重庆大学矿井水害技术及防治

重庆大学矿井水害技术及防治第一页，共42页。

主要内容第二页，共42页。一、概述1、矿井突水

井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体和含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而导致的突然出水事故，称为矿井突水。第三页，共42页。2、矿井水灾

凡是影响矿井正常生产活动、威胁矿井安全生产、增加生产成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井涌水事故，称为矿井水灾。第四页，共42页。二、矿井灾害的必要条件第五页，共42页。1、煤矿常见的水源第六页，共42页。1、煤矿常见的水源第七页，共42页。1、煤矿常见的水源第八页，共42页。2、煤矿常见的导水通道第九页，共42页。三、矿井水灾发生的原因1、地面防洪、防水措施不当。因对防洪设施管理不善，雨季山洪由井筒或塌陷裂隙大量灌入井下造成第十页，共42页。2、水文地质情况不清。对老空积水、充水断层、陷落柱、钻孔、强含水层水量和水压等情况不清楚，因而在施工中造成水害事故。第十一页，共42页。3、乱采乱掘破坏防水煤柱或岩柱第十二页，共42页。4、工程质量低劣，井巷严重冒顶，导致与含水层、老空水、地表水贯通第十三页，共42页。5、管理不善，没有执行“有疑必探，先探后掘”的原则；井下无防水闸门或防水闸门质量低劣第十四页，共42页。6、矿井排水能力不足或设备失修，水仓未及时清理，机电事故影响排水而淹井第十五页，共42页。7、未重视透水征兆或处理方法不当，造成透水第十六页，共42页。8、钻孔封孔不合格或没有封孔。矿井施工的各种钻孔必须严密封孔。对各种地质钻孔要进行调查第十七页，共42页。四、矿井突水预兆矿井突水征兆有：挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起、或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等第十八页，共42页。挂红挂红，水味发涩是一种出水信号，必须停止生产，查明原因第十九页，共42页。挂汗由煤、岩裂隙浸出的水珠，则是典型的透水征兆，如果是空气中的水分遇低温煤体也能聚结成水珠，区别真假挂汗的方法是：仔细观察新暴露的煤岩表面，若潮湿，水珠是由煤岩壁裂隙渗透，则是透水预兆。第二十页，共42页。水叫水叫声是高压水向煤体裂隙挤压时与煤体摩擦发出的声音，说明采掘工作面与高压承水区接近了第二十一页，共42页。空气变冷、出现雾气空气变冷、出现雾气说明距地下水体不远第二十二页，共42页。顶板淋水加大、顶板来压顶板来压、淋水加大第二十三页，共42页。溶洞水、老窑积水如果出水有臭味、发黄、发红等，说明离溶洞水、老窑积水不远第二十四页，共42页。断层水由于断层在形成时有岩层的错动，裂隙中会出现淤泥第二十五页，共42页。五、矿井涌水特征1）大气降水为主要充水水源的涌水特征

(1)矿井涌水动态与当地降水动态相一致，具明显的季节性和多年周期性的变化规律。

(2)多数矿床随采深增加矿井涌水量逐渐减少，其涌水高峰值出现滞后的时间加长。

(3)矿井涌水量的大小还与降水性质、强度、连续时间及人渗条件有密切关系。第二十六页，共42页。2）以地表水为主要充水水源的涌水特征

地表水充水矿床的涌水规律有:

(1)矿井涌水动态随地表水的丰枯呈季节性变化，且其涌水强度与地表水的类型、性质和规模有关。受季节流量变化大的河流补给的矿床，其涌水强度亦呈季节性周期变化。

(2)矿井涌水强度还与井巷到地表水体间的距离、岩性与构造条件有关。一般情况下，其间距愈小，则涌水强度愈大；其间岩层的渗透性愈强，涌水强度愈大。

(3)采矿方法的影响。依据矿床水文地质条件选用正确的采矿方法，开采近地表水体的矿床，其涌水强度虽会增加，但不会过于影响生产。第二十七页，共42页。3）以地下水为主要充水水源的矿床

(1)矿井涌水强度与充水层的空隙性及其富水程度有关。

(2)矿井涌水强度与充水层厚度和分布面积有关。

(3)矿井涌水强度及其变化，还与充水层水量组成有关。第二十八页，共42页。4）以老采空区水为主要充水水源的矿床

在我国许多老矿区的浅部，老采空区(包括被淹没井巷)星罗棋布，且其中充满大量积水。它们大多积水范围不明，连通复杂，水量大，酸性强，水压高。第二十九页，共42页。地表水防治措施1六、矿井水害地面防治水第三十页，共42页。七、矿井水害井下防治水2井下防治技术第三十一页，共42页。八、矿井水害防治研究发展1、目前我国所使用的煤矿水害防治技术带压开采在带压开采方面，我国主要是引入了匈牙利的安全系数概念以及隔水质量的概念，让我过的带压开采技术显得系统化以及理论化，从而能够较好地使用带压开采的方法。第三十二页，共42页。八、矿井水害防治研究发展疏干降压法指在煤层的顶部或者是在煤层中有较多水分的地方进行疏干。通过疏干可以让煤层中的含水量降低到安全的标准并且在疏干后也可以有效地避免地下水在水压过大时突然进入矿井。第三十三页，共42页。八、矿井水害防治研究发展灌浆注水法主要是使用一些结构紧密的材料将矿井中会涌入地下水的区域堵上，从而保证了地下水不会涌入到矿井中，这种方法较为简单，而且成本也比较低。第三十四页，共42页。八、矿井水害防治研究发展三维数字地震勘探主要引进了德国或是加拿大的三维数字地震勘探仪器，通过这些仪器可以很好的对地震发生的区域进行勘探从而能够避免在煤矿挖掘的过程中由于地震让地下土层情况的改变而涌出地下水的情况。第三十五页，共42页。2、矿井水害防治技术的发展趋势（1）矿井水害中长期预报方法建立基于GIS平台和多元信息复合技术的矿井水害中长期预报方法和系统，建立针对不同地区、不同成因机制的矿井突水预测模型，实现矿井水害的中长期预报，为矿井水害的临突预报提供基础和重点目标。第三十六页，共42页。（2）矿井水害自动监测预报预警系统直接从矿井突水的前兆因素入手，利用现代信号检测、数据传输和模型识别技术，建立矿井水害自动监测预报预警系统，开发相应装备，实现矿井水害的临突预报，提高对大型矿井突水（Qmax>600m3/h）的预测准确率。第三十七页，共42页。（3）矿井突水通道快速与精细探测（物探、化探）技术着重发展利用地面三维地震、矿井直流电法、矿井瞬变电磁法、同位素、微生物地球化学勘察技术，为矿山水害事故的水源及通道快速判定提供技术支持。第三十八页，共42页。（4）矿井水害救灾快速反应指挥系统在发生矿井淹井事故等灾害时，将井下水量、水位、淹没范围等有关数据及图像信号传回控制中心，以便救灾指挥部及时了解灾情，作出正确的抢险救灾决策。第三十九页，共42页。（5）高压高温条件下挡水结构设计及防渗材料性能

针对深部岩溶水及挡水结构的防渗、突水点快速封堵、隔水层改造等大量使用防治水工程，通过注浆材料的防渗性能研究，为开发可注性好、可控性好、高强度、