矿山水文地质与水害防治

张玉良

（黑龙江省煤田地质二○四勘探队，黑龙江 七台河154600）

水循环的地理意义在于：在水循环这个庞大的系统中，水不断地运动和转化，使水资源不断更新。水循环维护全球水的动态平衡，进行能量交换和物质转移，不断改造地表形态。水循环在改善土壤的土质方面有着重要的作用。

1 地下水的存在形式

1.1 气态水

它是以气体状态存在于岩土空隙中的水蒸气。

1.2 吸着水

岩土颗粒表面具有电荷，把水分子牢固地吸附在岩土颗粒表面上，形成一层极薄的水膜。由于吸着水紧附于岩土颗粒表面的结合力最牢固，也叫强结合水。吸着水具有极大的黏滞性与弹性，不受重力作用，也不能传递静水压力。

1.3 毛细水

即土体中受毛细管作用保持在自由水面以上的水。它通常分布在潜水面以上，与潜水直接连通，形成毛细水带。

1.4 重力水

它能传递静水压力，有溶解能力，易于流动，泉水、井水和矿坑涌水都是重力水，是水文地质学研究的主要对象。

2 透水层、含水层与隔水层

2.1 透水层

透水层是指能够透过并给出地下水的岩土层。其透水能力的大小可用渗透系数来衡量。渗透系数是指在各项同性介质中，单位水力梯度下的单位流量。渗透系数小于0.01m/昼夜的岩土层称为不透水层，渗透系数介于0.01～1m/昼夜的称为半透水或弱透水层。

2.2 含水层

充满地下水的层状透水岩土层，是地下水储存和运动的场所。

2.3 隔水层

重力水流不能透过的士层或岩层即隔水层。如黏土、亚黏土和致密完整的页岩、火成岩、变质岩等。由于隔水层的存在，使上下两层含水层没有水力联系。所以，在有多层不同水质和水量的含水层地区，需要分层开采地下水时，要确定隔水层的厚度和位置。在地下水位以下开采矿产时，为避免含水层中地下水突入矿井，要保持隔水层的完整。

3 地下水分类

3.1 按照地下水的埋藏条件分类

3.1.1 上层滞水

一般认为，上层滞水是指埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层之上的重力水。其特点是：分布范围小，储量不丰富，受气候影响大，雨季获得补给，补给区与分布区一致

3.1.2 潜水

潜水的特点是：没有压力，只能从水位高的地方向水位低的地方流动；分布广，分布区与补给区基本一致，主要接受大气降水的补给；受季节和气候的影响较大，水量和水位等的变化具有明显的季节性；埋藏浅，但易于受污染。

潜水有自由水面，即潜水面。其形状与地形密切相关，但潜水面坡度总是小于地面坡度。地表至潜水面间的距离称为潜水埋藏深度；潜水面至其底板隔水层顶面间的距离称为潜水含水层厚度；潜水面上任意一点的标高称为潜水位。

潜水面的形状可用等水位线图表示，通过潜水位图可以判断地表水与潜水的补给关系。潜水等水位线一般是具有一定倾斜度的曲面。

3.1.3 承压水

承压水的特点是：含水层具有承压水头，水只能从水压高处向水压低的地方流动。分布较广，分布区与补给区不一致。水量和水位等的变化不具有明显的季节性，潜水埋藏较深。

在适宜的地质条件下，在钻孔打到含水层时，水便喷出地表，形成自喷水流，承压水即自流水。承压含水构造主要有自流盆地和自流斜地。含有一个或多个承压含水层的构造盆地称为自流盆地。自流盆地有三个组成部分：补给区、承压区和排泄区。补给区在盆地边缘位置较高的地区。由于上面没有隔水层，水不具有承压性质，这里的地下水是潜水。位置较低的边缘为排泄区，往往有泉水出露。承压含水层之上有隔水层覆盖的区段为承压区。单斜含水层在下端因构造变动或岩性变化而使水流受阻，便构成自流斜地。

承压水含水层的水面特征可用等水压线图来描述。按等水压线图可测定承压水的流向、水力坡度和每个点的承压水位，判断承压含水层之间及其与潜水的相互补给关系，为矿井疏干降低承压水头提供依据。

3.2 根据岩土空隙的差异分类

3.2.1 孔隙水

孔隙水对煤矿的影响主要取决于孔隙含水层厚度、沉积物颗粒大小及其与每层的相互关系。沉积物颗粒大而均匀，则含水层孔隙大、透水性好、水量大、渗透速度快，勘探建井时需要加大排水能力才能通过。颗粒细而均匀的砂层，易形成流沙。

3.2.2 裂隙水

其一，风化裂隙水。风化裂隙水一般为潜水。被后期沉积覆盖的古风化壳也可赋存承压水。风化裂隙水一般分布比较均匀，水力联系较好，但含水体的规模和水量都有限。

其二，成岩裂隙水。成岩裂隙水赋存于各类成岩裂隙中。成岩裂隙是沉积岩固结脱水及岩浆岩冷凝收缩形成的裂隙。一般情况下，成岩裂隙多为闭合，不构成含水层。陆地喷溢的玄武岩裂隙发育且张开，可构成良好的含水层。

其三，构造裂隙水。构造裂隙水以分布不均匀、水力联系不好为特征。在钻孔、竖井及各种地下工程中，构造裂隙水的涌水量、水位、水温与水质往往变化较大。这是由于构造裂隙的分布密度、方向性、张开性和延伸性极不均匀造成的。遇到裂隙网络时，水量通常较大；触及大的裂隙导水通道，水量可观。

3.3 岩溶水

岩溶水是储存在喀斯特岩层的溶洞或溶蚀裂隙中的重力水。如我国华北石炭二叠纪煤田，在煤系地层下伏的奥陶纪石灰岩中，岩溶承压水十分丰富。岩溶水对矿区影响很大。

总之，水循环的地理意义在于：在水循环这个庞大的系统中，水不断地运动和转化，使水资源不断更新。水循环维护全球水的动态平衡，进行能量交换和物质转移，不断改造地表形态。水循环在改善土壤的土质方面有着重要的意义。

［1］ 陆琰，张礼中，周小元.国内水文地质三维可视化现状研究［J］.南水北调与水利科技，2010，（03）：31-32.

［2］ 王浩锋.有关地下水地球物理勘查技术问题的分析［J］.中国科技博览，2012，（10）：57-58.