地下水在多孔介质中的运动非常复杂，大致可归纳为两类：一类为地下水沿多孔介质的孔隙或遍布于介质中的裂隙运动，即地下水在广义的多孔介质中的运动；另一类为地下水沿大裂隙和管道的流动，如地下水沿巨大的张开裂隙流动。
4.1.1.1 含水层与隔水层的特征
煤系由砂岩、砂质泥岩、泥岩岩层等组合而成，它们都有自身的物理力学性质。在相同的应力作用下，砂质泥岩、泥岩力学强度低，岩石受力发生塑性变形，当应力超过弹性极限后发生破裂，破裂方式主要以黏性剪断为主，产生隐蔽裂隙和闭合裂隙，即使发育张裂隙，但裂隙中往往充填了自身破碎的泥质碎屑物，或遇水膨胀使裂隙闭合，成为隔水层。而砂岩一般致密坚硬发生破裂变形，形成构造裂隙，并在渗透水流冲刷下，使裂隙开启程度迸一步扩大，成为易透水和贮水的含水层。
（1）含水层特征：不同岩类的含水层因其岩性不同，发育程度不同，则地下水赋存与运移条件，储水和导水能力的大小，富水性及其不均匀性都有很大差别，而同一岩类的含水层因其厚度、埋藏条件和岩层组合形式不同，含水空间形态，地下水赋存条件和富水性也有区别。一般来讲，碳酸盐岩类含水层储水与导水能力以及富水性较其他三种岩类含水层强。由于间接充水含水层与直接充水含水层有水力联系，但只能通过直接含水层向矿井充水，它是直接充水含水层的补水源。
（2）隔水层特征：隔水层指在煤层开采过程中能阻隔地表水和直接或间接将充水含水层的水流入矿井或能大大减弱流入矿井水量的岩层，一般有以下几种形式：
1）厚层泥岩、砂质泥岩、致密的粉砂岩隔水层分布在开采煤层冒落带顶部，其上部为中粗粒砂岩含水层。这种情况下，该隔水层将起着阻隔砂岩含水层水流入矿井的作用。这是因为该隔水层是位于导水裂隙带下部范围内，泥岩及其上部砂岩因受煤层回采顶板冒落的影响，而发生下沉形成张断裂隙，其上部砂岩含水层即沿着泥岩中的裂隙渗透而流向矿井，但是在砂岩水渗透过程中，泥岩体积将发生体积膨胀，使裂隙闭合，因而阻隔了砂岩含水层中的水。
2）泥岩、砂质泥岩、致密的粉砂岩互层分布在开采煤层与其下部承压含水层之间，其厚度足以抵抗煤层开采时采动矿压自上而下的破坏和下部承压含水层的水头压力自下而上的破坏时，即足以抵抗矿压与水压的共同作用时，则该隔水层将起到阻隔承压含水层水涌出流入矿井的作用。
3）泥岩、砂质泥岩、致密的粉砂岩和含水层呈互层状或层间分布，隔水层在垂向上对含水层地下水起到较好的阻隔作用，在自然状态下，含水层只是在浅部能获得大气降水和第四纪松散层水补给，大大减弱含水层在深部流入矿井的水量。
4.1.1.2 含水层的边界条件
含水层是地下水储存和运动的场所，赋存于含水层孔隙、裂隙和岩溶介质中。除了在它下面需要一个相对隔水的岩层把重力水拖住，使其占有一定的空间体积外，还有外部的不断补给和排泄，使之发生运动，补给和排泄对地下水运移起着明显的控制作用。
所谓含水层的边界条件，即是指含水层、透水层与隔水层相互组合构成的地下水天然与人工流场中含水层在垂直和水平方向边界条件的补给与排泄条件。常指直接充水含水层边界条件，且分为两类：一类为补给边界，另一类为隔水边界。
（1）补给边界。按直接充水含水层获得补给水源的方式不同，有以下几种：
1）垂直下渗边界：直接充水含水层出露于地表时，接受大气降水与地表水体垂直下渗补给。
直接充水含水层隐伏于新生界之下时，将会接受新生界底部含水层孔隙水垂直下渗补给。
直接充水含水层被第四纪松散含水层覆盖，接受其地下水与地表水下渗补给。
2）侧向径流补给边界：直接充水含水层因断裂切割作用和开采煤层下伏基岩含水层在断层两盘对口部位接受基岩含水层地下水侧向径流补给。
直接充水含水层位于浅部基岩风化带范围内，接受基岩含水层地下水侧向径流补给。
3）顶托越流补给边界：直接充水含水层与下伏基岩承压含水层之间，岩层是隔水层并隐伏于新生界同一孔隙含水层之下，当煤层上部直接充水含水层向矿井充水，水头降低时，孔隙含水层水垂直下渗，其水头随着而变动，则下伏基岩承压含水层地下水，则顶托越流补给孔隙含水层而成为煤层上部直接充水含水层的间接补给水源。
直接充水含水层在断层交叉带与密集带部位向矿井充水，水头降低后，由于断层交叉带与密集带的破碎带宽度较大，裂隙发育，透水性好，沿破碎带接受下伏基岩承压含水层地下水的顶托越流补给。
（2）隔水边界。按直接充水含水层地下水补给或地下水流受阻部位不同，有以下几种：
1）顶部隔水边界：直接充水含水层隐伏于新生界黏土隔水层之下时，阻隔大气降水、地表水体和新生界孔隙含水层地下水垂直渗漏补给。
2）侧向隔水边界：直接充水含水层因断裂切割作用而和断层一盘砂泥岩相对隔水层接触，断层带构成直接充水含水层侧向隔水边界。
直接充水含水层的富水性顺地层倾斜方向随埋藏深度增加而逐渐减弱，以致达到某一深度后逐渐变为相对隔水层，成为侧向隔水边界。
4.1.1.3 含水层的补给和排泄条件
矿井地下水的排泄，从采煤疏排地下水角度出发，采煤引起直接充水含水层向矿井迸水。从补给和排泄观点看，相当于在直接充水含水层的天然流场中设置人工排泄基准面——矿井。在疏排矿井水的过程中，煤层上覆含水层的水位下降，加强了煤系浅部地带大气降水的入渗，减少了地表径流强度，有更多的地表径流转化为地下径流量，而且地下含水层也由径流转化为垂直下渗，增加矿井涌水量。
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