煤矿防治水理论及实践

1、煤矿防治水理论与实践煤矿防治水理论与实践中煤科工集团中煤科工集团西安研究院有限公司西安研究院有限公司王新王新 研究员研究员一、近年水害事故概况一、近年水害事故概况二、煤矿防治水基本概念与理论二、煤矿防治水基本概念与理论三、矿井水害因素探查方法三、矿井水害因素探查方法四、水害防治方法四、水害防治方法五、煤矿防治水技术体系与思想体系五、煤矿防治水技术体系与思想体系2022-3-26一、近年水害事故概况一、近年水害事故概况2022-3-26351432509551357605417255263166224192122897910410915913711810999635947384424211901

2、0020030040050060070020002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420002014年煤矿水害事故统计年煤矿水害事故统计死亡人数事故起数2022-3-26事故特点及原因事故特点及原因：1 1、较大以上事故比例较大：危害大，影响大。、较大以上事故比例较大：危害大，影响大。 33死亡人数死亡人数10102 2、老空水、灰岩水和地表水为主要水害水源老空水、灰岩水和地表水为主要水害水源。反映对老空水探查、治理技术手段不能满足安全要求；反映对老空水探查、治理技术手段不能满足安全要求；反映地下水赋存条件的复杂。反映

3、地下水赋存条件的复杂。2022-3-263 3、乡镇煤矿水害事故所占的比例较大。乡镇煤矿水害事故所占的比例较大。反映了煤矿安全管理水平反映了煤矿安全管理水平和水害事故之间的关系。和水害事故之间的关系。2022-3-264 4、掘进工作面为主要的透水地点掘进工作面为主要的透水地点近近5年年70起较大透水事故发生地点对比图起较大透水事故发生地点对比图20082012年较大透水事故发生地点对比图年较大透水事故发生地点对比图反映超前探技术和隐伏构反映超前探技术和隐伏构造探查技术落后；造探查技术落后；越层越界开采严重。越层越界开采严重。2022-3-26案例案例基安达煤业基安达煤业有限公司有限公司“8.

4、1” 透水透水事故事故2012年8月1日凌晨3时许，位于山西省洪洞县境内的山西陆合集团基安达煤业有限公司1002综采工作面发生透水事故，造成8人遇难。1 0 0 2 综 采 工 作 面采采空空冒冒落落区区工工作作面面支支架架1 0 0 2 回 风 顺 槽约 7 . 5 m约 6 m透 水 点联 巷水 流 方 向N N1 0 0 2 运 输 顺 槽1 0 0 6 2 掘 进 巷透水点透水点11号 煤 层 老 空 巷 道工 作 面 采 空 冒 落 区约 5m约 6m回 风 顺 槽外 侧 煤 壁约 2.5m透水水源是下覆透水水源是下覆11号煤层的采（古）空区积水，透水总量约为号煤层的采（古）空区积水

5、，透水总量约为21000m3 ，透水后透水后2h巷道内水位基本稳定，因此本次透水事故平均透水强度为巷道内水位基本稳定，因此本次透水事故平均透水强度为10500m3/h。经调查分析认定，这是一起由于经调查分析认定，这是一起由于11号煤层采（古）空积号煤层采（古）空积水突破水突破10号煤层底板而发生的透水事故。号煤层底板而发生的透水事故。1、10号煤层未达到勘探程度，不具备开采条件；号煤层未达到勘探程度，不具备开采条件；2、10、11号煤层采空区及采空区积水情况不清；号煤层采空区及采空区积水情况不清；3、未落实、未落实“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采预测预报、有掘必探、有采必探、

6、先探后掘、先探后采”的防治水原则。的防治水原则。4、防治水机构不健全，没有防治水专业技术人员，防治水工作不到位。、防治水机构不健全，没有防治水专业技术人员，防治水工作不到位。主要原因：主要原因：二、基本概念与基本理论二、基本概念与基本理论2022-3-26煤矿防治水煤矿防治水特定特定含义含义煤矿煤矿水水防治防治2022-3-261煤矿：不同于其他矿产开发。煤矿：不同于其他矿产开发。水：作为一种灾害对待。（非资源）水：作为一种灾害对待。（非资源）防治：事前预防和事后治理。防治：事前预防和事后治理。煤矿水害事故带给我们的教训是非常惨痛的。煤矿水害事故带给我们的教训是非常惨痛的。严重威胁煤矿工人的生

7、命安全。严重威胁煤矿工人的生命安全。2022-3-26煤矿防治水的范围与任务：煤矿防治水的范围与任务：1、煤矿开发前、煤矿开发前、开采过程中开采过程中以及开采结束后的全部过程。以及开采结束后的全部过程。2、发现水害隐患，认识水害规律，预防水害，治理水害。、发现水害隐患，认识水害规律，预防水害，治理水害。煤矿防治水规定煤矿防治水规定指出了指出了10种水害类型：种水害类型：地表水，孔隙水，裂隙水，岩溶水，老空水，地表水，孔隙水，裂隙水，岩溶水，老空水，断裂构造水，陷落柱水，钻孔水，顶板水，底板水。断裂构造水，陷落柱水，钻孔水，顶板水，底板水。地表水，老空水，顶板水，底板水地表水，老空水，顶板水，底

8、板水2022-3-26煤矿防治水是一项系统工程煤矿防治水是一项系统工程规划、设计、勘探、施工、装备、论证与评价规划、设计、勘探、施工、装备、论证与评价技术研究与开发、人才培养等。技术研究与开发、人才培养等。针对我国煤矿水文地质复杂和煤矿针对我国煤矿水文地质复杂和煤矿水害事故水害事故频发的实际情况，频发的实际情况，国家煤矿安全监察国家煤矿安全监察局在局在认真总结各方面教训、归纳提炼各地认真总结各方面教训、归纳提炼各地成功成功经验经验、组织专家广泛论证基础上，提出了、组织专家广泛论证基础上，提出了煤矿水煤矿水害防治害防治“预测预报，预测预报，有疑必探，先探后有疑必探，先探后掘，掘，先治后采先治后采

9、”的十六字原则和的十六字原则和“防、堵、疏、防、堵、疏、排、排、截截”五项综合治理措施。五项综合治理措施。2022-3-26含水层：含水层：含水层是指储有地下水的透水层。含水层是指储有地下水的透水层。 属性有补给、径流、排泄。属性有补给、径流、排泄。 隔水层：隔水层：隔水层就是不能透过并不能给水或隔水层就是不能透过并不能给水或只能透过或给出极少量水的岩层。只能透过或给出极少量水的岩层。矿区水文地质工程地质勘探规程矿区水文地质工程地质勘探规程规定：一般规定：一般将钻孔单位涌水量小于将钻孔单位涌水量小于0.001L/s.m的岩层视为隔的岩层视为隔水层。水层。 2022-3-262含水层与隔水层含水

10、层与隔水层含水层的时空变化含水层的时空变化隔水层与岩性的关系隔水层与岩性的关系岩层之间的接触关系岩层之间的接触关系含隔水层的厚度含隔水层的厚度2022-3-26含水层的划分勘探过程中如何划分含水层？勘探过程中如何划分含水层？岩石孔隙裂隙发育提供较多的储水空间，空隙、溶隙、孔洞、张开结构面等。岩石孔隙裂隙发育提供较多的储水空间，空隙、溶隙、孔洞、张开结构面等。岩层的储水空间在开采之前是天然的，开采过程或开采之后有人为的因素，岩层的储水空间在开采之前是天然的，开采过程或开采之后有人为的因素，比如采矿引起的导水裂隙带，水文地质补充勘探就将面临这种问题。勘探比如采矿引起的导水裂隙带，水文地质补充勘探就

11、将面临这种问题。勘探过程中如何发现这些储水空间呢？主要通过钻探充洗液的消耗来判定。测过程中如何发现这些储水空间呢？主要通过钻探充洗液的消耗来判定。测井、流量测井等方法也能从岩层的物理性质和岩层水流动状况反映岩层是井、流量测井等方法也能从岩层的物理性质和岩层水流动状况反映岩层是否为含水层。否为含水层。钻孔单位涌水量钻孔单位涌水量0.001L/s.m0.001L/s.m的岩层为隔水层的岩层为隔水层2022-3-26延安组延安组直罗组直罗组J2Z2隔水层风化裂隙带风化裂隙带J2Z1含水层开采煤层开采煤层80mQ第四系松散层相对隔水层有地层缺失，下伏地层遭受风有地层缺失，下伏地层遭受风化侵蚀，形成风化

12、裂隙带化侵蚀，形成风化裂隙带若隔水层缺失，下伏含水层遭受风化若隔水层缺失，下伏含水层遭受风化侵蚀，裂隙发育，富水条件好侵蚀，裂隙发育，富水条件好2022-3-26水文地质条件：水文地质条件：是指地下水埋藏、分布，补给、径流是指地下水埋藏、分布，补给、径流和排泄条件，水质和水量及其形成地质条件的总称。和排泄条件，水质和水量及其形成地质条件的总称。开采水文地质条件：开采水文地质条件：开采因素影响下的水开采因素影响下的水 文文地质条件。（地质条件。（围岩破坏带、顶底板破坏带、采空区等）是围岩破坏带、顶底板破坏带、采空区等）是防治水重点研究的对象。防治水重点研究的对象。前者是原始的，煤层开采前的条件，

13、煤矿地质勘探期反映的就是这样的前者是原始的，煤层开采前的条件，煤矿地质勘探期反映的就是这样的条件，表明了煤层所处的水文地质环境。后者则是受开采影响的变化后条件，表明了煤层所处的水文地质环境。后者则是受开采影响的变化后的水文地质条件，改变了原始的径流、排泄条件，改变了含隔水层的分的水文地质条件，改变了原始的径流、排泄条件，改变了含隔水层的分布，改变了水质等条件。布，改变了水质等条件。2022-3-263开采水文开采水文地质与一般水文地质的区别地质与一般水文地质的区别从灾害防范与控制的从灾害防范与控制的角度开展研究工作。角度开展研究工作。从资源开发与利用的从资源开发与利用的角度开展研究工作。角度开

14、展研究工作。只研究含水体及其只研究含水体及其影响因素。影响因素。必须研究含水体与采矿必须研究含水体与采矿活动之间内在关系。活动之间内在关系。只研究含水层。只研究含水层。必须研究隔水层。必须研究隔水层。随开采条件而变化。随开采条件而变化。 相对稳定。相对稳定。2022-3-26 矿井充水条件与矿井水害矿井充水条件与矿井水害 研究矿井充水条件是研究矿井充水条件是矿井防治水的矿井防治水的核心内容核心内容 矿坑充水特点、水量大小及动态取于充水条件矿坑充水特点、水量大小及动态取于充水条件 只有查明矿井充水条件，才能正确预测矿坑涌水量只有查明矿井充水条件，才能正确预测矿坑涌水量 矿井充水条件矿井充水条件包

15、括三个包括三个方面：方面： 充水水源充水水源 充水充水途径途径 涌水量涌水量2022-3-264矿井水害：矿井水害：煤矿水害是煤矿五大灾害（瓦斯、水害、火灾、煤尘与顶板事故）之一，煤矿水害是煤矿五大灾害（瓦斯、水害、火灾、煤尘与顶板事故）之一，是仅次于瓦斯的煤矿重大危险源。是仅次于瓦斯的煤矿重大危险源。水害三要素：水害三要素：水源、通道、水量。水源、通道、水量。2022-3-26煤矿水害煤矿水害充水水源充水水源充水通道充水通道充水水量充水水量矿井水害三因素矿井水害三因素充水条件充水条件充水因素充水因素2022-3-26常见的矿坑充水水源常见的矿坑充水水源间接充水水源间接充水水源直接充水水源直接

16、充水水源自身充水水源自身充水水源间接顶板水间接顶板水间接底板水间接底板水直接顶板水直接顶板水直接底板水直接底板水工作面位于工作面位于含水层之中含水层之中2022-3-26常见的充水途径常见的充水途径天然通道天然通道人工通道人工通道导水裂隙导水裂隙导水断层导水断层陷陷 落落 柱柱岩溶塌洞岩溶塌洞上三上三带带下三下三带带防水煤岩柱防水煤岩柱不良钻孔不良钻孔常见矿井充水途径常见矿井充水途径2022-3-26正常水量正常水量最大水量最大水量灾害水量灾害水量常见的水量类型常见的水量类型矿井充水因素的不同组合会形成不同类矿井充水因素的不同组合会形成不同类型的矿井水文地质条件和矿井水害类型型的矿井水文地质条

17、件和矿井水害类型常见的矿井涌水量类型常见的矿井涌水量类型2022-3-26涌水量：涌水量：正常涌水量，最大涌水量。正常涌水量，最大涌水量。煤矿安全规程煤矿安全规程：矿井正常涌水量：矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。矿井正常涌水量：矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。最大涌水量：矿井开采期间，正常情况下矿井涌水量的高峰值。最大涌水量：矿井开采期间，正常情况下矿井涌水量的高峰值。主要和人为条件和降雨量有关。主要和人为条件和降雨量有关。虎维岳：虎维岳：指在单位时间内，某种水源的水通过指在单位时间内，某种水源的水通过非人工受控非人工受控但可以明确预计到但可以明确预计到的过水通道，自然而又的过

18、水通道，自然而又无法人为控制无法人为控制地流入矿井采掘空间的水量总和。地流入矿井采掘空间的水量总和。2022-3-265排水量矿井涌矿井涌水量水量突（透）水量疏放水量井下用水量钻孔泄水量可以预测的水量可以预测的水量2022-3-262022-3-26探放水概念探放水概念：煤矿防治水手册煤矿防治水手册探水和放水总称。探水和放水总称。探水探水采矿过程中用超前勘探的方法，查明采掘工作面采矿过程中用超前勘探的方法，查明采掘工作面顶板底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置、状况等顶板底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置、状况等情况，目的是为有效地防治矿井水害做好必要的准备。情况，目的是为有效地防治矿井水害

19、做好必要的准备。放水放水为了预防水害事故发生，在探明情况后采用钻孔为了预防水害事故发生，在探明情况后采用钻孔等安全方式将水放出，是防治水手段之一。等安全方式将水放出，是防治水手段之一。6查明水情，消除水患。查明水情，消除水患。2022-3-261 1、探的方法：只要能够达到探明水情的目的，任、探的方法：只要能够达到探明水情的目的，任何方法都可以。（当然，方法应满足实际条件的需何方法都可以。（当然，方法应满足实际条件的需求。）物探、钻探，化探，巷探，测试等。求。）物探、钻探，化探，巷探，测试等。2 2、探水的结果：不是简单的有水无水、水大水小，、探水的结果：不是简单的有水无水、水大水小，而是要查

20、明水的补给来源、岩层富水性、构造影响而是要查明水的补给来源、岩层富水性、构造影响等条件。等条件。3 3、放水是消除水害隐患的，所以放水后的安全评、放水是消除水害隐患的，所以放水后的安全评价非常重要。价非常重要。探放水设计程序内容设计内容设计审批布孔要求超前距和止水套管复杂探放水设计安全措施探放水钻孔的问题勘探类型勘探类型划分划分：（依据矿床主要含水层的储水空间特征）：（依据矿床主要含水层的储水空间特征）三三 类类第一类：孔隙充水矿床第一类：孔隙充水矿床第二类：裂隙充水矿床第二类：裂隙充水矿床第三类：岩溶充水矿床第三类：岩溶充水矿床三三 型型第一型：水文地质条件简单矿床第一型：水文地质条件简单矿

21、床第二型：水文地质条件中等矿床第二型：水文地质条件中等矿床第三型：水文地质条件复杂矿床第三型：水文地质条件复杂矿床水文地质勘探类型和矿井水文地质类型水文地质勘探类型和矿井水文地质类型2022-3-267水文地质勘探类型水文地质勘探类型：划分的目的是为不同类型矿床的勘探工程设定不同工程：划分的目的是为不同类型矿床的勘探工程设定不同工程量、勘探程度以及矿井涌水量计算等技术要求。量、勘探程度以及矿井涌水量计算等技术要求。比如：孔隙充水简单型矿床在勘查阶段的水文地质剖面要求至少一条，但在比如：孔隙充水简单型矿床在勘查阶段的水文地质剖面要求至少一条，但在复杂型矿床要求至少复杂型矿床要求至少4条剖面，各剖

22、面上不少于条剖面，各剖面上不少于3个水文孔；水文地质条个水文孔；水文地质条件简单的矿区，可计算全矿区的正常和最大涌水量。立足与勘探，围绕件简单的矿区，可计算全矿区的正常和最大涌水量。立足与勘探，围绕如何将勘探工作做好，与开采安全关系不大。如何将勘探工作做好，与开采安全关系不大。矿井水文地质类型矿井水文地质类型：划分的目的是保证矿井安全生产，按照不同类型水文地：划分的目的是保证矿井安全生产，按照不同类型水文地质条件，对煤矿安全进行安全监管。质条件，对煤矿安全进行安全监管。比如：水文地质条件复杂的矿井要求设立专门的防治水机构，装备必要的防比如：水文地质条件复杂的矿井要求设立专门的防治水机构，装备必

23、要的防治水抢险救灾设备，探放水应当坚持治水抢险救灾设备，探放水应当坚持“有掘必探有掘必探”原则。原则。2022-3-26 煤层开采后，采空区上方根据岩层变形和破坏情况，通常可分为“三带”，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带 。 弯曲下沉带弯曲下沉带裂隙带裂隙带冒落带冒落带煤层开采上三带理论：煤层开采上三带理论：2022-3-268影响导水裂隙带的因素：影响导水裂隙带的因素：1、岩层岩性、倾角和强度；、岩层岩性、倾角和强度；2、采高；、采高；3、厚煤层分层数；、厚煤层分层数；4、采空面积；、采空面积；5、时间；、时间；6、采煤方法和顶板管理法。、采煤方法和顶板管理法。覆覆 岩岩岩岩 性性单向抗压单向抗

24、压强度强度( (MPaMPa) ) 主要岩石名称主要岩石名称坚硬岩石坚硬岩石中硬岩石中硬岩石软弱岩石软弱岩石极软岩石极软岩石 40804080 2040 2040 1020 1020 10 10石英砂岩、石灰岩、砂质页岩、砾岩石英砂岩、石灰岩、砂质页岩、砾岩砂岩、泥质灰岩、砂石页岩、页岩砂岩、泥质灰岩、砂石页岩、页岩泥岩、泥质砂岩泥岩、泥质砂岩铝土岩、风化泥岩、粘土、砂质粘土铝土岩、风化泥岩、粘土、砂质粘土2022-3-26坚硬中硬软弱极软 5 . 2161 . 2100MMHm2 . 2197 . 4100MMHm2 . 1630 . 7100MMHm垮落带高度 根据岩石的强度，其垮落带计算

25、公式如下：2022-3-26导水裂缝带高度计算公式：式中：式中： 煤层累计采厚，煤层累计采厚，m； 单层采厚不超过单层采厚不超过3m，累计采厚不超过，累计采厚不超过15m。M2022-3-26 综放开采导水裂缝带高度计算 据测定厚煤层综放开采覆岩破坏的高度与“三下”采煤规程中通过厚煤层分层开采，且单煤层采厚不超过3m的计算公式得出的结果相比较，前者要大。 导水裂缝带高度与开采方法关系曲线导水裂缝带高度与开采方法关系曲线1-薄煤层或中厚及厚煤层顶分层开采；2-中厚及厚煤层分层开采；3-中厚及厚煤层综放开采。2022-3-26冒落带： 导水裂隙带： 2022-3-26煤矿防治水手册煤矿防治水手册，

26、综放开采两带高度经验公式：，综放开采两带高度经验公式：76. 457.2819. 1100MMHm71. 412.1949. 0100MMHm软弱岩层软弱岩层中硬岩层中硬岩层49.1188. 626. 0100MMHli99. 681.1033. 0100MMHli确定导水裂隙带发育高度方法：确定导水裂隙带发育高度方法：1、水文地质实测法；、水文地质实测法；2、物探法；、物探法；3、室内模拟法；、室内模拟法；4、经验公式法。、经验公式法。2022-3-26离层水理论：离层水理论：2022-3-269离层离层发育位置发育位置 形成离层水的离层空间不能发育于采场冒裂带中，而应分布于整体移动带中，且

27、不能与下部的裂隙带相导通（即在离层空间下部分布有一定厚度、较为完整的相对隔水层），即可积水离层的位置应满足可积水离层的位置应满足： 否则进入离层空间内的水体将直接下渗至下部采场，无法积水而形成离层水积水。裂 HH2022-3-262022-3-26QL离层水涌水量特征离层水涌水量特征2022-3-26直罗组直罗组- -延安组不整合接触开采水文地质示意图延安组不整合接触开采水文地质示意图J2ZJ2y风化裂隙带风化裂隙带冒落带冒落带导水裂隙带导水裂隙带2022-3-261 1、直罗组不整合于延安组之上，延安组顶部风化裂隙带可成、直罗组不整合于延安组之上，延安组顶部风化裂隙带可成为直罗组含水层一部分

28、；为直罗组含水层一部分；2 2、直罗组含水层富水性不均，有天窗补给、辨状河分布等地、直罗组含水层富水性不均，有天窗补给、辨状河分布等地段，富水性较强；段，富水性较强；3 3、导水裂隙带沟通延安组风化裂隙带，意味着沟通上覆直罗、导水裂隙带沟通延安组风化裂隙带，意味着沟通上覆直罗组含水层；组含水层；4 4、当存在冲刷带、河流侵蚀面较深，接近或沟通冒落带时，、当存在冲刷带、河流侵蚀面较深，接近或沟通冒落带时，易形成突水溃沙易形成突水溃沙隐蔽致灾因素隐蔽致灾因素；5 5、一般情况下，辨状河分布地段，虽富水性较其他地段强，、一般情况下，辨状河分布地段，虽富水性较其他地段强，但补给有限，总体仍以静储量为主

29、，具有较强的可疏性。但补给有限，总体仍以静储量为主，具有较强的可疏性。不整合接触理论不整合接触理论102022-3-26防治水原则防治水原则预测预报预测预报，有疑必，有疑必探探，先探后掘，先先探后掘，先治治后采。后采。三、水害因素探查与评价三、水害因素探查与评价2022-3-261 1、矿井水文地质条件探查方法与手段、矿井水文地质条件探查方法与手段任务：任务：查明含水层补径排条件、岩性、厚度、分布、流场查明含水层补径排条件、岩性、厚度、分布、流场特征、水动力特征、水化学特征、富水性等；含水层之间的水力特征、水动力特征、水化学特征、富水性等；含水层之间的水力联系；主要隔水层岩性、厚度、分布、隔水

30、性等；构造类型与发联系；主要隔水层岩性、厚度、分布、隔水性等；构造类型与发育程度，采空区分布，积水区积水范围等。育程度，采空区分布，积水区积水范围等。方法：矿井水文地质勘探方法：矿井水文地质勘探2022-3-26煤矿防治水规定煤矿防治水规定第二十九条：矿井有下列情形之一的，应当进行水文地第二十九条：矿井有下列情形之一的，应当进行水文地质补充勘探工作：质补充勘探工作：1 1、矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的；、矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的；2 2、矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清的；、矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清的；3 3、矿井经采掘揭露煤岩层

31、后，水文地质条件比原勘探报告复杂的；、矿井经采掘揭露煤岩层后，水文地质条件比原勘探报告复杂的；4 4、矿井经长期开采，水文地质条件已发生较大变化，原勘探报告不、矿井经长期开采，水文地质条件已发生较大变化，原勘探报告不能满足生产要求的；能满足生产要求的；5 5、矿井开拓延伸、开采新煤系（组）或者扩大井田范围、矿井开拓延伸、开采新煤系（组）或者扩大井田范围设计需要的；设计需要的；6 6、特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强含水层，煤层底板带压，、特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强含水层，煤层底板带压，专门防治水工程提出特殊要求的；专门防治水工程提出特殊要求的；7 7、各种井巷工程穿越强富水性含水层时

32、，施工需要的。、各种井巷工程穿越强富水性含水层时，施工需要的。2022-3-26煤矿安全规程煤矿安全规程282条：新建矿井揭露的水文地质条件比地质报告复杂条：新建矿井揭露的水文地质条件比地质报告复杂的，应当进行水文地质补充勘探，及时查明水害隐患，的，应当进行水文地质补充勘探，及时查明水害隐患，采取可靠的安全防范措施。采取可靠的安全防范措施。2022-3-26矿井水文地质勘探方法与手段矿井水文地质勘探方法与手段水文地质测绘水文地质测绘水文地质钻探水文地质钻探物物 探探化化 探探水文地质试验水文地质试验水文地质测试水文地质测试矿井涌水量计算矿井涌水量计算计算机模拟计算机模拟勘探新技术勘探新技术常用

33、技术常用技术2022-3-26水文地质钻探水文地质钻探它所完成的任务内容包括以下几个方面：它所完成的任务内容包括以下几个方面：（1）完善并建立含水层水动态观测系统；）完善并建立含水层水动态观测系统；（2）形成矿井水文地质试验系统；）形成矿井水文地质试验系统；（3）为岩石力学性能测试取样、测试提供条件；）为岩石力学性能测试取样、测试提供条件；（4）探查目的含水层岩性、厚度和富水性；）探查目的含水层岩性、厚度和富水性；（5）探查开采煤层底板）探查开采煤层底板至含水层至含水层间隔水层岩性、厚度及隔水性；间隔水层岩性、厚度及隔水性；2022-3-26l水化学快速检测技术水化学快速检测技术l透（突）水水

34、源快速识（判）别技术透（突）水水源快速识（判）别技术l示踪试验示踪试验水化学水化学分析方法分析方法主要通过水质化验、示踪试验等实验方法，利用不主要通过水质化验、示踪试验等实验方法，利用不同时间、不同含水层的水质差异，确定突水水源，同时间、不同含水层的水质差异，确定突水水源，研究各含水层的水文地质条件，确定含水层之间的研究各含水层的水文地质条件，确定含水层之间的水力联系。水力联系。2022-3-26抽水试验对地下水进行定量研究的重要手段。回答对地下水进行定量研究的重要手段。回答: :1、钻孔涌水量与水位下降关系2、获取含水层参数，渗透系数、导水系数和储水系数等3、求得含水层影响半径、降落漏斗形状

35、等资料4、含水层之间联系；5、含水层边界条件及隔水层参数等。放水试验放水试验2022-3-26矿井水文地质条件勘探矿井水文地质条件勘探分阶段，分地段，分程度进行。分阶段，分地段，分程度进行。2022-3-26100m40m20m50m黄 土砂层河谷卵砾层J2Z 含水层J1隔水层煤层J1隔水层顶部裂隙相对发育带kyKx切眼J2Z 隔水层21天窗天窗黄陵一号井天窗型水害地质剖面黄陵一号井天窗型水害地质剖面2022-3-26物探、钻探、化探等物探、钻探、化探等井下探放水成果：井下探放水成果： 2#煤J1y水 量 （ m3/h）孔 深 （ m）T5孔 涌 水 示 意 图风化裂隙带风化裂隙带1515米米

36、2022-3-262、矿井水害致灾因素探查、矿井水害致灾因素探查导水裂隙带发育高度探查导水裂隙带发育高度探查开采形成的导水裂隙带是沟通含水层、采空区等水体的开采形成的导水裂隙带是沟通含水层、采空区等水体的最主要通道，因而也是矿井水害致灾的主要因素。最主要通道，因而也是矿井水害致灾的主要因素。2022-3-26鄂尔多斯侏罗纪煤田鄂尔多斯侏罗纪煤田开采水文地质条件探查开采水文地质条件探查探查方法：钻孔漏失液测试法探查方法：钻孔漏失液测试法1）钻液漏失量观测；）钻液漏失量观测；2）水文测井；）水文测井；3）钻孔电视窥视。）钻孔电视窥视。采前测试孔采前测试孔采后测试孔采后测试孔井下仰孔分段注水观测井下

37、仰孔分段注水观测裂隙带冒落带钻孔2022-3-26堵孔操作台注水操作台钻机放水阀调压阀流量表压力表压力表压力表进水阀接高压水源接高压水源进水阀放水阀调压阀巷道钻孔探管钻杆岩体测压软管钻孔双端封堵测漏装置钻孔双端封堵测漏装置2022-3-26603605605回风巷1号孔2号孔3号孔1000m、1500m剖面2022-3-26第二剖面成果漏失量lLmin垂距(m)27.5764.346.01#孔成果图（采前）42孔深垂距28.36143.109265.12#孔成果图孔深垂距0387210823.444.366.50漏失量6.0漏失量6.817.2漏失量2026.8漏失量6.0漏失量6.218.4

38、漏失量2026.43#孔成果图(六盘区605面进风巷1000m)2022-3-26观测剖面观测剖面孔号孔号裂隙带最大发裂隙带最大发育高度（育高度（m）裂采比裂采比裂隙带最发育裂隙带最发育段高度（段高度（m）第一观测剖面第一观测剖面1-2#62.223.5冒落带冒落带39.61-3#64.024.2冒落带冒落带41.8第第二二观测观测剖面剖面2-2#65.124.6冒落带冒落带43.12-3#66.525.2冒落带冒落带44.3综合综合66.525.2冒落带冒落带42.2六盘区603工作面覆岩破坏特征采煤方法：综合机械化采煤；顶板管理：自然垮落；工作面宽：200米；面间煤柱：30米。2022-3

39、-262022-3-26开采水文地质条件探查开采水文地质条件探查比一般水文地质补充勘探技术要求更细，比一般水文地质补充勘探技术要求更细，精度更高。精度更高。方法：方法：1、水文地质试验：抽水，放水，压水等；、水文地质试验：抽水，放水，压水等；2、测井；、测井；3、岩相分析；、岩相分析；4、水化学分析；、水化学分析；5、井下探放水。、井下探放水。2022-3-26直罗组直罗组- -延安组不整合接触开采水文地质示意图延安组不整合接触开采水文地质示意图J2ZJ2y风化裂隙带风化裂隙带冒落带冒落带导水裂隙带导水裂隙带2022-3-26孔号孔号3-1煤与煤与2-1煤间中粗砂岩煤间中粗砂岩2-1煤顶板中粗

40、砂岩煤顶板中粗砂岩直罗组下段中粗砂岩直罗组下段中粗砂岩与与3-1煤顶板煤顶板间距（间距（m）层厚层厚（m）与与3-1煤顶板煤顶板间距（间距（m）层厚层厚（m）与与3-1煤顶板煤顶板间距（间距（m）层厚层厚（m）NL3216.217.9283.1713.22109.417.92MD207.9112.5849.8820.0877.3851.32NL434.8714.2848.688.6179.7117.71MD2712.7718.5165.3917.7104.3815.92NL5014.0528.9656.9317.7499.4724.1纳林河二矿纳林河二矿1-1 31101工作面顶板中粗砂岩含水

41、层统计表工作面顶板中粗砂岩含水层统计表与煤层顶距离与煤层顶距离77.38109.4：高差：高差31米，米，厚度厚度15.9251.32：相差：相差35.4米。米。且与煤层顶板距离大的地段，含水层厚度较小，反之，亦然。且与煤层顶板距离大的地段，含水层厚度较小，反之，亦然。3、水害因素分析与评价、水害因素分析与评价煤矿安全规定、规程、规范的要求。煤矿安全规定、规程、规范的要求。一、基础性分析与评价：一、基础性分析与评价：1、矿井防治水规划；、矿井防治水规划；2、矿井水文地质类型划分报告；、矿井水文地质类型划分报告；3、矿井水文地质勘探报告；、矿井水文地质勘探报告；4、各类地质报告；、各类地质报告；

42、（地质报告，建井地质报告，（地质报告，建井地质报告，生产地质报告等）生产地质报告等）二、专项分析与评价：二、专项分析与评价：1、矿井水文地质条件评价报告；、矿井水文地质条件评价报告；2、带压开采评价报告；、带压开采评价报告；3、导水裂隙带探查报告；、导水裂隙带探查报告；4、老空区探查报告；、老空区探查报告；5、探放水成果报告；、探放水成果报告；6、各类水文物探探查报告等。、各类水文物探探查报告等。不断掌握、梳理、完善随生产变化的水文地质条件，把握水害隐患转化不断掌握、梳理、完善随生产变化的水文地质条件，把握水害隐患转化为水灾的条件，变被动为主动。为水灾的条件，变被动为主动。2022-3-26除

43、了上述客观存在的自然因素外，还应评价人为的因素，包括：除了上述客观存在的自然因素外，还应评价人为的因素，包括：1、排水系统：能力，方式；、排水系统：能力，方式；2、防水设施：防水密闭墙，地表排洪沟；、防水设施：防水密闭墙，地表排洪沟；3、开采工艺：采厚、工作面布置和尺寸、顶板管理、煤柱留设；、开采工艺：采厚、工作面布置和尺寸、顶板管理、煤柱留设；4、封闭不良钻孔。、封闭不良钻孔。2022-3-26评价内容主要有：评价内容主要有：煤层开采水文地质条件评价煤层开采水文地质条件评价导水裂隙带发育规律与评价导水裂隙带发育规律与评价水害隐患水害隐患及及水害水害威胁威胁程度程度评价评价排水系统能力评价排水

44、系统能力评价防治水措施与方法防治水措施与方法评价内容：评价内容：2022-3-26黄陵一号井水害隐患与黄陵一号井水害隐患与控制控制要素要素水害隐患：水害隐患：（1）煤层）煤层顶板顶板“天窗天窗”的存在，顶板含水层水沿导水冒裂带和风化的存在，顶板含水层水沿导水冒裂带和风化裂裂隙带涌入矿井；隙带涌入矿井；（2）采空区积水；）采空区积水；（3）地表水，或地表水补给含水层；）地表水，或地表水补给含水层；（3）封闭不良钻孔导水。）封闭不良钻孔导水。控制要素是：控制要素是：（1） 含水层含水层富水性及补给条件；（地质与水文地质条件）富水性及补给条件；（地质与水文地质条件）（2）导水裂隙带和风化裂隙带）导水

45、裂隙带和风化裂隙带高度，采空区分布；（高度，采空区分布；（开采条件）开采条件）（3）排水系统能力与排水）排水系统能力与排水方式，防水设施。（防排水条件方式，防水设施。（防排水条件）2022-3-26四、水害防治方法四、水害防治方法2022-3-26水害防治十六字原则与五项措施的涵义水害防治十六字原则与五项措施的涵义防治水十六字原则科学地概括了水害防治工作的基本程序。防治水十六字原则科学地概括了水害防治工作的基本程序。“预测预报预测预报”是指在查清矿井水文地质条件基础上，运用防治水理论，对矿是指在查清矿井水文地质条件基础上，运用防治水理论，对矿井水害做出科学分析判断和评价；井水害做出科学分析判断

46、和评价；“有疑必探有疑必探”是指根据水害预测预报和评价结论，对可能构成水害威胁的区是指根据水害预测预报和评价结论，对可能构成水害威胁的区域，采用物探、钻探和化探等综合探测技术手段，查明水害因素；域，采用物探、钻探和化探等综合探测技术手段，查明水害因素；“先探后掘先探后掘”是指先综合探查，确定巷道掘进没有水害威胁后再掘进施工；是指先综合探查，确定巷道掘进没有水害威胁后再掘进施工；“先治后采先治后采”是指根据查明的水害情况，采取有针对性的治理措施排除水害是指根据查明的水害情况，采取有针对性的治理措施排除水害隐患后，再安排采掘工程，如井下巷道穿越导水断层时必须预先注浆加固方可掘进隐患后，再安排采掘工

47、程，如井下巷道穿越导水断层时必须预先注浆加固方可掘进施工，防止突水造成灾害。施工，防止突水造成灾害。煤矿防治水规定煤矿防治水规定规定：防治水工作应当坚持规定：防治水工作应当坚持“预测预报、有疑必预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采探、先探后掘、先治后采”的原则，采取的原则，采取“防、堵、疏、排、截防、堵、疏、排、截”的综合治理措施。的综合治理措施。2022-3-26五项治理措施是水害治理的基本技术方法：五项治理措施是水害治理的基本技术方法：“防防”主要指合理留设各类防隔水煤（岩）柱和修建各类防水闸门或防水墙等，防隔水煤（岩）柱一旦确定后，不得随意开采破坏；“堵堵”主要指注浆封堵具有突水威胁的

48、含水层或导水断层、裂隙和陷落柱等导水通道；“疏疏”主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压； “排排”主要指完善矿井排水系统，排水管路、水泵、水仓和供电系统等必须配套；“截截”主要指加强地表水的截流治理。2022-3-26山西霍州煤电集团探放水原则：山西霍州煤电集团探放水原则：有掘必探，物探先行，钻探跟进，有掘必探，物探先行，钻探跟进，物钻并举，不探不掘，不治不采。物钻并举，不探不掘，不治不采。晋北公司：晋北公司：有掘必探，有疑必钻。有掘必探，有疑必钻。神东公司：逢掘必探，不探不掘。神东公司：逢掘必探，不探不掘。探放水：探放水：三专：人，队伍，设备。三专：人，队伍，设备。疏疏1、老空水探放；

49、、老空水探放；2、构造水探放；、构造水探放；3、含水层探放；、含水层探放；内容内容1 1、探查含水层富水性；、探查含水层富水性；2 2、有控制放水；、有控制放水；3 3、疏降水，安全开采。、疏降水，安全开采。2022-3-26上述上述“三专三专”先后七次出现在规程中，反映了如下意义：先后七次出现在规程中，反映了如下意义：1、矿井探放水要以钻探为主，其他方法为辅；、矿井探放水要以钻探为主，其他方法为辅；2、探放水成果以钻探成果为主；、探放水成果以钻探成果为主；3、特别强调、特别强调“三专三专”概念。概念。 煤矿安全规程煤矿安全规程：2022-3-26排排工作工作面排面排水系水系统统采区排采区排水

50、系统水系统中央中央排水排水系统系统地面地面1、复杂、极复杂矿井，主泵房应预留泵位；、复杂、极复杂矿井，主泵房应预留泵位；2、有突水淹井危险的矿井，应另建抗灾强排系统。、有突水淹井危险的矿井，应另建抗灾强排系统。2022-3-26 煤矿安全规程第煤矿安全规程第273273条：条：“水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，应当，应当在井底车场周围在井底车场周围设置防水设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵大涌水量的潜水泵。在其他有突水危险的采掘区域，应当在其附近设