨融雪渗入地下形成地下水，是普遍接受的观点。 2.凝结水。含水汽的空气进入地下以后与较冷的岩石颗粒接触，即凝结于表面而成凝结水，由凝结水不断地积聚而形成地下水。 二、水在岩石中的存在形式 按物理性质和分布状态的不同，可将存在于岩石空隙（孔隙、裂隙、岩溶等）中的水分为气体水、液体水（吸着水、薄膜水、毛细水和重力水）和固体水等形式。 （一）气态水 气态水和空气一起分布于岩石的空隙中，其活动性很大，但不能被植物吸收。即使在空气不移动的情况下，气态水也可以从绝对湿度大的地方向绝对湿度小的地方迁移，从而造成水在岩石中的重新分配。 （二）液态水 液态水包括结合水、毛细水和重力水。其中结合水有强结合水、弱结合水之分。 1、强结合水（也称吸着水）。岩石的颗粒表面带有电荷，水分子又是偶极体。在静电引力或分子引力的作用下，岩石颗粒表面往往可以吸附水的分子，并形成一层极薄的水层，这一部分水称为强结合水。 2、弱结合水（也称薄膜水）。在强结合水的外围继续吸附水分子，并形成一定厚度的水膜，称为弱结合水。 3、毛细水。含水介质中通常含有毛细空隙（直径小于1mm的孔隙和宽度小于0.25mm的裂隙），由毛细力支持而充满于毛细空隙中的水，称为毛细水。毛细水不仅受毛细力的作用，同时又受重力的作用。 4、重力水。弱结合水的水膜厚度增大至分子引力所不能控制时，在重力作用下，部分弱结合水将脱离岩石颗粒的控制。在岩石空隙中自由运动的这部分水，称为重力水。平常从泉眼、水井、钻孔及矿井巷道中流出的地下水，都是重力水。它们不仅可以自由运动，也可以传递静水压力，并且具有导电性。重力水是煤田水文地质学研究的主要对象。 （三）固态水 岩石中的水在温度低于0℃时，则变成固态水。冬季土壤冻结，就是液态水变成固态水的缘故。 上述各种形式的水，在地壳表层分布有一定的规律性。例如，在疏松岩石层中打井时，一开始似乎土石很干燥，其实在这些土的空隙中和颗粒表面上已有气态水、强结合水存在；继续向下挖时，土色变暗、潮湿度会增大，这是毛细水出现的标志；再继续向下挖，井中会出现流动的液态水，并逐渐汇集成一个稳定的地下水面，这些水即为重力水。 在地下水面以上岩石的空隙中是没有重力水的，只有气态水、结合水和毛细水的分布，这一范围称为包气带，即岩石空间未被水充满的地带。在地下水面以下，岩石的空隙被重力水充满的部分，称为