第六章矿井水.doc

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。我国煤矿水文地质条件极为复杂，包括地表水、冲积层水、老空 水和底板水等，不仅水文地质类型多而复杂，而且水害严重程度为世界罕见。国家一直重视 矿井水的防治工作。为有效防范、遏制煤矿重特大事故的发生，2009年国家安全生产监督 总局在《煤矿防治水规定》（1984年）和《煤矿防治水工作条例》（1986年）的基础上以部门规章颁布了《煤矿防治水规定》，对煤矿防治水工作提出了具体要求。本章重点介绍地下水的基本知识、矿井水的充水条件和矿井水的防治。 第一节 地下水的基本知识 一、自然界的水循环 地球上各种形态的水都处于不断运动和相互转换之中，形成了水文循环。水循环直接 涉及自然界中一系列物理、化学和生物过程，对人类社会的生产、生活和整个地球生态都有 重要意义。 传统意义上的水循环，是指地球上各种形态的水在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗和径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程，也就是水的自然循环过程。 从全球整体角度来说，这一循环过程可以设想为从海洋蒸发开始，蒸发的水汽升入空中并被气流输送至各地，大部分仍留在海洋上空，少部分被气流输送深入内陆，在适当条件下这些水汽凝结成降水。其中，海面上空的降水直接回归海洋，降落到陆地表面的雨雪除重新蒸发升入空中的水汽外，一部分成为地面径流补给江河、湖泊，另一部分渗入土壤和岩层中，转化为壤中流和地下径流。地面径流、壤中流和地下径流最后都流人海洋，构成全球性统一的、连续有序的动态水循环大系统。 通常，按水循环不同途径和规模，可将全球水循环区分为大循环和小循环。从海洋蒸发上升的水汽被气流带到陆地，遇冷凝聚而以降水方式落到地面。降落的水一部分被蒸发而 重新回到空中，一部分形成地表径流汇入江河、流归海洋。这种海洋与陆地之间的水迁移和 交换现象称之为大循环。 从海洋表面蒸发变成的水汽上升到空中，遇冷凝聚后又降落到海洋上，或者从陆地上蒸发变成水汽上升到空中，遇冷凝聚后又降落到陆地上，这种海洋内部或陆地内部的水的迁移和交换现象称之为小循环。 水的大循环与小循环实际上并不是截然分开的而是互相联系的，小循环往往包含在大 循环内部。水循环的总趋势是海洋向陆地输送水汽，而陆地的一部分径流又流回大海。在水的循环过程中，地球上的大气圈、水圈和岩石圈之间，通过蒸发、降水、下渗等形式也进行 着水的交换。 二、地下水的物理性质和化学性质 自然界中，存在于岩石圈中的水称为地下水，即指埋藏在地表以下、贮存于岩土空隙中 的水。地下水并不是化学纯水，由于它参与了自然界的水循环，所以它具有相当复杂的化学 成分，并呈现出不同的物理性质和化学性质。 （一）地下水的物理性质 地下水的物理性质主要包括温度、颜色、透明度、气味、口味等。 1.温度 地下水的温度主要受气温和地热控制，随自然地理、地质条件和循环深度的变化而变 化。如寒带和常年积雪地带的浅层地下水的温度可低于0℃，而埋藏于火山活动地区和地 壳深处的地下水，温度可达数十摄氏度，甚至超过100℃。 2.颜色 一般情况下常见的地下水与化学纯水一样，是无色透明的。当水中含有某些元素或含 有较多的悬浮物质和胶质体物质时，便会带有不同的颜色（表6 -1）。 表6 -1 地下水颜色与其中存在物质的关系 水中存在物质 硫化氢 低价铁 高价铁 硫细菌 锰化合物 腐植酸 黏土 水的颜色 翠绿色 浅蓝色 黄褐色 红色 暗红 暗黄或 无荧光 浅绿色 灰黑色 淡黄色 3.透明度 地下水的透明度取决于其中固体和胶体悬浮物的含量。常见的地下水一般是透明的。 4.气味（嗅） 地下水的气味取决于水中所含的气体成分和有机物质，一般的地下水是无味的，但当水中含有H2S气体时，水便具有臭鸡蛋味;当水中含有亚铁离子时，水即有铁腥味;当水中含有腐植酸时，水常有沼泽味。其气味强弱与温度有关，一般在低温时气味不易辨别，而加热到40℃左右时气味最显著。 5.味道（口味） 地下水的味道取决于其中所含的盐分和气体。例如，含氯化钠的水具咸味;含硫酸钠的 水具涩味;含氯化镁或硫酸镁的水具苦味;含氧化铁的水有锈味;大量有机质的存在能使水 具甜味;二氧化碳在水中含量较多时，能使水清凉可口;而溶有重碳酸钙、重碳酸镁的水则味 美适口。味道的强弱，取决于各种有关成分的浓度和地下水的温度。在2