資源描述：
《承壓水與安全開采的技術(shù)與施工》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、承壓水與安全開采的技術(shù)與施工摘要：以煤礦在承壓水體間安全開采為背景，通過研究，建立礦井工程地質(zhì)與水文地質(zhì)模型，揭示承壓水條件下開采過程中頂?shù)装鍘r層變形破壞規(guī)律和滲流場(chǎng)分布，對(duì)煤礦突水威脅危險(xiǎn)性做出科學(xué)評(píng)價(jià)，提出開采方案，開采參數(shù)和防水技術(shù)措施，保障下組煤開采在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、安全上的合理性和可靠性。關(guān)鍵詞：承壓水體；安全開采；防水措施引言礦井突水災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)中重大災(zāi)害之一，但隨著礦井開采深度的逐年增加，深部礦壓對(duì)煤層底板的破壞活動(dòng)加劇，地層深部承壓水由于勢(shì)能較高，對(duì)煤礦生產(chǎn)的危害程度將有增加的趨勢(shì)。由于各
2、個(gè)區(qū)域的礦井地質(zhì)條件千差萬別，突水影響因素眾多，因此突水發(fā)生形式以及機(jī)制也各不相同。欲在承壓水體上安全地進(jìn)行開采，必須對(duì)該區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)進(jìn)行綜合分析和研究，系統(tǒng)研究安全開采方法，設(shè)計(jì)開采參數(shù)和防治水措施，正確指導(dǎo)采煤設(shè)計(jì)和防治水設(shè)計(jì)，做到有的放矢，確保安全生產(chǎn)。1承壓水概述充滿于上、下兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定隔水層之間的含水層中，對(duì)頂板產(chǎn)生靜水壓力的地下水，稱為承壓水。承壓水由于有隔水頂板存在，其補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)不一致，與水文因素季節(jié)變化的關(guān)系不甚明顯，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，不易受污染。又因受上、下隔水層的限制，其有一
3、定的承壓水頭，運(yùn)動(dòng)方式不是在重力作用下的自由流動(dòng)，而是以傳遞靜水壓力的方式進(jìn)行水的交替，當(dāng)?shù)匦螚l件適宜時(shí)，經(jīng)鉆孔揭露承壓含水層后，承壓水會(huì)噴出地表（承壓水因此又稱自流水）。最適宜承壓水形成的構(gòu)造形式有向斜和單斜。儲(chǔ)存承壓水的向斜構(gòu)造，在水文地質(zhì)學(xué)上通常稱為承壓水盆地或自流盆地。自流盆地按其水文地質(zhì)特征可分為補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)及排泄區(qū)3部分，如圖1-1所示。在含水層出露較高，并且直接接受大氣降水或地表水補(bǔ)給的地段，稱為補(bǔ)給區(qū)。補(bǔ)給區(qū)的地下水，具有潛水性質(zhì)。含水層出露較低，且以泉的形式出露地表，或補(bǔ)給潛水和地表水的
4、地段，稱為排泄區(qū)。在補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)之間，含水層上部具有隔水層且承受靜水壓力的地段，成為承壓區(qū)。在承壓區(qū)，當(dāng)鉆孔打穿隔水頂板時(shí)，承壓水便涌入鉆孔內(nèi)，水沿鉆孔上升，當(dāng)水位上升到一定高度且穩(wěn)定后，此時(shí)的水面標(biāo)高稱為承壓水的測(cè)壓水位或靜水水位。從靜水水位到隔水頂板地面的垂直距離稱為承壓水頭；上、下兩隔水層之間的垂直距離，稱為含水層厚度。圖1-1自流盆地構(gòu)造示意圖在向斜構(gòu)造的自流盆地中，往往有幾個(gè)含水層存在，每個(gè)含水層分別有自己的補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)。當(dāng)?shù)乇硇螒B(tài)與構(gòu)造形態(tài)一致時(shí)，稱為正地形自流盆地。在正地形自流盆地
5、中，下部含水層的測(cè)壓水位一般較上部含水層高，含水層之間若有水力聯(lián)系，往往是下部含水層補(bǔ)給上部含水層。地表形態(tài)與構(gòu)造形態(tài)相反的自流盆地，稱為負(fù)地形自流盆地。負(fù)地形自流盆地中，下部含水層的測(cè)壓水位一般較上部含水層低，若含水層之間發(fā)生水力聯(lián)系，往往是上部含水層補(bǔ)給下部含水層。儲(chǔ)存承壓水的單斜構(gòu)造，稱承壓水斜地或自流斜地。自流斜地通常是因含水層巖相變化或尖滅，以及含水層被斷裂錯(cuò)開或被各種侵入體阻擋而形成。由斷裂構(gòu)造形成的承壓水斜地，見圖1-2。當(dāng)斷裂帶導(dǎo)水時(shí)，則各含水層將通過斷層發(fā)生水力聯(lián)系或通過斷層以泉水的形式排
6、泄于地表，構(gòu)成承壓水的排泄區(qū)，此時(shí)承壓區(qū)介于補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)之間，情況與自流盆地相同，見圖1-2a；若斷裂帶隔水而不導(dǎo)水時(shí)，則含水層的補(bǔ)給區(qū)接受地表水或大氣降水的補(bǔ)給，當(dāng)補(bǔ)給量超過含水層可能容納的水量時(shí)，在含水層暴露地帶的低洼處呈泉水形式出露于地表，形成排泄區(qū)，此時(shí)補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)位于承壓區(qū)的同一側(cè)，見圖1-2b。當(dāng)?shù)叵滤闯錆M兩個(gè)隔水層之間時(shí)，稱為無壓層間水，其特征除具有自由水面而不承壓外，基本上與承壓水相同。承壓水含水層的水面特征，可用等水壓線圖來描述。承壓水等水壓線圖即承壓水測(cè)壓水位等高線圖，見圖1-3。
7、根據(jù)等水壓線圖可以測(cè)定承壓水的流向、水力坡度及每一點(diǎn)的承壓水位，判定各承壓含水層之間以及與潛水的相互補(bǔ)給關(guān)系，為礦井疏干降壓提供資料。承壓水雖是很好的供水水源，但是對(duì)礦井開采來說，地下水過大，會(huì)使大量的地下水流入井下，甚至造成淹井事故，必須引起高度重視。圖1-2斷裂構(gòu)造形成的自流斜地圖1-3承壓水等水壓線圖2研究的關(guān)鍵問題針對(duì)煤礦開采過程中遇到的承壓水突水威脅，其關(guān)鍵問題包括：（1）對(duì)影響煤層底板突水的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)主控指標(biāo)的勘察探測(cè)和分析，如含水層含水性、滲透性、系統(tǒng)性；隔水層厚度、分布、完整性；所在
8、地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造；地應(yīng)力大小等相關(guān)指標(biāo)。（2）承壓水體上的下組煤開采后，巖體內(nèi)引起的移動(dòng)變形和破壞特征，特別是在遇有特殊地質(zhì)構(gòu)造（斷層、陷落柱、破碎帶、隔水層變異等），在流固耦合作用下煤層開采引起的底板滲流變異規(guī)律，包括初次開采、重復(fù)開采與擴(kuò)大開采范圍后的底板巖層變形破壞異常規(guī)律。（3）對(duì)底板隔水層、陷落柱、破碎帶遭到突然破壞和擾動(dòng)，形成礦井突水危險(xiǎn)性及潛在危害的評(píng)價(jià)。（4）對(duì)承壓水體上開采的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性
