矿井水害防治关键技术及对策研究现状及对策探讨
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水文地质部分专题一
矿井水害防治关键技术 研究现状及对策探讨
隋旺华 资源与地球科学学院
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1
我国水害压煤超过100亿吨。 矿井水害造成的人身伤亡和经济损失极为惨重。
500 2000年以来煤矿重特大突水事故
450
400
350
300 250
2004年发生水害事故86起，死亡起50数0人， 2005年发生水害事故104起，死亡死5亡93人人数，
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12
6.高压高温条件下挡水结构设计及防渗 材料性能
为高温高压下挡水结构的设计和施工提供理论依据。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、低成 本的高性能注浆材料和注浆工艺奠定理论基础。
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18
岩性地震勘探
沿层彩色切片
沿层彩色切片
解释第四系底部地层的含、隔水性，煤层顶底板的岩性分布，岩浆
基础研究
重点科技攻关
示范工程
（11）新的采矿方 式和采矿环境下， 煤矿水害突发机理、 条件及关键控制因 素的研究。
（16）原位动态地质 及诱发水害相关信息 的适时监测、快速处 理与灾害预报技术与 装备； （18）防范和控制灾 害性突水事故的导水 通道高效精细探查技 术。
水害防治示范工程
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4
国家《安全生产“十一五”规划（2006-2010）》 首要任务：遏制煤矿重特大事故
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7
1.矿井水害防治基础理论
华北型重点水害区寒武系、奥陶系灰岩等深部岩溶发育 规律和特征
深部开采条件下高承压含水层上开采的突水控制因素及 水害形成机理
复杂组合结构条件下底板隔水层阻水能力评价指标体系 和评价标准
突水形成过程中应力场、渗流场、温度场的演变规律及 其自动监测前兆因素的理论研究
矿井水害防治、地下水资源利用及其生态环境影响的 综合演化效应
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8
2.矿井水害中长期预源自文库方法
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。
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9
3.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。
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13
7.特殊矿井水害问题的关键技术
近松散层采煤水砂突涌 大型水体下采煤安全开采上限 高承压含水层上带压开采 缺水地区水资源保护性采煤 废弃矿井水害及对地下水污染
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14
8.矿井水害综合防治理论技术体系研究
研究建立从矿井水文地质条件多手段结合综合探查、矿 井水害预测预报、矿井水害预防、突水后被淹矿井恢复 救灾的关键技术等完善的综合防治水理论和技术体系。
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10
4. 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。
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11
5.矿井水害救灾快速反应指挥系统
建立井下监控系统，结合井下水文地质参数自动监测预 警系统和GIS空间信息技术，建立救灾指挥系统。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。
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15
汇报提纲
一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议
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16
“九五”标志性成果： 矿井岩溶水综合防治及西部保水采煤 地质环境评价与技术
➢完善了华北地区煤矿岩溶水综合防治理论与方法 ➢提出了西部煤炭开发水资源保护及生态环境维护的宏观决 策依据 ➢建立了水资源综合优化调度模式及“烧变岩带建立浅排水 源地概念” ➢获国家科技进步二等奖1项，部级特等奖1项，二等奖2项。
矿山水害防治技术基 础研究实验室
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5
汇报提纲
一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议
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6
汇报提纲
一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议
水和矿产等资源是 经济和社会可持续 发展的重要物质基 础。我国水和矿产 等资源严重紧缺。 水资源优化配置与 综合开发利用。
优先主题（58）： 重大生产事故预警 与救援。 重点研究开发矿井 瓦斯、突水、动力 性灾害预警与防控 技术…。
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3
国家《安全生产科技发展规划－煤炭领域研究报告 （2004-2010）》
——煤矿百万吨死亡率下降25%以上，一次死亡10人以上特大 事故起数下降20％以上。
加强对煤与瓦斯突 出、矿井火灾、水 害等主要灾害的预 测预报与防治。
建设国家、省级事 故预防与技术分析 鉴定中心和安全生 产技术基础研究中 心，以及一批重点 安全设备检测检验 基地。
矿山瓦斯粉尘灾害技 术基础研究实验室
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17
“十五”标志性成果： 煤田地震岩性解释与矿井水害综合 治理技术
煤田地震勘探从构造勘探阶段进入岩性勘探阶段。建立 了煤矿水害预测预报的物探技术体系。
建成多元地学信息集成实验室。 应用GIS对空间数据进行复合处理的能力，顶底板突水
预测模型，初步研究了矿井突水的前兆因素及实时监测 的可行性。 深井微裂隙岩体防渗注浆化学新材料和新工艺。
200
事故数和死亡人数同比增加20.9%和18.6%
150
100
50
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005
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2
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 （2006-2020）重点领域
1 能源
2 水和矿产资源 10 公共安全
一次能源消费以煤 为主，化石能的大 量消耗造成严重的 环境污染。 大力发展煤炭洁净、 高效、安全开发和 利用技术，并力争 达到国际先进水平。
矿井水害防治关键技术 研究现状及对策探讨
隋旺华 资源与地球科学学院
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我国水害压煤超过100亿吨。 矿井水害造成的人身伤亡和经济损失极为惨重。
500 2000年以来煤矿重特大突水事故
450
400
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2004年发生水害事故86起，死亡起50数0人， 2005年发生水害事故104起，死亡死5亡93人人数，
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6.高压高温条件下挡水结构设计及防渗 材料性能
为高温高压下挡水结构的设计和施工提供理论依据。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、低成 本的高性能注浆材料和注浆工艺奠定理论基础。
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岩性地震勘探
沿层彩色切片
沿层彩色切片
解释第四系底部地层的含、隔水性，煤层顶底板的岩性分布，岩浆
基础研究
重点科技攻关
示范工程
（11）新的采矿方 式和采矿环境下， 煤矿水害突发机理、 条件及关键控制因 素的研究。
（16）原位动态地质 及诱发水害相关信息 的适时监测、快速处 理与灾害预报技术与 装备； （18）防范和控制灾 害性突水事故的导水 通道高效精细探查技 术。
水害防治示范工程
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国家《安全生产“十一五”规划（2006-2010）》 首要任务：遏制煤矿重特大事故
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1.矿井水害防治基础理论
华北型重点水害区寒武系、奥陶系灰岩等深部岩溶发育 规律和特征
深部开采条件下高承压含水层上开采的突水控制因素及 水害形成机理
复杂组合结构条件下底板隔水层阻水能力评价指标体系 和评价标准
突水形成过程中应力场、渗流场、温度场的演变规律及 其自动监测前兆因素的理论研究
矿井水害防治、地下水资源利用及其生态环境影响的 综合演化效应
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2.矿井水害中长期预源自文库方法
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。
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3.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。
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7.特殊矿井水害问题的关键技术
近松散层采煤水砂突涌 大型水体下采煤安全开采上限 高承压含水层上带压开采 缺水地区水资源保护性采煤 废弃矿井水害及对地下水污染
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8.矿井水害综合防治理论技术体系研究
研究建立从矿井水文地质条件多手段结合综合探查、矿 井水害预测预报、矿井水害预防、突水后被淹矿井恢复 救灾的关键技术等完善的综合防治水理论和技术体系。
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4. 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。
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5.矿井水害救灾快速反应指挥系统
建立井下监控系统，结合井下水文地质参数自动监测预 警系统和GIS空间信息技术，建立救灾指挥系统。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。
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汇报提纲
一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议
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“九五”标志性成果： 矿井岩溶水综合防治及西部保水采煤 地质环境评价与技术
➢完善了华北地区煤矿岩溶水综合防治理论与方法 ➢提出了西部煤炭开发水资源保护及生态环境维护的宏观决 策依据 ➢建立了水资源综合优化调度模式及“烧变岩带建立浅排水 源地概念” ➢获国家科技进步二等奖1项，部级特等奖1项，二等奖2项。
矿山水害防治技术基 础研究实验室
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汇报提纲
一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议
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6
汇报提纲
一、矿井水害防治关键技术及优先发展方向 二、我校在水害防治研究方面的基础 三、“十一五”期间矿井水害防治研究的建议
水和矿产等资源是 经济和社会可持续 发展的重要物质基 础。我国水和矿产 等资源严重紧缺。 水资源优化配置与 综合开发利用。
优先主题（58）： 重大生产事故预警 与救援。 重点研究开发矿井 瓦斯、突水、动力 性灾害预警与防控 技术…。
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3
国家《安全生产科技发展规划－煤炭领域研究报告 （2004-2010）》
——煤矿百万吨死亡率下降25%以上，一次死亡10人以上特大 事故起数下降20％以上。
加强对煤与瓦斯突 出、矿井火灾、水 害等主要灾害的预 测预报与防治。
建设国家、省级事 故预防与技术分析 鉴定中心和安全生 产技术基础研究中 心，以及一批重点 安全设备检测检验 基地。
矿山瓦斯粉尘灾害技 术基础研究实验室
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“十五”标志性成果： 煤田地震岩性解释与矿井水害综合 治理技术
煤田地震勘探从构造勘探阶段进入岩性勘探阶段。建立 了煤矿水害预测预报的物探技术体系。
建成多元地学信息集成实验室。 应用GIS对空间数据进行复合处理的能力，顶底板突水
预测模型，初步研究了矿井突水的前兆因素及实时监测 的可行性。 深井微裂隙岩体防渗注浆化学新材料和新工艺。
200
事故数和死亡人数同比增加20.9%和18.6%
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2000 2001 2002 2003 2004 2005
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2
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 （2006-2020）重点领域
1 能源
2 水和矿产资源 10 公共安全
一次能源消费以煤 为主，化石能的大 量消耗造成严重的 环境污染。 大力发展煤炭洁净、 高效、安全开发和 利用技术，并力争 达到国际先进水平。