20123第三节 煤矿水文地质学—基本理论.ppt

第四节 水文地质试验 目的与任务 （1）查明水文地质条件。查明含水层（带）之间的水力联系；查明地表水体与地下水之间的水力联系；查明岩层富水性；了解地下水补给来源、补给途径、补给强度；了解边界的水文地质性质（隔水边界、弱透水边界、补给边界等）。 （2）取得含水层水文地质参数，为预测矿井涌水量或计算矿区水资源提供数据。这些参数包括矿区和区域的导水系数或渗透系数、贮水系数、给水度、越流系数等。 （3）暴露矿区水文地质与工程地质问题。如岩溶塌陷问题、地裂缝问题、地表沉陷问题等。 （4）研究采煤矿床疏干的可能性。对特别复杂矿床（如水量特别大或残留水头问题比较严重）在水文地质勘探之后专门组织抽水试验，以研究疏干问题的可能性。 一、大型抽水试验 大水矿床和某些供水水源地的勘察中，在一些关键性的点，使用大口径、大流量、大面积、大降深、强干扰和长时间的大型抽水试验。关键点有：问题最多又难于解决的地段，岩溶裂隙最发育、最富水和排水工程最集中的地段，主要来水通道和巨大水源附近等。 优点：采用两个以上甚至二三十个抽水孔进行多孔抽水试验，所以对于确定水文地质条件，以及了解矿床疏干的可能性都比较接近实际，此类试验还可获得诸如试验段内含水层的渗透系数，影响半径的大小，下降漏斗的形态及其扩展情况，含水层间水力联系，断层的连通性，地表水地下水的关系，水文地质边界性质等多种资料，具有较高的精度。 缺点：抽水强度大，降深大，勘探量大，耗资大，对天然水水文地质条件破坏较重。 二、井下放水试验 在勘探巷道尤其是生产矿井时，为确定大水矿床顶底板高压含水层，能否降低水压，或能否恢复已淹井巷，同时又取得某些参数时使用井下放水试验。 一般是在两种情况下进行：①利用井下放水试验进行新区或深部延伸区的水文地质勘探；②矿床疏干试验。由于井下施工比较复杂，所以一般只在水文地质条件复杂、矿井涌水量比较大的矿区进行。 放水试验的优点： （1）可以达到大降深，从而暴露矿区主要的水文地质工程地质问题，取得的水文地质参数也比较可靠。大水矿区勘探时，地表抽水往往降深很小，达不到抽水目的。若地下水位埋藏很深时，放水试验更显示出优越性； （2）可以模拟疏干过程，对疏干流场的发展情况，疏干水量与疏干降深的关系掌握的比较清楚，使疏干设计比较科学、可靠。 放水试验的缺点： 必须在井下进行，要在井巷中修筑钻窝，钻探，修筑排水系统，施工条件比较差。 三、连通试验 连通试验实质上是一种示踪试验，在上游某个地下水点（水井、坑道、岩溶竖井及地下暗河表流段等）投入某种指示剂，在下游诸多的地下水点（包括泉水、岩溶暗河出口等）监测示踪剂是否出现，以及出现的时间和浓度。 试验的目的主要是查明岩溶地下水的运动途径、速度，地下河系的连通、延展与分布情况，地表水与地下水转化关系，以及矿坑涌水的水源与通道等问题。 所以，多用于确定矿井涌水通道的位置、涌水来源、含水层间的联系，寻找地下河道，求地下水流速和流向，以及确定堵水截流部位等，也用于测算地下的河流量。 谢 谢！ * 二、巷道突水极限值理论 （一）采场围岩的受力分析 造成巷道突水的力源有： （1）静水压力：愈向深处开采，承受的静水压力一般愈大，突水机率愈高。 （2）动水压力：一般在岩层透水性强的地段，地下水流量大，具有较大的动能和较强的冲力。在动水冲刷下，围岩空隙中的物质易被携带出去。 （3）矿山压力：它能破坏采场围岩，降低其隔水能力，在矿山应力集中的地方易发生突水现象。 （4）地应力（现代和残余构造应力）：现代应力集中的表现形式主要是产生地震。残余构造应力集中的地段主要在向斜轴部、褶皱倾没端及其转折点、较大断层的尖灭处。 矿山压力和水压力是破坏采场围岩、造成突水的主要应力，随采掘工作面的推进而加大。 （二）采场围岩破坏带高度计算 （1）顶板冒落带高度计算 式中：hⅠ—冒落带高度(m)； B—综合系数，依试验和突水资料确定 —岩层抗张强度(Pa)； L—工作面倾向长度(m)； b—走向宽度(老顶首次来压距离)(m)； m—矿层厚度或采厚(m)； γ—岩层平均容重(N／m)； α—岩层倾角； k—碎裂系数；k1时，类似碎胀