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1、中国煤矿水害基本特征及其主要影响因素1中国煤矿床水文地质基本特征A、西北区的新疆、青海、甘肃西部以及宁夏和内蒙的西部地区,主要开采侏罗系煤层,。矿区地下水的补给和水交替能力差,矿坑涌水量小。但这一地区煤层埋藏浅,煤炭资源开采后,工作面顶板采动破坏带容易扩展至地面。矿井主要充水含水层为煤层顶板砂岩裂隙弱含水层水和浅部第四系潜水;B、北方区的辽、冀、鲁、晋、豫、陕6省及苏、皖两省北部地区,气候多属中温带或暖温带亚湿润、亚干旱类型,平均降水量多为400~800mm?a,主采石炭-二叠系煤层。。本区煤层埋藏深
2、度较大,开采煤层与顶板第四系潜水含水层之间存在较厚的隔水层,。奥陶系石灰岩含水层水往往处于高承压状态,并经常通过构造裂隙、断层或陷落柱与上部的太原群薄层灰岩含水层组产生水力联系。矿井主要充水水源为煤层底板灰岩岩溶含水层;C、粤、闽、赣、浙、台湾及苏、皖南部和鄂、湘、桂三省的东部地区本区主,要可采煤层为二叠系龙潭组和龙岩组煤层,其次为三叠系煤层。本区的煤矿水害主要以灰岩充水为主,其主要岩溶含水层有泥盆纪融县灰岩,石炭纪黄龙灰岩、船山灰岩、壶天灰岩,二叠系茅口灰岩、长兴灰岩和三叠纪大冶灰岩,而茅口灰岩是厚
3、度最大,富水性最强的含水层,。矿井主要充水水源为岩溶含水层水及溶洞导通的地表水和大气降水。D、西南的黔、川、滇东、湘西及桂西地区,本区主要开采二叠系煤层,其顶板发育长兴灰岩和阳新灰岩,底板发育茅口灰岩。由于地形强烈上升,致使地形起伏较大,地下水水力梯度大,水循环和水交替速度较快,地下水侵蚀能力较强,往往在灰岩的裂隙发育带或断层带形成地下水优先溶蚀和集中径流,大范围形成岩溶暗河管道。所以岩溶暗河管道突水成为本区矿井岩溶水突入的特有标志。在黔西、滇东地区龙潭组与茅口灰岩之间有厚层峨眉山玄武岩隔水层,煤田水
4、文地质条件比较简单。2中国煤矿水害发生发展的基本规律就主要矿井水害的突水源而言,采空区及废弃的淹没小煤窑水成为主要突水水源。其次为岩溶含水层水,其他类型水源所占比例较少。就主要矿井水害所发生采掘位置而言,主要突水灾害发生在矿井采掘巷道的迎头。其次是采煤工作面突水,主要是回采过程中遇到工作面内部隐伏的点状导水构造(陷落柱、封闭不良钻孔等)和顶底板采矿扰动诱发的导水破裂带导通不同水源水突入矿井。目前中国煤矿水害发生的基本规律与特点主要表现为:a.突水频率与水害伤亡人数居高不下,矿井水害仍然是威胁矿井安全生
5、产的重大隐患;b.废弃矿井与小窑积水所诱发的突水事故明显上升,底板高压岩溶水对矿井安全生产的威胁越来越大;c.矿井突水水害主要出自采掘过程中遇到的未知隐伏导水构造;d.矿井突水与矿井防治水技术水平、装备水平及管理水平密切相关。3、煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害频发的主要原因表现在:a.由于采矿工程活动所诱发的突水事故防范措施不到位,特别是对于采空区积水和关闭废弃的小煤窑积水特征及其潜在的突水危险性认识不足,矿井关闭过程中的水文地质工作及其关闭后地下水活动条件的监测监控不到位,导致对废弃矿井采掘空间分布
6、及其积水淹没情况不清楚,加之防水煤岩柱留设不足或缺乏必要的防水煤岩柱,从而形成了巷道掘进过程中直接或间接揭露采空区积水造成矿井突水灾害b.现有的针对隐蔽型导水构造的精细探查预测技术落后,装备不足。隐蔽型导水构造主要包括隐伏断层、局部构造破碎带、岩溶陷落柱及岩溶塌落洞等,它们是沟通矿区充水水源与矿井采掘工程之间的主要导水通道。c.煤矿防治水技术、水害防治装备及水害安全管理水平薄弱,许多矿井特别是乡镇煤矿缺乏专门的矿井水文地质专业人员和必需的矿井水害探测防治装备,对矿井水害防治的重要性和管理不到位,矿井水
7、文地质条件不清。d.防水煤岩柱的留设不合理,造成断层或其他含水体水突入矿井。3、煤矿水害防治面临的科学问题与基本对策a.加强对现代采矿条件下矿井底板水突出机理研究：防治矿井水突水系数理论的全面研究，如果沿用原有的突水系数理论来指导大埋深、高水压、高应力、综合机械化大范围开采条件下的矿井水害防治工作,必然会给生产和安全带来误导。b.加强对现代采矿条件下煤层隔水底板的防突水效应研究：矿井突水应具备三个基本要素即水量、水源和导水通道。随着现代深部开采,疏降难度加大和对水资源保护日益重视,深入认识和研究煤层底
8、板隔水层的防突水效应进而有效利用隔水层的自然防突水能力,显得尤为重要。因此有必要通过对煤层底板隔水层的地质构造和岩石力学结构、采矿扰动破坏机理、水岩相互作用机理及它们之间相互关系的研究。c.加强对隐伏导水构造精细探查技术与装备研发：针对目前矿井水文地质条件,特别是隐伏导水构造大距离、高精度探查方面存在的问题,研究、开发新的隐伏导水构造精细探查技术与装备。d.加强对矿井底板水害监控预警技术与装备研究：利用突水信息原位采集技术、突水因素适时检测技术、突水因素
