我国煤矿水害特点及防治新技术

1）探测探查—钻探
近水平定向钻探技术(探水、注浆)
地面大口径钻探技术
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
1）探测探查—化探
水质全分析 同位素分析 连通试验 突水水源快速识别系统
矿井充水水源快速识别仪
车载移动水化学实验室
车载离子色谱仪
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
连续电法系统
t t4 3t t2
1 监测富水性变 化-监测是否已 出现富水异常
微震系统
光纤传感器系统(应变、
-60
水温、水压)
-70
-60
-80
-70
-90
-80
-90
监测岩石破裂过 程-监测导水通道
是否已形成
监测岩层变形，地下水
水压、水温的指标变化 -监测水源是否导升
底板水害监测预警系统
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
4）超前治理—底板水害超前治理 井下定向钻进及注浆改造（加固）底板含（隔）水层
特点：
无效孔段短，盲区小 井下巷道中布置钻场， 在注浆层位埋深较大时 ，优先考虑该项技术
应用：
焦作赵固一矿、韩城桑 树坪矿等
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
4）超前治理—底板水害超前治理
特点：
地面超前区域注浆改造底板灰岩含水层
地面施工定向分支钻孔，地 面注浆，实现了超前、区域 治理水患 一主孔，多分支 可适用于高硬度、高水压地 层钻进
注浆材料：水泥、粉煤灰等
应用：
峰峰九龙矿、淮北朱庄矿
120° 110m
2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
4）超前治理—底板水害超前治理 地面径向射流造孔注浆改造灰岩含水层
尽管近年来水害事故数量及死亡人数总 体呈下降趋势，但水害形势依然严峻
近5年煤矿重大以上灾害事故分布情况
2000～2014年煤矿水害事故起数与死亡人数统计图
4
1.我国煤矿水害的特点
1.2 水害分区特征
西北侏罗纪煤田 裂隙水水害区
4
昆仑
5
西藏滇西中生 代煤田裂隙水
水害区
华北石炭二叠 纪煤田岩溶裂 隙水水害区
220m
引进美国技术装备，原用于石油部门 径向射流造孔速度快（灰岩中100m仅需 要10多分钟），与注浆工程衔接良好。 在冀中能源集团邢台矿开展示范工程。
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
4）超前治理—底板水害超前治理 地面径向射流造孔注浆改造灰岩含水层
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.2 灾后治理技术
2）模拟实验
离层透水二维模拟实验
陷落柱突水三维模拟实验
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
3）预测预报—微震监测 微震动态监测 顶板“三带” 底板“三带” 断层破碎带 …………
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
3）预测预报—监控预警
应用： 冀中 能源 集团 葛泉 煤矿
钻探技术 • 定向钻进技术
• 分支钻进技术
化探技术 • 水质快速判别
• 示踪试验
参数测试
• 钻孔取芯 • 岩石物理力学测试 • 原位地应力测试
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.2 灾后治理技术
3）快速复矿（封堵巷道）
动水大通道突水钻孔控制注浆封堵技术
动水大通道突水钻孔控 制注浆封堵技术是一种 新的利用钻孔进行突水 通道封堵技术，可实现 携袋钻进、双液注浆、 孔底混合、袋内固结， 抛袋分离（保浆袋注浆 ）。在水量较大、水流 较快时，这种方法不但 可以快速封堵巷道，而 且可以节省大量的浆液
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煤矿水害防治技术与装备新进展
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展
水害预防技术
水害防治 技术
灾后治理技术
探测探查 模拟实验 预测预报 超前治理
应急救援 探测探查 快速复矿 根治水患
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
1）探测探查—物探
（1）高密度全数字三维地震技术 覆盖次数高、采集面元小 数字检波、数字传输、数字记录 高保真度、高分辨率、高信噪比 最大程度地提高地震勘探精度
1）应急救援
地面大口径钻探技术
救援提升装备
美国雪姆钻机
救援提升装备的特点:
● 集救援舱和提升设备于一体 ● 车载式快速救援装备，机动灵活性好，响应速度快 ● 安全性和可靠性高、功能齐全
救援舱
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.2 灾后治理技术
2）探查测试
物探技术
• 三维地震 • 直流电法 • 瞬变电磁法 • 高密度电法
东北侏罗纪 煤田裂隙水
水害区
3
阴山构造带
贺 兰 山 构
秦岭 造
带
川 滇 构 造 带
1
构造带
2
华南晚二叠 世煤田岩溶 水水害区
6
台湾古近纪煤 田裂隙孔隙水
水害区5
1.我国煤矿水害的特点
1.3 煤矿水害主要类型
按水源划分
地表水害 地下水害 (顶板、底板） 老空水害
按通道划分百度文库
天然通道： 导水裂隙引发水害 导水断层引发水害 导水陷落柱引发水害 岩溶塌洞引发水害 人为通道： 顶板三带引发水害 底板三带引发水害 防水煤岩柱失效引发水害 封闭不良钻孔引发水害 扰动裂隙或断层引发水害
我国煤矿水害特点及防治新技术
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汇报提纲
1 我国煤矿水害的特点 2 煤矿水害防治技术与装备新进展 3 煤矿水害防治工作存在的问题 4 煤矿水害防治技术发展趋势 5 顺层孔区域治理水害技术重点工程实例
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我国煤矿水害的特点
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1.我国煤矿水害的特点
1.1 水害事故现状
煤矿水害是与瓦斯和粉尘爆炸、煤与瓦 斯突出、顶板冒落、火灾并列的五大灾 害之一
探测成果
探测现场
2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
1）探测探查—物探
（2）小窑老空水范围电法造影技术
类似于医学中血管造影技术
可用于估算老空充水范围
煤矿充水巷道
血管造影
（3）煤矿井下槽波地震勘探技术 传播距离远、能量强 、波形特征易于识别 可用于探测煤层内异 常体
2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.1 水害预防技术
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2.煤矿水害防治技术与装备新进展 2.2 灾后治理技术
4）根治水患（封堵水源通道）
导水陷落柱水泥-骨料反过滤快速封堵技术
垂直钻孔注粗颗 粒骨料
定向钻孔注水泥 浆液
骨料和水泥浆液 在陷落柱体内相 向混合固结
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3 我国煤矿水害防治工作存在的问题
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3.我国煤矿水害防治工作存在的问题