煤矿地质学6矿井水

矿物
结合
地
水
结构水
壳
强结合水
岩 石
结合水
弱结合水
中 的
空隙中 的
液态水
重力水
水
水
毛细水
固态水
气态水
• 四、含水层、隔水层、透水层
– 含水层：能透过水并给出相当数量水的岩层。
– 隔水层：不能透过并不能给水或只能透过与给 出极少量水的岩层。指标：渗透系数小于 0.001m/d
– 含水层形成的条件
• 岩层具有储存重力水的空间（孔隙、裂隙、溶隙）
第六章 矿井水
• 矿井水是在煤矿生产过程中，流入或渗入井筒、 井下巷道和工作面的大气降水、地表水、地下水 和老窑积水的总称。
• 矿井水常常会给采掘工作带来许多不利的影响。 如:矿井水会使工作环境恶化；影响生产效率及矿 工的身体健康等等。尤其是矿井突透水危害更大， 往往造成矿井的局部或全部淹没。因此为了有效 地防治矿井水，经济合理地开发煤炭资源，必须 了解矿井水的相关知识。
• 3.层间水
• 埋藏并充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重 力水。分为无压层间水和承压水
• 无压层间水：两个隔水层间的含水层未被重力水 充满，仍具有自由水面而不承受压力，只有在重 力作用下有高处往低处流动
• 承压水：充满两个稳定隔水层之间的含水层，含 水层中具有压力的重力。
• 承压水的特征：
– 承受静水压力 – 补给与分布区不一致。 – 动态变化不显著 – 承压水不具有潜水那样的自由水面
第一节 地下水的基本知识
• 一、自然界中水的循环
二 、地下水的物理性质及化学成分
（一）地下水物理性质
1、温度：地下水的温度与埋藏深度有关 2、颜色：决定与地下水化学成分与所含悬浮物质，地 下水无色，含有某些化学成分或悬浮杂质时呈现不同的 颜色。 3、透明度：决定于固体和胶体悬浮物含量。 4、气味：取决于水中化学成分和有机质。 5、味：取决于水中化学成分。 6、比重：决定于水中所含盐分的多少。
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。
• 毛细水：充满于岩石毛细空隙中的水，毛 细水可传递静水压力，有一般水的特点， 可被植物吸收
• 重力水：岩石空隙全部被充满、在重力作 用下运动的液态水称为重力水。重力水是 水文地质学研究的主要对象，也是能利用 的主要部分，重力水在运动时有层流和紊 流两种形式。
• 固态水：当隔水层之间、充满重力水的部分 称为含水层。
– 含水层的厚度(h)：潜水面至隔水层的距离称为含水层 的厚度
– 埋深(h1)：地表到潜水面之间的距离称为潜水的埋深 – 潜水位(H)：潜水面上任意一点的绝对标高，称为潜水
位
• 潜水的主要特征
– 潜水的分布区与补给区是一致的 – 潜水是无压水
（二）地下水化学成分
1、地下水中的主要化学成分：
1）离子状态：H+Na+K+Mg+NH4+等阳离子；OH-、SO4=、HCO3、 CO3等阴离子。 2） 化合物状态：FeO3、Al2O3等。 3）气体状态：N2、CO2、O2、CH4、H2S等。 4）地下水中分布最广的7种离子：Cl、SO4=、HCO3、Na+、K+、 Ca ++、Mg++
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： ①断层不导水：承压水无独立的排泄通道，当补给水量大于含水 层所能容纳的水量时，含水层的水就通过补给区低洼区排泄，此 时补给排泄区一致。 ②断层导水：含水层通过断层排泄，断层与地表相交并形成泉。
• （二）地下水按含水层性质分类 1、孔隙水：赋存和运移在 松散岩层中的底下水。
• 具备储存地下水的地质结构（透水-含水-隔水、隔 水-含水-隔水）
• 具有充足的补给水源
自然界中也有一些岩石，其裂隙、岩溶等较发育， 能透水，但不含重力水，把这类只能透水单不 含重力水的岩层称为透水层
• 五、地下水的分类
• （一）按埋藏条件分类
• 分为上层滞水、潜水、层间水
1、上层滞水：是埋藏在离地表不深，包 气带中局部隔水层之上的重力水。
– 特点：一般分布不广，呈季节性变化，雨季出现，旱 季消失，其动态变化与气候、水文因素的变化密切相 关。
– 利用及危害情况：只能作小型或暂时性供水水源，对 矿山建设无影响
• 2.潜水
• 潜水是埋藏在地表以下，第一个稳定隔水层以上、 具有自由水面的重力水。
• 相关的概念：
– 潜水面：潜水的上表面是一个自由水面，称为潜水面
2、地下水的化学性质：
1）PH值：地下水按PH值划分：
强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水 强碱性水 饮用水
< 5 5--7 7 7--9
>9 6.5—8.5
• 2）侵蚀性
• 主要是指水对碳酸盐类物质（如石灰岩、混凝土）的 侵蚀能力。分为碳酸性侵蚀、硫酸性侵蚀及镁化性侵蚀。
• 3）总矿化度 • 地下水所含各种离子、分子和化合物的总量，简称矿化度。
• 4）水的硬度
• 地下水的硬度大小，主要取决于地下水中 Ca2+和Mg2+的含量。
地下水按总硬度划分：（毫克当量/升）
极软水 软水 微硬水（弱） 硬水 极硬水
<1.5 1.5—3 3—6
6—9
>9
三、水在岩石中存在的组成
气态水：气态水即水蒸汽，它和空气一起分 布于包气带岩石空隙中。
• 结合水：由于静电引力作用而吸附在岩石 颗粒上的水叫结合水。其中最靠近颗粒表 面、受静电引力最大的那部分结合水称强 结合水，其外层受静电引力较小的叫弱结 合水。
– 潜水的水量、水位、水质等动态变化与气象因素的关 系密切
– 潜水始终是由高水位向低水位不断地至运动
– 等水位线图，即 潜水面等高线图 做法：根据潜水 面上标高相同的 点连接而成的
• 应用
– 确定水流方向
– 确定潜水面的 水力坡度
– 判断地表水与 潜水的相互补 给关系确定潜 水埋藏深度
– 推断含水层岩 性或厚度的变 化
1）广泛分布在第四纪和第三纪未胶结的沉积物中。 2）按埋藏条件可形成上层滞水、潜水、承压水。 3）赋存和运移取决于孔隙的大小和数量。 4）重要的供水水源，需要解决煤矿生产中的水文地