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第一章煤矿床充水条件分析

矿床充水条件分析，是矿床水文地质学重要研究内容之一，也是矿井水文地质工作的重

要环节之一。该项工作从普查一勘探阶段开始，直至矿床开采，贯穿于整个工作过程。普查

一勘探阶段的矿床充水条件分析，主要是依据矿床所处的自然地理、地质构造和矿区水文地

质特征，重点分析天然条件下主要充水岩层(组)的地下水类型、赋存条件、循环条件和补给

条件等，并初步预测矿床开采后矿床主要的充水水源和通道，为普查一勘探报告提供水文地

质资料，为详细水文地质勘探的工程部署提供依据，为矿坑涌水量预测计算提供天然条件下

的水文地质物理概念模型。

矿床开采阶段，井巷工程已形成，矿床充水条件分析更为具体，即改变为矿坑涌水或矿

井涌水条件分析。该阶段的充水条件分析工作重点是解决在开采条件下矿床充水的水源和通

道问题，它们是该阶段矿井水文地质工作的核心。这些工作对预测矿井正常和最大涌水量、

对确定科学合理的防治水方案具有极其重要的理论意义和实用价值。

随着我国矿区普查一勘探和矿山开采事业的发展，矿床充水条件分析的理论也日趋完

善。我国20世纪50~60年代教课书中该部分内容被称为“矿床充水因素分析”，只讲天然状

态下的充水条件；70年代以后的教课书和有关讲义称该部分为“矿坑充水因素分析”、“矿

井涌水条件分析”等，不仅名称有所改变，而且讲述内容也有较深入地发展。

矿床充水的基本条件可分为天然充水条件和人为充水条件两大类。

一、矿床充水的天然条件

(一)天然充水水源

矿床天然充水水源主要可分为大气降水、地表水和地下水三种水源。

1．大气降水水源

大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床充水都直接或间接地与大气降水有关。这

里所讲大气降水水源，是指对矿床直接充水的大气降水水源。

以大气降水补给为主的矿床具有下列特点：

(1)矿床矿层(体)埋藏较浅；

(2)矿床主要充水岩层(组)是裸露的或者其覆盖层很薄；

(3)降水量大且采场面积也大的大型露天矿；

(4)矿床处于分水岭或地下水位变幅带内。

2．地表水水源

在有大型地表水体分布(海、湖、大河流、水库、水池等)的矿床地区，查清天然条件下

和矿床开采后的地表水体对矿床开采的影响，是矿区水文地质勘探和矿井水文地质工作的一

个重要任务，是评价矿床开采价值的重要内容。地表水体不仅可能造成矿井突然涌水，严重

情况下会导致水沙同时溃人矿井。

3．地下水水源

矿床围岩地下水充水类型可划分为：

(1)根据充水岩层性质不同，可分为砂砾石孔隙充水、坚硬岩层裂隙充水和岩溶充水。

(2)根据矿层与充水岩层接触关系不同，可分为直接充水和间接充水。

(3)根据矿层与充水岩层相对位置不同，可分为顶板水充水、底板水充水和周边水充水。

(二)天然充水通道

矿床充水的天然通道主要包括点状岩溶陷落柱、线状断裂(裂隙)带、窄条状隐伏露头、

面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄或尖灭)和地震裂隙等。

1．点状岩溶陷落柱通道

岩溶陷落柱在我国北方较为发育。在地下水的长期物理和化学作用下，中奥陶统灰岩形

成了大量的古喀斯特空洞。在上覆岩层和矿层的长期重力作用下，空洞溃塌并被上覆岩层下

陷填实，下塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层中地

下水与中奥陶统灰岩水的水力联系。特别位于富水带上的岩溶陷落柱，可造成不同充水含水

层组中地下水的密切水力联系。

岩溶陷落柱的地表特征比较明显，特别在基岩裸露区更为明显。在一般岩溶陷落柱出露

处，岩层产状杂乱，无层次可寻，乱石林立，充填着上覆不同地层的破碎岩块。陷落柱周围

岩层因受塌陷影响而略显弯曲，并多向陷落区内倾斜。井下陷落柱形态一般呈下大上小的圆

锥体，陷落柱发育高度变化较大，主要取决于陷落的古溶洞规模，溶洞空间愈大则陷落柱发

育高度也愈高，甚至可波及地表。堆积在陷落柱内的岩石碎块呈棱角状，形状不规则，排列

紊乱，分选性差。

岩溶陷落柱的导水形式多种多样，有的岩溶陷落柱柱体本身导水；有的柱体则是阻水的，

但陷落柱四周或局部由于受塌陷作用影响而形成较为密集的次生裂隙带，从而成为沟通多层

含水层组之间地下水的水力联系；还有的岩溶陷落柱柱体内部分导水，部分阻水。

影响岩溶陷落柱发育分布的控制因素较为复杂，其展布规律至今研究不够。但根据目前

研究成果，我们认为，地质构造是控制岩溶陷落柱分布的主要控制因素之一。

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