煤矿水害防治理论与技术(新)

矿井水害防治理论与技术李振华博士副教授电话南理工大学能源学院科研成果大埋深复杂水文地质条件工作面防治水技术研究，2011年中国煤炭工业协会科学技术一等奖煤矿底板构造突水理论与应用，2011年教育部高等学科技进步二等奖薄基岩突水威胁煤层围岩破坏规律及开采技术研究，2011年国家能源科技进步二等奖目前主持国家自然基金1项，省部级项目2项，企业委托项目6项。2023/2/43主要内容：“十一五”期间全国煤矿水害情况矿井水害的概念和分类矿井水害的形成条件矿井水害形成的机制理论

突水事故的应急救援预案井下防水煤岩柱留设矿井水害防治方法矿井水害的预测评价矿井涌水量计算与评价典型案例分析2023/2/441.“十一五”期间全国煤矿水害情况1.1我国煤矿水害的基本形势煤矿水害是与瓦斯、顶板等并列的矿山建设与生产过程中的主要安全灾害之一。在我国煤矿重特大事故中，水害事故在死亡人数上仅次于瓦斯事故，居第2位；在发生次数上，也紧随瓦斯和顶板事故之后，居第3位。据不完全统计，在上世纪末的20多年里，有250多个矿井被水淹没，死亡1700多人，经济损失高达350多亿元人民币。2023/2/4580年代后一度呈现出逐年减少的趋势，近年来，煤矿突水事故又频繁发生，危害程度甚至更加严重。特别是2000年以来，造成重大人员伤亡的恶性事故屡屡发生，并引起全社会的广泛关注。据不完全统计，2000-2007年，共发生造成人员伤亡的各种煤矿水害事故473起，死亡2635人Note:同期顶板事故死亡4096人1.1我国煤矿水害的基本形势2023/2/461.1我国煤矿水害的基本形势2000年以来煤矿重特大水害事故统计年份事故次数死亡人数20009982001292592002933872003924242004612542005104593200638267200738436总计47326352023/2/471.1我国煤矿水害的基本形势4月1日，湖南省郴州市贵阳县贵达煤矿（非法矿井）主斜井距井口250米处发生溶洞透水，贵达井大量积水后突破安全防水岩柱瞬间溃入相邻石灰窑井的二级暗斜井,造成石灰窑井20人死亡。

4月24日，吉林省吉林市蛟河市吉安煤矿非法越界开采防水煤柱引发透水，使老空水溃入相邻的腾达煤矿，造成腾达煤矿30人死亡。

5月28日，福建省龙岩市新罗区赤坑煤矿在掘进巷道时,遇断层带突水，造成10人死亡。

7月7日，江西省萍乡市上栗区永胜煤矿由于所建立的防水密闭墙不符合要求,在雨季大量积水后发生垮塌，大量老空积水溃入矿井，造成15人死亡。

7月14日，广东省梅州市兴宁市福胜煤矿探煤石门在掘进过程中放炮打穿断层带，导致溶洞水涌出，造成16人死亡。

8月7日，广东省梅州市兴宁市大兴煤矿在开采急倾斜煤层时发生抽冒，破坏了防水安全煤柱，上部大量老空积水溃入矿井，造成123人死亡。

8月19日，吉林省舒兰矿务局五井地面联河泡水体通过小井灌入井下，导致16人被困。2023/2/481.1我国煤矿水害的基本形势我国煤矿平均全员效率仅为美国的2.2%、南非的8.1％，而百万吨死亡率（3%，2004）则是美国的近200倍，南非的30倍，印度的12倍。自2001年以来，全国煤矿共发生的特大事故（含瓦斯突出等种类事故）一次死亡10人以上的平均7.4天一起一次死亡30人以上的平均50天一起因此，我国煤炭安全生产的形势非常严峻。2023/2/491.1我国煤矿水害的基本形势1984年开滦范各庄矿2171工作面特大突水淹井事故最大突水量高达Qmax=2053m3/min，是目前我国、也是世界上最大的煤矿突水事故。1996年皖北任楼矿特大突水淹井事故Qmax=576m3/min1993年肥城国家矿特大突水淹井事故Qmax=550m3/min2005年平煤集团新峰一矿突水事故，Qmax=500m3/minNote：国外：南非西德律方天金矿Qmax=342m3/min历史：淄博北大井Qmax=444m3/min2023/2/4101.1我国煤矿水害的基本形势受自然条件的限制，我国煤矿生产受水害威胁的状况近期难以得到缓解，甚至有可能更加严重。目前我国受各种水害威胁的煤炭储量超过100亿吨一些矿井随着服务年限的延长和开采水平的延深，开采条件日趋复杂一些特殊的矿井水害威胁也日益严重，如：高承压水上开采问题近松散层采煤的水砂突涌问题大型水体下采煤的安全开采上限问题西部缺水地区的保水采煤问题等等1.2“十一五”期间全国煤矿水害情况2023/2/4111.2“十一五”期间全国煤矿水害情况2023/2/4122006~2010年全国煤矿水害统计表1.2“十一五”期间全国煤矿水害情况2023/2/4132006~2010年全国三类煤矿水害统计表1.2“十一五”期间全国煤矿水害情况2023/2/4142006~2010年全国煤矿（3人）以上水害类型统计表2006~2010年重大以上水害事故分地区统计表1.2“十一五”期间全国煤矿水害情况主要特点：1．水害事故持续下降。“十一五”期间（2006年-2010年，下同）全国共发生水害事故306起、死亡1325人，分别占同期煤矿事故3%和7.9%；事故起数从2005年的104起下降到2010年的38起，死亡人数由593人下降到224人，分别下降63.5%和62.2%；较大事故（3-9人）由2005年33起下降到2010年13起，死亡人数由158人下降到60人，分别下降60.6%和62.0%。见表1。

2．重特大水害事故没有明显改善。“十一五”期间发生10人以上重特大水害事故26起，死亡506人，占同期全国煤矿重特大事故17.4%和16.5%。平均每年发生5起左右，没有得到明显改善。见表1。的多发区。见表2。

2023/2/4153．乡镇煤矿水害事故所占比例仍然较大。“十一五”期间，国有重点煤矿发生28起事故、死亡182人，占总数的9.1%和13.7%；国有地方煤矿发生40起、死亡180人，占总数的13.1%和13.6%；乡镇煤矿发生238起、死亡963人，占总数的77.8%和72.7%，乡镇煤矿仍是水害事故的多发区。见表2。

4．发生水害事故的类型主要是老空水。据统计，“十一五”期间，全国发生3人以上水害事故140起、死亡1083人，主要有老空水、地表水、岩溶水、冲积层水和其他水害，其中老空水害发生129起、死亡971人，占较大以上水害事故92.1%和89.7%，地表水害发生7起、死亡55人，占较大以上水害事故5%和5.1%。见表3。5．国有煤矿重特大水害事故时有发生。“十一五”期间，全国发生了4起特别重大透水事故，死亡162人，其中国有煤矿发生3起，特别是中央企业发生了两起特别重大透水事故，损失严重，社会影响巨大。

2023/2/4166．个别地区水害事故相对较多。十一五期间，共有10个地区发生重特大透水事故，其中，山西发生5起、死亡142人，黑龙江发生5起、死亡75人，贵州发生5起、死亡68人，河南发生4起、死亡64人，四省发生的重特大透水事故占全国73.1%和69%。见表4。

7．发生了多起重大透水淹井和未遂事故。2006年12月16日，河北省金能集团井陉矿务局临城煤矿；2009年1月8日，河北省峰峰集团公司九龙煤矿；2010年7月25日，河南省焦煤集团宝雨山公司何庄煤矿；2010年10月15日，山西省大远煤业等矿井都发生过底板突水，造成矿井被淹。

8.由自然灾害引发多起矿难。2006年7月2日，河南省平煤集团新峰一矿发生水库溃堤倒灌井下的事故，造成部分大巷被淹；2007年8月17日，山东华源矿业有限公司因突降暴雨，山洪暴发，河水猛涨，河堤决口，溃水淹井引发事故灾难，致使172人死亡；与其相邻的新泰市名公煤矿也因洪水淹井，造成9名矿工遇难。

2023/2/4172023/2/4181.2“十一五”期间全国煤矿水害情况原因分析：不重视水文地质基础工作水害防治措施不落实超（深）层越界开采破坏防隔水煤柱防水设施不符合规范要求对断层水、底板水、溶洞水未引起重视防治水技术力量匮乏对地表水处置不当Note:引自国家煤矿安全监察局事故调查司《资料汇编》2023/2/4191.“十一五”期间全国煤矿水害情况1.3矿井防治水的基本思路查明矿井充水条件进行矿井突水预测预报制订防治水技术方案严格按方案组织实施基础水文地质勘查生产过程的补勘有针对性的专门勘查勘查阶段的长期宏观预报生产过程中的中期预报基于监测系统的临突预报防：防水煤柱探：超前探水疏：疏干降压堵：注浆堵水排：排水系统2023/2/4202.矿井水害的概念和分类2.1矿井水害的概念矿井水害是指地表水、地下水、采空区积水等以不同的形式进入井下，并对矿井安全生产或经济效益产生不良影响的现象。包括：突水、涌水、淋水、漏水、积水、酸性水等。矿井突水（简称突水）

矿井充水水源通过适当的导水通道，在未能预见的情况下突然涌入矿井所产生的出水事故，称为矿井突水。2023/2/4212.矿井水害的概念和分类2.2我国矿井水害的类型按突水水源分类地表水水害松散层（冲积层）水害砂岩裂隙水水害薄层灰岩水水害厚层灰岩水水害老空水（老窑水）水害2023/2/4222.矿井水害的概念和分类2.2我国矿井水害的类型按水进入矿井的方式分类井巷突水（不可预见）正常矿井涌水（可预见）顶板淋水井筒漏水地表水倒灌（溃入）2023/2/4232.矿井水害的概念和分类2.2我国矿井水害的类型其它分类矿井突水按采掘工作所处的阶段，可分为掘进突水与回采突水；按突水点与开采煤层所处的相对位置，可分为顶板突水、底板突水；按突水相对于采掘工程进行的时间可分为即时突水与滞后突水按突水点的水量大小，可分为小型突水(Q≤60m3/h)、中等突水(Q=60m3/h～600m3/h)、大型突水(Q=600m3/h～1800m3/h)和特大型突水(Q≥1800m3/h)。2023/2/4242.矿井水害的概念和分类2.3我国矿井水害分区①华北石炭、二叠岩溶裂隙水水害区：为突水特大事故多发区。有以下特点：水害事故频繁，突水量大，淹井事故多，承担巨额排水费用。②华南晚二叠统岩溶水水害区：本区特点为：突水频繁，突水量大，常影响矿井生产，承担巨额排水费用。③东北侏罗系裂隙水水害区；本区主要为砂岩裂隙水，其特点：一般不影响生产，局部水害严重，有时淹井。④西北侏罗系裂隙水水害区：本区特点为：水害集中于浅部，地表水影响大，但因为该区缺水严重，多研究保水采煤。⑤藏滇中生界裂隙水水害区：特点为：水文地质条件简单，水害影响不严重，煤炭储存量仅占全国总量的0.1%，该区主要研究露天矿的问题。⑥台湾第三系裂隙孔隙水水害区，特点：水害不多，水害影响不严重。图例：（1）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——孔隙水水害区我国煤矿水害分布图2023/2/4263.矿井水害的形成条件矿井充水条件的概念定义：

矿井充水水源、充水通道和影响矿井充水程度的因素的综合作用称为矿井的充水条件。充水条件包含三个方面：水源通道其它影响因素2023/2/4273.矿井水害的形成条件水源通道其它影响因素大气降水地表水地下水孔隙水裂隙水岩溶水老窑水断裂构造岩溶陷落柱构造和地震裂隙采动裂隙（导水裂隙带）导水钻孔岩溶塌陷和天窗含水层富水性及补给条件边界条件地质构造地形条件隔水层地下水动态类型2023/2/4283.矿井水害的形成条件3.1矿井充水水源3.1.1.大气降水大气降水是地下水的主要补给来源，因此所有矿井的充水都不同程度地受到降水的影响。对露天矿：降水直接降落在矿坑内，形成降雨径流，其水量大小决定于降水量、露天坑范围及其汇水条件对矿井：降水沿集中入渗通道灌入矿井造成涌水，其水量大小取决于降水量大小、汇水条件、集中通道的过水断面和长度2023/2/4293.矿井水害的形成条件3.1矿井充水水源3.1.2.地表水流经矿区或邻近矿区的地表水体，当其与井巷或充水岩层具有水力联系时，成为矿井充水水源，甚至导致淹井。地表水体的形式：河流：如安徽两淮矿区的淮河湖泊：如山东济宁矿区的微山湖海洋：如山东龙口矿区的近海水库：如河南义马矿区的小浪底水库2023/2/430山东华源矿难示意图2023/2/4313.矿井水害的形成条件3.1矿井充水水源3.1.2.地表水当有地表水体存在时，井巷与地表水体间的岩石渗透性是决定地表水能否成为矿井充水水源和充水强弱的关键。若地表水体与井巷之间有相对隔水层存在，只要开采冒落裂隙带不波及地表水体，可实现水体下安全采煤；若地表水体与井巷之间为强透水岩层，或存在导水通道，地表水即形成矿井充水。2023/2/4323.矿井水害的形成条件3.1矿井充水水源3.1.3.地下水当井巷围岩为含水层时，储存于其中的地下水就会成为矿井充水的水源。根据充水岩层的含水空间特征，可将其分为：孔隙充水岩层：富水性相对均一，对矿井影响较大裂隙充水岩层：富水性差异性大，对矿井影响相对较小岩溶充水岩层：强富水，承压，对矿井影响大，常造成突水灾害2023/2/4333.矿井水害的形成条件3.1矿井充水水源3.1.4.老空积水采掘范围不明的古井、小窑积水，以及近代矿井采空区与废巷的老塘积水，统称为老空积水老空积水是矿井重要的充水水源近年来，老空积水造成的矿井水害明显增多2023/2/4343.矿井水害的形成条件3.1矿井充水水源3.1.4.老空积水老空积水对矿井充水的影响特点：(1)老空积水形成的矿井突水常带有突发性。(2)突水量都很集中(瞬时水量大，持续时间短)，流速快，来势凶猛，即使水量不大也能造成人员伤亡，水量大则矿毁人亡，危害更大。(3)水中含SO42-高，pH值低，具酸性，有腐蚀性。2023/2/4353.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.1.断裂构造（断层）断层是矿井充水的重要通道，地下水、地表水，甚至大气降水都可能沿导水断层渗入或涌入矿井。断层对矿井充水的影响表现在以下三个方面：(1)断层的导水和储水作用(2)断层缩短了煤层与对盘含水层的距离(3)断层降低岩层的强度2023/2/4363.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.2.岩溶陷落柱岩溶陷落柱是由于煤系地层下伏的奥陶系灰岩顶部岩溶发育，常形成巨大的溶洞，使上覆地层失去支撑，从而在重力作用下不断向下垮落而形成。由于陷落柱不同程度地贯穿了奥灰以上的地层，当其贯穿煤系地层时，陷落柱可能成为奥灰水进入矿井的通道。

迄今所发现的陷落柱，许多是不导水的，如一旦揭露充水陷落柱，往往酿成水害。2023/2/437开滦范各庄矿特大突水灾害：开滦范各庄矿2171工作面水源：奥灰水通道：大型陷落柱最大突水量达2053m3/min迄今为止仍是世界上最大的突水事故2023/2/4383.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.3.构造裂隙和地震裂隙构造裂隙：成岩或构造活动中形成的导水裂隙（天然导水裂隙）。如：砂岩中的构造裂隙黄土中的垂直裂隙火成岩中的成岩裂隙地震裂隙：现代地震活动中新生成的裂隙。2023/2/4393.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.4.采动导水裂隙带当煤层采出后，采空区围岩应力状态发生变化，导致顶板、底板破坏，在采场周围形成破坏带或人工充水通道。当破坏带波及充水水源时，就会形成矿井充水，甚至发生突水。顶板三带：弯曲下沉带(整体移动带)、裂隙带、冒落带底板三带：上部采动破坏带、中间完整带、下部原始导升带2023/2/4403.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.5.岩溶塌陷及天窗岩溶塌陷：是新的充水通道，大气降水和地表水常沿塌陷大量灌人井下，增大矿井涌水量，甚至造成矿井排水的往复循环，并常常伴以涌泥、涌砂等现象发生。2023/2/4413.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.5.岩溶塌陷及天窗天窗：是浅部隔水层发育缺失所形成的局部导水通道，是浅部松散含水层充水的常见通道。2023/2/4423.矿井水害的形成条件3.2矿井充水通道3.2.6.导水钻孔所有钻孔终孔后都应按封孔设计要求和钻探规程的规定进行封孔。未进行封孔或虽封孔，但质量不合乎要求的钻孔便成为沟通煤层上部或下部含水层的导水钻孔。当采掘工程揭露或接近时，会酿成突水事故。2023/2/4433.矿井水害的形成条件3.3矿井充水影响因素3.3.1含水层富水性含水层的富水性不决定是否突水，但是决定突水量的大小。含水层的富水性取决于含水介质征、厚度、分布面积、补给条件等因素。总体上：岩溶含水层>孔隙含水层>裂隙含水层（Note：不绝对！）2023/2/4443.矿井水害的形成条件3.3矿井充水影响因素3.3.2边界条件平面边界(周边界)指充水岩层与区域地下水的联系，反映其接受侧向补给的能力；剖面边界(上、下边界)指充水岩层与上、下含水层的水力联系，反映其接受垂向补给的能力。2023/2/4453.矿井水害的形成条件3.3矿井充水影响因素3.3.3隔水层当井巷围岩是隔水岩层时，可以阻止周围的含水层或其它水源向矿井充水。隔水岩层阻止矿井充水的作用主要取决于以下三个因素：隔水岩层的阻水能力

隔水岩层的厚度和稳定性

隔水岩层的岩性组合关系2023/2/4463.矿井水害的形成条件3.3矿井充水影响因素3.3.4地质构造（褶曲形态）褶曲的类型和规模褶曲伴生裂隙的导水作用平行主应力的横张裂隙导水性强

褶曲轴部，特别是向斜轴部的纵张裂隙常常是底板突水的通道

褶曲形成过程中产生的层间裂隙有利于灰岩中岩溶的发育和地下水的汇集与运移。2023/2/4473.矿井水害的形成条件3.3矿井充水影响因素3.3.5地形条件开采煤层与当地侵蚀基准面的关系地形汇水条件分水岭的位置

地形对径流方向的控制汇水单元的面积2023/2/4483.矿井水害的形成条件3.3矿井充水影响因素3.3.6地下水动态特征地下水的动态特征是指水位和流量随时间变化的规律。稳定态：形成的矿井突水往往水量大而稳定衰减态：突水后水量迅速减少，甚至自然消失周期态：多与降水有关，峰值期易突水人工疏降场：疏降漏斗扩大导致充水岩层地下水补排关系的变化2023/2/4494.1矿井突水的形成机制理论斯列萨列夫理论下三带理论关键层理论工程地质力学理论优势面理论零位破坏与原位张裂理论4.矿井水害的形成机制理论2023/2/4504.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式顶板突水条件：上覆含水层或地表水体下部导水裂隙带关键：是否有隔水层？不同开采条件下顶板导水裂隙带高度？2023/2/4514.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式底板突水条件：下覆承压含水层下部导水裂隙带底板采动破坏带地下水导升带关键：是否有有效隔水层？是否有足够的抗突能力？如何评价？2023/2/4524.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式断层突水条件：顶板或底板含水层断层带导水并沟通含水层关键：侧向煤柱是否有足够的抗破坏能力？煤柱是否能保证隔水层最小厚度？2023/2/4534.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式断层突水2023/2/4544.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式断层突水2023/2/4554.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式断层突水2023/2/4564.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式陷落柱突水条件：顶板或底板含水层陷落柱导水并沟通含水层关键：如何发现陷落柱？性质？侧向煤柱是否有足够的抗破坏能力？2023/2/4574.矿井水害的形成机制理论4.2几种主要的突水模式老空突水条件：老空区存在积水，并位于浅部可能形成导水通道采动破坏导水裂隙波及老空积水区（开采上限问题）煤层抗破坏能力不足（煤柱留设问题）关键：导水裂隙带发育高度？侧向煤柱是否有足够的抗破坏能力？2023/2/4584.矿井水害的形成机制理论4.2

几种主要的突水模式钻孔突水条件：钻孔导水（水源孔、长观孔、封闭不良孔）钻孔在采动影响范围内关键：采动影响范围如何确定？侧向煤柱是否有足够的抗破坏能力？2023/2/4594.矿井水害的形成机制理论4.2

几种主要的突水模式由上述突水模式可知：不同的突水模式，其突水机理完全不同，控制因素也不同断裂构造、陷落柱是主要的灾害性突水导水通道开采条件下顶底板岩破坏是突水预测的关键性因素之一5.突水事故的应急救援预案

根据我国煤矿灾害应急救援预案制订的“八字”基本原则--“预防为主、防救结合”,水害事故应包括:突水事故发生前的水灾预防预案与突水事故发生后的水灾现场处理指挥.5.1水灾预防预案（突水前的工作）一、加强矿井防治水的基础工作

1、解决矿井防治水机构设置和人员、队伍配置以及资金问题大水矿区都要成立防治水领导小组。集团公司总经理和矿长分别是防治水的第一责任者，相应的总工程师负全面技术责任,在集团公司、矿要分别设地测副总工程师，具体负责矿井防治水工作。每个矿要设地测科和钻探队。

地测处、地测科要有一定数量的矿井地质和水文地质人员，负责资料的搜集和分析工作；钻探队要有专业技术员负责钻探和资料的搜集与分析工作；有条件的单位要提取吨煤防治水资金，并且落实到实处.2、加强水文地质条件勘探、做好防治水预测预报工作各煤田和井田在勘探时必须把水文地质情况搞清，给设计、建井、开采提供详实可靠的图纸、资料。在开采过程中对矿井的突水源要进行认真的调查研究，掌握可能出水的断层及裂隙分布；要了解井下岩层的性质、含水层的补给来源和通道，查清井田内的老窑数量和分布地点，查清地面河流、湖泊、池塘积水区域和水量变化；编制好完整的水文地质资料，做到心中有数，开展逐头逐面水情水害预测预报工作。

3、建立健全防治水管理制度，严格执行防治水的有关规程井田之间的边界煤柱和防水煤柱，要按《煤矿安全规程》和有关规定留设。附近有小煤窑开采的矿井，要把其开采范围和与水害有关的情况调查清楚，对大矿有威胁的小煤窑要坚决关掉，决不迁就姑息。坚决贯彻“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则。按照《防治水工作条例》的要求，制定切实可行的探放水措施，尤其是对老空水。要经常性的对防治水煤柱、小煤窑和老空水进行检查，对断裂带“先探后注”，分清顶板水害和底板水害，以防淹采区、淹井事故的发生。

4、切实完善防治水工程设施

集团公司及矿每年都要编制防治水工程计划，并认真组织实施。对防治水工程所需的资金要予以保证。矿井的水仓、水泵能力必须与涌水量相适应，并要有备用。要坚持不懈地进行雨季“三防”大检查。有突水危险的矿井或有突水危险的地区，都要设置防水闸门。在正常生产期间，要定期对放水闸门进行检查和维修，保证随时可以顺畅关闭。大水矿井要做到水平隔离和采区隔离。要积极采用新的探测手段，准确发现前方水体和导水通道，探明水文地质情况，对受破坏较深的隔水层可采用注浆加固、注浆堵水、帷幕截流等新技术。

5、加强职工技术培训、增强抵御水害的能力

要通过不同形式的教育培训，使职工了解透水前的各种预兆及其规律，做到发现透水预兆，能立即停止工作，采取措施，进行处理。为防止突水事故造成人员伤亡，井下要设置安全出口，标出避灾线路，一旦发生突水事故，可以安全撤出险区。矿井发生突水事故后，应立即通知救护队组织抢救。同时，根据事故水源启动全部排水设备加速排水，防止整个矿井被淹。

二、水灾预兆一般突水事故可归纳为两种情况.

一是突水量小于矿井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发生之前，均可能表现出多种突水预兆，下面分别予以介绍。

7月21日共99人入井7月21日中午11：40，掘进一队在4304工作面中间巷与第三切眼的交叉处发现有碗口粗的水流出；停止作业，撤至安全区；当水量减小，重新开始作业。7月21日下午15：32发生突水，不到3分钟，水涌入大巷。

事故发生后，42人自行升井，57人被困21名矿工被救，36人遇难

广西百色那读煤矿“7·21”特别重大透水事故平面示意图1.事故发生前总体预兆明显；2.老空透水具有一个反复的特征广西百色那读煤矿“7·21”特别重大透水事故透水点巷道与小窑采空区连接关系示意图残留煤柱

（一）一般预兆（1）煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水可由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹；（2）出现硫化氢气味或PH值很低的强酸性水；（3）有时可闻到水的“嘶嘶”声；（4）工作面气温降低，矿压增大，发生片帮冒顶及底臌。（５）仔细观察滴水或淋水中可发现水中有少量细砂等颗粒物质；（二）工作面底板灰岩含水层突水预兆（1）工作面压力增大，底板臌起，底臌量可达500mm以上；（2）工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；（3）沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清；（4）底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并有“嘶嘶”或刺耳水声；（5）底板发生“底爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或黄色。

（三）冲击层水的突水预兆（1）突水部位发潮、滴水，滴水逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂；（2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；（3）顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

一、突水后的水量估算发生突水后，水量的估算是一项必不可少的工作，根据现场具体条件，迅速而准确地对突水水量做出估算，是突水事故处理和抢救的重要依据。

5.2水灾现场处理与指挥（突水后的工作）

当突水量增大到不能采用水沟测量时，可选用大巷中较为平直的一段，测量大巷内的水流量，其方法与在水沟内测量相同。采用浮标法测定水量时，系数K可按表7-3-1选择：二、井下发生水灾的自救互救1、井下发生突水后，应及时尽快通过各种途径向井下、井上指挥机关报告，并以最快的方式通知井下不同采区、不同开采层位的作业人员一起按照《矿井灾害应急预防和处理计划》中所规定的路线撤出；撤退过程中应绝对听从班组长的统一指挥，不要惊慌失措，不同东西乱跑．2、突水初期，水势很猛，冲力很大，人员在撤退过程中万一迷失方向，一定要朝着有风流通过的连接井底车场的大巷撤离，尽快升井（如洛阳峙沟煤矿）。3、在撤退中，如上述出路已被水隔断，就要朝着上山巷道方向寻找井下位置最高、离井筒或大巷最近的地方暂时躲避；同时定时在轨道和水管上敲打发出求救信号，向营救人员指示躲避处的位置。4、由于巷道中水流速度呈舌形体分布，在巷道两侧因摩擦流速相对较小，而在中间其流速相对较大。故在突水发生后的逃生行进中，应尽量靠近巷道一侧跑，并抓牢巷道旁的管道、电缆、支架或其它固定物体。如遇突水急流，应就地就近攀爬到固定物体上，尽量避开突水主流和高压力水头，并注意防止被水中滚动的矸石和木料撞伤。例如发生在07.3.10辽宁老虎台煤矿７３００３工作面重大透水事故,当时３５人遇险,但其中6人因及时攀爬到巷道旁侧的管道和电缆上，成功避开突水主流后再沿巷管出井而获救。５、在用掘进机掘进过程中，如发现有水流涌出，千万不要拔出掘进头，尽快撤离掘进工作现场，并及时尽快通过各种途径向地面调度室汇报，并以最快的方式通知井下不同采区、不同开采层位的作业人员。如09.3.21平朔三号井工矿突水淹井事故（当时109人入井）。6、撤退过程中如果有人受伤，应积极进行现场抢救。出血者应立刻止血；骨折者要及时固定。

7、如突水区设立水闸门时，在人员撤出后，要立即紧紧关死水闸门，把水流完全隔断8、水泵房人员在接到突水事故报警后，要立即关闭泵房两侧的密闭门，启动所有水泵，把突出的水尽快排出；没接到救灾领导人的撤退命令，绝对不可离开工作岗位。9、被水隔绝在掌子面或上山巷道等处的被困人员一定要听从班组长或经验丰富的老矿工统一指挥，分成若干应急小组，如轮流担任观察水情的岗哨等，应清醒沉着，不要慌乱，选择正确避险方法，如心情平静，适量呼吸，躺卧待救，尽量避免体力消耗；全体井下人员应做好长期坚持的准备，所带干粮集中统一分配，不要无谓地浪费；关闭作业人员的矿灯，只留一盏灯供紧急时照明使用，尽可能节约能源。如贵州省晴隆县新桥煤矿09年的“6.17”透水事故，3名矿工在被困井下604小时（25天零4小时）生还。王圈杰（36岁）、王矿伟（35岁）、赵卫星（36岁）3名被困矿工都有十几年的井下工作经验，自救能力十分强。从6月17日被困后，3名矿工为了保存体力，坐着躺着静静地等待救援队的到来；他们在被困604个小时过程中，在万不得已的情况下轮流使用矿灯，尽量不开灯，保存能源，最后矿灯仍然有电，当他们听到救护队在清理淤泥和巷道时，立即用矿灯往前方给与回应；他们基本上是靠喝头顶上滴下来的水来维持生命的；604个小时不容易，待他们出来后，身体基本上已无脂肪，真正的皮包骨。10、突水后，特别是老空区的积水突出以后，往往会从积水的空间放出大量有害气体，如瓦斯、硫化氢等，所以在避灾自救中要注意防止有害气体中毒和窒息（如大同左云突水）11、被困期间断绝食物后，即使在饥饿难忍的情况下，也应努力克制自己，决不嚼食杂物充饥；需要饮用井下水时，应选择适宜的水源，并用纱布或衣服过滤。

12、长时间被困在井下，发觉救护人员到来营救时，避灾人员决不可过度兴奋或慌乱。得救后，不可吃硬质和过量的食物。三、水灾现场处理作为现场指挥者，在突水事故发生后，应该首先分析、

了解、

判断以下问题：1、应迅速判断水灾的性质，了解突水地点、影响范围、静止水位，估计突出水量、补给水源及有影响的地面水体。2、要分析灾区范围,调查了解事故发生前井下作业人员分布情况，分析事故发生后被困人员可能躲避的地点（需要井下人员定位系统的支持）．３、根据躲避地点具体情况,制定科学的营救措施和方法。

状况一：当躲避地点比外部水位高时

该处有空气存在，遇险人员生存可能性很大。对于这些地点的人员，应利用一切可能的方法（如地面打钻或井下掘进一段巷道等）向他们输送新鲜空气、饮料和食物；当积水不能排除、且不具备打钻的条件时，为保障他们的生命安全，可考虑进行潜水救护，即由潜水救护队员潜水进入灾区，将携带的氧气瓶、饮料、食物、药品等送给遇险人员，以维持起码的生存条件。状况二：但当躲避地点比外部最高水位的标高低时，又存在两种情况：情况1：突水时，突水能直接涌入位于突水点下部的巷道（如平巷，下山等），并把他们淹没。一般情况下，这些地点不会有空气存在，也就不具备人员生存条件，误入这些地点避灾的人员，生还可能将不大；然而，多次出现过，人员躲在水位下的平巷或下山高冒处获救的案例,如:情况2：当突水点下部巷道全断面被水淹没后，与该巷相通的独头上山等上部独头巷道如不漏气，即使低于外部最高水位时，也不会全部被水淹没，仍有空气存在(压缩空气形成屏障,气泡)。在这些地点躲避的人员具备生存的首要条件，如果避难方法正确（如心情平静、适量呼吸、躺卧待救等），是可以生还的。这种事例在矿井水灾实例中并不罕见。对于那些低于外部水位的避难地点，严禁打钻，防止独头空气外泄，水位上升，淹没遇险人员；最好的办法是加速排水，及早营救他们。4、要组织安排专人连续观察井下流水，如发现流水中存在有人用过的东西或有异味时，要引起高度重视；另外，也要组织安排专人连续监听水管、轨道等金属物品，看是否能传出有规律的声音。这些均是分析判断被困人员生存躲避位置的极有价值的信息。5、在井下应急抢险掘进巷道时，如情况允许放炮，尽量组织采用放炮方式，因为炮声可传递给遇险人员，不断地有规律炮声表明抢险救援工作正在紧张进行，这样可极大地鼓舞遇险人员生存的信心，使遇险人员看到了被救的希望。6、如果在透水事故中因巷道冒顶造成人员被堵时，在抢险救援过程中应优先组织考虑在冒顶地段附近做绕巷，绕过冒顶区，尽快与被堵人员所处位置贯通，这是抢险救援最快的方案。7、尽量利用原巷道内的水管或风管往冒顶区里压风，而且要不停顿地压风，能压进就必须压，要保证压风管路专用。8、根据突水量的大小和矿井排水能力，积极采取排、堵、截水等多种防治水技术措施；

9、在排水过程和后期进行侦察、抢险时，要防止冒顶、巷道跨塌、

二次突水和有害气体的扩散熏人等意外事故；10、在抢救和运送长期被困井下的人员时要采取措施，要防止突然改变他们已适应的环境和生存条件，造成不应有的伤亡；

11、注意环境保护与防疫卫生。6.井下防水煤（岩）柱留设

一、防水煤（岩）柱的类型及留设原则

在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入工作地点，需要留出一定宽度或高度的煤（岩）层不采动，这部分煤（岩）层称为防隔水煤（岩）柱或防水煤（岩）柱。根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的类型。

（一）常用的防水煤（岩）柱类型

(1)断层防水煤（岩）柱：在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃入井下而留设煤（岩）柱，或当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层水溃入井下而留设的煤柱。

(2)井田边界煤柱：相邻两井田以技术边界分隔时，为防止一个矿井淹没（由突水或矿井报废引起）后影响另一个矿井的安全生产而留设的煤柱。

(3)上、下水平（或相邻采区）防水煤（岩）柱：在上、下两水平（或相邻两采区）之间留设的防水煤（岩）柱。这种煤（岩）柱为暂时性的煤（岩）柱，在上、下两水平（或相邻两采区）开采末期或透水威胁消除后，这部分煤（岩）柱中的煤，仍然可以回收出来。

(4)水淹区防水煤（岩）柱：在水淹区（包括老窑积水区）四周和上、下水平留设的防止水淹区水溃入井下采掘工作面的煤（岩）柱。

(5)地表水体防水煤（岩）柱：为防止采煤后地表水经塌陷裂缝溃入井下而留设的煤（岩）柱。

(6)冲积层防水煤（岩）柱：为防止采煤后上覆冲积层中的强含水层水溃入井下而留设的煤（岩）柱。

(1)在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。

(2)防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填、疏水降压、改造含水层（充填岩溶裂隙）等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。

(3)留设的防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。

(4)一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体开采设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。（二）防水煤（岩）柱的留设原则(5)在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤（岩）柱，致使整个防水煤（岩）柱失效。

(6)在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的要求时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的要求。

(7)对防水煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱失效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。

(8)留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。

(9)防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。

7.矿井水害主要防治方法7.1井下探放水

（一）探放水概述1、探水的目的探水系指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防治矿井水害做好必要的准备。

2、探水的原则

采掘工作必须执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则，因而遇到下列情况之一时，必须探水。

(1)接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。

(2)接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前。

(3)打开隔离煤柱放水前。

(4)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时。

(5)接近可能涌（突）水的钻孔时。

(6)接近有水或稀泥的灌浆区时。

(7)采动影响范围内有承压含水层或含水构造，或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。

(8)接近矿井水文地质条件复杂的地段，采掘工作有涌（突）水预兆或情况不明时。

(9)采掘工程接近其它可能涌（突）水地段时。3、探放（防）水设计编制内容矿井在探放（防）水工程实施前必须编制探放（防）水专项设计，并有防止瓦斯和其他有害气体等危害的安全措施。探放（防）水结束后，必须有探放（防）水工作总结。探放（防）水设计具体编制内容包括:⑴探放（防）水区的具体水文地质条件。⑵探放（防）水巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护形式。⑶探放（防）水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距与帮距。根据确定的超前距，应合理选择对应的探放（防）水钻机型号。⑷探放（防）水施工与掘进工作的安全规定。⑸受水威胁区信号联系和避灾路线的确定。⑹通风措施和瓦斯检查制度。⑺防排水设施，如水闸门、水闸墙等的设计以及水仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排等。⑻水情及避灾联系汇报制度和突发事件处理的紧急预案。4、探放（防）水实施细则矿井在探放（防）水工程实施前应注意的事项：⑴检查排水系统：准备好水沟、水仓及排水管路；检查排水泵及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力。⑵准备堵水材料：在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧等，以便探放（防）水过程中意外出水或钻孔水压突然增大时及时处理。⑶检查瓦斯：矿井必须按管理制度定时进行瓦斯检查，瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。⑷检查支架情况：井下探放（防）水施工巷道现场发现有松动或破损的支架要及时修整或更换，并仔细检查帮顶是否背好。⑸检查煤壁：井下探放（防）水施工现场的煤壁有松软或膨胀等现象时，要及时处理，闭紧填实，必要时可打上木垛，防止水流冲垮煤壁，造成事故。⑹检查水沟：井下探放（防）水施工现场及后路的巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净；若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。⑺检查安全退路：在井下探放（防）水施工过程中，设计的避灾路线内不许有煤炭、木料、煤车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。⑻在探放（防）水过程中，要及时观测钻孔出水的水量、水压、水质和水温等地下水动态信息，发现明显异常后，千万不要轻易拔出钻杆。

（二）探放老空水

小煤窑或矿井采掘的废巷老空积水，其几何形状极不规则，积水量大者可达数百万立方米，一旦采掘工作面接近或揭露它们时，常常造成突水淹井及人身伤亡事故，故必须预先进行探放老空水。

1、探放水工程设计内容

(1)探放水巷道推进的工作面和周围的水文地质条件，如老空积水范围、积水量、确切的水头高度（水压）、正常涌水量，老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系等，以及积水区与其它含水层的水力联系程度。

(2)探放水巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护形式。

(3)探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距与帮距。

(4)探放水施工与掘进工作的安全规定。

(5)受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定。

(6)通风措施和瓦斯检查制度。

(7)防排水设施，如水闸门、水闸墙等的设计以及水仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排。

(8)水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。

(9)附老空位置及积水区与现采区的关系图、探放水孔布置的平面图和剖面图等。

2、探放老空水的原则

探放老空水除了要遵循上述的探放水原则外，还应遵循下述探放老空水的具体原则。

(1)积极探放。当老空区不在河沟或重要建筑物下面、排放老空区内积水不会过分加重矿井排水负担、且积水区之下又有大量的煤炭资源急待开采时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底解除水患。

(2)先隔离后探放。与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补充的老空水；老空的积水量较大，水质不好（酸性大），为避免负担长期排水费用，对这种积水区应先设法隔断或减少其补给水量，然后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的探放，则应留设煤岩柱与生产区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。

(3)先降压后探放。对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。

(4)先堵后探放。当老空区为强含水层水或其它大小水源水所淹没，出水点有很大的补给量时，一般应先封堵出水点，而后再探放水。

（三）探放断层水

1.探放断层水的原则凡遇下列情况必须探水：

(1)采掘工作面前方或附近有含（导）水断层存在，但具体位置不清或控制不够严密时。

(2)采掘工作面前方或附近预测有断层存在，但其位置和含（导）水性不清，可能突水时。

(3)采掘工作面底板隔水层厚度与实际承受的水压都处于临界状态（即等于安全隔水层厚度和安全水压的临界值），在掘进工作面前方和采面影响范围内，是否有断层情况不清，一旦遭遇很可能发生突水时。

(4)断层已为巷道揭露或穿过，暂时没有出水迹象，但由于隔水层厚度和实际水压已接近临界状态，在采动影响下，有可能引起突水，需要探明其深部是否已和强含水层连通，或有底板水的导升高度时。

(5)井巷工程接近或计划穿过的断层浅部不含（导）水，但在深部有可能突水时。

(6)根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求，必须探明断层时。

(7)采掘工作面距已知含水断层60m时。

(8)采掘工作面接近推断含水断层100m时。

(9)采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。

(10)采区内构造不明，含水层水压又大于2～3MPa时。

(11)对水压较大的含（导）水断层探放（防）时，应首先进行超前物探，并应配置足够的防排水能力，在巷道后构建水闸门等分区隔离工程。

2、断层水探放（防）注意事项⑴核准断层产状位置，分析断层带富水性，并在平面、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。⑵井巷穿过可能含（导）水断层前，必须超前探水，探水线至断层交面线的最小距离应根据水压大小确定，一般不得小于20m，导水断层水压大时其距离应按比例增大。⑶当井巷通过含水断层时，要严防顶板跨落或来压冒顶突水，同时要注意断层延迟滞后突水，要及时建议采掘部门采取相应的诸如加强支护和注浆封闭等防治水措施。⑷对水压较大的含（导）水断层探放（防）时，应首先进行超前物探，并应配置足够的防排水能力，在巷道后构建水闸门等分区隔离工程。⑸对与强充水含水层连通的导水断层，必须按规定留设防隔水煤柱，采掘工作面接近断层煤柱前，要复查煤柱的强度和可靠性。

（四）探放陷落柱水煤层底板为厚层石灰岩的华北型煤层，由于导水陷落柱的存在，使某些处于上覆地层本来没有贯穿煤系基底强含水层的中、小型断层或一些张裂隙，成为水源充沛、强富水的突水薄弱带，一旦被揭穿，将引起突水。若导水陷落柱直接突水，其后果就更严重。例如1984年开滦范各庄矿2171工作面陷落柱突水的最大涌水量达2053m3／min，使该大型矿井在21h内被全部淹没，成为世界采煤史上最大的一次突水。有的陷落柱不导水，有的导水。

（五）导水钻孔的探查与处理

矿区在勘探阶段施工的各类钻孔，往往能贯穿若干含水层，有的还可能穿透多层老空积水区甚至含水断层等。若封孔或止水效果不好，人为沟通了本来没有水力联系的含水层或水体，使煤层开采的充水条件复杂化。山东肥城矿区的原“中一井”，因地质勘探阶段的钻孔封孔质量不好，将中奥灰水导入煤系薄层灰岩，致使开采上组煤时矿井涌水量很大，且长期达不到疏水降压的目的，矿井一直无法投产，被迫改为“水文地质试验井”，补做了10余年的水文地质补充勘探工作，将有怀疑的钻孔一一作了启封，最终才解决了这一人为造成的水文地质问题。淄博夏庄煤矿附近的一个矿，穿越煤系地层打奥灰供水孔时，因套管止水质量不好，岩溶承压水沿钻孔上升后，使该矿七层煤残留煤柱遭到破坏，矿井突然增加12m3

／min的涌水量，该矿几乎被淹。有的矿的施工地质孔将上层煤的老空积水大量导入正在生产的下层煤采区，也曾造成严重的水害。因此，必须采取有效的措施防止产生导水钻孔，封闭确已存在或有怀疑的导水钻孔。

（六）探放含水层水由于基岩裂隙水的埋藏、分布和水动力条件等都具有明显的不均匀性，煤层顶、底板砂岩水、岩溶水等在某些（或某一）地段对采掘工作面没有任何影响，而在另一些地段却带来不同程度的危害。为确保矿井安全生产，必须探清含水层的水量、水压和水源等，才能予以治理。

防治煤层顶、底板含水层的水害，既要从整体上查明水文地质条件，采取疏干降压或截源堵水等防治措施，又要重视井下采区的探查。

疏干开采是指对煤层顶板或煤层含水层的疏干；而疏水降压是指对煤层底板含水层而言，其目的是使煤层底板含水层水压降低至采煤安全水压（该部分将在下节论述）。矿井疏干的目的是预防地下水突然涌入矿井，避免灾害事故，改善劳动条件，提高劳动生产率，消除地下水静水压力造成的破坏作用等，是煤矿防治水的一种主要措施。对于大水矿区，为了减少矿井涌水量，应采取截流、浅排和排、供、生态环保三位一体结合等辅助措施，与疏干工作统筹考虑，进行综合防治。7.2疏干开采

（一）疏干程序

矿井疏干过程可分为疏干勘探、试验疏干和经常疏干三个逐渐过渡程序，应与矿井的开发工作密切配合。

1、疏干勘探疏干勘探是以疏干为目的的补充水文地质勘探。其目的是进一步查明矿区疏干所需要的水文地质资料；确定疏干的可能性，提出疏干方案。

2、试验性疏干试验性疏干方案的正确制定表现在矿井开采初期能降低水位，并能经过6～12个月，尤其是雨季的考验。要尽可能利用疏干勘探工程，并补充疏干给水装置。通过试验，视干扰效果及残余水头的状况，进行工程调整。

3、经常性疏干经常性疏干是生产矿井日常性的疏干工作，随着开采范围的扩大和水平延伸，疏干工作要不断地进行调整、补充，甚至重新制定疏干方案，以满足矿井生产的要求。

（二）疏干方式疏干工程应与采掘工程密切结合。疏干工程按其进行阶段（或时间）可分为预先疏干和并行疏干。预先疏干在井巷开拓之前进行；并行疏干是在井巷开拓过程中进行，一直到矿井全部采完为止。疏干方式有三种：地表式是从地表进行疏干；地下式是在地下进行疏干；联合式是同时采用上述两种方式或多井同时疏干。目前这三种疏干方式皆有采用。（三）疏干工程

疏干工程的布置、规模、种类、质量、施工设备、施工工艺及完工时间，应按照疏干方案进行，疏干方案的编制是在水文地质勘探的基础上进行的。在试验性疏干结束后，应根据实际情况对疏干方案作进一步修订。

无论在矿山企业现场，还是在科研、教学部门，甚至在大学教学课本中，以往解决这个问题的唯一方法就是“突水系数法”。

式中:TS—

突水系数，MPa/m；HW

—煤层底板隔水岩段所承受的水压值，MPa;Ｍ

—

煤层底板隔水岩段的实际厚度，ｍ；

那么何谓“突水系数”？7.3带压开采

编制突水系数图：

前面已经提到，突水系数的应用是通过突水系数图来体现的。有两种突水系数图，一种是矿区或井田的突水系数图，比例尺常为1：5000～1：10000；第二种是采区的突水系数图，比例尺一般是1：1000～1：2000，甚至更大些。编制带压开采地质、水文地质说明书：

开采受水害威胁地区的煤层，在编制开拓、掘进与回采设计之前，必须编制该范围的地质、水文地质说明书，以作为设计的依据。

7.4井下防水闸门和水闸墙

防水闸门硐室和水闸墙为井下防水的主要安全设施，凡水患威胁严重的矿井，在井下巷道设计布置中，就应在适当地点预留防水闸门硐室和水闸墙的位置，使矿井形成分翼、分水平或分采区隔离开采。在水患发生时，能够使矿井分区隔离，缩小灾情影响范围，控制水势危害，确保矿井安全。（一）防水闸门的关闭

1、当井下发生突然涌水或出现突水预兆危及矿井安全时，必须立即作好关闭防水闸门准备工作，同时请示矿务局总工程师，批准后方可关闭防水闸门。正常情况下，由于采区报废或按计划暂停采区生产，要求关闭防水闸门时，须提前写出专题报告（内容包括采区尚余储量、涌水量、充水含水层的静水位、关闭防水闸门原因、今后打算以及关闭防水闸门的安全技术措施），报请矿务局局长批准。关闭防水闸门时，矿长要深入井下检查准备情况，具体指挥关闭工作。

2.关闭防水闸门以前，需先作好以下工作：（1）将水害影响地区的人员全部撤退，并在各通道口设岗警戒，防止人员误入封闭区；（2）防水闸门硐室的所有设施（如放水截门、水压表、管子堵头板、活动短轨等）全部准备妥当；（3）防水闸门附近和水沟内杂物清理干净； （4）防水闸门以外的防水避灾路线畅通无阻；（5）检修排水设备，清挖水仓，将水仓内的积水排至最低水位。（6）防水闸门以里的栅栏门全部关好；（7）防水闸门附近的临时通风局扇和临时直通地面电话安装妥当；（8）意外应变措施进行认真贯彻；以上各项工作都已完成，由矿长发布关门命令。

3、几个防水闸门或水闸墙需要一次关闭时，其关闭顺序应是先关闭所在位置较抵的，然后关闭所在位置较高的，依次进行。

4、关闭防水闸门以前，要以书面通知邻近各有关矿井，说明本矿水闸门关闭时间、封闭地区位置、最高静止水位和可能造成的影响；并要求近期内对井下各涌水点水量变化和井上各水文钻孔的水位变化进行定时观测。各矿的观测资料要及时进行交流，互通情报。

5、防水闸门关闭以后，除定时派人观测本矿其他地区的水量和水位变化以外，还必须在防水闸门附近的安全地点设人（每班不少于2人）值班，观测防水闸门附近的水压变化、漏水情况、硐室巷道压力有无异常。值班人员要作出观测记录，定时向矿调度室汇报；特殊情况及时回报处理。

6、防水闸门关闭，水压稳定7d以后，如无特殊情况发生，方可停止一切观测工作，撤离观测人员。（二）防水闸门的开启

1、防水闸门开启前，需编制开启防水闸门的安全技术措施。经审批、贯彻后，方准进行开启防水闸门工作。

2、防水闸门开启前，要对井下排水、供电系统进行一次全面检查。排水能力要与防水闸门硐室放水管的防水量相适应；水仓要清理干净，水沟要畅通无阻。

3、开启防水闸门要先打开放水管，有控制地泄压放水。当水源已经封闭或已疏干时，水压必须降到零位，方能打开防水闸门；如果水压降不到零位，必须承压开启时，矿总工程师可在不损坏防水闸门的情况下，制定出安全措施和规定最低水压，方可强制开门。

4、同时有几个防水闸门需要开启时，应按先高后低依次开启。

5、防水闸门打开以后，首先由矿救队进入，检查瓦斯和巷道情况。只有在恢复通风系统，消除一切不安全因素以后，才准许其他人员进入闸门以内工作。

7.5含水层改造与隔水层加固

这项技术是八十年代中后期发展起来的一项注浆治水方法。当煤层底板充水含水层富水性强且水头压力高，或煤层隔水底板存在变薄带、构造破碎带、导水裂隙带，需采用疏水降压方法实现安全开采，但疏排水费用太高、浪费地下水资源且经济上不合理时，采用含水层改造与隔水层加固的注浆治水方法实属上策。

该技术主要针对煤层底板水害的防治，它利用回采工作面已掘出的上通风巷道和下运输巷道，应用地球物理勘探或钻探等手段，探查工作面范围煤层底板岩层的富水性及其裂隙发育状况，确定裂隙发育的富水段，采用注浆措施改造含水层或加固隔水层，使它们变为相对隔水层或进一步提高其隔水强度。根据多年现场实践，这项防治水技术具有十分广阔的推广应用前景，是防治底板水害较为有效的实质性措施之一。

山东肥城矿区是应用这项技术较为成功的一个地区，该矿区从1986年到现在，已经局部注浆和整体注浆改造九、十层煤回采工作面23个，安全采出原煤152.32万吨，取得了十分可观的经济和社会效益，如杨庄矿9507回采工作面当回采到-33米水平时，底板出水，相距230米的9505采空区出水约10m3/h，经过在五灰充水含水层打孔注浆后，工作面面上水量消失，采空区水量仅剩2m3/h。该技术主要包括以下内容：1、地面建造注浆站，集中向井下远距离输浆和注浆，简化注浆系统，提高自动化程度，为大规模改造自然地质条件提供手段，注浆管不超过50毫米，在低凹位置可设置放水放浆闸阀。

2、开发应用粘土水泥浆，在裂隙地层中灌注有其优点，在岩溶地层中应用需进一步实践分析。

3、积极应用井下物探的方法探查煤层底板一定深度的岩溶裂隙发育情况、承压水原始导升高度和富水状况，为钻探注浆提供目标，也为注浆加固后的质量检验提供借鉴。

4、在承压水头压力高、采动矿压对底板破坏影响较深的地区，加固改造目标层也应加深。

5、多年现场实践显示，改造加固目标虽然是大面积的，但实际能进浆的范围却是局部的，主要在一些断层破碎带附近。如果能强化注浆，有可能解决一些垂直导水通道问题，扩大防治的效果。

6、在注浆改造范围不大、注浆材料使用量少的情况下，也可以建井下造浆、注浆站。

7、在水头压力高的地区井下打钻时，孔口安全装置要慎重设置。

8、要提高各注浆孔的最后封口质量。

9、可利用注浆孔（有少量涌水又在采动影响范围以外者）进行采动条件下的涌水量、水压动态变化观测，开展突水监测工作，加深煤层底板突水机理的认识研究。2023/2/41158.矿井突水的预测预报矿井突水预测预报对于矿井水害防治具有至关重要的意义。如果能够准确预测可能发生的突水事故，矿井防治水工作将发生革命性的变化。矿井突水预测预报一直是研究的热点的关键问题之一。2023/2/41168.1研究发展现状50年代—“斯列萨列夫理论”时代从前苏联引入的斯列萨列夫理论是我国矿井突水预测的最早应用。通过计算巷道顶底板隔水层所能承受的安全水头来进行突水预测。60年—“突水系数”时代代我国矿井水文地质工作者提出的突水系数法是具有里程碑意义的重要成果。8.矿井突水的预测预报2023/2/41178.1研究发展现状70年代—“修正的突水系数”时代煤科总院西安分院借鉴匈牙利的经验,考虑了矿压对底板破坏作用，对突水系数公式进行了修正。Note:上述两种方法对指导我国矿井防治水工作发挥了不可替代的作用。迄今为止，有关规程中仍主要依据上述两种理论制订技术规定。8.矿井突水的预测预报2023/2/41188.1研究发展现状80年代以后，随着一些新技术、新方法的引入，矿井突水预测预报有了较大发展，出现了许多依据不同原理的突水预测预报方法。如：基于GIS技术的多元信息拟合法（孙亚军，1989）、三图—双预测法（武强，1999）模糊综合评判法（王树元，1989）灰色理论法（许延春，1996）神经元网络模型法（张璟，1995）等等8.矿井突水的预测预报2023/2/41198.1研究发展现状80年代以后—“泛决策分析”时代？勒德武：80年代—“岩体工程地质力学”时代?90年代—“泛决策分析”时代ref.靳德武：我国煤层底板突水问题的研究现状及展望.煤炭科学技术，2002.68.矿井突水的预测预报2023/2/41208.1研究发展现状主要的突水预测预报方法斯列萨列夫公式法突水系数法多元信息拟合法三图-双预测法模糊数学法灰色理论模型法神经元网络模型法8.矿井突水的预测预报2023/2/41218.2传统的突水预测预报方法8.2.1斯列萨列夫公式法利用下式计算出给定厚度条件下的安全水头，并与实际水头相比较，据以判断是否突水8.矿井突水的预测预报2023/2/41228.矿井突水的预测预报8.2传统的突水预测预报方法8.2.2突水系数法突水系数是指单位隔水层厚度所承受的水压修改后表达式为

2023/2/41238.3多元信息拟合法（GIS拟合模型法）基本思路：8.矿井突水的预测预报2023/2/41248.矿井突水的预测预报8.3多元信息拟合法（GIS拟合模型法）关于拟合模型通过反复拟合确定预测模型在上述模型的基础上，可能公式形式不同其中的系数可能不同2023/2/41258.3多元信息拟合法（GIS拟合模型法）3.方法讨论所建立的模型是以各矿区的实际条件为依据的分类阈值也是拟合结果突水影响控制因素的量化方法模型的拟合过程受人为因素影响8.矿井突水的预测预报2023/2/41268.4其它矿井突水预测预报方法三图-双预测法由中国矿业大学北京校区武强教授提出“三图”是指3个突水影响控制因素专题图顶板直接充水含水层的富水性分区图顶板冒落安全性分区图顶板涌(突)水条件综合分区图8.矿井突水的预测预报2023/2/41278.4其它矿井突水预测预报方法三图-双预测法8.矿井突水的预测预报2023/2/41288.4其它矿井突水预测预报方法三图-双预测法8.矿井突水的预测预报2023/2/41298.4其它矿井突水预测预报方法三图-双预测法8.矿井突水的预测预报2023/2/41308.4其它矿井突水预测预报方法三图-双预测法“双预测”是指两个水量预测回采工作面整体和分段工程涌水量预测顶板直接充水含水层采前预疏放方案预测水量预测方法应用VisualModflow业软件建立三维数值模拟模型8.矿井突水的预测预报2023/2/41318.4其它矿井突水预测预报方法模糊数学法