煤矿水害探查与治理技术及发展趋势

•1）老空水害超前疏放—工程实 例
平朔矿区东坡矿913工作面掘进巷道按 照“一查一震两电一钻”的工作流程 ，在掘进前方68m处探测出积水巷道， 打钻放出20万m³积水，避免了一次透 水淹井事故
•913工作面掘进巷道
•3.1 超前治理
•掘进面
•8 m
•积
•68
•水
m
•老
•空
•巷
•道
•913工作面
•异常区 •（66～70m）
•2）底板岩溶水害超前治理
•3.1 超前治理
• 常规钻进及注浆改造底板含水层
以穿层钻孔方式施工，有效孔段短，盲区范围大 可靠性差，不能有效预防岩溶水害事故
•陷落
柱
•(a) 剖面图
PPT文档演模板
•穿层钻孔
•有效 段
•盲区
•陷落 柱
•(b)平面图
•常规注浆改造示意图 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•煤矿水害隐患探查技
•2
术
PPT文档演模板
•8 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•老空水探查技术及方法
探测方法：物探先行、化探跟进、钻探验证、综合探测 探查思路：地面与井下相结合、物探与钻探相结合 探查目的：有无？范围？充水？积水量？
PPT文档演模板
房柱式开采
房柱式采空区
灰岩地层钻进
•应用：
峰峰九龙矿、淮北朱庄矿
PPT文档演模板
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•工程实例—朱庄矿地面区域治理
•3.1 超前治理
•改造前富水区（蓝色
）
•改造后富水区消 失
•朱庄矿Ⅲ采区区域改造钻孔布置图
•区域改造前后物探探查成果图
• 朱庄矿Ⅲ采区多个工作面发生200-400m3/h涌水，严重影响
m3/h
1
2009.11.03
46.5
15
212
2
2009.11.21
56
135
1817
3
2010.03.03
112.5
90
793
4
2010.03.25
186
108
3000
稳定涌水 量 m3/h
135 120 108 178
持续时间 （h）
150 3 70 40
PPT文档演模板
•离层水探放钻孔平面
煤•离矿水层害水探探查与放治钻理孔技剖术及面发图展趋势
超前探放距离不得小于30m
止水套管长度不得小于10m
PPT文档演模板
当钻孔接近老空时，预计可能发生瓦 斯或者其它有害气体涌出的，应当设 有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现 场值班，随时检查空气成分
•探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意 煤矿水害探查图与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•1）老空水害超前治理
•老空透水案例
• 2010年3月28日，华晋 焦煤有限责任公司王家岭 煤矿在20101回风巷掘进时 ，因老空区积水情况未探 明，防水煤柱失效导致老 空区透水事故，造成38人 死亡、115人受伤。
PPT文档演模板
•3.1 超前治理
•造成38 人死亡
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
• •
PPT文档演模板
•18 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.2 采煤工作面构造探测—槽波地震勘探
PPT文档演模板
兰色-坑透、黑色-槽波、红色-实际
•19
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.2 煤层底板下富水异常区探测—音频电透视
•治 理 前
2003年4月12日，河北金牛能源东庞矿在2903工作面掘进过程中发生了2# 煤层奥灰陷落柱突水灾害；
2014年7月27日峰峰集团梧桐庄矿底板隐伏陷落柱突水灾害等
PPT文档演模板
•30 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•2）底板岩溶水害超前治理
•底板岩溶水害特 突水点水源：主要为煤层底板灰
实 际 揭 露 情 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势况 •16
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.2 底板水（导水通道）——地面高密度全数字地震勘探
PPT文档演模板
•常规三维地震
•高密度全数字三维地震
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.2 底板水（导水通道）——地面高密度全数字地震勘探
PPT文档演模板
•2000～2015年全国煤矿水害事故起数与死亡人数统计图
•6 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•1.煤矿重大水害的特点
• 据统计，近五年发生的16起重大水害事故中，老空水 害事故14起，占87.5%。
PPT文档演模板
•2011~2015年重大水害事故类型统计柱形图
•7
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
煤矿水害探查与治理技 术及发展趋势
PPT文档演模板
2020/11/21
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•汇报提纲
•1 •我国煤矿水害特点 •2 •煤矿水害隐患探查技术 •3 •煤矿水害治理技术 •4 •煤矿水害探查与治理技术发展趋势
PPT文档演模板
•2 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•我国煤矿水害特点
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术 ➢ “两电”—地面瞬变电磁法
PPT文档演模板
•13 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术 ➢ “两电”——井下直流电法
•掘进工作面直
流电法超前探测
PPT文档演模板
•14 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
PPT文档演模板
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.3 煤层顶板两带微震监测
•地面检波器 •孔 中 检 波 器
•井下检波器
PPT文档演模板
•XZ平面
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•煤矿水害治理技术
•3
PPT文档演模板
•24 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•1
PPT文档演模板
•3 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•1.我国煤矿水害特点
•西北侏罗纪煤田 裂隙水水害区
•华北石炭二叠 纪煤田岩溶裂 隙水水害区
•东北侏罗纪 煤田裂隙水
水害区
•西藏滇西中生 代煤田裂隙水
水害区
PPT文档演模板
•华南晚二叠 世煤田岩溶 水水害区
•台湾古近纪煤 田裂隙孔隙水 煤矿水害探查与治理技术及发展趋水势害区•4
•9 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术
➢ “一查”：地面调查 ➢ “一震”：地面三维地震 ➢ “两电”：地面瞬变电磁法+井下直流电法 ➢ “一钻”：井下钻探
PPT文档演模板
•10 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术 ➢“一查”——地面调查
•3.煤矿水害治理技术与装备
•3.2 灾后治理
•1）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
携袋钻进 双液注浆 孔底混合 袋内固结 抛袋分离 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
PPT文档演模板
•41 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
PPT文档演模板
•治 理 后
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.3 煤层顶板水探查—井下直流电法
•黄陵 一号 煤矿 402工 作面 富水 性探 测
PPT文档演模板
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术 •陕西铜川照金煤矿4.25突水溃沙事故
•2016年4月25 日，陕西铜川 照金煤矿202 工作面回采过 程中发生突水 溃沙事故，造 成11人死亡。
• 工程实例—赵固一矿定向钻进煤层底板加固
定向钻孔最大孔深：687m；
注浆量总计：17275m3；
岩石普氏硬度: 平均: 6.56；
13个注浆效果检查孔涌水量: 0.2~3m3/h，平均:1.6m3/h。
•34
PPT文档演模板
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
PPT文档演模板
•井下探放老空水示意图
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•1）老空水害超前疏放 •老空水探放要求
探放老空水前，应当首先分析 查明老空水体的空间位置、积 水量和水位（压）
探放水孔应当钻入老空水体， 并监视放水全过程，核对放水 量，直到老空水放完为止
PPT文档演模板
•积水老空巷道
•直流电法超前探测成果图 •总放水量20万m3
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•2）底板岩溶水害超前治理 •底板突水案例
1984年6月2日,开滦范各庄矿2171工作面第一次发生了煤层底板奥陶纪 灰岩岩溶陷落柱突水灾害。突水高峰期平均涌水量为2053m3/min，造成 重大损失；
PPT文档演模板
•38 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•邢煤西井地面区域治理工程布置
PPT文档演模板
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•3)顶板离层水害治理技术
•红柳1121工作面离层透水过程
序号
推进日期
平均推进距 离
（m）
突水前涌水 量 m3/h
最大突水 量
•3.煤矿水害治理技术与装备
•3.1 超前治理
•2）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
•应用：
焦作赵固一矿、韩城桑 树坪矿等
PPT文档演模板
•33 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•2）底板岩溶水害超前治理
•3.煤矿水害治理技术
•1）老空水害超前疏放 •老空水害特点
•3.1 超前治理
多数是由矿井周边小窑遗留下来的；
数量、位置、分布范围、积水情况不清楚；
探测难度大
难以疏放彻底
PPT文档演模板
•26 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•1）老空水害超前疏放
•老空水超前探放
•3.1 超前治理
岩（薄层灰岩、厚层奥灰）含 水层 突水通道：断层、陷落柱、采 掘扰动裂隙等 高水压、大流量、补给充沛
• 煤层底板灰岩含水层地下水在矿井采掘过程中通过天然（断层、
陷落柱）或人为扰动（采掘扰动裂隙）的导水通道进入矿井并造成
灾害。
PPT文档演模板
•31 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•1.我国煤矿水害特点
水害分区
主要充水水源
水害特点
华北
底板岩溶水 老空水
涌、突水频繁，常影响生产或淹井，深部下组煤受奥灰 水严重威胁
华南
顶、底板岩溶水 老空水
涌、突水频繁，常影响生产或淹井，雨季突水频率高， 突水常伴有泥沙
东北 西北
顶板松散层孔隙水及砂 部分矿井受地表水、松散层水威胁较重，有时造成淹井
PPT文档演模板
•11 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术 ➢ “一震”——地面三维地震
大 矿 掘 进 巷 道
PPT文档演模板
三维地震成果
矿界
发现老窑越界
开采范围，为
陕煤集团西固
老 窑
煤矿避免了潜
越
界 在的老空透水
范
围 事故的发生！
•12 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
岩裂隙水、老空水
事故
顶板砂岩裂隙水 老空水
总体缺水，少部分矿井受地表水、老空水威胁较大
西藏滇西及 台湾
PPT文档演模板
煤炭储量占比较小，水文地质条件较简单，富水性弱， 总体水害不严重
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•1.煤矿水害的特点
•
近年来，煤矿重大水害事故数量及死亡人数总体呈下降
趋势，但仍造成重大的经济损失和人员伤亡
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术
➢ “一钻”——井下钻探
PPT文档演模板
•15 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•2.煤矿水害隐患探查技术
•2.1 老空水物探探查技术 王家岭3.28事故反思
地面物探工作 矿井物探成果 井下钻探验证
PPT文档演模板
瑞 利 波 探 测
直 流 电 法 探 测
•3.煤矿水害治理技术与装备
• 工程实例—韩城桑树坪矿奥灰顶部定向钻进注浆改造
PPT文档演模板
•35 煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•2）底板岩溶水害超前治理
•特点：
Hale Waihona Puke Baidu
•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，一
主孔，多分支
地面注浆，实现超前、区域
治理水患
可适用于硬度大、水压高的
安全生产。采用地面超前区域治理技术后，工作面最大涌水量
<5m3/h，实现了安全回采
PPT文档演模板
煤矿水害探查与治理技术及发展趋势
•3.煤矿水害治理技术
•3.1 超前治理
•2）底板岩溶水害超前治理
•地面径向射流造孔注浆改造灰岩含水 层
•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。