煤矿防治水基础技术知识

煤矿防治水技术基础知识中煤科工集团西安研究院田干副研究员、博士一、基本概念1、矿山水害矿山水害是指矿山在建设开发过程中，不同形式、不同水源的水通过不同的途径进入矿坑，并给矿山建设或生产带来影响或灾害的过程与结果。水文地质研究地下水的形成，分布，运动规律，物理、化学性质以及同其他水体的相互关系的科学。一、基本概念2、水文地质矿床水文地质学是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件，预测矿坑涌水量以及其他与采矿有关的水文地质问题。一、基本概念3、矿床水文地质矿床水文地质类型孔隙充水类型裂隙充水类型岩溶充水类型主要任务：研究矿区水文地质条件，查明矿井水的来源及影响矿井建设和生产的水文地质因素；预测矿井涌水量的大小，为矿区规划和矿井设计、建设、生产提供定量依据；研究防治地下水危害的技术措施，确保矿井安全生产及最佳经济效益；研究和解决矿区的供水水源；研究采矿对矿区水文地质条件所引起的变化及保护矿区地下水资源和环境的措施。一、基本概念2、矿床水文地质二、矿井水害分析基本方法1、矿井充水因素充水因素充水水源充水途径充水强度二、矿井水害分析基本方法2、充水水源充水水源分析方法团柏矿：上组煤（1#、2#煤）距第四系含水层约120m；奥灰水位标高约+520m。垮落带高度计算裂缝带高度计算充水水源分析方法3579.4-1079.0α165.00085.01LHhh1=0.7007+0.1079L底板破坏深度计算二、矿井水害分析基本方法3、充水途径充水途径分析采动裂隙断层裂隙密集带陷落柱不良钻孔二、矿井水害分析基本方法4、充水强度充水强度分析主要含水层钻孔单位涌水量井田构造控水作用的分析间接充水水源威胁程度涌水量的预测排水系统核定二、矿井水害分析基本方法5、因素综合分析综合分析途径水源强度三、矿井防治水基本方法1、防治水基本原则及措施预测预报有疑必探先探后掘先治后采防、堵、疏、排、截原则措施防治三、矿井防治水基本方法2、矿井防治水基本路线采面地质、水文地质条件分析防治水技术设计水害防排工程建立矿井、工作面防排水系统水害探查研究工作面掘进前工作面巷道掘进地面瞬变电磁探查直流电法超前探测钻探探放水坑透探工作面内部构造工作面回采前直流电法或音频电穿透探煤层顶底板富水性工作面水文地质条件安全评价突水监测与预测预报工作面回采过程煤层安全回采水害治理综合探测疑点钻探验证富水区段水害相对危险区采空水、小窑水预疏放实时监测注浆封堵预疏放留设防水煤柱或构筑密闭墙图6.1屯兰煤矿煤层安全回采技术路线框图地面三维地震勘探三、矿井防治水基本方法3、防治水中采用主要物探方法地面三维地震探测工作面内部构造顶底板隔水层构造掘进前方富水性巷道顶底板富水区段直流电法坑透音频电透视煤层构造顶底板富水区段探测井下瞬变电磁含水层富水性三、矿井防治水基本方法4、顶板水防治水基本方法疏放井下钻孔疏放专门疏水巷地面钻孔抽排减小工作面斜长、降低采高、改变回采工艺三、矿井防治水基本方法5、底板水防治水基本方法疏水降压注浆加固实时监测三、矿井防治水基本方法6、老空水防治基本方法走访调查井上下物探探查“三线”的标注井下钻探探放三、矿井防治水基本方法7、断层、陷落柱的防治基本方法物探探查联合抽放水试验钻探探查注浆封堵煤柱留设三、矿井防治水基本方法8、矿井防治水预测依据1、根据《地质报告》中已经查明的地质构造包括断层、陷落柱、冲刷带、褶曲、薄煤区，查明的水文地质情况等进行预测预报。2、根据现有勘探查明的地质构造，主要是落差≥3m的断层、直径≥25m的陷落柱、褶曲、冲刷带、薄煤区和积水区等进行预测预报。3、根据巷道在掘进、回采过程中实际揭露水文地质情况，利用地质构造和水文地质的规律，对相邻巷道或工作面进行预测预报。4、利用现有的物探设备，如坑道钻机在井下巷道进行超前物探，结合井田地质构造发育规律对富水等物探异常区进行预测预报。5、根据超前钻探探查结果，发现地质构造或富水区，进行补充临时水文地质预报。6、根据精查地质勘探查明井田水文地质情况进行预测预报。7、根据井巷施工过程中实际揭露巷道顶板淋水情况进行预测预报。8、利用有关水文地质科研成果进行预测预报工作。9、探查井田地质构造的导水性，总结地质构造的导水规律，预测预报矿井涌水情况。1、按《煤矿防治水规定》及《地测防治水安全质量标准化标准及考核评级办法》的要求，收集当月矿井地质、水文地质等原始资料，作为开展预测预报的基本工作内容。2、在年、季、月初根据矿生产衔接安排，编制年度、季度、月度《水害预测预报》，部门审核后经总工程师签字，于下一年度、季度、月度的第一个月3日前报送有关职能部门及矿领导，同时上报主管局。3、对上年度、季度、月度《水害预测预报》进行总结，评价预报准确率，分析预测预报不准确的原因，于下一年度、季度、月度的第一个月3日前报送有关职能部门，同时月度总结上报集团公司。4、根据施工单位及调度室的反馈信息，施工现场出现地质构造时，技术科地质工程技术人员应及时深入现场观测，编写临时地质预报并发放施工队（组）及相关职能部门。5、各施工单位生产技术员要认真参照水害预测预报，并纳入到作业规程或安全技术措施中，及时向职工学习贯彻，使生产作业人员了解工作面的水文地质情况。学习要有记录、签字。技术科要不定期检查贯彻学习记录。6、相关施工队（组）在预报下发后要严格按水害预报执行，当工作面水文地质情况发生异常变化时，必须及时向技术科反馈现场情况。7、地质人员必须跟踪收集水文地质资料，现场情况变化较大时，及时跟踪补充预报。8、技术科要严格按地测防治水安全质量标准化要求，及时收集编录原始地质资料、涌水资料，并分析总结规律，做好预测预报工作。预报的结果应能保证煤矿正常生产，不因预报错误造成工程事故。9、技术科要积极与有关科研单位开展防治水科研工作，引进推广先进的技术装备和预测预报手段，提高预测预报的水平及准确度。10、《水害预测预报》必须在综合分析各种资料的基础上提出，要做到及时、准确，能够有效指导生产。8、矿井防治水预测工作要求（一）基本预测预报内容1、采掘工作面（巷道）名称，现采掘位置，下月（季）计划采掘范围。2、顶底板岩性，顶板裂隙发育程度。3、地质构造情况。4、对影响采掘的断层、陷落柱、冲刷带等地质构造要进行专门临时预报。5、根据预测内容提出相应的建议或处理意见。（二）断层预报预测内容断层位置、性质、产状、落差、影响范围、含水性、导水性、建议或处理意见。（三）陷落柱预报预测内容陷落柱的位置、形状、大小，陷落柱体与围岩接触部位的充填物性质和特征，陷落柱内岩块的性质及充填物的密实程度。陷落柱裂隙和导水富水情况。(四）冲刷带预测预报内容冲刷带的位置，冲刷变薄带方向和范围，冲刷带切割深度、范围。富水情况。（五）水文预测预报内容充水因素分析：预测积水范围、积水量；预测涌水范围及涌水量大小。根据预测内容提出相应的建议或处理意见。8、矿井防治水预测主要内容三、矿井防治水基本方法8、矿井防治水预测预报三、矿井防治水基本方法9、巷道掘进防治水技术措施首先如果巷道涌水不能自留，必须建立相应临排系统。管路至少两趟，配备相应水泵等；每60-80m做一次井下直流电法超前探；根据物探结果对异常区至少提前5m进行钻探验证；钻探要严格按相关规程规定进行。三、矿井防治水基本方法9、巷道掘进防治水技术措施物探资料分析ABC主624m4m10m9号煤南翼主运大巷2009年3月18日掘进迎头1号异常0481216202428323640444852566064687276808488929636~42m04812162024283236404448525660646872768084889296南翼回风巷14m2009年3月13日掘进迎头主Z60mABC4m34m~49m66m~72m78m~83m异常1异常2异常3048121620242832364044485256606468727680ABC01主运巷4m14m1号异常2号异常16m28m2008年4月24日掘进迎头三、矿井防治水基本方法井下探放水应当使用专用的探放水钻机水压大于0.1MPa时必须安装孔口管原则上禁止在煤层探放水压大于1MPa的含水体钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进上山探水时，一般进行双巷掘进。双巷间每隔30-50m掘1个联络巷，并设挡水墙。探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径一般不得大于75mm。钻孔放水前，应当估计放水量探水钻孔超前距离和止水套管长度，应当符合规定要求探放第四系松散含水层水时，必须安设防溃沙装置并制定可靠的安全措施，所有人员必须站在施工钻孔的外侧，避免溃砂溃水堵人要有专门的探放水设计探放水技术要求9、巷道掘进防治水技术措施探放水三、矿井防治水基本方法9、巷道掘进防治水技术措施探放水设计方法ABC主624m4m10m9号煤南翼主运大巷2009年3月18日掘进迎头1号异常0481216202428323640444852566064687276808488929636~42m三、矿井防治水基本方法9、巷道掘进防治水技术措施防排水钻窝联巷管路三、矿井防治水基本方法10、工作面防治水技术措施回采前工作面圈出后，对工作面进行音频电透视和坑透物探探查，进一步查清工作面内及其顶底板主要含水层富水异常区；根据物探探查成果，对工作面内构造异常及其顶底板富水异常区进行探放水；带压开采矿井，对隔水层相对薄弱区段应进行注浆加固；根据工作面探放水结果，综合该区段地质及水文地质资料，对工作面开采条件进行综合分析，并对工作面涌水量进行预测，建立完善的临排系统，编制水害应急预案，确保工作面安全回采。三、矿井防治水基本方法10、工作面防治水技术措施物探资料分析方法三、矿井防治水基本方法10、工作面防治水技术措施回采中工作面回采过程中，监测工作面涌水情况，涌水量一旦出现异常，应立即汇报调度及相关部门，综合分析并采取相应技术措施，保证矿井安全；回采过程中，合理有序拆撤排水管路及排水泵的衔接，保证工作面有效顺利排水；根据工作面回采后积水情况，在工作面采空区及联巷埋设花管等，尽可能减少采空区积水，以免对今后其它采掘工作面造成潜在威胁。三、矿井防治水基本方法10、工作面防治水技术措施回采后工作面回采完成后，按照相关规程规定及工作面自身情况，建立密闭墙对工作面顺槽进行封闭。（一）矿井充水性图；（二）矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图；（三）矿井综合水文地质图；（四）矿井综合水文地质柱状图；（五）矿井水文地质剖面图。四、矿井基础图件及台账1、基本图件每半年对图纸内容进行修正完善四、矿井基础图件及台账2、基本台账（一）矿井涌水量观测成果台账；（二）气象资料台账；（三）地表水文观测成果台账；（四）钻孔水位、井泉动态观测成果及河流渗漏台账；（五）抽（放）水试验成果台账；（六）矿井突水点台账；（七）井田地质钻孔综合成果台账；（八）井下水文地质钻孔成果台账；（九）水质分析成果台账；（十）水源水质受污染观测资料台账；（十一）水源井（孔）资料台账；（十二）封孔不良钻孔资料台账；（十三）矿井和周边煤矿采空区相关资料台账；（十四）水闸门（墙）观测资料台账；（十五）其他专门项目的资料台账。四、矿井基础图件及台账2、基本台账矿井涌水量台账2、基本台账矿井涌水量台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账气象台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账地表水文观测台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账钻孔井泉水位文观测台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账抽（放）水试验成果台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账矿井突水点台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账井田地质钻孔综合成果台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账井下水文地质钻孔成果台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账水质分析成果台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账水源水质受污染观测资料台账2、基本台账水源井（孔）资料台账四、矿井基础图件及台账2、基本台账封闭不良