煤矿地质学1-7.ppt

第 七章 矿井水文地质与防治 第一节 地下水的基本知识 第二节 矿井充水条件 第三节 矿井水文地质观测及其水害的防治 第七章矿 井水文地质与防治水 第一节 地下水的基本知识 一、有关概念： 1、大气水：以气态（水汽）、液态（雨、云）和固态（雪、雹） 存在于大气圈中的水。 2、地表水：以液态聚积在江、河、海、湖 中以及以固态存在于两极及高寒地带的水。 3、地下水：以各种不同状态（气、液、固） 存在于岩石空隙中的水。 地下水具有分带性： 1）包气带：岩石空隙未被水充满的地带。 2）饱水带：地下水面以下，岩石空隙被重 力水全部充满的部分。 二、水的循环： 大气降水分三部分： （1）一部分再度蒸发，回到大气中；（2）另一部分以地表迳流 的形式汇入河流、湖泊，最后注入海洋；（3）还有一部分通过土 壤或岩石空隙渗入到地下，形成地下水，地下水又以地下迳流或 泉的形式汇入河流、湖泊或海洋。 按其循环的范围不同，可分为两类型： （1）大循环：水在海洋和陆地之间，既整个地球范围内的循环。 （2）小循环：水在海洋或陆地各自范围内的循环。 三、岩石的空隙性及水理性 岩石的透水性—岩石能被水透过的性质。 透水层—能透水的岩层。 隔水层—不能透水的岩层。 含水层—充满了地下水的透水层。 （一）岩石的空隙性 根据空隙的成因和结构，可将其划分三种类型： 1、孔隙：松散岩石和未完全固结的沉积岩，岩石颗粒之 间的空隙。 孔隙度：孔隙体积Vn与包括孔隙在内的岩石体积V之比。 用百分数表示：Kn=Vn/V×100% 2、裂隙：由于受地壳运动或外力作用，坚硬岩层中的各种裂缝。 裂隙度：裂隙体积Vt 与包括裂隙在内的岩石总体积V之比。 用百分数表示：Kt=Vt/V×100% 3、岩溶：可溶性岩石中的洞穴。 岩溶度：可溶性岩层中洞穴体积与包括岩溶洞穴在内的岩石总 体和V之比。 用百分数表示：Kk=Vk/V×100% （二）岩石的水理性： 1、容水性：岩石空隙所能容纳水的性质。 表示容水性能的指标叫容水度：岩石所能容纳水的重量与岩石 干燥时的重量比，用百分数表示，叫重量容水度。数值上等于岩 石的孔隙度、裂隙度或岩溶度。 2、持水性：在自然条件下，岩石能保持一定水量的性能。 3、给水性：被水饱和了的岩石，在重力作用下，能自由排出重力 水的性能。 4、透水性：岩石能使水透过本身的一种性能。 表示岩石透水性能大下，用渗透系数（K）表示。 四、地下水分类及特征 （一）按埋藏条件分类 1、上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。 一般只能作小型或 暂时性供水水源，对矿 山开发、建设几乎没有 影响。 2、潜水：埋藏在地表 以下第一个稳定隔水层 之上，具有自由水面的 重力水。 1）潜水的特征： （1）潜水的分布区和补给区是一致的。 （2）潜水有一个自由水面，称为潜水面。潜水面上任意一点均受 大气压力作用，而不承 受静水压力，所以潜水是无压水。 （3）潜水的水量、水位、水质均有明显的季节性变化。 （4）潜水在重力作用下，始终由高水位向低水位不断运动。 2）潜水面形状： 潜水面形状可用潜水等水位线图来表示。根据等水位线图可解 决下列问题： （1）确定潜水流向； （2）确定潜水的水力坡度，水力坡度：沿水流方向上某线段上潜 水位的高差与该线段水平距离的比值， I=104—100 /AB （3）确定潜水与地表水的补给关系。 （4）确定潜水埋藏深度。 （5）确定引、排水工程的位置：水井布置在地下水汇集的地方， 排水沟应布置在垂直水流方向。 3、承压水 埋藏并充满两个稳定隔水层之间的 含水层中的重力水。 1）承压水特征： （1）承受静水压力； （2）补给区与排泄区不一致； （3）季节变化不明显。 2）自流盆地：赋存承压 水的向斜盆地。 （1）补给区a：盆地四 周位置较高处含水层出 露的地带。 （2）承压区b：含水层 上部具有隔水层的地段。 钻孔或水井揭穿顶 板时，承压水便涌入孔 内，并继续上升到一定高度后稳定，此时的水位—承压水位。 承压水位到隔水顶板面的距离—承压水头H。 两个隔水层之间的垂直距离—含水层厚度M。 3）自流斜地： 赋存承压水的单斜构造。 （1）由断层形成的自流斜地： ⅰ断层不导水：承压水无独立的排泄通道，当补给水量大