矿井水灾防治第五章

•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
吸水钻孔是将煤层上部含水层中的水放入煤层下部含水层 中的钻孔。
吸水钻孔只有在特定条件下才能实施，即煤层下部含水层 的水位低于煤层底板，或煤层下部含水层干燥无水，或煤层下 部含水层的吸水量大于上部含水层的泄水量。
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矿井水灾防治第五章
•带压开 采
• 为在复杂水文地质条件下进行带（水）压开采，并 获得效益，以下技术问题应予以重视并付诸实施。
• 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。
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井下探放水
小窑的探放
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•积水线 •探水线 •警戒线
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井下探放水
“三线”的定义
•积水线:是老窑、小窑采空区预定边界。 •探水线:是根据积水范围的可靠程度、积水量、煤层 厚度及其强度大小沿积水线外推60～150 m距离的一 条线。当巷道到达此线时就应开始探水。 •警戒线:是沿探水线再平行外推50～150 m的一条线， 当巷道进入此线时就应警惕积水的威胁，注意迎头的 变化，当出现有透水征兆时，就应提前探水。
带压开采
（二） 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。
（三） 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。
•导升发育带
•原始导升高度 •回采诱发的导升高度
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•（2）建立“脆弱性指数法”的预测评价模型
•
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•（3 ）工程应用实例
• 下面以邢台章村矿三井为例，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
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矿井水灾防治第五章
疏干降压开采
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。
留设煤柱应考虑煤层开采后的塌陷裂隙，最好不要波及
到上部的强含水层，如掩盖宽度为 L m，其断层下盘防
水煤柱的宽度要大于 L m，如图c所示；
• （4）当巷道接近导水断层时，应留设30—40m防水
煤柱，如图d所示。
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井下探放水
需要探水的情况：
•①接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。 ②接近或通过含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷 落柱时。 ③打开隔离煤柱放水时。 ④接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层 破碎带时。 •⑤接近有出（突）水可能的钻孔时。
•——渗透系数、渗透率
•中奥陶统灰岩古风化壳发育及充填情况
•——厚度、充填物岩性
••底 防板突隔性水能岩段
•地质 •构造
•隔水岩段总厚度
•——厚度等值线图
•隔水岩段岩性比例
•——脆、塑性岩厚度比
•隔水岩段关键岩层位置
•——隔水强度高的砂岩层空间沉降位置
•性质
•——张性、压性、扭性
•断层分布密度
•——线密度分布图、单位面积断层迹线的总长度
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• 2）探水孔布置方式 • （1）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行 搜索性探放老空积水，其探水钻孔多按扇形布置，如图所 示.
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• 扇形探水钻孔
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•（2）半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区， 其探水钻孔可按半扇形布置，如图所示。
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井下探放水
探、放水钻孔布置
布置原则：其布置应以确保不漏古巷道，保证生产安全，而探水工作 量又以最小为原则。上山巷道布置成扇形，煤平巷布置成半扇形。
几个概念:
允许掘进距离：经探水后证明无水害威胁，可以安全掘进的长度，允许 掘进距离的终点处，钻孔间距<3m。
超前距：允许掘进终点到中心眼终点间的距离，一般为20m。 帮距：中心眼与外斜眼终点的距离，一般等于超前距。
含水层水的疏排
• 1.利用巷道疏放水
• （1）当煤层直接顶板为含水层时，将采区和工作面巷道提前准备出来， 利用这些巷道预先疏放顶板含水层水。
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（2）当煤层底板为含水层时，将开拓准备巷道 布置在底板含水层中，直接疏放含水层水。
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2.利用放水钻孔
•（2）倾斜煤层平巷探水，采用双巷掘进单巷超前探水。 • （3）平巷与上山配合探水。如图所示
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•平巷与上山互相配合探水
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•（4）隔离式探水。如图所示。
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•利用石门探水和墙外探水 •a 一石门探水， b 一墙外探水
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断层水及其他可疑水源的探放
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探水钻孔布置：
• 1)探水—掘进—探 水
• 2)各探水孔之间的 距离不得大于3 m。
• 3)中眼与外斜眼终 端的距离即为帮距， 通常采用12 m左 右；
• 4)巷道前进终止点 与中眼终点之间的 距离即为超前距， 一般采用20 m左 右为宜。
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•断层
•地表水体 •冲积层
•井田边界
•防水煤柱类型
•水淹区防水煤柱
•上下水平、相邻采区
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矿井水灾防治第五章
井下防水煤(岩)柱留设
•不同水文地质条件 •留设煤柱类型不同！！
•A-防止砂层或地表水煤柱； •B-被强含水层掩盖的煤柱； •C-与强含水层直接接触的煤 柱； •D-与强含水层接触，局部为 强含水层所掩盖的煤层； •E-接触底部含水层的煤柱； •F-巷道接近断层的煤柱。 •H-距地表垂高； •L-煤柱距含水岩层垂直距离； •M-防水煤柱 •β-塌陷角
探断层水与探断层相结合，探明断层的位置、产状要素
、断层带的宽度。
着重查明断层带的充水情况、与含水层的接触关系和水
力连通情况、静水压力及涌水量大小。
断层水探明后，应根据水的来源、水压和水量采取不同
措施：
（1）若断层水是来自强含水层，则要注意封闭钻孔，按规 定留设煤柱，已进入煤柱的巷道要加以填充或封闭；
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•疏干降压开采
• （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。
•
当煤层上部含水层远离煤层，回采准备巷道收
不到疏放效果时，可在巷道中每隔一定的距离向含 水层打放水钻孔进行预先疏放。
• 3.利用疏放降压钻孔
•
当煤层下部含水层水压很高，有突中每隔一定距离
• 向底部含水层打钻
• 放水。
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4. 利用吸水钻孔
•（一）查清带压开采的矿井或采区的地质、水文地 质条件
• 除应对区域水文地质条件有所认识外，对井田或采
区的水文地质条件更应了解清楚，对充水含水层的补、 径、排条件和不同充水含水层间的水力联系状况以及保 护层的隔水性能均应予以研究。以便选择具体防治水方 法和制定带（水）压开采的措施。
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• 堵水：注浆封堵具有突 水威胁的含水层；
• 疏水：探放老空水和对 承压水含水层进行疏水降
压；
• 排水：完善矿井排水系 统；
• 截水：加强地表水的截 流治理、防水闸门截流•4等
矿井水灾防治第五章
井下防水煤(岩)柱留设
•防水煤柱：凡是煤层与含水层或含水带的接触地段，预 留一定宽度的煤层不采，使工作面与地下水源或通道保 持一定距离，以防止地下水流入工作面，留下不采的煤 柱，称为防水隔离煤柱。
（2）若断层含水性不强，可考虑放水疏干。
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矿井水灾防治第五章
•井下探放水 其他常用的探测及放水方法
1．红外遥感技术； 2．电测技术 3．放水及其注意事项
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•颐和园红外遥感图
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•疏干降压开采
• 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。
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矿井水灾防治第五章
井下探放水
需要探水的情况：
•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接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆 或情况不明时。 ⑨采掘工程接近其他可能出（突）水地段时。
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疏干降压开采
• 1．地表疏干 • 2．井下疏干
• 疏放老 空水
• 直接放
• 先水 堵 后 • 放先 放 后 • 先堵 隔 后
放 •疏干巷道放水
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• 疏放含水层 水
•利 用 钻 孔 疏 放 水
•巷 道 与 钻 孔 相 结 合 疏
干
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矿井水灾防治第五章
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矿井水灾防治第五章
•煤柱应该留多宽呢？？
•各个矿区大
多凭经验和
设计规范要 求，科研空 间较大！！
• （1）当煤层露头直接被疏松含水层掩盖时，一般大 于30m,如图a所示； • （2）煤层受断层切割直接与充水强含水层接触时， 安全防水煤柱宽度应不小于 20 m,如图b所示；
• （3）当煤层因受逆断层切割而被强含水层掩盖时，
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2020/11/29
矿井水灾防治第五章
主要防治水的依据和方法
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主要防治水的依据和方法
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主要防治水的依据和方法
•主要防治水措
施 • 防水：合理留设各类防 水煤柱；
•防、堵、疏、 排、截
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探水作业：
• ①加强顶板支护，双巷掘进，加强通风，防止冒顶 和片帮。
• ②加强探水迎头的通风和瓦斯检查。 • ③安排避灾线路，作业人员熟悉避灾线路。 • ④设置警铃信号及通信联络设备。 • ⑤安装安全套管。 • ⑥若发现钻孔内显著变软及沿钻杆向外流水等透水
征兆时，应立即停止钻进并旋紧安全阀上的钻杆卡。 待检查工作完成后，再慢慢地将积水放出。 • ⑦严格检查放水效果。
•断层（裂 •隙密集带）
•断层尖灭点、交叉点分布密度
•——点密度分区图
•断层规模
•——断距、宽度、长度及倾角
•褶皱
•断层充填胶结情况
•——充填岩性、胶结程度
•褶皱轴密度
•——线密度分区图
•褶皱轴埋深
•——埋深、位置
•岩溶陷落柱 •矿压破坏发育带
•——密度分布图、不同部位水力性质 •工作面斜长 •煤层采高与采深 •开采方法与工艺 •煤层倾角
（四）应用“脆弱性指数法”评价预测,其技术思路是：
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矿井水灾防治第五章
•（1）首先建立控制煤层底板复杂突水机理和演变过程的底板
•
突水的主控因素体系。
•煤 层 底 板 突 水 主 控 因 素 体 系
•充水含水层
•含水层水压
•——平均值、最大值
•含水层富水性
•——单位降深涌水量
•含水层渗透性
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•半扇形探水钻孔
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矿井水灾防治第五章
•3．探水与掘进之间的配合 • 井下受水威胁的地段，探水必须与巷道掘进施工管理密 切配合，才能取得良好的防治效果，主要配合方式有：
•（1）双巷配合掘进交叉探水。如图所示。
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• 上山巷道探水掘进施工方式 •
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矿井水灾防治第五章