煤矿防治水技术课件

煤矿水害防治技术王运福鲁能菏泽煤电开发有限公司培训中心

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高级工程师煤矿水害防治技术王运福

煤矿防治水工作

根本在管理关键在细节

煤矿防治水工作

提纲一、我国煤矿水害类型及分布二、矿井充水条件分析三、矿井水害预测预报技术方法四、突水事故的应急救援预案五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台4提纲一、我国煤矿水害类型及分布4

我国煤矿水害类型及分布1我国煤矿水害类型及分布11.华北石炭二叠纪煤田的岩溶——裂隙水水害区；2.华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区；3.东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；4.西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；5.西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害区；6.台湾第三纪煤田的裂隙—孔隙水水害区一、我国煤矿水害类型及分布1.华北石炭二叠纪煤田的岩溶——裂隙水水害区；一、我国煤矿水

矿井充水条件分析2矿井充水条件分析2矿井充水条件分析，是矿床水文地质学重要研究内容之一，也是矿井水文地质工作的重要环节之一。

充水“水源”充水“通道”充水“强度”矿井充水条件分析内容二、矿井充水条件分析矿井充水条件分析，是矿床水文地质学重要研究人为充水条件分析自然充水条件分析矿井充水条件分析根据充水条件特征，可将矿井充水条件分析划分为：二、矿井充水条件分析人为充水条件分析自然充水条件分析矿井充水根(一)、自然充水条件分析二、矿井充水条件分析承压水潜水上层滞水大气降水顶板水底板水周边水1.自然充水水源地表水松散孔隙地下水基岩裂隙地下水碳酸盐岩岩溶地下水(一)、自然充水条件分析二、矿井充水条件分析承压水大气降水顶点状岩溶陷落柱2.自然充水通道线状断裂（裂隙）面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区)地震通道窄条状隐伏露头二、矿井充水条件分析点状岩溶陷落柱2.自然充水通道线状断裂（裂隙）面状裂隙网络地(二)、人为充水条件分析1.人为充水水源老空水袭夺水二、矿井充水条件分析(二)、人为充水条件分析1.人为充水水源老空水袭夺水二、矿井封孔质量不佳钻孔地面岩溶塌陷带

顶板冒落裂隙带底板矿压破坏带底板水压导升带

2.人为充水通道顶板抽冒带顶板切冒带二、矿井充水条件分析封孔质量不佳钻孔地面岩溶塌陷带顶板冒落裂隙带底板矿压（三）、充水强度分析充水强度分析定量预测评价定性分析二、矿井充水条件分析解析法类比法统计学方法数值法（三）、充水强度分析充水强度分析定量定性分析二、矿井充水条件矿井水害预测预报技术方法3矿井水害预测预报技术方法3矿井防治水基本原则现在十六字原则：预测预报有疑必探先探后掘先治后采过去八字原则：有疑必探先探后掘三、矿井水害预测预报技术方法矿井防治水基本原则现在十六字原则：过去八字原则：三、矿井水害1、煤层底板突水预测预报的新方法—“脆弱性指数法”

煤层底板突水是我国大部分煤矿山在开发过程中普遍面临的工程技术难题。

那么何谓“突水系数”？其中：T—煤层底板突水系数，MPa/m

；M—隔水段厚度，m；P—隔水段承受的地下水压，MPa；底板受构造破坏段突水系数一般不大于0.06MPa/m

，正常块段不大于0.1MPa/m（煤矿防治水规定P109）。三、矿井水害预测预报技术方法1、煤层底板突水预测预报的新方法—“脆弱性指数法”那么何谓“回采诱发的导升高度突水主控因素体系——厚度、充填物岩性——单位降深涌水量——平均值、最大值——渗透系数、渗透率充水含水层含水层水压含水层富水性含水层渗透性中奥陶统灰岩古风化壳发育及充填情况——厚度等值线图——力学强度高的砂岩层空间沉积位置——脆、塑性岩厚度比底板隔水岩段防突性能隔水岩段关键岩层位置隔水岩段岩性比例隔水岩段总厚度工作面斜长开采方法与工艺煤层倾角矿压破坏发育带煤层采高与采深导升发育带原始导升高度——线密度分布图、单位面积断层迹线的总长度——张性、压性、扭性——点密度分区图——断距、宽度、长度及倾角——充填岩性、胶结程度地质构造断层（裂隙密集带）性质断层分布密度断层尖灭点、交叉点分布密度断层规模断层充填胶结情况——埋深、位置——线密度分区图褶皱轴密度褶皱轴埋深褶皱——密度分布图、不同部位水力性质岩溶陷落柱三、矿井水害预测预报技术方法回采诱发的导升高度突水主控因素体系——厚度、充填物岩性——单

因此，我们认为，40多年前所提出突水系数法，已无法满足深部带压开采和现代采煤方法提出的要求，对此，提出了煤层底板突水预测预报评价的新方法：脆弱性指数法

脆弱性指数法采用的基本模型就是将具有强大空间信息分析处理功能的GIS与可确定底板突水多种主控因素权重系数的信息融合耦合于一体的评价模型，即式中：VI—煤层底板突水的脆弱性指数；

Si—第i个主控因素对底板突水的“贡献”或相对权重；

Ii—第i个主控因素归一化后的无量纲值。三、矿井水害预测预报技术方法因此，我们认为，40多年前所提出突水系数法，（3）工程应用实例

进行实例分析。

图2.2构造密度专题层图图2.3隔水层等效厚度专题层图图2.4充水含水层水压专题层图图2.5奥灰古风化壳厚度专题层图图2.6含水层富水性专题层图图2.7断层断距专题层图

图2.8矿压破坏带以下脆性岩厚度专题层图图2.9本溪灰岩厚度专题层图三、矿井水害预测预报技术方法（3）工程应用实例图2.2构造密度专题层图图脆弱性指数水压

富水性古风化壳厚度构造密度断层断距有效隔水层厚度本溪厚度破坏带以下脆性岩厚度连接权重WijWjk隐含层输出层输入层

应用非线性ANN方法，根据大量的已知突水样本，对模型进行训练学习，确定了8个因素的权重系数，建立了底板突水评价的脆弱性指数模型。

三、矿井水害预测预报技术方法脆弱性指数水压富水性古风化壳厚++++++底板突水脆弱性分区图（2）奥灰水压专题图构造密度专题图奥灰含水层富水性专题图+本溪灰岩厚度专题图奥灰上部古风化壳厚度量化专题图断层断距专题图矿压破坏带以下脆性岩厚度量化专题图隔水层等效厚度量化专题图三、矿井水害预测预报技术方法++++++底板突水脆弱性分区图（2）奥灰水压专题图构造密度对各主控因素在突水过程中的灵敏度进行了分析三、矿井水害预测预报技术方法对各主控因素在突水过程中的灵敏度进行了分析三、矿井水害预测预“三图双预测法”中的“三图“是指：顶板冒裂安全性分区图顶板含水层富水性分区图顶板突水条件综合评价分区图三、矿井水害预测预报技术方法2、煤层顶板突水灾害预测预报的新方法—“三图双预测法”“三图双预测法”中的“三图“是指：顶板冒裂安全性分区图顶板含

天然状态下工作面涌水量预测

人为改造状态下工作面涌水量预测

“三图双预测法”中的“双预测”是指：三、矿井水害预测预报技术方法人为改造状态下工“三图双预测法”中的“双预测”是3、采掘前方断层小构造预测预报技术方法

采掘前方断层构造预测预报是一个十分困难但与生产安全密切相关的难题。三、矿井水害预测预报技术方法3、采掘前方断层小构造预测预报技术方法三、矿井水害预测预报技4矿井涌（突）水水源快速判别及预测预报

三、矿井水害预测预报技术方法4矿井涌（突）水水源快速判别及预测预报三、矿井水害预测预突水事故的应急救援预案44应急救援预案突水后水灾现场救援与处置突水前水灾预测预防预案四、突水事故的应急救援预案应急救援预案突水后水灾现场救援与处置突水前四、突水事故的应急（一）、突水前水灾预测预防预案四、突水事故的应急救援预案完善防治水工程设施建立专业抢险救灾队伍或与专业队伍签订合作协议健全防治水管理制度执行防治水有关规程机构设置和人员队伍配置及资金加强职工技术培训增强抵御水害能力1、加强矿井防治水的基础工作水文地质勘探和防治水预测预报（一）、突水前水灾预测预防预案四、突水事故的应急救援预案完善四、突水事故的应急救援预案可闻到水的“嘶嘶”声工作面气温降低矿压增大发生片帮冒顶及底鼓煤层变潮湿松软煤帮现滴水淋水滴水淋水中可现少量细砂粒物质2、水灾预兆硫化氢气味或PH值很低的强酸性水四、突水事故的应急救援预案可闻到水的“嘶嘶”声工作面气温降低（二）、突水后水灾现场抢险救援与处置四、突水事故的应急救援预案1、浮标法2、水泵标定法3、容积法突水后的水量估算（二）、突水后水灾现场抢险救援与处置四、突水事故的应急救援预四、突水事故的应急救援预案被困人员自救互救轨道和水管及时通告逃生路线避开主水流掘进出水处理受伤现场处理分区隔离防止有害气体躺卧待救充分利用空间适度集中不过度兴奋适量饮水