能进入矿床或井巷的水是充水(或涌水)水源。它们有地下水、大气降水、地表水、老窑和废弃井巷的积水。各类水源的充水特点和影响因素各不相同。

(一)地下水

矿体围岩中的地下水是最基本的充水水源。根据地下水与矿体的关系又可分为直接水源和间接水源。某一岩层中地下水构成充水水源，此岩层就称为充水岩层。地下水源的充水特点和强度与充水岩层的性质紧密相关，主要受下面两个因素控制。

1.充水岩层的空隙类型及发育特征

空隙类型(孔隙、裂隙、溶穴)不同，地下水类型(孔隙水、裂隙水、岩溶水)亦不同，这是控制矿坑充水条件的内在因素。依据主要充水岩层的空隙性质，把矿床水文地质类型划分为孔隙充水矿床、裂隙充水矿床、岩溶充水矿床。这3类矿床的充水特征是大不相同的。

(1)孔隙充水矿床

主要是产在新生界岩层中的矿床，如褐煤、油页岩矿床及各种砂矿。此外，矿体产在弱透水坚硬基岩中，但上覆巨厚强透水孔隙含水层的矿床亦属此类。

孔隙充水矿床主要受孔隙岩层的岩性结构、埋藏条件、规模及与地表水联系程度的控制。矿床的充水特点是:①矿井涌水量动态受大气降水影响明显，季节性变化大;②常有地表水的影响，矿井充水程度受地表水性质及流域面积的控制;③岩石强度低、稳定性差、工程地质条件复杂;④多采用露天开采，边坡渗透变形及稳定性成为主要问题。

(2)裂隙充水矿床

裂隙充水矿床受裂隙发育程度和分布规律的控制，一般水文地质条件较简单，但也有例外。

此类矿床的矿水特点为:①矿井涌水量一般比较小。正常情况下，岩层裂隙率小于1%，裂隙宽度小于1mm，透水性较弱。②具有不均一性和方向性。这是由裂隙发育的规律决定的。③疏干排水的影响范围小。由于裂隙岩层透水性弱，降落漏斗难以向外扩展，一般局限在数十米至数百米内。

(3)岩溶充水矿床

岩溶充水矿床在我国分布范围广，涉及矿种多。北方石炭-二叠系煤田、南方二叠系煤田及部分中低温热液矿床、大部分矽卡岩型矿床都属此类。该类矿床的矿坑充水条件一般比较复杂。

岩溶充水矿床的充水特征为:①矿井涌水量大。国内外的大小矿山，绝大多数都是岩溶充水矿床。矿井的总涌水量可达每天几十万立方米，单个矿井的涌水量也常为20000m³/d以上。②以突水为主要充水方式。矿井涌水量往往取决于几个大的突水点，单点突水量可达每小时数千立方米。矿井总涌水量极不稳定，随大突水点的出现短时剧增，多年动态曲线呈现不均匀地跳跃式上升(图11-1)。突水点往往集中出现在某一方向或某一地点。③矿井排水的影响范围可以扩展很远。这可能改变区域水文地质条件，破坏自然环境。

岩溶充水矿床还可以按照充水岩层的岩溶空间形态划分为3个亚类。即以溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床、以溶洞充水为主的岩溶充水矿床、以暗河管道充水为主的岩溶充水矿床。这3个亚类的矿坑充水特征也具有明显的区别。

2.充水岩层中地下水的性质及水量大小

流入矿井的地下水包括地下水的贮存量和补给量。这是性质完全不同的两个组成部分。地下水的贮存量又称静储量，以充水岩层空隙中所含水的体积表示，其大小主要取决于充水岩层的储水和给水能力;地下水的补给量又称动储量，它与一定的补给和排泄相联系，以地下水径流的形式出现在充水岩层中，并以径流量表示，其大小主要决定于含水系统的规模和补给条件。补给条件包括:①透水岩层厚度;②充水岩层的出露面积;③边界条件。这些条件决定了充水岩层接受补给的能力以及来自垂向、侧向补给量的大小。

图11-1 焦作煤田九里山矿矿井总涌水量动态曲线

如充水水源以贮存量为主，矿坑涌水特点是:疏干排水初期涌水量相对较大，随着时间的延续涌水量逐渐减小，容易疏干;若充水水源以补给量为主，则矿坑涌水量相对较稳定，矿床不易疏干。可见，查清水源的性质具有重要意义。但是，地下水水源的性质及补给量的大小在矿井疏干排水过程中是会变化的，要注意分析矿井排水量的构成，搞清含水层的一般疏干过程。

(二)大气降水

大气降水是地下水的主要补给来源，因此，矿床充水特征不同程度地受到大气降水的影响。矿井涌水量的动态曲线往往与当地大气降水过程具有相似性(图11-2)，常表现出明显的季节变化和多年周期变化。

大气降水对地下矿坑的充水作用不仅取决于自身的特点，还受地表入渗条件的制约，必须综合考虑。

1.降水量的大小和分布

矿井涌水量的大小往往与月累积降水量密切相关。由于降水量在一年内分布不均匀，形成雨、旱两季，矿井涌水量也相应地有旱季正常涌水量(Q₀)与雨季最大涌水量(Q_max)之分，两者相差悬殊。前者相对较小且稳定，来自充水岩层中地下水源的基流量;后者为雨季剧增的峰值涌水量，滞后于降水量峰值一定的时间段出现，常对矿井构成威胁。以大气降水为直接充水水源的矿井，预测雨季最大涌水量及采取相应的防治措施是矿山生产中的重要课题。

将矿井年最大涌水量与正常涌水量的比值定义为季节变化系数(η):

水文地质学概论

可用它来评价降水的充水程度。由于年最大涌水量受年降水量的控制，具有多年的周期性变化，一个矿区的Q_max值和η值均不是常数，其大小在不同降水类型年相差很大，这正是年降水量变化的反映。

2.降水性质与地表入渗条件

大气降水通过岩层的空隙入渗而与地下矿井(坑)相联系，因此矿井涌水量的大小和动态不完全取决于降水量的大小，还和降水强度与地表入渗条件的配合有关。降水强度用单位时间的降水量来表征。地表入渗条件由入渗通道和地形汇水类型决定。入渗通道分为面状入渗式和集中灌入式，地形汇水类型分散流地形(坡度大、切割强烈的山脊和山坡)、滞流地形(坡度小或较平坦的平原和台地)和汇流地形(低洼盆地)。在相同的地表入渗条件下，不同强度和分布的等量降水，引起的矿坑涌水量增量不同。若大气降水为面状渗入方式，降水入渗量将受到入渗速率的限制。对于汇流地形中的灌入式通道，矿坑涌水量增量可随降水强度增大而增加。

图11-2 矿坑涌水量随降水量变化曲线图

(三)地表水

地表水能否成为矿井充水水源，关键在于是否存在充水途径。充水途径有天然的和人为的两类。天然的有充水岩层和导水断裂带等;人为的有采空区塌陷和疏干排水引起的岩溶地面塌陷等。地表水对矿井的充水程度取决于以下3个方面。

1.地表水体的性质和规模

常年性的大水体可成为定水头补给边界，使矿坑涌水量呈现大而稳定的特点，不易疏干;季节性水体只能定期(雨季)间断补给，矿坑涌水量随季节变化，受大气降水过程控制，但与同条件下仅受大气降水充水的矿井相比，涌水量的动态有一定的差异，主要表现为雨季矿井涌水量的增减速率不同，即增加快减少慢，特别是位于流域面积较大的河谷中下游的矿井更为显著。

2.地表水体与矿井(坑)的相对位置

地表水体与矿井的相对位置包括两方面:一是指两者位置高程的相对关系。显然，只有位置高程大于矿井的地表水体，才有可能成为充水水源。二是指两者之间的距离。开采埋藏标高低于地表水体的矿床时，若其间为相对隔水岩层，只有处于矿体开采破坏带之内的地表水体才能对矿井起充水作用;若其间为相对均质的透水层，一般情况下，矿坑距离地表水体越近，影响越大，充水作用越强。矿坑与地表水体之间的垂距，决定地表水体入渗量的大小，随着矿井的埋深增大，垂距加长，地表水体的渗入影响会逐渐减弱，所以，地表水体对深部开采的影响弱于浅部，达到一定深度，则影响消失。矿井与地表水体之间的水平距离，决定地表水体是否位于矿井疏干排水的影响范围之内，位于其内可以构成定水头的地表水体，距离矿坑越近，充水作用越强，矿坑涌水量越大。

3.矿井(坑)与地表水体之间岩石的透水性

岩石透水性控制了疏干排水影响的范围，垂直入渗水流的大小及影响深度是决定地表水体能否使矿坑充水的关键。地表水体与矿井之间若为相对隔水岩层，地表水体即使在矿井附近，只要采动破坏带没有波及，也不会成为充水水源。若地表水体与矿井之间为强透水岩层，地表水体即使远离矿井，也可形成强烈充水。此外，由于岩石透水能力的各向异性，处在同一矿井不同方位的地表水体，其充水作用可相差悬殊，这在岩溶化充水岩层疏干排水时表现得最为突出。

(四)老窑及废弃井巷的积水

老窑和废弃的巷道中往往有大量积水，有时积水量达几十万立方米，它们对其下部或相邻的采区具有很大的威胁。特别是位置难以预测的老窑，一旦揭露，便发生突水。老窑积水常常具有一定的水压，对巷道的顶板岩石及支护具有破坏性，威胁现场作业人员的安全。老窑积水的充水特点是:来势猛、历时短、破坏性大。老窑积水一般为“死水”，即使水量很大也容易疏干。若知道采空面积和开采上、下限，可以估算积水量并进行探放。

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文章来源：天狐定制

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