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1、第一讲第一讲 矿井防治水概论矿井防治水概论 一、矿井水害的定义和一般特点一、矿井水害的定义和一般特点矿井水害是指在煤矿基建和生产过程矿井水害是指在煤矿基建和生产过程 中地下水涌入采掘空间，由于排水能力相中地下水涌入采掘空间，由于排水能力相 对不足而造成对不足而造成 淹没巷道、工作面、采区、淹没巷道、工作面、采区、 矿井矿井( (不同水平乃至不同水平乃至 整个矿井整个矿井) )的现象，它的现象，它 轻则影响生产，重则造成轻则影响生产，重则造成 人员伤亡的恶性人员伤亡的恶性 事故，是煤炭资源开发过程中事故，是煤炭资源开发过程中 一种突发性一种突发性 的地质灾害。的地质灾害。矿井水害是地下水非正常涌
2、入井巷和矿井水害是地下水非正常涌入井巷和 工作工作 面的现象，这里，一方面要强调它的面的现象，这里，一方面要强调它的 突发性，另一方面要强调它的灾害性。突发性，另一方面要强调它的灾害性。 二、矿井水害的防治思想二、矿井水害的防治思想矿井水害是可以防治的，只要搞清矿矿井水害是可以防治的，只要搞清矿 井的充水井的充水 特征，并采取适当的工程措施，特征，并采取适当的工程措施， 不仅可以安全不仅可以安全 采出受水威胁的煤炭资源，采出受水威胁的煤炭资源， 而且能够提高矿井而且能够提高矿井 防治水技术水平，从而防治水技术水平，从而 为矿床水文地质学的发为矿床水文地质学的发 展做出积极的贡献展做出积极的贡献
3、 。一般地，矿井水的防治应当从水文地一般地，矿井水的防治应当从水文地 质条件的分析着手，即从区域到水文地质质条件的分析着手，即从区域到水文地质 条件研究开始，确定井田在条件研究开始，确定井田在 水文地质单元水文地质单元 中所处的位置，重点分析地下水的补给、中所处的位置，重点分析地下水的补给、 径流和排泄条件。水文地质条件的分析最径流和排泄条件。水文地质条件的分析最 好以水文地质单元为分析对象，通过对地好以水文地质单元为分析对象，通过对地 下水流场、水化学场的分析建立水文地质下水流场、水化学场的分析建立水文地质 概念模型。概念模型。 对于井田而言，应重点分析矿井充水对于井田而言，应重点分析矿井充
4、水 条件，确定条件，确定 充水水源和导水通道，对水害充水水源和导水通道，对水害 类型做出划分，同类型做出划分，同 时，对水害威胁程度做时，对水害威胁程度做 出评价。出评价。矿井水害防治的工作重点是对水患做矿井水害防治的工作重点是对水患做 出诊断，同时应提出具体的防治水措施。出诊断，同时应提出具体的防治水措施。 事实上，水患诊事实上，水患诊 断、评价、防治水措施三断、评价、防治水措施三 者缺一不可，三要素共者缺一不可，三要素共 同构成防灾、减灾同构成防灾、减灾 的目标路线。的目标路线。 三、在长期与煤矿水害斗争的过程中，积三、在长期与煤矿水害斗争的过程中，积 累了大量宝贵的经验，使得人们对矿井水
5、累了大量宝贵的经验，使得人们对矿井水 害类型的认识水平日益提高。目前，对矿害类型的认识水平日益提高。目前，对矿 井水害类型的划分基本形成如下观点：井水害类型的划分基本形成如下观点： 1 1、按水源类型划分：按水源类型划分： 顶板水、底板水、老顶板水、底板水、老 空水空水 2 2、按导水通道划分：断层突水、陷落柱突按导水通道划分：断层突水、陷落柱突 水、裂隙岩体突水、封闭不良钻孔突水、水、裂隙岩体突水、封闭不良钻孔突水、 煤煤( (岩岩) )柱突水柱突水 3 3、按水源含水介质类型划分：孔隙水、裂按水源含水介质类型划分：孔隙水、裂 隙水、岩溶水隙水、岩溶水科学分类体现了人们对事物认识高度和科学分
6、类体现了人们对事物认识高度和 认识水平，认识水平， 也是学科发展水平的标志，我也是学科发展水平的标志，我 们经常运用科学分类手段对矿井水害类型们经常运用科学分类手段对矿井水害类型 做出分类并加以细化。做出分类并加以细化。四、解决煤矿水害问题的切入点四、解决煤矿水害问题的切入点 A A、 充水水源是否存在，回答有没有水的问题？充水水源是否存在，回答有没有水的问题？ B B、 充水途径是否存在，回答水从哪里来的问题？充水途径是否存在，回答水从哪里来的问题？ C C、 充水强度大小，回答有多少水来的问题？充水强度大小，回答有多少水来的问题？煤 矿 水 害A、充水水源B、充水途径C、充水水量矿井充水水
7、源及其勘探途径矿井充水水源及其勘探途径矿坑充水水源（按空间位置）顶板水底板水老空水预 疏 放 探 查 条 件放 水 试 验 条 件确定 采空 区面 积和 积水 范围充水途径天然通道人工通道导 水 裂 隙导 水 断 层陷 落 柱岩 溶 塌 洞顶 板 三 带底 板 三 带防 水 煤 岩 柱不 良 钻 孔点状通道线状通道面状通道涌水量计算方法类 比 法解 析 法数 值 法统 计 学 方 法矿井水文地质类型简单中等复杂极 复 杂煤矿水害的特点煤矿水害的特点 突水次数和突水强度呈现上升趋势突水次数和突水强度呈现上升趋势 废弃矿井与小窑诱发突水明显上升废弃矿井与小窑诱发突水明显上升 对基本水文地质条件认识
8、不清导致的突水对基本水文地质条件认识不清导致的突水 事故占有较大比例事故占有较大比例煤矿水害事故多发原因分析煤矿水害事故多发原因分析 1 1、现有防治水技术手段利用不够，防治水工作现有防治水技术手段利用不够，防治水工作 规范化程度低规范化程度低 2 2、对人类活动诱发的突水事故防范措施不到对人类活动诱发的突水事故防范措施不到 位位 缺乏专门的防治水队伍和规范化的水害监管体缺乏专门的防治水队伍和规范化的水害监管体 系系 3 3、相对落后的水害防治技术不能满足生产条相对落后的水害防治技术不能满足生产条 件要求件要求 4 4、隐蔽型导水构造的精细探查技术与装备不隐蔽型导水构造的精细探查技术与装备不
9、足足 5 5、深矿井开发突水机理及煤层抽冒诱发的采深矿井开发突水机理及煤层抽冒诱发的采 空区透水机理有待于研究空区透水机理有待于研究五、水文地质的探查方法五、水文地质的探查方法主要包括：主要包括： 物探物探 、钻探、化探、试验钻探、化探、试验物探方法主要依据介质的电性、弹性物探方法主要依据介质的电性、弹性 波、波、 磁场强度、重力场的差异对不同介质磁场强度、重力场的差异对不同介质 及其界面进行判识，从而满足矿井防治水及其界面进行判识，从而满足矿井防治水 中对异常地质体的探测要求。中对异常地质体的探测要求。地震地震主要探测断层、陷落柱，目前主主要探测断层、陷落柱，目前主 要发展二维地震和三维地震
10、；但费较高。要发展二维地震和三维地震；但费较高。电法电法含、导水异常的探查，目前主要含、导水异常的探查，目前主要 发展发展 瞬变电磁法、直流电法、音频电透视、瞬变电磁法、直流电法、音频电透视、 电测井；电测井；物探方法具有大范围、大尺度探查的特物探方法具有大范围、大尺度探查的特 点，点， 但其局限性在于难以克服多解性的缺陷但其局限性在于难以克服多解性的缺陷 ，往往需要通过钻探等其它手段来验证。，往往需要通过钻探等其它手段来验证。 钻探方法是通过钻探工程了解地层的结钻探方法是通过钻探工程了解地层的结 构特点、含隔水层的空间特征。钻探方法构特点、含隔水层的空间特征。钻探方法 是各种试验方法赖以实施
11、的基础，如抽水是各种试验方法赖以实施的基础，如抽水 试验、放水试验、连通试验等需要钻孔形试验、放水试验、连通试验等需要钻孔形 成以后才能组织实施。成以后才能组织实施。 钻探手段往往施工周期长，揭露的水文钻探手段往往施工周期长，揭露的水文 地质信息有限，常常给人地质信息有限，常常给人“ “一孔之见一孔之见” ”之感。之感。 化探化探水化学分析方法的简称。地下水水化学分析方法的简称。地下水 的化学成份往往代表着其赋存地层的环境的化学成份往往代表着其赋存地层的环境 特征，按照各种特征离子的含量、矿化度特征，按照各种特征离子的含量、矿化度 、 水质类型等，可以对不同含水层地下水水质类型等，可以对不同含
12、水层地下水 做出区分，从而对井下涌水的来源进行识做出区分，从而对井下涌水的来源进行识 别。别。 试验试验任何学科的发展都离不开试验，任何学科的发展都离不开试验， 矿床水文地质学也不例外。有关水文地质矿床水文地质学也不例外。有关水文地质 学中的试验方法，学中的试验方法， 如抽水试验往往在煤田如抽水试验往往在煤田 勘探阶段就开始应用，在煤矿生产中作为勘探阶段就开始应用，在煤矿生产中作为 一种补充勘探手段，也会经常使用。一种补充勘探手段，也会经常使用。 矿床水文地质工作中经常使用的试验手矿床水文地质工作中经常使用的试验手 段当然要算是放水试验了，它具有节约工段当然要算是放水试验了，它具有节约工 程费
13、用和直接了解矿井充水性的优点，放程费用和直接了解矿井充水性的优点，放 水试验成果的权威性也正体现于此。水试验成果的权威性也正体现于此。防治水技术措施防治水技术措施水患诊断结论明确以后，接下来的工作就是水患诊断结论明确以后，接下来的工作就是 采取采取 有针对性的防治水措施了，以水害类型划分有针对性的防治水措施了，以水害类型划分 的防的防 治水技术措施如下：治水技术措施如下： 以断层作为防范对象以断层作为防范对象预注浆通过断层、留设预注浆通过断层、留设 防水煤岩柱；防水煤岩柱； 以陷落柱作为防范对象以陷落柱作为防范对象封堵陷落柱，留设一封堵陷落柱，留设一 定的防水煤柱后，解放其周边煤炭资源；定的防
14、水煤柱后，解放其周边煤炭资源；以裂隙岩体整体作为防范对象以裂隙岩体整体作为防范对象对含导水异常对含导水异常 区进行注浆加固。区进行注浆加固。 以封闭不良钻孔作为防范对象以封闭不良钻孔作为防范对象采用工采用工 程措施，重新进行封孔处理。程措施，重新进行封孔处理。以老空水作为防范对象以老空水作为防范对象在经济技术条在经济技术条 件允许的条件下疏放老空水，彻底消除透件允许的条件下疏放老空水，彻底消除透 水隐患；对于采空区积水体积太大，全面水隐患；对于采空区积水体积太大，全面 疏放不合理，不具备解放受水威胁煤炭资疏放不合理，不具备解放受水威胁煤炭资 源的条件，从安全角度考虑，不应动用这源的条件，从安全
15、角度考虑，不应动用这 部分煤炭资源。部分煤炭资源。 大面积煤炭开发存在安全隐患的井田，采大面积煤炭开发存在安全隐患的井田，采 取如下措施：取如下措施：帷幕截流技术；帷幕截流技术； 底板改造技术；底板改造技术；全面疏降含水层水压的技术。全面疏降含水层水压的技术。防治水技术防治水技术 在长期预防和治理矿井水害的实践中，在长期预防和治理矿井水害的实践中， 各科研院所、各科研院所、 高等院校与各大水矿区密切高等院校与各大水矿区密切 合作，通过科研攻关项目、工业性试验项合作，通过科研攻关项目、工业性试验项 目等的实施研究和开发了如下防治水技术目等的实施研究和开发了如下防治水技术 及装备，在推动行业技术进步中做出了积及装备，在推动行业技术进步中做出了积 极的贡献。极的贡献。 在这里，我们将其中的部分成在这里，我们将其中的部分成 果介绍给大家果介绍给大家 技术之一：矿井水文地质条件综合勘探技术之一：矿井水文地质条件综合勘探 为矿井设计提供基础水文地质信息为矿井设计提供基础水文地质信息 技术之二：矿井涌水量计算与预测技术之二：矿井涌水量计算与预测提供提供 矿井的最大涌水量、正常涌水量及来源、矿井的最大涌水量、正常涌水量及来源、 组成和变化规律，为矿井防排水系统设计组成和变化规律，为矿井防排水系统设计 提供依据。提供依据。 技术之三：采区及工作
