3矿井水害防治技术与方法

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请问下图所示的地下水流场反映出怎样的含水层渗透性特征?请分 析含水层渗透性强弱分布规律
Q KA(h1 h 2 )/L
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析需要的基本知识
以地下水动力学理论为基础的井流理论:
请分别分析下图所示的三种含水层抽水试验S-T曲线反映了什么类型的 水文地质条件?为什么? T 0
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析成果的表现形式
矿井水文地质类型划分研究报告
分类依据 类 简单 别 中等 复杂 极复杂
(一)矿井所在位置、范围及四邻 关系,自然地理等情况; (二)以往地质和水文地质工作评 述; (三)井田水文地质条件及含水层 和隔水层分布规律和特征; (四)矿井充水因素分析,井田及 周边老空区分布状况; (五)矿井涌水量的构成分析,主 要突水点位置、突水量及处理情况; (六)对矿井开采受水害影响程度 和防治水工作难易程度评价; (七)矿井水文地质类型划分及防 治水工作建议。
一、矿井水害及其形成条件
要素之一的充水水源:
常见的矿坑充水水源
间接充水水源 间 接 顶 板 水 间 接 底 板 水 直接充水水源 直 接 顶 板 水 直 接 底 板 水 自身充水水源 含工 水作 层面 之位 中于
充水水源类型的不同直接决 定着防治水技术路线的选择
一、矿井水害及其形成条件
要素之二的充水途径:
矿井水害防治 技术与方法
中国煤炭科工集团西安研究院 虎维岳 博士
主要汇报内容
一、矿井水害及其形成条件
二、矿井水害诊断分析
三、矿井水害形成条件探查识别 四、矿井水害防治
一、矿井水害及其形成条件
煤矿水害的基本概念
煤矿水害是指煤矿在建设开发过程 中,不同形式、不同水源的水通过特 定的途径进入矿坑,并给矿山建设或 生产带来影响或灾害的过程与结果。
2013年 2014年 2015年 2016年
寒7
-17. 48m(寒灰)
2017年
-213. 34m(寒灰)
绞车房
变电所
14采区第一中部车场
-213. 34m(寒灰)
二1 -14020

二1 -11030

二 3 -14010
二1 -14010
二 3 -21020

拐中
-309.
二 -14040综采工作面
1
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析需要的基本知识
以采矿工程理论为基础的釆动岩体破坏理论:
鼓胀区
推进56m
潜在滑移线 鼓胀区
表7-1 矿井水文地质类型
注:1.单位涌水量以井田主要充水含水层中有代表性的为准。 2.在单位涌水量q,矿井涌水量Q1、Q2和矿井突水量Q3中,以最大值作为分类依据。 3.同一井田煤层较多,且水文地质条件变化较大时,应当分煤层进行矿井水文地质类型划分。 4.按分类依据就高不就低的原则,确定矿井水文地质类型。
钻1
巷 泄水 第二
14采区煤仓通风运输联络巷
中 -530. 139
15号钻场
联1
-531.
482
14号钻场 13号钻场
顺15
3 补给强度 1000m/h
什么是矿井涌 水量?
勘探报告提供 矿井涌水量是 什么含义? 几个水量的概 念是什么? 不同概念的水 防治方法选择 有什么不同?
t2 t3 t
最 大 水 量
S Q1
充水水源 10万m
3
灾 害 水 量
Q2 Q3
S
矿井
t1
一、矿井水害及其形成条件
水 文 地 质 条 件 影响地下水补给、储存、径流、 排泄、物理化学性质演化的所 有内、外在因素的总和。 影响矿井开采过程中充水水害 发生的时间、地点、方式、水 量、时空变化规律的所有内、 外在因素的总和。
111


XⅡ









西风井回风巷(预留)
14辅 助轨 道上 山
9号钻场
开口
8号钻场
2010年

7号钻场
6号钻场

5号钻场
二1-12050采面
548 顺12 -510.
山 道上 山 区轨 风上 12采 山 区回 带上 12采 区皮 12采
FG3’-52 602 019 -503. -504. 顺16
14采区 中部变 电所
810
硐1-307.
二3 -14030
14采 区第 三中 部车 场
010 下顺 槽联 络巷
113 回上10 -309. 甩开口-30 831 9. 381 回上9 -309.
wk.baidu.com贯通点
770

XⅡ Ⅱ
2010年
07.
2009年
709
二1 -14060


二3 -14060
拐'
1号钻场

二3 -22020
14辅 助皮 带上 山



-520.

2009年

221



二 -14050下顺槽
开口
-514. 3. 543
516
联6 -426.
联5 -428. 593 370
2011年

22采区 回风下 山 22采区 皮带下 山 22采区 轨道下 山
998 4号钻场 中 -531.
3号钻场 2号钻场
矿井水文地质条件

矿 井 水 害 防 治
就是查明、改造、控制影响矿 井充水的三个要素;监测、控 制和应急处置矿井不同类型出 水。
二、矿井水害诊断分析
二、矿井水害诊断分析
从矿井充水的三 个要素分析诊断 从矿井充水的性 质分析诊断 从矿井水害发生 机理与时空关系 分析诊断
回答有无 水害存在 回答水害 产生后果 回答水害 防治的难 易程度及 防治思路
大气降水
黄 土
砂层
J2Z 隔水层
2
河谷卵砾层 ky Kx
100m
地面汇流区
J1隔水层顶部裂隙相对发育带
40m
J2Z 含水层
1
矿床体 导水断层
50m
J1隔水层
20m
图2-1 洼地汇水型大气降水充水矿床示意图
煤层 切眼
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析需要的基本知识
以达西理论为基础的多孔介质渗流理论:
尽 量 减 少 坚 决 杜 绝
给矿井建设生产 带来灾难的水害
一、矿井水害及其形成条件 控制和影响煤矿水害的三大因素
煤 矿 水 害
充水水源
充水途径

充水水量
矿井水害 防治的技 术难度系 数

形成对矿 井水害危 险性评价 指标
A、 充水水源是否存在,如果存在,有何特征。 B、 充水途径是否存在,如果存在,属何类型。 C、 充水强度如何,一旦出水有何后果。
S
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析需要的基本知识
以物质守恒理论为基础的水动态与水均衡理论:
请分析下图所示的三种含水层抽水试验水位降落漏斗形态是否正确?并说 明不同曲线反映含水层渗透性差异?为什么?
1 2 3 ? h1 h2
P t Q t V h( x, y, z) S
3号钻场
4号钻场
5号钻场
中1
二 -12030上顺槽
694
-364.
-35 顺3
区回 14采
二1 -12030
二 3 -11040



2011年 Ⅵ
Ⅶ Ⅷ Ⅸ

二 1 -12030
2012年
二 -12030综采工作面
二3 -11050
联开口-39 回上6 7. 323 -349. 皮轨联巷406
2. 086
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析成果的表现形式
矿井水害危险性分区特征与时空演化研究报告
楚矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 清
糊矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 模
查矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 待
单矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 简
等矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 中
矿井涌水量 (m3· h-1)
Q1≤180 (西北地区 Q1≤90) Q2≤300 (西北地区 Q2≤210) 无
突水量Q3(m3· h-1) 开采受水害 影响程度 防治水工作 难易程度
矿井偶有突水, 矿井时有突水,采 矿井突水频繁,采掘 采掘工程不受水 采掘工程受水害 掘工程、矿井安全 工程、矿井安全受水 害影响 影响,但不威胁 受水害威胁 害严重威胁 矿井安全 防治水工作简单 防治水工作简单 防治水工程量较大, 防治水工程量大,难 或易于进行 难度较高 度高
一、矿井水害及其形成条件
出水量小于当时当地(工作面、 采区、水平、矿井)所具备的 排水设防能力 出水主要影响生产效率、生产 环境、生产成本等,并不会造 成停产或人员伤亡 出水量大于当时当地(工作面、 采区、水平、矿井)所具备的 排水设防能力 出水会造成停产、重大经济损 失或人员伤亡
给矿井建设生产 带来影响的水害
杂矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 复
采矿 区井 (水 图文 )地 质 条 件 禁
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析成果的表现形式
矿井防治水规划研究报告
是防治水工作的行动指南:应明晰需要解决的问题,提出解决问题的指导思想 与技术路线,设计解决问题的技术与工程,提出总体目标与阶段目标,绘出路线图 与时间表,将采掘工程与水害防治规划有机结合起来。应该有大量图件和图表。


二3 -11020

-221. 13m(太灰)
回上5 -385. 796 回开口-39 8. 194

开口点
二 -12030下顺槽 二1-12050上顺槽
钻4 钻3
14采区第四中部车场
2号钻场 3号钻场 4号钻场 5号钻场 6号钻场 7号钻场
线
中5
钻2

-511. 839 拐 -519.
-140 50西 泄水 巷
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析成果的表现形式
主要充水水源与采掘工程时空分布与演化分析研究报告
征充 (水 图水 )源 空 间 分 布 特
关与隔 系主水 (采层 图煤厚 )层度 空分 间布 位及 置其
采采 过掘 程工 时程 间布 进置 度及 (其 图开 )
扰开 动采 破过 坏程 特顶 征底 (板 图围 )岩
受采掘破坏或影响 受采掘破坏或影响的 受采掘破坏或影 受采掘破坏或影 的主要是岩溶含水 是岩溶含水层、老空 含水层性 响的孔隙、裂隙、 响的孔隙、裂隙、 层、厚层砂砾石含 水、地表水,其补给 质及补给 岩溶含水层,补 岩溶含水层,补 受采掘破坏 水层、老空水、地 条件很好,补给来源 条件 给条件差,补给 给条件一般,有 或影响的含 表水,其补给条件 极其充沛,地表泄水 来源少或极少 一定的补给水源 水层及水体 好,补给水源充沛 条件差 单位涌水 量q(L· s1· m-1) 矿井及周边老空水 分布状况 正 常 Q1 最 大 Q2 q≤0.1 0.1<q≤1.0 1.0<q≤5.0 q>5.0
二、矿井水害诊断分析
含水层及其水资源的时间特征(动、静水量)
析矿 的井 主水 要害 内诊 容断 分
含水层与主采煤层的空间位置关系
含水层与主采煤层之间隔水层厚度及其稳定性
含水层水头压力及其动态变化
隐伏导水构造
采矿对围岩扰动破坏特征
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析的主要方法
基本地质与水文地质调查写实分析 充水水源补径排水文地质试验分析 构造、隔水层与采掘活动分析 相关水文地质计算
无老空积水
存在少量老空积 存在少量老空积水, 存在大量老空积水, 水,位置、范围、 位置、范围、积水 位置、范围、积水量 积水量清楚 量不清楚 不清楚 600<Q1≤2100 180<Q1≤600 (西北地区180< (西北地区90< Q1≤1 200= Q1≤180= 1200<Q2≤3000 300<Q2≤1 200 (西北地区600< (西北地区210 Q2≤ <Q2≤600= 2 100) Q3≤600 600<Q3≤1 800 Q1>2 100 (西北地区Q1>1 200) Q2>3 000 (西北地区Q2>2 100) Q3>1 800
矿井防治水规划 矿井水害防治工程设计
确定有无含水体 评价含水体的性质 确定有无导水条件 确定矿井水害程度
提出水害防治的主体规划与思路 提出具体水害安全保障措施
防治水工程实施与安全采煤
二、矿井水害诊断分析
矿井水害诊断分析需要的基本知识
以地质与构造地质理论为基础的水文地质基础理论:
请问下图所示的地质结构反映出怎样的矿井充水性特征?请分析可 能发生的水害类型和时空特征
常见的充水途径
天然通道 导 水 裂 隙 导 水 断 层 陷 落 柱 岩 溶 塌 洞 顶 板 三 带 人工通道
底 板 三 带
防 水 煤 岩 柱
不 良 钻 孔
点状通道
线状通道
面状通道
不同的充水途径所选择的探 查技术与方法完全不同
一、矿井水害及其形成条件
要素之三的充水水量:
常见的水量类型 正 常 水 量
山 道上 区轨 山 14采 带上 区皮 山 14采 风上
二3 -21010
二 -14060综采工作面
14辅助轨 道第二联 络巷
二1 -14050西 二1 -14050
2号钻场
上顺 二1-12010上顺槽 5-30 停 9. 采 647 线
上顺口-3
Ⅳ月
-14
Ⅴ月

回上8 -309. 518
顺2 -351. 395 -351. 顺开口 523
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