矿井水文地质主要图件内容及要求.doc

附录一 矿井水文地质主要图件内容及要求 一、矿井充水性图 矿井充水性图是综合记录井下实测水文地质资料的图纸，是分析矿井充水规律、开展水害预测及制定防治水措施的主要依据之一，也是矿井水害防治的必备图纸。一般采用采掘工程平面图作底图进行编制，比例尺为1/2000-1/5000，主要内容有 1.各种类型的出（突）水点应当统一编号，并注明出水日期、涌水量、水位（水压）、水温及涌水特征。 2.古井、废弃井巷、采空区、老硐等的积水范围和积水量。 3.井下防水闸门、水闸墙、放水孔、防隔水煤（岩）柱、泵房、水仓、水泵台数及能力。 4.井下输水路线。 5.井下涌水量观测站（点）的位置。 6.其他。 矿井充水性图应当随采掘工程的进展定期补充填绘。 二、矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图 矿井涌水量与各种相关因素动态曲线是综合反映矿井充水变化规律，预测矿井涌水趋势的图件。各矿应当根据具体情况，选择不同的相关因素绘制下列几种关系曲线图 1.矿井涌水量与降水量、地下水位关系曲线图。 2.矿井涌水量与单位走向开拓长度、单位采空面积关系曲线图。 3.矿井涌水量与地表水补给量或水位关系曲线图。 4.矿井涌水量随开采深度变化曲线图。 三、矿井综合水文地质图 矿井综合水文地质图是反映矿井水文地质条件的图纸之一，也是进行矿井防治水工作的主要参考依据。综合水文地质图一般在井田地形地质图的基础上编制，比例尺为 1/2000-1/10000。主要内容有 1.基岩含水层露头（包括岩溶）及冲积层底部含水层（流砂、砂砾、砂礓层等）的平面分布状况。 2.地表水体，水文观测站，井、泉分布位置及陷落柱范围。 3.水文地质钻孔及其抽水试验成果。 4.基岩等高线（适用于隐伏煤田）。 5.已开采井田井下主干巷道、矿井回采范围及井下突水点资料。 6.主要含水层等水位（压）线。 7.老窑、小煤矿位置及开采范围和涌水情况。 8.有条件时，划分水文地质单元，进行水文地质分区。 四、矿井综合水文地质柱状图 矿井综合水文地质柱状图是反映含水层、隔水层及煤层之间的组合关系和含水层层数、厚度及富水性的图纸。一般采用相应比例尺随同矿井综合水文地质图一道编制。主要内容有 1.含水层年代地层名称、厚度、岩性、岩溶发育情况。 2.各含水层水文地质试验参数。 3.含水层的水质类型。 五、矿井水文地质剖面图 矿井水文地质剖面图主要是反映含水层、隔水层、褶曲、断裂构造等和煤层之间的空间关系。主要内容有 1.含水层岩性、厚度、埋藏深度、岩溶裂隙发育深度。 3.水文地质孔、观测孔及其试验参数和观测资料。 3.地表水体及其水位。 4.主要井巷位置。 矿井水文地质剖面图一般以走向、倾向有代表性的地质剖面为基础。 六、矿井含水层等水位（压）线图 等水位（压）线图主要反映地下水的流场特征。水文地质复杂型和极复杂型的矿井，对主要含水层（组）应当坚持定期绘制等水位（压）线图，以对照分析矿井疏干动态。比例尺为1/2000-1/10000。主要内容有 1.含水层、煤层露头线，主要断层线。 2.水文地质孔、观测孔、井、泉的地面标高，孔（井、泉）口标高和地下水位（压）标高。 3.河、渠、山塘、水库、塌陷积水区等地表水体观测站的位置、地面标高和同期水面标高。 4.矿井井口位置、开拓范围和公路、铁路交通干线。 5.地下水等水位（压）线和地下水流向。 6.可采煤层底板下隔水层等厚线（当受开采影响的主含水层在可采煤层底板下时）。 7.井下涌水、突水点位置及涌水量。 七、区域水文地质图 区域水文地质图一般在1/10000-1/100000区域地质图的基础上经过区域水文地质调查之后编制。成图的同时，尚需写出编图说明书。矿井水文地质复杂型和极复杂型矿井，应当认真加以编制。主要内容有 1.地表水系、分水岭界线、地貌单元划分。 2.主要含水层露头，松散层等厚线。 3.地下水天然出露点及人工揭露点。 4.岩溶形态及构造破碎带。 5.水文地质钻孔及其抽水试验成果。 6.地下水等水位线，地下水流向。 7.划分地下水补给、径流、排泄区。 8.划分不同水文地质单元，进行水文地质分区。 9.附相应比例尺的区域综合水文地质柱状图、区域水文地质剖面图。 八、矿区岩溶图 岩溶特别发育的矿区，应当根据调查和勘探的实际资料编制矿区岩溶图，为研究岩溶的发育分布规律和矿井岩溶水防治提供参考依据。 岩溶图的形式可根据具体情况编制成岩溶分布平面图、岩溶实测剖面图或展开图等。 1.岩溶分布平面图可在矿井综合水文地质图的基础上填绘岩溶地貌、汇水封闭洼地、落水洞、地下暗河的进出水口、天窗、地下水的天然出露点及人工出露点、岩溶塌陷区、地表水和地下水的分水岭等。 2.岩溶实测剖面图或展开图，根据对溶洞或暗河的实际测绘资料编制。 附录二 含水层富水性的等级标准 按钻孔单位涌水量（q），含水层富水性[注]分为以下4级 1.弱富水性q≤0.1 L/sm； 2.中等富水性0.1 L/sm＜q≤1.0 L/sm； 3.强富水性1.0 L/sm＜q≤5.0 L/sm； 4.极强富水性q＞5.0 L/sm。 注评价含水层的富水性，钻孔单位涌水量以口径91 mm、抽水水位降深10 m为准；若口径、降深与上述不符时，应当进行换算后再比较富水性。换算方法先根据抽水时涌水量Q和降深S的数据，用最小二乘法或图解法确定曲线，根据Q-S曲线确定降深10 m时抽水孔的涌水量，再用下面的公式计算孔径为91 mm时的涌水量，最后除以10 m便是单位涌水量。 式中 ，，--孔径为91 mm的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径； ，，r孔--孔径为r的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。 附录三 防隔水煤（岩）柱的尺寸要求 一、煤层露头防隔水煤岩柱的留设 煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按下列公式计算 1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时 Hf HkHb 3-1 2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时（图3-1） HfHLHb 3-2 式中 Hf--防隔水煤（岩）柱高度，m； Hk--采后垮落带高度，m； HL--导水裂缝带最大高度，m； Hb--保护层厚度，m； α--煤层倾角，（）。 根据式3-1、式3-2计算的值，不得小于20 m。式中Hk、HL的计算，参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的相关规定。 图3-1 煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤（岩）柱留设图 二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设 含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设（图3-2）可参照下列经验公式计算 ≥20 m 式中 L--煤柱留设的宽度，m； K--安全系数，一般取2-5； M--煤层厚度或采高，m； p--水头压力，MPa； Kp--煤的抗拉强度，MPa。 图3-2 含水或导水断层防隔水煤（岩）柱留设图 三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤（岩）柱的留设 煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时（图3-3），防隔水煤（岩）柱的留设要求如下 图3-3煤层与富水性强的含水层或导水断层接触时防隔水煤（岩）柱留设图 1.当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤（岩）柱可按图3-3a、图3-3b留设。其计算公式为 LL1L2L3HacscθHLcotθHLcotδ 3-3 2.最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤（岩）柱按图3-3c留设。其计算公式为 LL1L2L3Hasinδ－cosδcotθ HacosδMcotθcotδ ≥20 m 3-4 式中 L--防隔水煤（岩）柱宽度，m； L1，L2，L3--防隔水煤岩柱各分段宽度，m； HL--最大导水裂缝带高度，m； θ--断层倾角，（）； δ--岩层塌陷角，（）； M--断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度，m； Ha--断层安全防隔水煤（岩）柱的宽度，m。 Ha值应当根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压（p）与防隔水煤（岩）柱厚度（M）的比值（Tsp/M）,并将各点之值标到以Tsp/M为横轴，以埋藏深度Ｈ０为纵轴的坐标纸上，找出Ts值的安全临界线（图3-4）。 Ha值也可以按下列公式计算 式中 p--防隔水煤（岩）柱所承受的静水压力，MPa； Ts--临界突水系数，MPa／m； 10--保护带厚度，一般取10 m。 图3-4 Ts和Ｈ０关系曲线图 本矿区如无实际突水系数，可参考其他矿区资料，但选用时应当综合考虑隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面的空顶距、采煤方法和顶板控制方法等一系列因素。 四、煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤岩柱的留设 在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下（图3-5），防隔水煤（岩）柱的留设应当考虑2个方向上的压力一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。 图3-5煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤岩柱留设图 当考虑底部压力时，应当使煤层底板到断层面之间的最小距离（垂距），大于安全煤柱的高度（Ha）的计算值，并不得小于20 m。其计算公式为 ≥20 m 式中 α--断层倾角，（）； 其余参数同前。 当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，按附录三之二计算煤柱宽度。 根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得小于20 m。 如果断层不导水（图3-6），防隔水煤（岩）柱的留设尺寸，应当保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离，在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度（Ha）时即可,但不得小于20 m。 图3-6煤层位于含水层上方且断层不导水时防隔水煤岩柱留设图 五、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤（岩）柱的留设 1.巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10倍。 2.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时，若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明，防隔水煤（岩）柱的尺寸应当按附录三之二的规定留设。 3.在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤（岩）柱的尺寸，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。 六、保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设 保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设，可参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程执行。 七、保护通水钻孔防隔水煤（岩）柱的留设 根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标，按附录三之二的办法留设防隔水煤岩柱，如无测斜资料，应当考虑钻孔可能偏斜的误差。 八、相邻矿（井）人为边界防隔水煤（岩）柱的留设 1.水文地质简单型到中等型的矿井，可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40 m。 2.水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应当根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水裂缝带高度等因素确定。 1）多煤层开采，当上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水裂缝带高度时，下层煤的边界防隔水煤（岩）柱，应当根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算（见图3-7a）。 2）当上、下两层煤之间的垂距大于下煤层开采后的导水裂缝带高度时，上、下煤层的防隔水煤（岩）柱，可分别留设（见图3-7b）。 HL导水裂缝带上限;Ｈ１、Ｈ２、Ｈ3各煤层底板以上的静水位高度；γ上山岩层移动角;β下山岩层移动角;Ｌy、Ｌ１y、Ｌ２y导水裂缝带上限岩柱宽度;Ｌ１上层煤防水煤柱宽度;Ｌ2,Ｌ3下层煤防水煤柱宽度 图3-7多煤层地区边界防隔水煤（岩）柱留设图 导水裂缝带上限岩柱宽度Ｌy的计算，可采用下列公式 ≥20 m 式中 Ly--导水裂缝带上限岩柱宽度,m; H --煤层底板以上的静水位高度，m; HL--导水裂缝带最大值，m； Ts--水压与岩柱宽度的比值，可取１。 九、以断层为界的井田防隔水煤（岩）柱的留设 以断层为界的井田，其边界防隔水煤（岩）柱可参照断层煤柱留设，但应当考虑井田另一侧煤层的情况，以不破坏另一侧所留煤（岩）柱为原则（除参照断层煤柱的留设外，尚可参考图3-8所示的例图）。 L-煤柱宽度；Ls,Lx-上、下煤层的煤柱宽度；Ly-导水裂缝带上限岩柱宽度；Ha、Has、Hax-安全防水岩柱厚度；HL-导水裂缝带上限；p底板隔水层承受的水头压力 图3-8以断层分界的井田防隔水煤（岩）柱留设图 附录四 安全隔水层厚度和突水系数计算公式 一、安全隔水层厚度计算公式 4-1 式中 t--安全隔水层厚度，m； L--巷道底板宽度，m； --底板隔水层的平均重度， MN/m3； Kp--底板隔水层的平均抗拉强度，MPa； p--底板隔水层承受的水头压力，MPa。 二、突水系数计算公式 4-2 式中 Ｔ--突水系数，MPa/m； p--底板隔水层承受的水压，MPa； M--底板隔水层厚度，m。 式（4-1）主要适用于掘进工作面，式（4-2）适用于回采和掘进工作面。按式（4-1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。按式（4-2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06 MPa/m，正常块段不大于0.1 MPa/m。 附录五 安全水头压力值计算公式 一、 掘进巷道底板隔水层 5-1 式中 p底板隔水层能够承受的安全水压，MPa； t隔水层厚度，m； L巷道宽度，m； 底板隔水层的平均重度，MN/m3； Kp底板隔水层的平均抗拉强度，MPa。 二、采煤工作面 5-2 式中 M--底板隔水层厚度，m； p--安全水压，MPa； Ts--临界突水系数，MPa/m 。 Ts值应当根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏的地段按0.06 MPa/m计算，隔水层完整无断裂构造破坏地段按0.1 MPa/m计算。 附录六 采掘工作面水害分析预报表和预测图模式 一、采掘工作面水害分析预报表 附表6-1 采掘工作面水害分析预测表 年 月 日 矿 井 项 号 预测水 害地点 采 掘 队 工作面上下标高 煤层 采掘 时间 水害 类型 水文 地质 简述 预防 及处理 意见 责任单位 备 注 名 称 厚度 m 倾角 某矿某井 1 2 3 4 5 注水害类型指地表水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水、断裂构造水、陷落柱水、钻孔水、顶板水、底板水等。 二、水害预测图 在矿井采掘工程图（月报图）上，按预报表上的项目，在可能发生水害的部位，用红颜色标上水害类型符号。符号图例如图6-1所示。 图6-1 矿井采掘工作面水害预测图例 18