3矿井水害防治技术与方法

矿井水害防治技术与方法中国煤炭科工集团西安研究院虎维岳博士主要汇报内容一、矿井水害及其形成条件二、矿井水害诊断分析三、矿井水害形成条件探查识别四、矿井水害防治一、矿井水害及其形成条件煤矿水害的基本概念煤矿水害是指煤矿在建设开发过程中，不同形式、不同水源的水通过特定的途径进入矿坑，并给矿山建设或生产带来影响或灾害的过程与结果。一、矿井水害及其形成条件给矿井建设生产带来影响的水害给矿井建设生产带来灾难的水害出水量小于当时当地（工作面、采区、水平、矿井）所具备的排水设防能力出水主要影响生产效率、生产环境、生产成本等，并不会造成停产或人员伤亡出水量大于当时当地（工作面、采区、水平、矿井）所具备的排水设防能力出水会造成停产、重大经济损失或人员伤亡尽量减少坚决杜绝控制和影响煤矿水害的三大因素煤矿水害充水水源充水途径充水水量A、充水水源是否存在，如果存在，有何特征。B、充水途径是否存在，如果存在，属何类型。C、充水强度如何，一旦出水有何后果。＋矿井水害防治的技术难度系数＝形成对矿井水害危险性评价指标一、矿井水害及其形成条件常见的矿坑充水水源间接充水水源直接充水水源自身充水水源间接顶板水间接底板水直接顶板水直接底板水工作面位于含水层之中一、矿井水害及其形成条件要素之一的充水水源：充水水源类型的不同直接决定着防治水技术路线的选择常见的充水途径天然通道人工通道导水裂隙导水断层陷落柱岩溶塌洞顶板三带底板三带防水煤岩柱不良钻孔点状通道线状通道面状通道一、矿井水害及其形成条件要素之二的充水途径：不同的充水途径所选择的探查技术与方法完全不同一、矿井水害及其形成条件要素之三的充水水量：正常水量最大水量灾害水量常见的水量类型几个水量的概念是什么？不同概念的水防治方法选择有什么不同？什么是矿井涌水量？勘探报告提供矿井涌水量是什么含义？补给强度1000m/h3充水水源10万m3矿井SStt1t2t3Q1Q2Q3影响地下水补给、储存、径流、排泄、物理化学性质演化的所有内、外在因素的总和。影响矿井开采过程中充水水害发生的时间、地点、方式、水量、时空变化规律的所有内、外在因素的总和。水文地质条件矿井水文地质条件矿井水害防治≠一、矿井水害及其形成条件就是查明、改造、控制影响矿井充水的三个要素；监测、控制和应急处置矿井不同类型出水。二、矿井水害诊断分析二、矿井水害诊断分析从矿井充水的三个要素分析诊断从矿井充水的性质分析诊断从矿井水害发生机理与时空关系分析诊断回答有无水害存在回答水害产生后果回答水害防治的难易程度及防治思路二、矿井水害诊断分析含水层及其水资源的时间特征（动、静水量）含水层与主采煤层的空间位置关系含水层与主采煤层之间隔水层厚度及其稳定性含水层水头压力及其动态变化隐伏导水构造采矿对围岩扰动破坏特征矿井水害诊断分析的主要内容二、矿井水害诊断分析基本地质与水文地质调查写实分析确定有无含水体充水水源补径排水文地质试验分析评价含水体的性质构造、隔水层与采掘活动分析确定有无导水条件相关水文地质计算确定矿井水害程度矿井防治水规划提出水害防治的主体规划与思路矿井水害防治工程设计提出具体水害安全保障措施防治水工程实施与安全采煤矿井水害诊断分析的主要方法二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析需要的基本知识请问下图所示的地质结构反映出怎样的矿井充水性特征？请分析可能发生的水害类型和时空特征以地质与构造地质理论为基础的水文地质基础理论：大气降水地面汇流区矿床体导水断层图2-1洼地汇水型大气降水充水矿床示意图100m40m20m50m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21二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析需要的基本知识请问下图所示的地下水流场反映出怎样的含水层渗透性特征？请分析含水层渗透性强弱分布规律以达西理论为基础的多孔介质渗流理论：)/LhKA(hQ21二、矿井水害诊断分析请分别分析下图所示的三种含水层抽水试验S-T曲线反映了什么类型的水文地质条件？为什么？0TS矿井水害诊断分析需要的基本知识以地下水动力学理论为基础的井流理论：请分析下图所示的三种含水层抽水试验水位降落漏斗形态是否正确？并说明不同曲线反映含水层渗透性差异？为什么？h1h2123?二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析需要的基本知识以物质守恒理论为基础的水动态与水均衡理论：SzyxhVtQtP),,(1二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析需要的基本知识以采矿工程理论为基础的釆动岩体破坏理论：推进56m鼓胀区鼓胀区潜在滑移线二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析成果的表现形式矿井水文地质类型划分研究报告（一）矿井所在位置、范围及四邻关系，自然地理等情况；（二）以往地质和水文地质工作评述；（三）井田水文地质条件及含水层和隔水层分布规律和特征；（四）矿井充水因素分析，井田及周边老空区分布状况；（五）矿井涌水量的构成分析，主要突水点位置、突水量及处理情况；（六）对矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度评价；（七）矿井水文地质类型划分及防治水工作建议。分类依据类别简单中等复杂极复杂受采掘破坏或影响的含水层及水体含水层性质及补给条件受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补给来源少或极少受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件一般，有一定的补给水源受采掘破坏或影响的主要是岩溶含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水，其补给条件好，补给水源充沛受采掘破坏或影响的是岩溶含水层、老空水、地表水，其补给条件很好，补给来源极其充沛，地表泄水条件差单位涌水量q（L·s-1·m-1）q≤0.10.1＜q≤1.01.0＜q≤5.0q＞5.0矿井及周边老空水分布状况无老空积水存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚存在少量老空积水，位置、范围、积水量不清楚存在大量老空积水，位置、范围、积水量不清楚矿井涌水量（m3·h-1）正常Q1最大Q2Q1≤180（西北地区Q1≤90）Q2≤300（西北地区Q2≤210）180＜Q1≤600（西北地区90＜Q1≤180＝300＜Q2≤1200（西北地区210＜Q2≤600＝600＜Q1≤2100（西北地区180＜Q1≤1200＝1200＜Q2≤3000（西北地区600＜Q2≤2100）Q1＞2100（西北地区Q1＞1200）Q2＞3000（西北地区Q2＞2100）突水量Q3（m3·h-1）无Q3≤600600＜Q3≤1800Q3＞1800开采受水害影响程度采掘工程不受水害影响矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全矿井时有突水，采掘工程、矿井安全受水害威胁矿井突水频繁，采掘工程、矿井安全受水害严重威胁防治水工作难易程度防治水工作简单防治水工作简单或易于进行防治水工程量较大，难度较高防治水工程量大，难度高矿进行矿井水文地质类型划分。表7-1矿井水文地质类型注：1.单位涌水量以井田主要充水含水层中有代表性的为准。2.在单位涌水量q，矿井涌水量Q1、Q2和矿井突水量Q3中，以最大值作为分类依据。3.同一井田煤层较多，且水文地质条件变化较大时，应当分煤层进行矿井水文地质类型划分。4.按分类依据就高不就低的原则，确定矿井水文地质类型。二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析成果的表现形式主要充水水源与采掘工程时空分布与演化分析研究报告充水水源空间分布特征（图）隔水层厚度分布及其与主采煤层空间位置关系（图）采掘工程布置及其开采过程时间进度（图）开采过程顶底板围岩扰动破坏特征（图）二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析成果的表现形式矿井水害危险性分区特征与时空演化研究报告矿井水文地质条件清楚区（图）矿井水文地质条件模糊区（图）矿井水文地质条件简单区（图）矿井水文地质条件复杂区（图）矿井水文地质条件中等区（图）矿井水文地质条件待查区（图）矿井水文地质条件禁采区（图）二、矿井水害诊断分析矿井水害诊断分析成果的表现形式矿井防治水规划研究报告补充勘探孔水文长观孔ⅫⅠ2011年ⅡⅩⅢ第一泄水巷二-11050下顺槽回风措施巷ⅣⅣ11采区中部变电所采线停线采停ⅤⅤ二1-12050上顺槽二1-12050采面皮轨联巷二1-12010上顺槽8号钻场9号钻场顺12-510.562顺13-508.548联开口-397.323钻5钻2钻3回上9-309.770回上8-309.518回上6-349.406顺开口-351.523顺2-351.395上顺口-307.709顺3-352.086回上10-309.831拐中-309.810上顺5-309.647钻7硐1-307.113甩开口-309.381中2-534.256中5中钻1-503.602顺16-504.019顺15-502.544顺14-506.739拐'贯通点顺12-510.562顺13-508.548钻5钻2钻3钻7中5中钻1-503.602顺16-504.019顺15-502.544顺14-506.739贯通点顺12-510.562顺13-508.548钻5钻2钻3钻4钻7起坡点开口点中5中钻1-503.602顺16-504.019顺15-502.544顺14-506.739贯通点开口临-536.63912号钻场14辅助轨道上山FG3’-523.543开口-514.51614辅助皮带上山2号钻场3号钻场14号钻场13号钻场11号钻场10号钻场ⅤⅥⅦⅤⅥⅦⅨⅧⅤⅥⅦⅨⅧXⅡⅡⅢⅣ2009年ⅤⅥⅦ2010年2号钻场3号钻场4号钻场5号钻场ⅡⅢ停采线Ⅴ月Ⅳ月2010年2009年XⅡ1号钻场ⅧⅨ3号钻场2号钻场中-531.9984号钻场联1-531.48214辅助轨道第二联络巷二-14050下顺槽8号钻场14采区回风上山14采区皮带上山14采区轨道上山开口-520.2217号钻场6号钻场15号钻场5号钻场ⅠⅩ22采区轨道下山22采区皮带下山22采区回风下山9号钻场14采区第三中部车场14采区第一中部车场14采区第四中部车场变电所绞车房二-14040综采工作面二-14060综采工作面4号钻场5号钻场6号钻场7号钻场采停线西风井回风巷（预留）ⅥⅥ二-11050上顺槽二-11050下顺槽二-11050综采工作面岩巷煤巷设计巷道Ⅵ2011年优陷落柱向背斜优废良泉14二-12030上顺槽ⅦⅦⅦ开口-443.386Z开口-440.328开口-492.569ⅧⅧⅧ拐-519.839中-511.111中1-364.694中-530.13914采区煤仓通风运输联络巷ⅨⅨⅨⅩ二-12030下顺槽ⅩⅩⅪ5号钻场二-13010上顺槽改造巷11采区第三中部车场5号钻场ⅫⅫⅫⅫ二-12030综采工作面二-14050西泄水巷2012年2012年ⅠⅠ11采区第四中部车场回风联络巷11采区第四中部车场2012年ⅡⅡⅡ二-14010下顺槽联络巷ⅢⅢⅢ寒灰寒灰寒灰ⅣⅣⅣⅣⅣ14采区中部变电所2013年2014年2015年2016年2017年二3-11020二3-11010二1-11050二3-14010二1-12030二3-11050二3-14010二3-21020二3-11050二1-14060二3-11030二1-11070二1-14020二1-14050西二3-11020二3-11030二1-14060二3-21010二3-11040二1-11010二3-11010二1-14020二1-11030二3-14030二1-14050二1-12030二1-14050西二3-11070二3-14060二1-14010二3-21010二3-11030二1-11030二1-22020二3-22020二3-11040二1-11010二3-22060二3-21020二1-14010优优优优优泉7废泉9良优优优优优优优优优优优优优优优优优优优副井检查孔优优孔号煤厚见煤点质量煤底标高孔口标高见煤点见煤钻孔煤层露头线上盘下盘正断层村庄河流铁路井田边界保护煤柱立井井筒长期水文观测孔风氧化带等高线寒6-15.47m（寒灰）-22m（寒灰）-221.13m（太灰）-256m（太灰）-148.7m（寒灰）-11.86m（寒灰）