煤矿水害现状及防治对策0

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1、煤矿水害现状及防治水对策煤矿水害现状及防治水对策1 一、我国煤矿水害事故情况一、我国煤矿水害事故情况 二、我国煤矿水害现状二、我国煤矿水害现状 三、煤矿水害防治水技术研究现状三、煤矿水害防治水技术研究现状 四、水害防治对策四、水害防治对策 2 我国是世界上煤炭资源及原煤产量最大的我国是世界上煤炭资源及原煤产量最大的国家之一，煤炭资源丰富，国家之一，煤炭资源丰富，2000m2000m深度以上约深度以上约5.575.57万亿吨；万亿吨；1000m1000m深度以上深度以上2.82.8万亿吨。也是万亿吨。也是煤矿灾害最为严重的国家，作为煤矿五大灾害煤矿灾害最为严重的国家，作为煤矿五大灾害之一的煤矿水

2、害事故频频发生。之一的煤矿水害事故频频发生。 据不完全统计，在过去的据不完全统计，在过去的2020年里，有年里，有220220多多个矿井被水淹没，死亡个矿井被水淹没，死亡80008000多人，经济损失高多人，经济损失高达达300300多亿元人民币。下表反映多亿元人民币。下表反映19961996年年20042004年年煤矿水害事故情况。煤矿水害事故情况。一、我国煤矿水害事故情况一、我国煤矿水害事故情况3年份 969798990001020304事故总数 150120124123104109162137119死亡人数 488450507468351432516551393重大事故 13101065

3、99145死亡人数 193146159148651681302311074 20052005年年发发生生水水害害事事故故104104起起，死死亡亡593593人人，同同比比增增加加1818起起，多多死死亡亡9393人人，分分别别上上升升20.9%20.9%和和18.6%18.6%。水害事故死亡人数占全国煤矿总死亡人数的水害事故死亡人数占全国煤矿总死亡人数的9.9%9.9%。 由由此此可可以以看看出出，近近年年来来我我国国煤煤矿矿水水害害事事故故发发生生的的频频率率、人人员员伤伤亡亡、经经济济损损失失都都呈呈现现出出明明显显的的上上升升趋趋势势，特特别别是是进进入入0505年年7 7月月以以来来

4、，又又先先后后发发生生了了江江西西上上栗栗县县永永胜胜煤煤矿矿“7.7” “7.7” 水水害害事事故故、广广东东省省梅梅州州兴兴宁宁市市罗罗岗岗镇镇福福胜胜煤煤矿矿“7.14”“7.14”特特大大水水害害事事故故和和广广东东省省梅梅州州兴兴宁宁市市黄黄槐槐镇镇大大兴兴煤煤矿矿“8.7”“8.7”特特别别重重大大突突水水事事故故。造造成成了了严严重重的的人人员员伤亡和经济损失。伤亡和经济损失。 通通过过对对以以上上突突水水事事故故的的初初步步分分析析，发发现现我我国国煤矿煤矿水害事故具有以下特点水害事故具有以下特点：5水害死亡率上升。尽管煤矿死亡事故总体上在逐年下降，水害死亡率上升。尽管煤矿死亡

5、事故总体上在逐年下降，但煤矿水灾死亡事故却在逐年上升，单次水害死亡率也但煤矿水灾死亡事故却在逐年上升，单次水害死亡率也有上升的趋势。有上升的趋势。老空透水事故多发。老空透水事故多发。20042004年年4343起重特大水害事故中，有起重特大水害事故中，有4040起属老空透水事故，占重特大水害事故的起属老空透水事故，占重特大水害事故的93.093.0。20052005年年1 16 6月份月份2323起重特大水害事故中，有起重特大水害事故中，有2121起属老空起属老空透水事故，占重特大水害事故的透水事故，占重特大水害事故的91.391.3。乡镇小煤矿水害事故多发。乡镇小煤矿水害事故多发。20042

6、004年发生重特大水害事故年发生重特大水害事故4343起、死亡起、死亡286286人，其中乡镇小煤矿发生人，其中乡镇小煤矿发生3737起、死亡起、死亡231231人，占重特大水害事故的人，占重特大水害事故的86.186.1和和80.880.8。20052005年年1 16 6月份发生重特大水害月份发生重特大水害2323起、死亡起、死亡162162人，其中乡镇小煤人，其中乡镇小煤矿发生矿发生1919起、死亡起、死亡138138人，占重特大水害事故的人，占重特大水害事故的82.682.6和和85.285.2。 6雨季水害多发。我国南方部分矿区地面塌陷比较严重，雨季水害多发。我国南方部分矿区地面塌陷

7、比较严重，在雨季井下涌水量与降雨量相关性非常强，强雨之后的在雨季井下涌水量与降雨量相关性非常强，强雨之后的几个小时井下水量就显著增大。据调查统计，自几个小时井下水量就显著增大。据调查统计，自20002000年年以来，湖南、江西、贵州、云南、四川、重庆等地区重以来，湖南、江西、贵州、云南、四川、重庆等地区重特大水害事故有特大水害事故有7070发生在雨季。发生在雨季。国有大矿淹井损失较大。国有大矿井巷工程和机电设备国有大矿淹井损失较大。国有大矿井巷工程和机电设备较多，一旦发生突水淹井，大部分设备将全部报废，矿较多，一旦发生突水淹井，大部分设备将全部报废，矿井排水恢复后，井巷维修任务也非常重，造成的

8、经济损井排水恢复后，井巷维修任务也非常重，造成的经济损失也比较大。如失也比较大。如20042004年年9 9月月2121日，河北省邯郸市峰峰矿日，河北省邯郸市峰峰矿区永顺煤矿违法越层越界开采区永顺煤矿违法越层越界开采9 9号煤，在掘进过程中发号煤，在掘进过程中发生底板奥灰突水，井下水量通过采空区溃入峰峰集团牛生底板奥灰突水，井下水量通过采空区溃入峰峰集团牛儿庄矿，造成全井被淹。这次事故虽然没有人员伤亡，儿庄矿，造成全井被淹。这次事故虽然没有人员伤亡，但造成了直接经济损失达但造成了直接经济损失达2.372.37亿元。间接经济损失达亿元。间接经济损失达1.451.45亿元。亿元。7 煤矿开采多为地

9、下作业，在井巷开拓和煤煤矿开采多为地下作业，在井巷开拓和煤层的回采过程中，不可避免地要接近、揭露或层的回采过程中，不可避免地要接近、揭露或破坏某些含水层，从而形成水害。我国煤矿水破坏某些含水层，从而形成水害。我国煤矿水害主要有以下几个方面：害主要有以下几个方面：2.1 2.1 地表水体及大气降水造成的水害地表水体及大气降水造成的水害 地表水体通过矿区含水层露头、塌陷区、地表水体通过矿区含水层露头、塌陷区、古井溃入矿井造成的水害事故，特别是暴雨、古井溃入矿井造成的水害事故，特别是暴雨、洪水溃入矿井造成的淹井灾害及泥石流、滑坡洪水溃入矿井造成的淹井灾害及泥石流、滑坡造成的淹埋矿井及工业广场的灾害，

10、其面广量造成的淹埋矿井及工业广场的灾害，其面广量大。我国受地表水威胁的有江西、湖南、贵州、大。我国受地表水威胁的有江西、湖南、贵州、二、我国煤矿水害现状二、我国煤矿水害现状8 河河南南、河河北北、山山东东、山山西西、陕陕西西、甘甘肃肃、辽辽宁宁、黑黑龙龙江江、吉吉林林等等省省。其其共共同同特特点点是是：煤煤层层埋埋藏藏较较浅浅，第第四四系系覆覆盖盖层层较较薄薄，矿矿区区含含水水层层浅浅部部岩岩溶溶发发育育，容容易易接接受受地地表表水水的的补补给给，或或矿矿区区地地表表径径流流、汇汇水水面面积积大大。近近几几年年，因因洪洪水水发发生生地地表表水水溃溃入入矿矿井井及及泥泥石石流流、滑滑坡坡造造成成

11、的的水水害害事事故故有有增增无无减减，损损失失巨巨大大大大。如如19941994年年雨雨季季，全全国国1717个个省省份份6363个个矿矿务务局局168168对对矿矿井井遭遭受受暴暴雨雨袭袭击击，冲冲走走煤煤炭炭300300余余万万吨吨，影影响响产产量量700700余余万万吨吨，死死亡亡245245人，直接经济损失人，直接经济损失20.420.4亿元。亿元。9 1995 1995年由于降雨极不均衡部分地区遭受百年年由于降雨极不均衡部分地区遭受百年不遇的洪涝灾害，有不遇的洪涝灾害，有1818个省区个省区5757个矿务局个矿务局145145对矿井遭受水灾，矿井被淹，冲毁淹没巷道对矿井遭受水灾，矿井

12、被淹，冲毁淹没巷道37.5237.52万万m m，居民住房，居民住房36.5036.50万万m2m2，设备，设备73007300台台件，冲走煤炭件，冲走煤炭883883万吨，影响产量万吨，影响产量339.3339.3万吨，万吨，经济损失达经济损失达15.3315.33亿元。乡镇煤矿雨季受灾更亿元。乡镇煤矿雨季受灾更加严重，如山东临沂地区龙山镇煤矿，加严重，如山东临沂地区龙山镇煤矿，19931993年一次淹井死亡年一次淹井死亡5959人，山东枣庄市黄贝矿人，山东枣庄市黄贝矿19931993年年1111月月2929日发生特大突水事故，造成矿日发生特大突水事故，造成矿井淹没，井淹没，2929人遇难。

13、人遇难。 此类水害往往来得突然迅猛，井下作业此类水害往往来得突然迅猛，井下作业人员无法撤出，造成重大损失和人身伤亡。人员无法撤出，造成重大损失和人身伤亡。因此此类水害的防治，必须防水重于排水因此此类水害的防治，必须防水重于排水，防重防重 10 于治。加强对河流、水库、塌陷积水区等地表水因于治。加强对河流、水库、塌陷积水区等地表水因素的分析、观测、减少和防止水体向矿井渗漏和溃素的分析、观测、减少和防止水体向矿井渗漏和溃入。具体措施是：截断补给水源、疏堵漏水段、辅入。具体措施是：截断补给水源、疏堵漏水段、辅砌和改造河流、填排塌陷区积水。砌和改造河流、填排塌陷区积水。2.2 2.2 冲积层水害冲积层

14、水害 冲积层中富水性强的含水层，如流砂、砂石层冲积层中富水性强的含水层，如流砂、砂石层水在煤矿开采过程中溃入矿井而造成的灾害。受此水在煤矿开采过程中溃入矿井而造成的灾害。受此类水害威胁比较严重的有淮南、淮北、徐州、大屯、类水害威胁比较严重的有淮南、淮北、徐州、大屯、鹤岗、辽源等局。该类水害威胁的煤炭储量约鹤岗、辽源等局。该类水害威胁的煤炭储量约5050亿亿吨。造成此类水害事故的主要原因：一是受强含水吨。造成此类水害事故的主要原因：一是受强含水冲积层威胁的煤层开采过程中，防水煤柱留设不足，冲积层威胁的煤层开采过程中，防水煤柱留设不足，冒落带直接进入松散强含水层造成溃水甚至溃泥砂冒落带直接进入松散

15、强含水层造成溃水甚至溃泥砂 11 事故，或导水裂隙带进入冲积层造成溃水事事故，或导水裂隙带进入冲积层造成溃水事故，其中有些急倾斜煤层开采过程中，更易故，其中有些急倾斜煤层开采过程中，更易发生溃水事故；二是在断层破碎带、裂隙发发生溃水事故；二是在断层破碎带、裂隙发育段冒落高度特大，造成溃泥砂、溃水事故。育段冒落高度特大，造成溃泥砂、溃水事故。如徐州义安矿如徐州义安矿704704工作面在推进工作面在推进290m290m时，上方时，上方开了开了“天窗天窗”，发生了冲积层底部砾石层水，发生了冲积层底部砾石层水溃入井下突水事故，最大突水量溃入井下突水事故，最大突水量453.6m3/h453.6m3/h，

16、水夹砾石、矸石、煤块等杂物共水夹砾石、矸石、煤块等杂物共1600m31600m3涌入涌入井下。井下。2.3 2.3 老窑水造成的水害老窑水造成的水害 老窑水可分为两种类型：古窑老区积水老窑水可分为两种类型：古窑老区积水和采空区积水。限于当前开采技术，古窑老和采空区积水。限于当前开采技术，古窑老区水一般都在煤层浅部，开采情况难以掌握。区水一般都在煤层浅部，开采情况难以掌握。 12 积水中含有有害气体，一旦透水，易造成工作面停积水中含有有害气体，一旦透水，易造成工作面停产和人身伤亡事故。产和人身伤亡事故。 如震惊国内外的如震惊国内外的20052005年年“8.7”“8.7”大兴矿难就是水大兴矿难就

17、是水淹区下采煤发生的。大兴煤矿埋深约淹区下采煤发生的。大兴煤矿埋深约700m700m，地层倾，地层倾角在角在45-7045-70之间。之间。160-160-260m260m标高的范围为水标高的范围为水淹的采空区，蓄水量为淹的采空区，蓄水量为1500150020002000万立方米；矿井万立方米；矿井的生产区为的生产区为230m230m440m440m。防水煤柱高度为。防水煤柱高度为7070110m110m。20052005年年8 8月月7 7日发生淹井后，人员伤亡达日发生淹井后，人员伤亡达126126人，人，造成事故的原因造成事故的原因: : 1. 1. 急倾斜煤层不适宜留设防水煤柱，急倾斜煤

18、层不适宜留设防水煤柱， 2. 2. 可能是井下偷采了防水煤柱。可能是井下偷采了防水煤柱。 3. 3. 可能是早期煤柱本身就不完整。虽然出水后可能是早期煤柱本身就不完整。虽然出水后采用多种物探手段，但效果不理想，未能查明煤柱采用多种物探手段，但效果不理想，未能查明煤柱厚度。厚度。132.4 岩溶含水层突水水害岩溶含水层突水水害 矿区地层中因煤层开采影响到顶底板及厚层灰矿区地层中因煤层开采影响到顶底板及厚层灰岩含水层造成的水害。这一类水害是我国分布面积岩含水层造成的水害。这一类水害是我国分布面积最广，危害最严重的水害，主要存在于华北型和南最广，危害最严重的水害，主要存在于华北型和南方晚二叠世的煤矿

19、中。在我国方晚二叠世的煤矿中。在我国960万万Km2的面积中，的面积中，就有就有200多万多万Km2出露灰岩，华北型和南方型煤田出露灰岩，华北型和南方型煤田大都分布在这些岩溶地区，因而大都分布在这些岩溶地区，因而60%的煤矿受岩溶的煤矿受岩溶水威胁。水威胁。 如北方有开滦、峰峰、邯郸、邢台、井陉、焦如北方有开滦、峰峰、邯郸、邢台、井陉、焦作、鹤壁、郑州、淮北、徐州、肥城、淄博、临沂、作、鹤壁、郑州、淮北、徐州、肥城、淄博、临沂、南票、通化、韩城、澄合等局；南方有南桐、丰城、南票、通化、韩城、澄合等局；南方有南桐、丰城、萍乡、乐平、涟邵、华蓥山等局。随着矿井的延深萍乡、乐平、涟邵、华蓥山等局。随

20、着矿井的延深和开采范围的不断扩大，受岩溶水威胁的各大水矿和开采范围的不断扩大，受岩溶水威胁的各大水矿区区 14 频繁地发生突水灾害，水害与生产的矛盾日益尖锐。频繁地发生突水灾害，水害与生产的矛盾日益尖锐。特别是特别是1984年年6月，开滦矿务局范各庄矿月，开滦矿务局范各庄矿2171工作面工作面发生的岩溶陷落柱突水，最大水量达发生的岩溶陷落柱突水，最大水量达12.32104m3/h，居世界第一，使范各庄、吕家坨两个现代化矿井相，居世界第一，使范各庄、吕家坨两个现代化矿井相继被淹，林西矿停产，继被淹，林西矿停产，11人丧生，煤矿产量减少人丧生，煤矿产量减少850万万吨，直接经济损失吨，直接经济损失

21、5亿元。亿元。2.5 小煤窑造成的水害小煤窑造成的水害 近年来，乡镇煤矿发展很快，乡镇煤矿开采增加近年来，乡镇煤矿发展很快，乡镇煤矿开采增加了煤炭产量。但由于多数乡镇煤矿开采的是浅部煤层，了煤炭产量。但由于多数乡镇煤矿开采的是浅部煤层，与地表水和老窑积水关系密切，另有一些乡镇煤矿开与地表水和老窑积水关系密切，另有一些乡镇煤矿开采的是水文地质条件复杂、受水威胁相对严重的边角采的是水文地质条件复杂、受水威胁相对严重的边角难采地段难采地段15 加之管理工作薄弱，滥采乱掘现象严重，破坏了有加之管理工作薄弱，滥采乱掘现象严重，破坏了有关防水煤柱。据近年来统计，未经批准滥采乱掘各关防水煤柱。据近年来统计，

22、未经批准滥采乱掘各类煤柱的类煤柱的2863处；直接影响大矿生产的处；直接影响大矿生产的1359处；小处；小窑与国有重点煤矿掘通的窑与国有重点煤矿掘通的4552处，造成严重透水事处，造成严重透水事故故605次，造成了严重的经济损失和人员伤亡。此外，次，造成了严重的经济损失和人员伤亡。此外，与国有煤矿无关的与国有煤矿无关的6万多个小煤窑，每年突水伤亡人万多个小煤窑，每年突水伤亡人数也达数也达500人以上，经济损失更加严重。人以上，经济损失更加严重。2.6 废弃矿井地下水的威胁废弃矿井地下水的威胁 由于资源或经济原因，今后将有相当多的矿井报废、由于资源或经济原因，今后将有相当多的矿井报废、关闭或停产

23、。这些关闭的矿井正常排水条件的改变，关闭或停产。这些关闭的矿井正常排水条件的改变，使得原有矿区地下水运动发生变化，威胁相邻矿井使得原有矿区地下水运动发生变化，威胁相邻矿井的安全采煤。的安全采煤。 16 我国东北、西北、华北的近百对矿井都将这个我国东北、西北、华北的近百对矿井都将这个问题提到了重要的议事日程。问题提到了重要的议事日程。 总之，由于我国煤田水文地质条件复杂，总之，由于我国煤田水文地质条件复杂，煤炭开发遭受水害威胁十分严重具有水害发煤炭开发遭受水害威胁十分严重具有水害发生面广、频率高、种类多、损失大等特点，生面广、频率高、种类多、损失大等特点，形势日益严重必须引起各级领导的高度重视。

24、形势日益严重必须引起各级领导的高度重视。三、煤矿水害防治技术研究现状三、煤矿水害防治技术研究现状 通过长期工作经验的积累和认识的深化，通过长期工作经验的积累和认识的深化，人们逐渐探索出了一些不同条件下不同水害人们逐渐探索出了一些不同条件下不同水害类型的探测、预防和治理的行之有效的方法；类型的探测、预防和治理的行之有效的方法；在这些实践和认识的基础上，随着相关科学在这些实践和认识的基础上，随着相关科学的发展和新方法、新手段的应用，矿山防治的发展和新方法、新手段的应用，矿山防治 17 水技术水平也得到了不断提高水技术水平也得到了不断提高,从简单的单纯排水发从简单的单纯排水发展到复杂的预先人工降低地

25、下水位的疏干；从简单展到复杂的预先人工降低地下水位的疏干；从简单的堵漏发展到现代的注浆和构筑防渗墙技术的堵漏发展到现代的注浆和构筑防渗墙技术,已使许已使许多过去因水害而不能开发的矿床得以安全开采。多过去因水害而不能开发的矿床得以安全开采。 煤矿防治水技术工作早在上世纪煤矿防治水技术工作早在上世纪50年代就已引年代就已引起人们的重视，但由于受历史条件的限制，整体水起人们的重视，但由于受历史条件的限制，整体水平一直处于初期的探索阶段。后来虽经平一直处于初期的探索阶段。后来虽经6070年代年代的发展，仍然满足不了生产的需要，遏制不住水害的发展，仍然满足不了生产的需要，遏制不住水害肆虐的势头。肆虐的势

26、头。80年代初、中期以来，由于较大水害年代初、中期以来，由于较大水害事故频繁发生，严酷的现实使人们清醒认识到，加事故频繁发生，严酷的现实使人们清醒认识到，加强防治水的研究力度并尽快拿出行之有效的技术方强防治水的研究力度并尽快拿出行之有效的技术方法已是迫在眉睫的任务。在这种共识下，法已是迫在眉睫的任务。在这种共识下， 18 随着人力、物力、财力的投入，许多新思想、新随着人力、物力、财力的投入，许多新思想、新理论、新技术方法应运而生，这一时期人们实践和理论、新技术方法应运而生，这一时期人们实践和认识的增强大大提高了我国防治水的整体技术水平，认识的增强大大提高了我国防治水的整体技术水平，取得了显著的

27、经济、社会和环境效益。但由于水患取得了显著的经济、社会和环境效益。但由于水患问题的隐伏性、随机性及复杂性，决定了它的问题的隐伏性、随机性及复杂性，决定了它的“老老大难大难”性质，也决定了人们对于水患特征、类型及性质，也决定了人们对于水患特征、类型及其规律的认识，必然只能是不断积累、不断深化的其规律的认识，必然只能是不断积累、不断深化的过程，而距彻底征服水害，仍然有相当长的路程。过程，而距彻底征服水害，仍然有相当长的路程。 矿井防治水技术泛指对底、顶板水在内的一切可矿井防治水技术泛指对底、顶板水在内的一切可能或已经造成水害的水体水的赋存介质、补、径、能或已经造成水害的水体水的赋存介质、补、径、排

28、规律的探查、预测预报及治理技术，以及在高水排规律的探查、预测预报及治理技术，以及在高水头压力上采煤技术及头压力上采煤技术及19 对矿井排（涌）水的处理和应用技术。为了对矿井排（涌）水的处理和应用技术。为了叙述方便，对我国目前煤矿防治水技术根据叙述方便，对我国目前煤矿防治水技术根据其阶段性和目的、任务，大致划分为：水文其阶段性和目的、任务，大致划分为：水文地质条件探查技术；底、顶板突、溃水预报地质条件探查技术；底、顶板突、溃水预报技术；水患治理技术；地下水供排结合及水技术；水患治理技术；地下水供排结合及水处理技术；以及由于矿井水害及排水引起的处理技术；以及由于矿井水害及排水引起的多种环境负效应，

29、例如地面沉降、土地沙化、多种环境负效应，例如地面沉降、土地沙化、水环境污染的预测及治理技术等。水环境污染的预测及治理技术等。3.1 水文地质条件探查技术水文地质条件探查技术 水文地质条件探查是包括矿床水文地质在水文地质条件探查是包括矿床水文地质在内的一切水文地质工作的重要基础。常规的内的一切水文地质工作的重要基础。常规的水文地质条件探查工作是在相应的普查、初水文地质条件探查工作是在相应的普查、初步勘探、详细勘探阶段或普查、详查及精查步勘探、详细勘探阶段或普查、详查及精查20 阶段进行的。自阶段进行的。自80年代中期以来，随着生产发展的年代中期以来，随着生产发展的需要，煤矿矿床水文地质条件探查工

30、作较以往不同需要，煤矿矿床水文地质条件探查工作较以往不同是出现了两个较大的转变：一是研究对象从大到小，是出现了两个较大的转变：一是研究对象从大到小，即从区域、矿区到采区、工作面的转变；另一是研即从区域、矿区到采区、工作面的转变；另一是研究工作从地面到井下的转变。与这些转变随之而来究工作从地面到井下的转变。与这些转变随之而来的是探查内容的变化和相应的技术方法的变化。这的是探查内容的变化和相应的技术方法的变化。这些转变和变化的重要性在于：一是探查工作从些转变和变化的重要性在于：一是探查工作从“宏宏观观”到到“微观微观”，即从面，即从面区段区段点上的变化使人点上的变化使人们能更精确、更深的水平和层次

31、去研究认识问题；们能更精确、更深的水平和层次去研究认识问题；二是从井上到井下的转变使得探查工作更具专门目二是从井上到井下的转变使得探查工作更具专门目的和实用性，可以直接服务于煤矿井下生产，从某的和实用性，可以直接服务于煤矿井下生产，从某种意义上来说种意义上来说21 这是一次这是一次“质质”的飞跃。到目前为止，煤矿防治水的飞跃。到目前为止，煤矿防治水工作者在水文地质条件探测方面已积累了一定的经工作者在水文地质条件探测方面已积累了一定的经验，形成了一些成熟的探查技术方法。这些方法可验，形成了一些成熟的探查技术方法。这些方法可分别或配套使用于不同类型水文地质体的探查工作分别或配套使用于不同类型水文地

32、质体的探查工作中。中。3.2 底板突水预测预报技术底板突水预测预报技术 底板突水预测预报一直是煤矿防治水工作的重点底板突水预测预报一直是煤矿防治水工作的重点之一。我国之一。我国60年代就开始研究底板突水问题。年代就开始研究底板突水问题。30多多年来，研究工作基本集中于两个方面：一是对底板年来，研究工作基本集中于两个方面：一是对底板突水机理的试验与理论研究；二是研制和开发用于突水机理的试验与理论研究；二是研制和开发用于底板突水的预测预报技术，包括用于信息获取，信底板突水的预测预报技术，包括用于信息获取，信息处理及信息解译的仪器、设备及计算机软硬件技息处理及信息解译的仪器、设备及计算机软硬件技术。

33、术。22 根据目前国内外学者的研究，一般都认为含根据目前国内外学者的研究，一般都认为含水层的水压和保护层强度是确定是否突水的水层的水压和保护层强度是确定是否突水的主要原因，因此研究重点放在矿压、水压的主要原因，因此研究重点放在矿压、水压的变化及在它们联合作用下断层、裂隙等的力变化及在它们联合作用下断层、裂隙等的力学性质及变形方面，即采动应力场和渗流场学性质及变形方面，即采动应力场和渗流场耦合分析。耦合分析。“岩水应力关系说岩水应力关系说”、“递进导递进导升说升说”就是这些研究中形成的两种典型理论。就是这些研究中形成的两种典型理论。“岩水应力关系说岩水应力关系说”认为底板突水是采动矿认为底板突水

34、是采动矿压和底板随水压共同作用的结果，当底板隔压和底板随水压共同作用的结果，当底板隔水岩体的最小主应力小于承压水水压时，便水岩体的最小主应力小于承压水水压时，便产生压裂扩容，发生突水；产生压裂扩容，发生突水；“递进导水说递进导水说”是指煤层底板下伏含水层底板破坏深度，而是指煤层底板下伏含水层底板破坏深度，而该处又处于张应力应变状态时，便发生突水。该处又处于张应力应变状态时，便发生突水。23 这些方法在进行数据处理和数值模拟时，这些方法在进行数据处理和数值模拟时，应用了岩体液体两相介质的二、三维耦合应用了岩体液体两相介质的二、三维耦合模型及其它岩体水力学理论，扩展和充实了模型及其它岩体水力学理论

35、，扩展和充实了各自的理论体系。该两种方法已形成了各自各自的理论体系。该两种方法已形成了各自的突水预测预报系统，并已应用于实际生产，的突水预测预报系统，并已应用于实际生产，取得了良好的效果。取得了良好的效果。 “突水系数法突水系数法”是上世纪是上世纪60年代就提出的年代就提出的一种突水预测方法。一种突水预测方法。70、80年代考虑到矿压、年代考虑到矿压、岩性组合及导升高度等因素的影响，对突水岩性组合及导升高度等因素的影响，对突水系数进行了两次修改；系数进行了两次修改；1984年年5月出版的矿月出版的矿井水文地质规程附录五明确了井水文地质规程附录五明确了“安全隔水安全隔水厚度厚度”和和“突水系数突

36、水系数”计算公式。计算公式。90年代初年代初期又提出了期又提出了“安全系数安全系数”的概念，形成了的概念，形成了“双系数双系数”法，使这种预测方法仍具有较强的法，使这种预测方法仍具有较强的生命力。生命力。24 此外，由于信息论、系统论、数量化理论等此外，由于信息论、系统论、数量化理论等的引入，一些新的突水预测预报方法已经或的引入，一些新的突水预测预报方法已经或正在形成并投入使用，例如突水灾害信息分正在形成并投入使用，例如突水灾害信息分析法、数量化、预测化、仿真技术及神经网析法、数量化、预测化、仿真技术及神经网络预测法等。用于突水灾害预测预报的专家络预测法等。用于突水灾害预测预报的专家系统业已开

37、发成功并投入使用，显示出了其系统业已开发成功并投入使用，显示出了其广阔的应用前景。广阔的应用前景。3.3 顶板溃水溃沙预测预报技术顶板溃水溃沙预测预报技术 顶板溃水溃沙是与底板突水不同的另一类水顶板溃水溃沙是与底板突水不同的另一类水害类型。它主要是指沿一些强导水通道，或害类型。它主要是指沿一些强导水通道，或因采矿扰动而使地表、第四纪水、沙或充填因采矿扰动而使地表、第四纪水、沙或充填于岩溶洞穴等中的水、沙同时溃入矿坑而造于岩溶洞穴等中的水、沙同时溃入矿坑而造成灾害事故。目前对这一问题的研究主要成灾害事故。目前对这一问题的研究主要 25 集中于对第四纪底部含水介质性质、采煤过集中于对第四纪底部含水

38、介质性质、采煤过程中顶板三带发展及分布规律、岩溶塌陷条程中顶板三带发展及分布规律、岩溶塌陷条件及机理、水沙多相流流动形式及产生条件件及机理、水沙多相流流动形式及产生条件等方面。对顶板三带及分布规律的研究已取等方面。对顶板三带及分布规律的研究已取得了由经验公式、解析计算向弹塑性力学、得了由经验公式、解析计算向弹塑性力学、应力应变、大变形理论及水岩相互作用于一应力应变、大变形理论及水岩相互作用于一体的定量化动态模拟转化的飞跃。对于岩溶体的定量化动态模拟转化的飞跃。对于岩溶塌陷条件及机理的研究提出了塌陷条件及机理的研究提出了“潜蚀理论潜蚀理论”、“真空吸蚀理论真空吸蚀理论”及及“潜蚀真空吸蚀耦合潜蚀

39、真空吸蚀耦合”理论。随着理论研究的深入，一些配套的治理论。随着理论研究的深入，一些配套的治理措施，如理措施，如“抽放法抽放法”、“封堵法封堵法”、“固固结法结法”等技术正在因地制宜地使用或配套使等技术正在因地制宜地使用或配套使用。用。3.4 “疏水降压疏水降压”和和“注浆堵水注浆堵水”技术技术26 “疏水降压疏水降压”和和“注浆堵水注浆堵水”是煤矿水害防治的两大是煤矿水害防治的两大工程措施。水害治理技术方法的选择依赖于对水文工程措施。水害治理技术方法的选择依赖于对水文地质条件的认识，也可应用突水预测预报给出的信地质条件的认识，也可应用突水预测预报给出的信息。息。 带水压安全开采技术简称带压开采

40、技术。它是带水压安全开采技术简称带压开采技术。它是指当煤层底板隔水层承受较高水压时，在不进行或指当煤层底板隔水层承受较高水压时，在不进行或很少进行降低水压的情况下确定能否安全采煤的技很少进行降低水压的情况下确定能否安全采煤的技术。如果不能开采，则有相应措施与之配合，使其术。如果不能开采，则有相应措施与之配合，使其变为安全。从一定意义上来说，带压开采技术的实变为安全。从一定意义上来说，带压开采技术的实质或主要内涵是对能否在水压力下安全采煤（即是质或主要内涵是对能否在水压力下安全采煤（即是否可发生突水）进行评价，因此该系列技术也是一否可发生突水）进行评价，因此该系列技术也是一类底板突水预测预报技术

41、。类底板突水预测预报技术。27 对于一些灾害性突水事故，为了抢险救灾，对于一些灾害性突水事故，为了抢险救灾，大多采用注浆堵水的方法。突水水源与径流大多采用注浆堵水的方法。突水水源与径流通道的探测以及突水类型的确定，是注浆堵通道的探测以及突水类型的确定，是注浆堵水具体方式、方法选择及工程设计、实施的水具体方式、方法选择及工程设计、实施的重要基础与依据。在重要基础与依据。在“水文地质条件探测技水文地质条件探测技术术”中介绍的方法多数已应用于这方面的探中介绍的方法多数已应用于这方面的探测中。此外，在突水水源识别与判别中，多测中。此外，在突水水源识别与判别中，多元（变量）统计分析方法、模糊聚类分析方元

42、（变量）统计分析方法、模糊聚类分析方法、灰色系统理论等已经投入使用，并取得法、灰色系统理论等已经投入使用，并取得良好的效果。在对突水水源及通道探测中，良好的效果。在对突水水源及通道探测中，钻孔雷达业已开始应用，其可实施单孔或两钻孔雷达业已开始应用，其可实施单孔或两孔孔间测量，确定断层、裂隙、溶洞的大小、孔孔间测量，确定断层、裂隙、溶洞的大小、形态、空间展布以及探测地下水害水形态、空间展布以及探测地下水害水28 区（带）等，即可获得直接应用于工程设计区（带）等，即可获得直接应用于工程设计和实践的信息。和实践的信息。控制疏干技术控制疏干技术 该技术是指控制矿坑内水位降落漏斗现状该技术是指控制矿坑内

43、水位降落漏斗现状,在在保证井巷开拓及采矿工程安全进行的前提下保证井巷开拓及采矿工程安全进行的前提下,尽量少排、晚排地下水尽量少排、晚排地下水,达到预防突水淹井、达到预防突水淹井、减少排水费用、保护地下水资源及控制地面减少排水费用、保护地下水资源及控制地面塌陷等目的塌陷等目的,它主要是通过降压疏干、注浆堵它主要是通过降压疏干、注浆堵水及物理探测等手段来实现水及物理探测等手段来实现,是传统疏干技术是传统疏干技术的发展。长沙矿山研究院采用该技术已解决的发展。长沙矿山研究院采用该技术已解决了多个大水矿山的防治水难题。如广西南丹了多个大水矿山的防治水难题。如广西南丹高峰锡矿高峰锡矿,矿体赋存于强含水的生

44、物礁灰岩中矿体赋存于强含水的生物礁灰岩中,在斜井下掘过程中在斜井下掘过程中,多次发生突水淹井多次发生突水淹井,致使致使29 工程停工工程停工,经采取工作面双频激电仪、红外测经采取工作面双频激电仪、红外测温仪探测工作面前方含水构造温仪探测工作面前方含水构造,再进行分阶段再进行分阶段放水降压辅以工作面预注浆堵水放水降压辅以工作面预注浆堵水,使斜井顺利使斜井顺利下掘到位。下掘到位。 抛碴注浆治理淹井技术抛碴注浆治理淹井技术 该技术是指先向被淹井巷该技术是指先向被淹井巷(竖井、斜井、平巷竖井、斜井、平巷)内投放石块内投放石块,再进行注浆封底再进行注浆封底,达到隔离突水达到隔离突水水源水源,恢复被淹井巷

45、的目的。对于平巷突水淹恢复被淹井巷的目的。对于平巷突水淹井井,可在上部中段或地表钻孔可在上部中段或地表钻孔(或爆破或爆破)透通突透通突水巷道水巷道,然后采取孔底清泥、孔内投碴、速凝然后采取孔底清泥、孔内投碴、速凝间歇注浆及注浆加固等手段封堵突水源间歇注浆及注浆加固等手段封堵突水源,如王如王家山煤矿、家山煤矿、711矿均采用该法成功封堵了动透矿均采用该法成功封堵了动透水；水； 30 对于斜巷突水淹井对于斜巷突水淹井,可采取风筒抛碴、单管自可采取风筒抛碴、单管自溜灌浆、间歇注浆等办法隔绝水源溜灌浆、间歇注浆等办法隔绝水源,如高峰锡如高峰锡矿通风斜井突水淹井矿通风斜井突水淹井,即用该法得以恢复。即用

46、该法得以恢复。 深井高压涌水注浆技术深井高压涌水注浆技术 深井高压涌水治理因其技术难度大、风险高深井高压涌水治理因其技术难度大、风险高,一直是矿山防治水领域非常重视的一个课题一直是矿山防治水领域非常重视的一个课题,长沙矿山研究院在处理国内最深的冬瓜山矿长沙矿山研究院在处理国内最深的冬瓜山矿主井工作面高压主井工作面高压(8)涌水时涌水时,自主开发自主开发了多项新工艺了多项新工艺,成功使被淹井筒恢复并下掘至成功使被淹井筒恢复并下掘至1000余米余米,主要新工艺有主要新工艺有: a. 泄压诱导注浆法。泄压诱导注浆法。 b. 高压防喷装置。高压防喷装置。c. 地地面投料注浆系统。面投料注浆系统。d.

47、高压涌水孔套管止水工高压涌水孔套管止水工艺。艺。 e. 高压止浆塞。高压止浆塞。f. 超细水泥注浆。超细水泥注浆。31 帷幕注浆截流技术帷幕注浆截流技术 矿区帷幕注浆是由我国防治水工作者矿区帷幕注浆是由我国防治水工作者20世纪世纪60年代年代以后提出并推广实施以后提出并推广实施,目前已有二十多个工程实例目前已有二十多个工程实例,解决或缓解了许多大水矿山的难题解决或缓解了许多大水矿山的难题,但也暴露出了工但也暴露出了工程投资高、堵水率有限、布孔针对性不强、截流能程投资高、堵水率有限、布孔针对性不强、截流能力衰减、注浆效果检测手段落后及注浆施工自动化力衰减、注浆效果检测手段落后及注浆施工自动化程度

48、低等弱点程度低等弱点,限制了该项技术的全面推广。限制了该项技术的全面推广。 井下顶板帷幕注浆技术井下顶板帷幕注浆技术 该技术是地面帷幕注浆技术的发展该技术是地面帷幕注浆技术的发展,具有节约排水费具有节约排水费用、保护地下水资源、保护地质环境及不浪费矿产用、保护地下水资源、保护地质环境及不浪费矿产资源等显著优点资源等显著优点,其适用条件是其适用条件是:矿体相对集中、紧矿体相对集中、紧接强含水层接强含水层,如疏干排水如疏干排水,易引发严重的环境地质问易引发严重的环境地质问题题,甚至使资源失去开采价值。甚至使资源失去开采价值。32 水害的防治是一项系统工程，既要有强有力的水害的防治是一项系统工程，既

49、要有强有力的领导、完善的制度；又要有先进的技术及严格领导、完善的制度；又要有先进的技术及严格的措施保证。同时还要求全员重视，协同防范。的措施保证。同时还要求全员重视，协同防范。 4.1 加强领导加强领导 完善制度完善制度 应强化应强化“三个体系三个体系”，严格，严格“六项制度六项制度”。 “三个体系三个体系”一是健全以主要负责人为首的领一是健全以主要负责人为首的领导体系。成立以主要负责人为组长的防治水工导体系。成立以主要负责人为组长的防治水工作管理领导小组保证防治水资金到位及防治水作管理领导小组保证防治水资金到位及防治水 四、水害防治对策四、水害防治对策33 工程的落实，地测科具体负责日常水文

50、地质工程的落实，地测科具体负责日常水文地质工作，制定了相应的管理制度及岗位责任制。工作，制定了相应的管理制度及岗位责任制。二、健全以总工程师为首的技术管理体系。配二、健全以总工程师为首的技术管理体系。配备分管防治水工作的副总工程师及防治水工备分管防治水工作的副总工程师及防治水工程技术人员，组织不同形式的技术培训，加程技术人员，组织不同形式的技术培训，加强防治水基础业务的培训和知识更新，努力强防治水基础业务的培训和知识更新，努力提高防治水专业人员的业务素质。提高防治水专业人员的业务素质。三、健全防治水保障体系。提高全员对防治水三、健全防治水保障体系。提高全员对防治水重要性的认识，当井下发生出水及

51、存在透水重要性的认识，当井下发生出水及存在透水征兆时，及时反映到有关部门。防治水专业征兆时，及时反映到有关部门。防治水专业人员应迅速查明出水水源，分析出水通道，人员应迅速查明出水水源，分析出水通道，采取相应的措施。采取相应的措施。 34“六项制度六项制度”一是公司及各矿均应比照煤矿一是公司及各矿均应比照煤矿安全规程、矿井水文地质规程、煤安全规程、矿井水文地质规程、煤矿防治水工作条列，建立防治水工作实施矿防治水工作条列，建立防治水工作实施细则，严格按照细则开展防治水工作，做到细则，严格按照细则开展防治水工作，做到责任到人，任务明确。责任到人，任务明确。二、进行隐患排查制度。每月底对所有采掘头二、

52、进行隐患排查制度。每月底对所有采掘头面的水情水害进行全面排查、科学分析，编面的水情水害进行全面排查、科学分析，编制水患排查报表，由集团公司召开隐患排查制水患排查报表，由集团公司召开隐患排查会，组织有关人员分析论证后，对确实存在会，组织有关人员分析论证后，对确实存在水患的头面编制隐患排查通知书，并及时下水患的头面编制隐患排查通知书，并及时下达到生产单位。月底根据生产现场实际情况达到生产单位。月底根据生产现场实际情况进行客观总结，把矿井受水患威胁的苗头消进行客观总结，把矿井受水患威胁的苗头消灭在萌芽状态。灭在萌芽状态。35三、严格水情预报制度。每年底对下一年采掘三、严格水情预报制度。每年底对下一年

53、采掘范围内的水害隐患详细分析，列出计划，提范围内的水害隐患详细分析，列出计划，提出总体防治措施，并列入矿井年度消灾规划出总体防治措施，并列入矿井年度消灾规划中；每季度初编制矿井水害水情季度预报，中；每季度初编制矿井水害水情季度预报，对本季度内的防治水工作做统一安排部署；对本季度内的防治水工作做统一安排部署；月初根据隐患排查结果逐头逐面下达水文地月初根据隐患排查结果逐头逐面下达水文地质预报书；对事先未预料到的水情，及时下质预报书；对事先未预料到的水情，及时下达临时预报。水文地质预报工作做到年有年达临时预报。水文地质预报工作做到年有年报，季有季报，月有月报，平时有临时报，报，季有季报，月有月报，平

54、时有临时报，真正做到了防患于未然，大大增强了防治水真正做到了防患于未然，大大增强了防治水工作的针对性和实效性；工作的针对性和实效性；四、会审审批制度。每项防治水工程开工前均四、会审审批制度。每项防治水工程开工前均要编制详细的施工设计和相关的安全技术措要编制详细的施工设计和相关的安全技术措施，会同相关单位工程技术人员一起认真施，会同相关单位工程技术人员一起认真 36 审阅核查，最后经集团公司审批，做到层层审阅核查，最后经集团公司审批，做到层层把关，层层落实，确保防治水工程高效安全把关，层层落实，确保防治水工程高效安全地实施地实施 ； 五、采前验收评价制度。五、采前验收评价制度。 对存在水患的工作

55、面，对存在水患的工作面，回采前由集团公司组织有关专家和工程技术回采前由集团公司组织有关专家和工程技术人员对各项防治水工程作统一验收，根据各人员对各项防治水工程作统一验收，根据各项防治水工程实施结果，对工作面回采时的项防治水工程实施结果，对工作面回采时的安全性作综合评价，对仍不能安全回采的工安全性作综合评价，对仍不能安全回采的工作面找出症结，重新治理，直至安全回采；作面找出症结，重新治理，直至安全回采；六、严格奖惩制度。建立矿井水害防治专项奖六、严格奖惩制度。建立矿井水害防治专项奖励基金，用于奖励在矿井水害防治中有功人励基金，用于奖励在矿井水害防治中有功人员及单位。对于在矿井水害防治中不负责员及

56、单位。对于在矿井水害防治中不负责 37 任或玩忽职守，造成防治水工程延期或水害任或玩忽职守，造成防治水工程延期或水害事故的，必须依情节轻重给予经济及行政政事故的，必须依情节轻重给予经济及行政政策处罚；策处罚； 4.2 推广应用新技术推广应用新技术 做到水害超前治理做到水害超前治理 长期以来，矿山防治水主要着眼于煤矿生产长期以来，矿山防治水主要着眼于煤矿生产的安全，常常带有被动性，这是狭义上的防的安全，常常带有被动性，这是狭义上的防治水。从煤炭工业发展需要而言，从总结防治水。从煤炭工业发展需要而言，从总结防治水工作经验的角度，今后防治水工作将不治水工作经验的角度，今后防治水工作将不仅仅是防治水害

57、，而应该是为了保障矿山安仅仅是防治水害，而应该是为了保障矿山安全，保护和改善环境，提高效益而进行的综全，保护和改善环境，提高效益而进行的综合性地质工作。保障矿山安全则首先要求防合性地质工作。保障矿山安全则首先要求防止矿山水害以及与地下水、地表水活动有关止矿山水害以及与地下水、地表水活动有关的地质灾害的发生，一旦发生灾害则应该的地质灾害的发生，一旦发生灾害则应该38 将灾害损失降到最小，用最有效、最经济的将灾害损失降到最小，用最有效、最经济的办法去治理。其工作基础之一是水文地质和办法去治理。其工作基础之一是水文地质和相关的地质工作，故充分地研究矿区水文地相关的地质工作，故充分地研究矿区水文地质条

58、件，才能增强防治水工作的主动性和前质条件，才能增强防治水工作的主动性和前瞻性。瞻性。4.2.1 编制矿区及矿井防治水规划编制矿区及矿井防治水规划 依据生产发展规划，对防治水的一些重大课依据生产发展规划，对防治水的一些重大课题和新技术手段的研究试验以及重大防治水题和新技术手段的研究试验以及重大防治水工程项目，编制切实可行的规划，组织力量，工程项目，编制切实可行的规划，组织力量，投入资金，重点落实。编制好防治水科研与投入资金，重点落实。编制好防治水科研与防治水工程规划，使防治水工作有序地、科防治水工程规划，使防治水工作有序地、科学合理地进行，克服盲目性，增加预学合理地进行，克服盲目性，增加预39

59、见性，以最佳的方法，最少的投入获得最大见性，以最佳的方法，最少的投入获得最大的煤炭经济效益。的煤炭经济效益。4.2.2建立、完善井上下水文动态监测系统。施建立、完善井上下水文动态监测系统。施工不同含水层的长观孔，做到定期观测，及工不同含水层的长观孔，做到定期观测，及时掌握各含水层的水位动态。时掌握各含水层的水位动态。4.2.3建立矿区水化学判识系统。根据矿区不同建立矿区水化学判识系统。根据矿区不同的水化学场，找出特征离子或元素，做到及的水化学场，找出特征离子或元素，做到及时判别出水水源。时判别出水水源。4.2.4开展井上下综合立体探查。包括钻探、物开展井上下综合立体探查。包括钻探、物探及化探探

60、查。探及化探探查。 钻探钻探 钻探探查主要有地面钻探及井下钻探。地面钻探探查主要有地面钻探及井下钻探。地面钻探用于水文地质条件的探查及地面物探异钻探用于水文地质条件的探查及地面物探异常的验证常的验证,有条件的地点应进行水文地质补勘有条件的地点应进行水文地质补勘 40 井下钻探主要用于巷道超前探、煤层顶底板井下钻探主要用于巷道超前探、煤层顶底板水的探查及疏放、井上下物探异常的验证，水的探查及疏放、井上下物探异常的验证，必要时进行注浆加固。必要时进行注浆加固。物探物探 物探探查技术日新月异，方法手段较多，主物探探查技术日新月异，方法手段较多，主要有以下方面：要有以下方面： 全息高分辩率三维地震勘探

61、；全息高分辩率三维地震勘探； 槽波地震探测技术；槽波地震探测技术； 坑透及层析成像探测，即计算机断层扫描；坑透及层析成像探测，即计算机断层扫描； 瑞利波勘探技术；瑞利波勘探技术； 高分辩自动电阻率探测系统；高分辩自动电阻率探测系统；41 无源地电测量；无源地电测量； 多参数前兆监测仪。多参数巡回监测仪；多参数前兆监测仪。多参数巡回监测仪； 岩体原位应力探测；岩体原位应力探测； 高灵敏度脉冲干扰技术；高灵敏度脉冲干扰技术； 钻杆试验技术；钻杆试验技术； 探地雷达与钻孔雷达；探地雷达与钻孔雷达； 物探手段的选择应根据地区的物性条件区别物探手段的选择应根据地区的物性条件区别对待，中国矿业大学对皖北煤

62、电集团公司下对待，中国矿业大学对皖北煤电集团公司下属各矿近十年来各种物探方法分析后认为，属各矿近十年来各种物探方法分析后认为，适合皖北矿区的物探方法主要有以下几种：适合皖北矿区的物探方法主要有以下几种：42 a.地震探查。随着数据处理技术的提高，自地震探查。随着数据处理技术的提高，自90年代以来高分别率三维地震勘探新技术发展年代以来高分别率三维地震勘探新技术发展迅速。这种方法不仅能够查清断距大于迅速。这种方法不仅能够查清断距大于5m的的小断层，还可以探查典型陷落柱。地震方法小断层，还可以探查典型陷落柱。地震方法在煤矿防治水应用的另一种形式就是井下槽在煤矿防治水应用的另一种形式就是井下槽波地震探

63、查。槽波地震法是利用弹性波在不波地震探查。槽波地震法是利用弹性波在不同密度的地层界面上产生的并沿该界面传播同密度的地层界面上产生的并沿该界面传播的全反射波进行地质异常探测。它可以准确的全反射波进行地质异常探测。它可以准确地圈定工作面或采区范围内的陷落柱边界，地圈定工作面或采区范围内的陷落柱边界，对煤矿防治水工程部署具有重要意义。对煤矿防治水工程部署具有重要意义。b. 电法探测。电法探测。 电法探测的新技术主要有矿井音频电透视和电法探测的新技术主要有矿井音频电透视和瞬变电磁技术。音频电透视技术是上世纪瞬变电磁技术。音频电透视技术是上世纪 43 90年代末开发并应用于煤矿工作面顶底板富年代末开发并

64、应用于煤矿工作面顶底板富水性异常体探查的新方法，它以岩层的导电水性异常体探查的新方法，它以岩层的导电性差异为基础探测含水构造。音频电透视法性差异为基础探测含水构造。音频电透视法采用的多频点音频技术既可探查水文地质异采用的多频点音频技术既可探查水文地质异常的平面位置，又能确定其立体形态，最终常的平面位置，又能确定其立体形态，最终以以CT成像法方式显示出来。成像法方式显示出来。 瞬变电磁法（瞬变电磁法（TEM）是利用不接地回线或接地）是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次电磁场，在一次脉冲场线源向地下发送一次电磁场，在一次脉冲场间歇期间，使用不接地线圈或接地电极观测间歇期间，使用不接地线圈或接地

65、电极观测二次涡流场的方法。其物理基础为电磁感应二次涡流场的方法。其物理基础为电磁感应原理，即导电介质在跳跃变化的激励磁场的原理，即导电介质在跳跃变化的激励磁场的激发下产生涡流场的问题。由于感应二次场激发下产生涡流场的问题。由于感应二次场的衰变规律与地下地质体的导电性有关，通的衰变规律与地下地质体的导电性有关，通过研究二次场的衰减规律可以探测到地下过研究二次场的衰减规律可以探测到地下44 地质异常体。该技术过去主要应用于地面勘地质异常体。该技术过去主要应用于地面勘探，近几年开始应用于矿井下，应用较为广探，近几年开始应用于矿井下，应用较为广泛。泛。c.无线电波透视无线电波透视 由重庆煤科分院生产的

66、由重庆煤科分院生产的WKT-D型无线电波透型无线电波透视仪，在实际生产应用中效果明显，对工作视仪，在实际生产应用中效果明显，对工作面内断层、煤层变薄、隐伏含水构造等均有面内断层、煤层变薄、隐伏含水构造等均有显示，能够有效的指导采前防治水工作。显示，能够有效的指导采前防治水工作。d. 原位应力探测原位应力探测 原位应力探测是根据套筒致裂原理测量煤层原位应力探测是根据套筒致裂原理测量煤层底板采动前后的静态、动态原位地应力、岩底板采动前后的静态、动态原位地应力、岩体的破坏强度和底板破坏深度的方法。这一体的破坏强度和底板破坏深度的方法。这一方法为采前模拟计算，评价工作面底板的方法为采前模拟计算，评价工

67、作面底板的45的水情提供了数据。的水情提供了数据。化探化探 化探主要是水化学分析、微量元素及同位素化探主要是水化学分析、微量元素及同位素分析、示踪试验等，目的是寻找特征离子及分析、示踪试验等，目的是寻找特征离子及元素，及时判别出水水源。元素，及时判别出水水源。4.2.5 提升矿井防灾、抗灾能力。提升矿井防灾、抗灾能力。 应根据矿井的水文地质条件，进行矿井扩排，应根据矿井的水文地质条件，进行矿井扩排，提高矿井排水能力。有条件的矿井应建立水提高矿井排水能力。有条件的矿井应建立水闸墙闸墙 ，实现分区隔离。，实现分区隔离。4.2.6依靠科学进步，进一步搞好防治水技术攻依靠科学进步，进一步搞好防治水技术

68、攻关。关。46 积极与科研院校合作，开展防治水技术攻关，积极与科研院校合作，开展防治水技术攻关，重点解决防治水重点、难点问题。重点解决防治水重点、难点问题。开展水患发生机理的试验与理论研究开展水患发生机理的试验与理论研究 在突水机理研究上，室内模拟试验，包括物在突水机理研究上，室内模拟试验，包括物理模拟与数值模拟应进一步重视与加强。相理模拟与数值模拟应进一步重视与加强。相似材料模拟将实现集参数及有关信息采集及似材料模拟将实现集参数及有关信息采集及存贮、处理为一体的系统化技术，并将与数存贮、处理为一体的系统化技术，并将与数值模拟联合使用。在模拟条件及要素上，将值模拟联合使用。在模拟条件及要素上，

69、将具有更强的仿真性。由于模拟是将实际情况具有更强的仿真性。由于模拟是将实际情况按一定要求缩小，因此结果具有实用性、可按一定要求缩小，因此结果具有实用性、可信性和直观性，它将对现有突水机理的有关信性和直观性，它将对现有突水机理的有关理论进行检验，并有可能提出新的认识与见理论进行检验，并有可能提出新的认识与见解。解。47计算机信息技术新的开发与应用计算机信息技术新的开发与应用 目前已开发成功并投入使用的计算机信息化目前已开发成功并投入使用的计算机信息化技术主要有：技术主要有：“水文地质信息集成化处理系水文地质信息集成化处理系统统”、“矿区水文地质数据库与图库系统矿区水文地质数据库与图库系统”、“水

70、患诊断专家系统水患诊断专家系统”、“突水灾害预测预突水灾害预测预报专家系统报专家系统”、“矿坑突水预测信息分析系矿坑突水预测信息分析系统统”等，预计在不太长的时间内，各矿区将等，预计在不太长的时间内，各矿区将相继建立自己的防治水综合信息库及诊断系相继建立自己的防治水综合信息库及诊断系统，并将最终形成区域和全国联网，从而形统，并将最终形成区域和全国联网，从而形成全国规模的水患灾害数据库及处理系统，成全国规模的水患灾害数据库及处理系统，达到信息互通、资料共享，为防治水工作带达到信息互通、资料共享，为防治水工作带来极大的方便。来极大的方便。矿井突水的可视化适时预测、预警系统开矿井突水的可视化适时预测

71、、预警系统开48 发研究。发研究。 主要利用高灵敏度多参数检测技术、计算机及信号主要利用高灵敏度多参数检测技术、计算机及信号处理技术、水文地质及工程地质理论对采矿活动全处理技术、水文地质及工程地质理论对采矿活动全过程围岩水文地质、工程地质性质及其变化进行适过程围岩水文地质、工程地质性质及其变化进行适时监测、适时分析、适时决策，并在地面适时可视时监测、适时分析、适时决策，并在地面适时可视化监测采矿活动全过程围岩水文地质、工程地质性化监测采矿活动全过程围岩水文地质、工程地质性质及其变化，进而对矿井突水进行可视化适时预测、质及其变化，进而对矿井突水进行可视化适时预测、预警。预警。4.3 皖北矿区主要

72、水害的防治案例皖北矿区主要水害的防治案例 皖北矿区水文地质条件复杂，水害威胁较为严重，皖北矿区水文地质条件复杂，水害威胁较为严重，如任楼煤矿存在的奥灰岩溶导水陷落柱，祁东矿区如任楼煤矿存在的奥灰岩溶导水陷落柱，祁东矿区厚松散层底含强含水层，恒源公司、刘桥一矿的厚松散层底含强含水层，恒源公司、刘桥一矿的49 的开采煤层底板灰岩水，百善矿提高上限开的开采煤层底板灰岩水，百善矿提高上限开采时的松散层底含水。对此，我们采用地面采时的松散层底含水。对此，我们采用地面井下物探、钻探、化探及放水试验等相结合井下物探、钻探、化探及放水试验等相结合综合探查手段予以查明。综合探查手段予以查明。4.3.1 陷落柱的

73、超前治理陷落柱的超前治理 任楼矿区已于任楼矿区已于1996年年3月月4日发生隐伏导水陷日发生隐伏导水陷落柱突水淹井，最大突水量达落柱突水淹井，最大突水量达34570m3/h。由于陷落柱规模小，水压大，导水性强，对由于陷落柱规模小，水压大，导水性强，对该导水体的超前探查难度相当大，我们采用该导水体的超前探查难度相当大，我们采用地面三维地震、地面电法与井下物探、钻探、地面三维地震、地面电法与井下物探、钻探、化探等超前综合探查技术。探测出任楼煤矿化探等超前综合探查技术。探测出任楼煤矿2导水陷落柱并进行了快速处理。导水陷落柱并进行了快速处理。50案例一 任楼煤矿隐伏导水陷落柱的综合防治技术与实践煤矿水

74、害现状及防治对策皖北矿区隐伏导水陷落柱.ppt514.3.2 冲积层水害的防治冲积层水害的防治 祁东矿于祁东矿于2001年年11月发生了松散层底含透水月发生了松散层底含透水淹井，最大透水量达淹井，最大透水量达1520 m3/h。矿井发生透。矿井发生透水后，我们采取了强排追水，边治理，边生水后，我们采取了强排追水，边治理，边生产的方法，使矿井得到快速恢复生产。在生产的方法，使矿井得到快速恢复生产。在生产中采取的措施是：一是降限开采，增加防产中采取的措施是：一是降限开采，增加防水煤柱的高度，确保生产安全；二是采用井水煤柱的高度，确保生产安全；二是采用井上下物探、钻探相结合，查清底含的水文地上下物探

75、、钻探相结合，查清底含的水文地质条件。三是建立健全井上下水文动态监测质条件。三是建立健全井上下水文动态监测系统，研究底含的突水机理。四是利用先进系统，研究底含的突水机理。四是利用先进的注浆堵水技术，彻底封堵透水通道。的注浆堵水技术，彻底封堵透水通道。52案例二案例二 综合注浆法根治综合注浆法根治3222工作面突水灾害工作面突水灾害 祁东煤矿所属井田为第四系巨厚松散含水层祁东煤矿所属井田为第四系巨厚松散含水层覆盖下的隐伏煤田，煤系地层属石炭二叠系，覆盖下的隐伏煤田，煤系地层属石炭二叠系，矿井的直接充水含水层为煤层顶，底板砂岩矿井的直接充水含水层为煤层顶，底板砂岩裂隙含水层，补给水源为第四系底部的

76、第四裂隙含水层，补给水源为第四系底部的第四含水层（以下简称含水层（以下简称“四含四含”）和太原群灰岩）和太原群灰岩含水层（简称含水层（简称“太灰太灰”）。）。1. 3222工作面突水经过及治水方案工作面突水经过及治水方案 3222工作面位于一水平二采区，起止标高工作面位于一水平二采区，起止标高-420-540m，“四含四含”防水煤柱防水煤柱60m，32煤煤平均厚平均厚2.5m，倾角，倾角13，该面于，该面于2001年年11月月5日开始试采，日开始试采，11月月24日日4：30，工作面推进，工作面推进 53 至至42m时顶板周期来压，机头处底出现少量时顶板周期来压，机头处底出现少量渗水，渗水，1

77、1月月25日增至日增至1520m3/h，由于矿井排，由于矿井排水能力不足，水能力不足，-600泵房被淹。泵房被淹。 经分析，突水水源来自经分析，突水水源来自“四含四含”，突水与，突水与覆岩的采后冒裂破坏及采面的周期来压有关。覆岩的采后冒裂破坏及采面的周期来压有关。但但“四含四含”水的来水通道和突水具体位置不水的来水通道和突水具体位置不清。根据对当时井下水情及其发展趋势的分清。根据对当时井下水情及其发展趋势的分析、判断，决定采取先强排复矿、抢建隔离析、判断，决定采取先强排复矿、抢建隔离水闸，然后再进行注浆根治的治水复矿技术水闸，然后再进行注浆根治的治水复矿技术思路。为了确保复矿后的安全生产和给思

78、路。为了确保复矿后的安全生产和给“根根治治”工程创造一个静水注浆的条件，在强排工程创造一个静水注浆的条件，在强排到底恢复泵房后，建成到底恢复泵房后，建成3222机风巷高压封水机风巷高压封水隔离隔离 54闸墙。闸墙。2. 3222工作面注浆根治工程工作面注浆根治工程 由于由于“四含四含”水的来水通道和突水水源尚未封堵，水的来水通道和突水水源尚未封堵，关闭在水闸墙内的高压水是关闭在水闸墙内的高压水是“四含四含”水延伸至采区水延伸至采区内的一个内的一个“定时炸弹定时炸弹”，它不仅将通过，它不仅将通过“渗透渗透”长长期增加相邻采区、工作面的涌水量，而且在相邻地期增加相邻采区、工作面的涌水量，而且在相邻

79、地区的开采中随时都有通过无法预见的某些薄弱环节区的开采中随时都有通过无法预见的某些薄弱环节再次发生突水灾害的危险。为此，上述水害隐患必再次发生突水灾害的危险。为此，上述水害隐患必须予以彻底根治。须予以彻底根治。 2.1 技术途径和目的要求技术途径和目的要求 根治的最终目的是要把根治的最终目的是要把“四含四含”水进入煤系地层和水进入煤系地层和采面的主要导水通道予以彻底封堵，消除隐患，保采面的主要导水通道予以彻底封堵，消除隐患，保障安全生产。障安全生产。 55为了提高封水效果，有利于被淹没的综采设备为了提高封水效果，有利于被淹没的综采设备的回收，避免后期岩移下沉对的回收，避免后期岩移下沉对“固结体

80、固结体”的的破坏和尽可能降低堵水工程成本，决定对采破坏和尽可能降低堵水工程成本，决定对采空区和冒裂带的充填注浆采用就地取材的粘空区和冒裂带的充填注浆采用就地取材的粘土水泥浆，对采空区冒裂带以上至土水泥浆，对采空区冒裂带以上至“四含四含”这一段基岩内较发育的隐伏导水通道，采用这一段基岩内较发育的隐伏导水通道，采用特种水泥浆注浆的方法予以封堵以确保注浆特种水泥浆注浆的方法予以封堵以确保注浆质量。质量。2.2 主要技术难点主要技术难点如何准确分析判断突水通道的隐伏部位并通如何准确分析判断突水通道的隐伏部位并通过少量钻孔进行有效、有控制的注浆封堵。过少量钻孔进行有效、有控制的注浆封堵。56如何准确确定

81、冒裂带的上部边界和通过少量钻孔实如何准确确定冒裂带的上部边界和通过少量钻孔实现对采空区和冒裂带充分的充填灌注，并使固结体现对采空区和冒裂带充分的充填灌注，并使固结体的硬度达到最适宜的程度（既有一定的抗压、支撑的硬度达到最适宜的程度（既有一定的抗压、支撑能力，又不会把综采设备能力，又不会把综采设备“固死固死”）。）。如何尽可能扩大本次注浆的有效充填范围，并使各如何尽可能扩大本次注浆的有效充填范围，并使各孔之间的孔之间的“注入体注入体”实现有效的连接，和尽可能防实现有效的连接，和尽可能防止浆液的无效扩散。止浆液的无效扩散。如何通过浆液配比的调控，使早期注入的浆体、中如何通过浆液配比的调控，使早期注

82、入的浆体、中期注入的浆体、以及晚期注入的浆体，通过加压脱期注入的浆体、以及晚期注入的浆体，通过加压脱水大体上达到同期凝结的目的，并使注浆压力和单水大体上达到同期凝结的目的，并使注浆压力和单位时间注入量等达到可随机调整、控制，使每一次位时间注入量等达到可随机调整、控制，使每一次注浆的有效性和合理性得到提高。注浆的有效性和合理性得到提高。57如何依据现有的技术方法和观测手段，全过程如何依据现有的技术方法和观测手段，全过程跟踪分析，掌握地下岩层中变化着的水情和导跟踪分析，掌握地下岩层中变化着的水情和导水裂隙的封堵情况。水裂隙的封堵情况。根据本次注浆的特点和专门要求，在注浆的配根据本次注浆的特点和专门

83、要求，在注浆的配套设备和工艺、技术方面必须克服和解决以下套设备和工艺、技术方面必须克服和解决以下难点，即：粘土水泥浆的日造浆、注浆能力不难点，即：粘土水泥浆的日造浆、注浆能力不小于小于300m3/日，纯高稠度水泥浆的造浆能力不日，纯高稠度水泥浆的造浆能力不小于小于25m3/h，单孔最大注浆能力不小于，单孔最大注浆能力不小于900L/min，最小注入量不大于，最小注入量不大于80L/min整个造整个造浆系统具有连续配制浆液和能高压浆系统具有连续配制浆液和能高压（1020MPa）压注比重高达）压注比重高达1.9的高稠度浆的能的高稠度浆的能力。力。58理中所创建的一个新的不同于常规的治水技术理中所创

84、建的一个新的不同于常规的治水技术思路和一套具有创新意义的配套技术。它成思路和一套具有创新意义的配套技术。它成功地创出了在井深功地创出了在井深600多多m的大型矿井突水淹的大型矿井突水淹井后仅两个月零五天，快速恢复安全生产，井后仅两个月零五天，快速恢复安全生产，当年产煤当年产煤110万吨的新水平；在水流量万吨的新水平；在水流量320507m3/h的全煤上山巷道内设计建成高压封的全煤上山巷道内设计建成高压封水隔离闸墙，创出了边生产边根治水患的新水隔离闸墙，创出了边生产边根治水患的新模式，取得以少量钻孔成功封堵隐伏来水通模式，取得以少量钻孔成功封堵隐伏来水通道，彻底消除水害隐患，堵水率道，彻底消除水

85、害隐患，堵水率100的高效的高效治水成果。在注浆全过程中成功地保护水淹治水成果。在注浆全过程中成功地保护水淹区的综采设备免遭损坏和为最后安全撤出这区的综采设备免遭损坏和为最后安全撤出这些设备创造了极好的条件。其要点如下：些设备创造了极好的条件。其要点如下： 59根据突水水样中的特征元素含量，快速判定突根据突水水样中的特征元素含量，快速判定突水的主要水源及其介入比例的分析、计算方法。水的主要水源及其介入比例的分析、计算方法。强排过程中，全程跟踪监测、计算突水点水量强排过程中，全程跟踪监测、计算突水点水量变化的分析、计算方法。变化的分析、计算方法。强排设计的计算方法和有关参数的取值。强排设计的计算

86、方法和有关参数的取值。在断面面积在断面面积12m2，流量，流量320507m3/h的全煤的全煤上山巷道内设计建造高压封水闸墙的技术和在上山巷道内设计建造高压封水闸墙的技术和在高承压条件下的局部补强技术（关闸后长期承高承压条件下的局部补强技术（关闸后长期承压压4.5MPa以上，后期还承受以上，后期还承受10.0MPa以上的综以上的综合注浆压力）。合注浆压力）。60针对本次注浆根治的目标和存在的特殊困难，针对本次注浆根治的目标和存在的特殊困难，研究创造了研究创造了“多种注浆材料，多种浆液配方，多种注浆材料，多种浆液配方，分层次、分阶段，分层次、分阶段，有控有控、变量变量、选择性选择性综合注浆法综合

87、注浆法”。a.把整个注浆空间由下而上划分成三个不同的把整个注浆空间由下而上划分成三个不同的“层段层段”，即：以巷道和采后冒落带为代表的，即：以巷道和采后冒落带为代表的“底部层段底部层段”；以采动导水裂隙带为代表的；以采动导水裂隙带为代表的“中中部层段部层段”；和隐伏有；和隐伏有“四含四含”来水通道的上部来水通道的上部基岩段。基岩段。b.针对各层段的特点及其应起到的作用，规定了针对各层段的特点及其应起到的作用，规定了不同的要求。其中：不同的要求。其中：“底部层段底部层段”以充填为主，以充填为主，使其对上部各层段起到使其对上部各层段起到“底托底托”、“阻浆阻浆”、61 “消压消压”的作用；中部层段

88、仍以充填为主，的作用；中部层段仍以充填为主，但应能把原有的采动导水裂隙带改造成为阻水但应能把原有的采动导水裂隙带改造成为阻水裂隙，并把各孔注浆的有效扩散范围互相连成裂隙，并把各孔注浆的有效扩散范围互相连成一体；上部基岩段的构造裂隙及其与采动导水一体；上部基岩段的构造裂隙及其与采动导水裂隙的结合部位，是消除突水隐患的关键所在，裂隙的结合部位，是消除突水隐患的关键所在，必须彻底加以封堵，使其成为可靠的隔水岩体。必须彻底加以封堵，使其成为可靠的隔水岩体。c. 对不同的对不同的“层段层段”采用不同的注浆材料、浆液采用不同的注浆材料、浆液配比和不同的注浆工艺，进行选择性注浆。配比和不同的注浆工艺，进行选

89、择性注浆。“底部层段底部层段”以孔口自流灌注的方式，灌注强度以孔口自流灌注的方式，灌注强度较低，具有一定可塑性的以粘土为主的高浓度较低，具有一定可塑性的以粘土为主的高浓度粘土水泥浆，要求快速对闸墙以里的巷道空间粘土水泥浆，要求快速对闸墙以里的巷道空间达到基本充填，以增强闸墙的综合抗压能力；达到基本充填，以增强闸墙的综合抗压能力；62 “中部层段中部层段”以限压灌注增强型高浓度粘土、以限压灌注增强型高浓度粘土、水泥浆为主，多次复注，并根据孔内水位、压水泥浆为主，多次复注，并根据孔内水位、压力、进量和孔间窜浆等的全程监测分析，逐步力、进量和孔间窜浆等的全程监测分析，逐步“增压增压”、“减量减量”；

90、“上部基岩段上部基岩段”采用特采用特种配方的高浓度、速凝、增强型水泥浆，种配方的高浓度、速凝、增强型水泥浆，“限限压压”、“有控有控”，反复注浆，既要把来水通道，反复注浆，既要把来水通道一个不留的全部牢固地封堵好，又要控制浆液，一个不留的全部牢固地封堵好，又要控制浆液，不向上进入不向上进入“四含四含”而大量流失和向下窜入而大量流失和向下窜入“底部层段底部层段”封固、损坏综采设备，根据通道进封固、损坏综采设备，根据通道进浆阻力的积累和增长，逐步浆阻力的积累和增长，逐步“增压增压”、“减量减量”。63 d.改进常规的注浆模式和改进常规的注浆模式和“ 单一性单一性”指标，对不同指标，对不同“层段层段

91、”和不同的注浆阶段规定了不同的注浆材料、和不同的注浆阶段规定了不同的注浆材料、配比和限压变化区间，采用单孔注浆，多孔轮流注浆、配比和限压变化区间，采用单孔注浆，多孔轮流注浆、多孔或多泵联合注浆、定量间歇注浆和大小泵量交叉多孔或多泵联合注浆、定量间歇注浆和大小泵量交叉注浆等多种形式来调控压力和进量。整个注浆进程以注浆等多种形式来调控压力和进量。整个注浆进程以底部充填注浆为基础；中部限压注浆为铺垫，及上部底部充填注浆为基础；中部限压注浆为铺垫，及上部控压、加压封水注浆为目标，并在封水注浆之后控压、加压封水注浆为目标，并在封水注浆之后,对对整个注浆段进行最终的高压脱水注浆，从而体现和实整个注浆段进行

92、最终的高压脱水注浆，从而体现和实现现“有控有控”、“变量变量”、“选择性选择性”综合注浆的要求。综合注浆的要求。2.5 注浆根治工程取得的经济效益注浆根治工程取得的经济效益 由于采用新的由于采用新的“综合注浆法综合注浆法”彻底封堵了隐伏在上彻底封堵了隐伏在上部基岩中的部基岩中的“四含四含”来水通道，重新再造了被来水通道，重新再造了被 64 采动破坏的防水煤岩柱。经实地检验，堵水采动破坏的防水煤岩柱。经实地检验，堵水率率100%，不仅消除了原突水区的长期涌水量，不仅消除了原突水区的长期涌水量（320-507m3/h）,每年节省排水费每年节省排水费560万元；万元；而且还为安全撤出突水工作面价值为

93、而且还为安全撤出突水工作面价值为2115.02万元的全套综采设备，创造了极好的必要条件。万元的全套综采设备，创造了极好的必要条件。截止到截止到2003年年6月，该套设备已全部安全撤出。月，该套设备已全部安全撤出。 由于采用了特制的粘土水泥浆，减少水泥用由于采用了特制的粘土水泥浆，减少水泥用量量10000吨以上，减少工程造价约吨以上，减少工程造价约300万元。比万元。比常规的治水方案，可以在突水区周边减少防水常规的治水方案，可以在突水区周边减少防水煤柱约煤柱约15万吨，可为企业增收万吨，可为企业增收1200万元。万元。654.3.3 底板灰岩水害的防治底板灰岩水害的防治 2001年以前，恒源公司

94、、刘桥一矿已多次年以前，恒源公司、刘桥一矿已多次发生工作面突水，出水量达发生工作面突水，出水量达300400 m3/h，随着开采深度的增加，底板承受太灰水压达随着开采深度的增加，底板承受太灰水压达34Mpa，而底隔厚度仅，而底隔厚度仅4056m，突水危险，突水危险性增加。采取措施一是进行疏水降压，性增加。采取措施一是进行疏水降压，(两个两个矿的疏放水量均为矿的疏放水量均为400500 m3/h)，降低开采，降低开采水头值。二是采用井下综合物探、放水试验及水头值。二是采用井下综合物探、放水试验及地面打钻注浆加固改造底板。三是研究区内水地面打钻注浆加固改造底板。三是研究区内水文地质条件及构造薄弱易

95、发生突水地段预测突文地质条件及构造薄弱易发生突水地段预测突水量。四是做好工作面回采期间的疏排水工作。水量。四是做好工作面回采期间的疏排水工作。66案例三案例三 恒源公司恒源公司614工作面底板灰岩水的防工作面底板灰岩水的防治治1 工作面水文地质条件工作面水文地质条件 614工作面位于北翼六煤层工作面位于北翼六煤层-400m以下水平首以下水平首采工作面，为一不等长工作面，里段斜长采工作面，为一不等长工作面，里段斜长130m，外段斜长，外段斜长190m。顶底板砂岩裂隙水丰。顶底板砂岩裂隙水丰富，是掘进及回采过程中的主要直接充水水源，富，是掘进及回采过程中的主要直接充水水源，掘进中总水量为掘进中总水

96、量为24m3/h，以顶板淋水为主。，以顶板淋水为主。 区内六煤层至一灰间距为区内六煤层至一灰间距为41.454.5m，平均为，平均为47.57m，一灰上覆海相泥岩厚，一灰上覆海相泥岩厚9.725.1m，平，平均厚均厚18.5m。工作面承受的灰岩水压为。工作面承受的灰岩水压为67 2.762.97MPa，估算回采中破坏深度为，估算回采中破坏深度为14.9m，底板灰岩水的平均突水系数为，底板灰岩水的平均突水系数为0.0850.091MPa/m，大于临界突水系数。根，大于临界突水系数。根据相邻矿井开采突水情况，正常区段经适当疏据相邻矿井开采突水情况，正常区段经适当疏放可以安全回采，在构造区段或裂隙发

97、育段及放可以安全回采，在构造区段或裂隙发育段及灰岩导升较高地段，易引起底板灰岩突水，应灰岩导升较高地段，易引起底板灰岩突水，应采取注浆加固措施。采取注浆加固措施。2 底板太灰水突水危险性评价底板太灰水突水危险性评价2.1 底板有效隔水层厚度的确定底板有效隔水层厚度的确定2.1.1 底板采动导水裂隙带深度底板采动导水裂隙带深度(h1)的确定的确定68 （1）数值模拟计算）数值模拟计算 根据对底板采动破坏带进根据对底板采动破坏带进行的数值模拟，得出底板最大破坏带深度行的数值模拟，得出底板最大破坏带深度h1：斜长斜长130m时为时为12.76m；斜长；斜长190m时机巷端时机巷端破坏深度为破坏深度为

98、19.76m。（2）经验公式计算）经验公式计算 工作面里段：斜长工作面里段：斜长L=130m h1=13.64m。 工作面外段：斜长工作面外段：斜长L=190m h1=20.12m。（3）理论计算法）理论计算法 根据理论公式计算结果，该面底板最大破坏深根据理论公式计算结果，该面底板最大破坏深度为度为14.25m。69（4）井下震波）井下震波CT探测结果为探测结果为14.9m。 综合以上结果，除经验公式法计算结果偏大综合以上结果，除经验公式法计算结果偏大外，其它几种方法所得结果基本相近，故以实外，其它几种方法所得结果基本相近，故以实测值为准，最终取底板破坏深度为测值为准，最终取底板破坏深度为14

99、.9m；断；断层带或构造异常区底板采动破坏深度比正常岩层带或构造异常区底板采动破坏深度比正常岩层中增大层中增大0.51.0倍，取倍，取25m，作为评价依据。，作为评价依据。2.1.2 承压水导高带高度（承压水导高带高度（h3）的确定）的确定 原始导高，系指在未受采动影响之前（即在原原始导高，系指在未受采动影响之前（即在原始应力作用下），煤层底板承压含水层中的承始应力作用下），煤层底板承压含水层中的承压水沿着底板隔水层导水裂隙上升的高度。压水沿着底板隔水层导水裂隙上升的高度。 70 太灰水原始导高对底板突水起着积极的作太灰水原始导高对底板突水起着积极的作用，使隔水层的阻水能力减弱。据研究，原始用

100、，使隔水层的阻水能力减弱。据研究，原始导高与岩性有关，一般在脆性岩层中比塑性岩导高与岩性有关，一般在脆性岩层中比塑性岩层中发育好，砂岩比泥岩中发育好。蒙脱石泥层中发育好，砂岩比泥岩中发育好。蒙脱石泥岩中一般不发育原始导高，这与泥岩遇水膨胀岩中一般不发育原始导高，这与泥岩遇水膨胀密实裂隙有关。密实裂隙有关。 根据钻孔资料分析，该面六煤底板隔水岩层根据钻孔资料分析，该面六煤底板隔水岩层底部普遍发育一层泥（页）岩，厚度底部普遍发育一层泥（页）岩，厚度9.7025.1m，在正常地质条件下，原始导高存，在正常地质条件下，原始导高存在的可能性较小。但在构造影响地带存在原始在的可能性较小。但在构造影响地带存

101、在原始导高也是可能的。根据临近淮北杨庄煤矿经险，导高也是可能的。根据临近淮北杨庄煤矿经险，一般导升高度为一般导升高度为210m。同时，承压水在采动。同时，承压水在采动矿压作用下可进一步向上导升，使有效隔矿压作用下可进一步向上导升，使有效隔 71 水层厚度减小。本次评价正常地带取零，构造水层厚度减小。本次评价正常地带取零，构造异常带取异常带取5m。具体评价时以工作面钻探、物探。具体评价时以工作面钻探、物探资料为准。资料为准。2.1.3 有效隔水层厚度（有效隔水层厚度（h2）的确定）的确定 有效隔水层厚度（有效隔水层厚度（h2）为底板隔水层总厚度）为底板隔水层总厚度（h）减去采动底板破坏带深度（）

102、减去采动底板破坏带深度（h1）与承压）与承压水导升带高度（水导升带高度（h3）之和，即：）之和，即：h2= h（h1+ h3）。）。 工作面底板平均厚度：里段取工作面底板平均厚度：里段取41.40m，外段取，外段取53.25m，据此则该工作面有效隔水层厚度分别，据此则该工作面有效隔水层厚度分别为：里段：在完整区段为为：里段：在完整区段为26.6m，构造区段为，构造区段为 7211.4m，外段：在完整区段为，外段：在完整区段为38.45m，构造区段，构造区段为为23.25m。2.2 太灰富水性评价太灰富水性评价（1）太灰含水层放水试验资料表明：太灰含水）太灰含水层放水试验资料表明：太灰含水层的富

103、水性较强。太灰总体连通性较好。层的富水性较强。太灰总体连通性较好。（2）根据工作面的坑透、底板音频电透视探测）根据工作面的坑透、底板音频电透视探测显示，工作面内无大的隐伏构造，工作面底板显示，工作面内无大的隐伏构造，工作面底板所探测的异常区主要为底板砂岩原生和断层带所探测的异常区主要为底板砂岩原生和断层带裂隙发育相对富水所致，音频电透视探测裂隙发育相对富水所致，音频电透视探测2处处异常区分析认为是其相应部位底板砂岩裂隙发异常区分析认为是其相应部位底板砂岩裂隙发育及太灰一、二灰岩溶较发育，并相对富水育及太灰一、二灰岩溶较发育，并相对富水73底板瞬变电磁法探测也显示出底板瞬变电磁法探测也显示出5个

104、异常区，个异常区，2个个A级异常区，富水性较好。级异常区，富水性较好。（3）614工作面底板承受的太灰水静水压力为工作面底板承受的太灰水静水压力为2.762.97MPa，水压较高。，水压较高。（4）工作面西侧供水孔（）工作面西侧供水孔（GS5），孔深），孔深79.2m，终孔层位为二灰，钻孔涌水量为终孔层位为二灰，钻孔涌水量为174m3/h。北。北翼轨道大巷供放水孔（翼轨道大巷供放水孔（GS6），孔深），孔深110m，终，终孔为四灰顶，涌水量为孔为四灰顶，涌水量为310m3/h。北翼轨道大。北翼轨道大巷巷2#联巷供放水孔（联巷供放水孔（GS7），孔深），孔深98.2m，终孔，终孔为三灰，涌水量为

105、为三灰，涌水量为230m3/h。说明太灰富水性。说明太灰富水性较好。较好。74（5）根据井下验证孔探查结果，该工作面一灰）根据井下验证孔探查结果，该工作面一灰富水性较弱，可作为隔水层考虑。富水性较弱，可作为隔水层考虑。2.3 底板太灰水突水危险性评价底板太灰水突水危险性评价工作面外段底隔厚度大于里段，其安全性也大于工作面外段底隔厚度大于里段，其安全性也大于里段，故下面仅对工作面里段进行祥细评价。里段，故下面仅对工作面里段进行祥细评价。（1）塑性板理论计算法）塑性板理论计算法根据计算，工作面里段斜长为根据计算，工作面里段斜长为130m时，正常区时，正常区底板无突水危险性，构造异常区存在突水危险底

106、板无突水危险性，构造异常区存在突水危险性；当斜长为性；当斜长为190m时，均存在突水危险性时，均存在突水危险性 75工作面外段，正常区段无突水危险性，构造异常工作面外段，正常区段无突水危险性，构造异常区存在突水危险性。区存在突水危险性。（2）阻水强度法）阻水强度法阻水强度是由现场钻孔水力压裂法实测的单位底阻水强度是由现场钻孔水力压裂法实测的单位底板岩层的平均阻水强度，计算在正常区段回采板岩层的平均阻水强度，计算在正常区段回采无突水危险性，在构造异常区回采时存在突水无突水危险性，在构造异常区回采时存在突水危险性。危险性。（3）突水系数评价法）突水系数评价法用突水系数法评价用突水系数法评价614工

107、作面：工作面：已知：最大水压在机巷切眼处，已知：最大水压在机巷切眼处，Pmax=462.8-165=297.18m水头水头=2.97MPa；最小水压在风；最小水压在风 76巷，巷，Pmin=440.9-165=275.9m水头水头=2.76MPa； Cp=14.9m；h2=0m。a、当、当M取最小值，取最小值，M=41.4m时，经计算得：时，经计算得： 突水系数最大值为突水系数最大值为Tsmax=2.97/（41.4-14.9）=0.112MPa/m。 最小值为最小值为Tsmin=2.76/（41.4-14.9）=0.104MPa/m。b、若考虑本区一灰富水性弱，可作为隔水层，厚度扩、若考虑本

108、区一灰富水性弱，可作为隔水层，厚度扩大到二灰顶，这样底隔厚度相应增加大到二灰顶，这样底隔厚度相应增加6.5m左右。突水左右。突水系数相应减小，如下表所示。系数相应减小，如下表所示。c、构造异常区底板突水系数计算结果如下表所示。、构造异常区底板突水系数计算结果如下表所示。77 不同隔水层厚度对应的突水系数值（不同隔水层厚度对应的突水系数值（MPa/m） 底隔厚度底隔厚度/m 里里 段段 M=41.4m 外外 段段 M=53.25m 将一灰作为隔水层考将一灰作为隔水层考虑虑 里里 段段 M=47.9m 外外 段段M=59.75m 正正 常常 区区Tsmax0.1120.0770.0900.066T

109、smin0.1040.0720.0840.061 异异 常常 区区Tsmax0.2610.1200.1650.010Tsmin0.2420.1190.1540.09378 由此可知，该面底板太灰突水系数均大于临界由此可知，该面底板太灰突水系数均大于临界值，需采取专门的防治水措施。值，需采取专门的防治水措施。根据根据P-M图分析，该工作面位于回采工作面突水图分析，该工作面位于回采工作面突水区，说明存在突水危险性。区，说明存在突水危险性。综上可知，板理论及阻水强度法评价结果均为正综上可知，板理论及阻水强度法评价结果均为正常区可安全回采，构造异常区存在突水危险性；常区可安全回采，构造异常区存在突水危

110、险性；而突水系数法评价结果为该工作面突水系数无而突水系数法评价结果为该工作面突水系数无论正常区还是构造异常区均大于临界突水系数论正常区还是构造异常区均大于临界突水系数值。需采取积极的防治水措施。本次主要采用值。需采取积极的防治水措施。本次主要采用疏水降压和局部底板注浆加固的方法。疏水降压和局部底板注浆加固的方法。792.4 太灰突水量预计太灰突水量预计 根据大井法理论计算、一水平六五采区放水试根据大井法理论计算、一水平六五采区放水试验成果和相邻矿井类似条件工作面的突水实例，验成果和相邻矿井类似条件工作面的突水实例，结合结合614工作面的地质与水文地质实际，工工作面的地质与水文地质实际，工作面底

111、板最低标高为作面底板最低标高为-463m，水压为，水压为2.3MPa时，因底板裂隙引起的太灰突水量预计在时，因底板裂隙引起的太灰突水量预计在220350 m3/h 之间，因断层导水引起的太灰之间，因断层导水引起的太灰突水，最大突水量为突水，最大突水量为600 m3/h左右。左右。3 采取的措施采取的措施 该工作面进行了坑透、底板音频电透视、顶该工作面进行了坑透、底板音频电透视、顶板瞬变电磁法探测及底板瞬变电磁法探测。板瞬变电磁法探测及底板瞬变电磁法探测。80工作面共施工放水、探注孔工作面共施工放水、探注孔17个，工程量个，工程量858.9m,注入水泥注入水泥60t。对底板薄弱带进行了加。对底板薄弱带进行了加固。固。工作面疏放水量达工作面疏放水量达500 m3/h，总放水量达，总放水量达214万万m3 ，疏降水头达，疏降水头达80m。增加工作面排水能力，使排水能力达增加工作面排水能力，使排水能力达600 m3/h。坚持采前后水位动态监测，及时分析水文地质坚持采前后水位动态监测，及时分析水文地质情况。情况。 通过以上措施，确保了通过以上措施，确保了614工作面回采，安工作面回采，安全回收煤量达全回收煤量达40余万吨。余万吨。81谢谢 谢！谢！82