煤矿探放水工指导培训课件第六章 矿井水源及常见的水害基本知识 矿井水灾及其对生产的影响(1）由于矿井水在采掘工作面可出现淋水，使空气湿度明显增加，顶板破碎，对劳动条件及生产效率影响很大。 (2）由于矿井水的存在，在生产中必须进行排水，水量越大，排水费用越高，势必增加煤炭生产成本。(3）矿井水对各种金属没备、钢轨和金属支架等，均有腐蚀作用，这就缩短了生产设备的使用寿命。 (4）当井下突然涌水或其水量超过矿井排水能力时，则会给生产带来严重影响，轻者可造成矿井局部停产，重者则可造成全矿被淹。第一节 矿井水源及常见矿井水害一、矿井水水源造成矿井水害的水源主要有大气降水、地表水、地下水（含水层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等）。如图6-1 所示。1、大气降水。从天空降到地面的雨和雪、冰、雹等溶化的水，称为大气降水。大气降水，一部分再蒸发上升到天空；一部分留在地面，即为地表水；另一部分流入地下，即形成地下水。大气降水、地表水、地下水，实为互相补充，互为来源，形成自然界中水的循环（图6-2）。 2、地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的主要来源是大气降水，也有的来自地下水。煤矿在开采浅部煤层时，地表水经过有关通道会进入煤矿井下，形成水患，给生产和建设带来灾害。图61 煤矿常见的水源图6-2自然界中水的循环图6-3潜水1潜水面；2潜水层；3第一隔水层；0-0基准面（测量高程水准面）3、潜水。埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水（图6-3 ）称为潜水。潜水一般分布在地下浅部第四纪松散沉积层的孔隙和出露地表的岩石裂隙中,主要由大气降水和地表水补给。潜水不承受压力，只能在重力作用下由高处往低处流动。但潜水进入井下，也可能形成水患。4、承压水。处于两个隔水层中间的地水，称为承压水（或称自流水），如图6-4所示。图6-4 承压水1含水层；2隔水层；3地下水流向；4自流井；5喷泉；6断层；a补给区；b承压区（分布区）；c排泄区；0-0基准面（测量水准面）；H静止水位；P承压水头5、老空积水。已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水。它很像一个“地下的水库”，一旦巷道或采煤工作面接近或沟通了积水老空区，则会发生水灾。（6）断层水。处于断层带中的水，称为断层水。断层带往往是许多含水层的通道，因此，断层水往往水源充足，对矿井的威胁极大。如图6-5所示断层涌水示意图和图6-6所示断层破碎带引起涌水示意图 图6-5 断层涌水示意图 1含水层 2煤层图6-6 断层破碎带引起涌水示意图 1含水层 2煤层二、常见矿井水害1、地表水水害2、冲积层水水害3、老空水水害4、断层水水水害5、煤层顶板水水害6、煤层底板水水害7、钻孔水水害第二节 煤矿水害的基本特点 及发生原因一、新时期我国煤矿突水事故具有如下特点：1.突水发生的频率呈现上升的趋势，突水灾害的突发性强，人身伤亡较大。2.灾难性突水主要来源于两个途径，即隐伏导水陷落柱造成的底板高压水突入和废弃关闭的小煤矿导通老空水或地表水溃入。3.突水发生的矿井与其防治水措施及管理水平有着密切的关系。据初步分析，在近期发生的突水事故中，乡镇煤矿占到70%以上，地方煤矿占到20%以上，而国有重点煤矿占不到10%。由此可见是否加强和重视防治水工作对于有效控制水害事故具有重要意义。4.突水事故的高发期往往出现于煤炭工业的快速发展期，也就是在高产高效的同时，如何保高安全成为我们值得重视的问题。二、矿井水害发生的基本条件： 发生矿井水害的基本条件有3个：水源、通路和失控。1、水源系：指流经或积存于矿区范围内的地表水与地下水。地表水包括：降雨、降雪、河流、湖泊及山洪水等；地下水包括：含水层水、断层水、古窑与老空水等。2、透水的通路：（1）煤矿的井筒。地表水直接流入井筒，造成淹井事故。（2）断层裂隙。（3）采后塌陷坑。（4）石灰岩溶洞陷落柱（5）古井老塘及封堵不严的钻孔。3、失控：主要是对水源和通路掌握不清，防水工程做得不充分、防水措施不得力、隔水煤（岩）柱尺寸不够或遭到破坏，没有严格执行探放水制度等 三、矿井水灾的影响因素1、自然因素（1） 地形。盆形洼地，降水不易流走，大多渗入井下，补给地下水，容易成灾。（2）围岩性质。围岩为松散的砂、砾层及裂隙、溶洞发育的硬质砂岩、灰岩等组成时，可赋存大量水，这种岩层属强含水层或强透水层，对矿井威胁大；围岩为孔隙小、裂隙不发育的粘土层、页岩、致密坚硬的砂岩等，则是弱含水层或称隔水层，对矿井威胁小。当粘土厚度达5m以上时，大气降水和地表水几乎不能透过。 （3）地质构造。地质构造主要是褶曲和断层。褶曲可影响地下水的储存和补给条件，若地形和构造一致，一般是背斜构造处水小，向斜构造处水大；断层破碎带本身可以含水，而更重要的是断层作为透水通路往往可以沟通多个含水层或地表水，它是导致透水事故的主要原因之一。（4） 充水岩层的出露条件和接受补给条件。充水岩层的出露条件，直接影响矿区水量补给的大小。充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条件。2、人为因素（1）顶板塌陷及裂隙。煤层开采后形成的塌陷裂缝是地表水进入矿井的良好通道。如淮南某矿由于地表塌陷区的积水突然涌入矿井，使涌水量达13443853 m3昼夜。（2）老空积水。废弃的古井和采空区常有大量积水。 （3）未封闭或封闭不严的勘探钻孔。地质勘探工作完毕后，若钻孔不加封闭或封闭不好，这些钻孔便可能沟通含水层，造成水灾。四、造成矿井水灾的主要原因(1)地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水灾； (2)水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水,但措施不当； (3)井巷位置设计不当。如将井巷置于不良地质条件中或过分接近强含水层等水源，导致施工后因地压和水压共同作用而发生顶、底板透水；(4)施工质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂，导致透水；(5)乱采乱掘，破坏防水煤、岩柱造成突水；(6)测量错误，导致巷道穿透积水区； (7)无防水闸门或虽有而管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井；(8)排水设备能力不足或机电事故造成；（9）排水设施平时维护不当。如水仓不按时清挖，突水时煤、岩块堵塞水井，致使排水设备失去效用而淹井等。第三节 矿井防治水“十六字原则”和“五项”措施防治水工作应当坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施。一、矿井防治水“十六字原则” ：预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采 防治水十六字原则科学地概括了水害防治工作的基本程序。“预测预报”是水害防治的基础，是指在查清矿井水文地质条件基础上，运用先进的水害预测预报理论和方法，对矿井水害做出科学分析判断和评价；“有疑必探”是指根据水害预测预报评价结论，对可能构成水害威胁的区域，采用物探、钻探和化探等综合探测技术手段，查明或排除水害；“先探后掘”是指先综合探查，确定巷道掘进没有水害威胁后再掘进施工；“先治后采”是指根据查明的水害情况，采取有针对性的治理措施排除水害隐患后，再安排采掘工程，如井下巷道穿越导水断层时必须预先注浆加固方可掘进施工，防止突水造成灾害。 二、矿井防治水“五项”措施：防、堵、疏、排、截 五项治理措施是水害治理的基本技术方法。“防”主要指合理留设各类防隔水煤（岩）柱和修建各类防水闸门或防水墙等，防隔水煤（岩）柱一旦确定后，不得随意开采破坏；“堵”主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层或导水断层、裂隙和陷落柱等导水通道；“疏”主要指探放老空水和对承压含水层（如华北地区奥灰水）进行疏水降压；“排”主要指完善矿井排水系统，排水管路、水泵、水仓和供电系统等必须配套；“截”主要指加强地表水（河流、水库、洪水等）的截流治理。三、认真落实防治水各项措施1、做好防治水工作，重点要落实防治水各项措施。（1）相邻矿井的分界处，应当留设防隔水煤（岩）柱。矿井以断层分界的，应当在断层两侧留有防隔水煤（岩）柱。矿井防隔水煤（岩）柱一经确定，不得随意变动。严禁在各类防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动，严禁超层越界或超深开采。（2）矿井应当配备与矿井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配电设备和水仓等，确保矿井能够正常排水。不得将矿井水在井下向老空区排放。每年全矿井要进行一次联合排水试验，检修设备，清挖水仓，确保雨季正常排水。（3）水文地质条件复杂和极复杂的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。（4）井下需要构筑水闸墙的，要按照设计进行施工，并按照规定进行竣工验收后，方可投入使用。报废巷道封闭时，在报废的暗井和倾斜巷道下口的密闭水闸墙应当留泄水孔，每月定期进行观测，雨季加密观测。（5）煤层（组）顶板导水裂缝带范围内分布有富水性强的含水层，应当进行疏干开采。当开采煤层底板高承压含水层时（如华北地区奥灰水），应当进行疏水降压到安全开采或注浆加固，以防突水淹井。（6）严格控制水体下采煤。在水体下采煤，其防隔水煤（岩）柱的留设，应当根据矿井水文地质及工程地质条件、开采方法、开采高度和顶板控制方法等，按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中有关水体下开采的规定，由具有乙级及以上资质的煤炭设计单位编制可行性方案和开采设计，报省级煤炭行业管理部门审查批准后实施。采煤过程中，应当严格按照批准的设计要求，控制开采范围、开采高度和防隔水煤（岩）柱尺寸。严禁在水体下开采急倾斜煤层。2、防范暴雨洪水引发煤矿事故灾难 近几年，极端天气频繁发生，暴雨洪水引发多起煤矿事故灾难，为此，要突出抓好以下工作。（1）煤矿企业要主动与气象、水利、防汛等部门联系，建立灾害性天气预警和预防机制。掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息，密切关注灾害性天气的预报预警信息；及时掌握汛情水情，主动采取措施。并与周边相邻矿井沟通信息，当矿井出现异常情况时，立即向周边相邻矿井进行预警。（2）煤矿企业要安排专人负责对本井田范围内及可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙及可能影响矿井安全生产的水库、湖泊、河流、涵闸、堤防工程等重点部位进行巡视检查，特别是接到暴雨灾害预警信息和警报后，要实施24小时不间断巡查。（3）煤矿企业要建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度，明确启动标准、撤人的指挥部门和人员及撤人程序等;发现暴雨洪水灾害严重、可能引发淹井时，必须立即撤人，只有在确认隐患已彻底消除后方可恢复生产。（4）所有煤矿企业在雨季前要开展一次隐患排查治理行动。 隐患排查治理的重点是：位于地表河流、湖泊、水库、山洪部位等附近矿井的防洪设施和防范措施是否到位；与矿井连通的采煤塌陷坑是否填平压实；井口标高低于当地历年最高洪水位的矿井是否采取防范措施；违法违规开采防水保护煤柱的矿井是否采取了加固和阻隔工程措施；井田范围内及周边已关闭的废弃煤矿是否填实封堵；矿井防排水系统是否完善等。对排查出的隐患，要落实责任，限定在汛期前完成水患治理。 第四节 矿井水害事故的防治方法一、矿井地表水的防治（一）地表水防治的综合措施 返回(1) 慎重选择井筒位置。井口（平硐口）和工业广场内主要建筑物的标高应在当地历年最高洪水位以上。(2)河流改道。在矿井范围内有常年性河流流过且与矿井充水含水层直接相连,或河水渗漏是矿井的主要充水水源时，可在河流进入矿区的上游地段筑水坝，将河流截断，用人工另修河道使河水远离矿区。(3)铺整河底。矿区内有流水沿河床或沟底裂缝渗入井下时，则可在渗漏地段用粘土、料石或水泥铺垫河底，防止或减少渗漏。(4)填堵通道。矿区范围内，因采掘活动引起地面沉降、开裂、塌陷而形成的矿井进水通道，应用粘土、水泥或凝胶予以填堵。(5)挖沟排（截）洪。地处山麓或山前平原区的矿井，因山洪或潜水流渗入井下构成水害隐患或增大矿井排水量，可在井田上方垂直来水方向布置排洪沟、渠，拦截、引流洪水，使其绕过矿区。(6)排除积水。有些矿区开采后引起地表沉降与塌陷，长年积水，且随开采面积增大，塌陷区范围越广，积水越多。此时可将积水排掉，造地复田，消除水害隐患。(7)加强雨季前的防汛工作。做好雨季防汛准备和检查工作是减少矿井水灾的重要措施。1、山区矿井地表水的综合防治措施 地表水向井下严重渗漏，汛期威胁矿井安去时，应在漏水段进行河床铺底或修建人工河床，也可采用河流改道的办法。 在高原山地有典型岩溶的矿区，为减少暴雨时的井下高峰涌水量，保证矿井安全，可利用地势，开凿截水平硐，截疏灌向岩溶暗河的河水(洪水)。 当河谷下煤层顶底板坚硬，采后形成塌陷沟(坑)，无条件充填或修人工河床时，应在塌陷沟的上游外围挖截水沟，在沟谷处修建渡槽。地形有利时，沟河可以改道。 治理小窑、采空区的塌陷坑或岩溶塌陷坑。可根据情况，分别采用围、堵、截流、疏导、填土夯实及设泵站排水等措施。 有泥石流灾害的矿区，应治山治坡，植树种草。工业场区和生活区要避开泥石流，必要时应修建栏洪坝和疏导工程。在易发生滑坡和塌方处的上游，应修建排水截流设施，下部修建档土墙。2、平原区矿井地表水的综合防治措施 受河流泛滥威胁的矿井，当无条件提高河流防洪标准或进行河流改道时，须在矿井井口、工业场地周围修筑堤坝。 受内涝威胁的矿区，应按河网化方式，开挖防洪排涝渠道系统，修建防洪排涝泵站，排出内涝积水。对有向井下溃水危险的塌陷坑(洞)，应用块石(或片石)、砂和粘土填实或设泵排水。 对不符合在地表水体下采煤的地段，必须先排除地表积水，后采煤，或者采取其它有效的措施。 当河流或其它地表水体实矿井充水的直接或间接充水水源，对矿井安全有严重影响时，可是具体条件，在渗漏段或渗漏点分别采取铺底、改道、或截流截源等防渗措施，排除积水并应填土夯实。返回 塌陷坑堵填方法示意图 渡洪槽示意图（二）地表防渗工程及措施1、封堵地面塌陷裂隙通道的措施 返回模块二 封堵塌陷坑和裂隙 围截隔离塌陷裂隙区 将洪水引出塌陷裂隙区 人工河床衬砌断面示意图2、漏水河床(冲沟)铺底措施漏水河床(冲沟)铺底的原则(1)不应过多缩小原河床断面，人工铺设河床断面尺寸的确定应进行水力计算。(2)铺设人工河床的材料应尽量就地取材。(3)铺砌方式必须同时满足防渗、防潜蚀、防冲刷。(4)砂卵石等易变形的河床，一般不宜用刚性材料衬砌。(5)在基岩上浇注混凝土时应进行清基处理。(6)刚性衬砌应留有伸缩和不均匀沉降缝，缝间用沥青止水。(7)漏水的河床岸坡，也应进行衬砌处理 人工河床的衬砌 整铺河床示意图衬砌进出口段的要求(1)护砌段的上下游均应超出渗漏段一定距离。(2)进出口段应保持水流顺畅，或做成“八”字墙。(3)护砌结构的始末应设截渗墙，以免冲毁护砌结构，同时可防止水流由护砌的两端潜入渗漏段。截渗墙应嵌入不透水层或基石中 工程实例：返回模块二 整铺河床示意图1-灰岩；2-页岩；3-整铺后的人工河床3、河流改道或截弯取直措施(1)河流改道的原则 (1)河流改道一般工程量大，投资多，一般不宜轻易采用，应通过技术经济比较后再行设计施工。 (2)要考虑矿区发展远景和工农业布局，既要避免二次改道，又不要因改道而影响矿区的工农业和生活用水。(2)河流改道设计 (1)人工河道路线选择应尽量走洼地，工程地质条件好，线路短。 (2)人工河道起点和终点应顺应河势。河道坡度要合理，不宜过大或过小，以免冲刷或淤塞；河道的断面应能保证通过最大洪水量。 (3)在人工河道起点处，须在原河道上设置拦河坝，将水流引入新河道。坝址及人工河道应选择在隔水岩层上，必要时还应对局部河段进行防渗处理。 (4)拦河坝距人工河道衔接部位应有一定距离，以免拦河坝被水流冲溃。 (5)人工河道终点河下段河道相接处交角不宜过大，以防冲刷对岸。 (6)废弃河道应妥善处理，如进行废河还田、矸石填平等。 河流改道示意图 河流改道示意图 河流改道及截弯取直示意图返回模块二 排(截)洪渠布置示意图 在塌陷区上方修排洪沟示意图（1）排洪渠的布置返回4、修筑排洪渠、防洪堤的措施 排洪渠进出口布置示意图（2）排洪渠的布置原则渠线走向的布置原则 进出口的布置原则返回 （3）排洪渠的布置构造要求返回 跌水布置示意图 复式断面排洪明渠示意图（4）防洪堤 在无法布置排洪渠的地段，也可布设防洪堤以阻挡洪水进入矿区。防洪堤布设的一般原则：(1)应尽量选用当地材料。(2)堤脚应离开岸边一定距离。(3)堤轴线应和洪水流向平行。(4)在易冲刷段应进行护砌，必要时应在迎水面上砌石或水泥抹面 返回模块二5、地面帷幕注浆截流措施 （当矿区内的地表河流对矿井的开采造成影响，而其它防治方法又不宜采用时，可采用注浆帷幕截流的方法，切断河水对矿坑的渗漏与倒灌。）帷幕截流背景1(b)某矿各灰岩含水层与第四系含水层接触关系示意图帷幕截流背景2(a)某矿煤系被小汶河覆盖状况示意图帷幕的设计与施工返回模块二 某矿灌浆帷幕位置及各段长度示意图(为施工顺序)1、采动条件下覆岩破坏的规律返回覆岩破坏分带示意图二、矿井顶板水的防治（一）煤层顶板涌水因素分析及预测2、影响覆岩破坏的因素覆岩性质及组合特征 1）坚硬-坚硬型 2）软弱-软弱型 4）坚硬-软弱型 3）软弱-坚硬型煤层赋存及开采因素 1）采厚 2）分层数及回采垂高 3）开采面积 4）地质构造 5）采煤方法及顶板管理 6）覆岩破坏的延续时间 返回3、矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定（1）导水裂隙带发育高度的计算返回模块三 冒落带、裂隙带波及地表水体造成突水示意图1、基岩裸露区防水煤(岩)柱的留设基岩风化裂隙较发育时，防水煤(岩)柱的留设防水煤(岩)柱的总厚度应满足下式要求： 返回煤系地层无松散层覆盖时防水煤柱的留设（二）防水煤(岩)柱的留设措施基岩风化裂隙不发育时，防水煤(岩)柱的留设 根据上式计算的防水煤(岩)柱高度，不得小于20m。 煤层露头部位被松散含水砂层、砂砾层覆盖时2、煤层露头或浅部被松散含水层覆盖时，防水煤(岩)柱的留设返回在水淹区、采空积水区下掘进时防水煤(岩)柱的留设3、在水淹区、采空积水区下掘进时，防水煤(岩)柱的留设返回4、上、下两层煤之间防水煤(岩)柱的留设返回 多煤层边界防水煤柱之一 多煤层边界防水煤柱之二1、疏干类型地表井群疏干 据部分矿区实践经验，渗透系数大于3m/d的潜水含水层和大于的承压含水层均可取得良好的疏干效果。巷道疏干 适用于某一固定部位（如露天矿的非工作帮）的疏干或断面截流 。采准巷道疏干 广泛应用于采区顶板含水层及顶板流砂层的疏干。 多井联合疏干 顶板含水层分布范围较广，补给水量较大 。返回（三）顶板水的超前疏干（1）地表疏干下 页地表疏降模式图2、常见的疏干方式地表疏降钻孔(井)平面布置方式地表疏降钻孔(井)平面布置方式（2）巷道疏干11)石门疏水下 页石门多含水层疏水 利用煤层采准巷道疏放顶板水2)采准”巷道疏水（3）井下钻孔疏水直通式井下疏水孔下 页直通式疏水钻孔顶板上行式疏水孔下 页上行式井下疏水孔井下水平或近水平疏水孔水平(近水平)式井下疏水孔采动放水通过探查，证实煤层直接充水含水层与强含水层或其它水体未发生水力联系，且采区有足够排水能力时，可在采区最低部位首先回采，实行采动放水疏干，保证后期回采安全。（4）吸水钻孔疏水 吸水钻孔示意图（5）井上下联合疏水1)地表井下联合疏干在同一矿井(区内)，同时采用地表疏水和井下疏水两种方式。地表井下联合疏水一般是在矿井水文地质条件复杂，单一疏干方式效果不好或不够经济合理时采用。2)供疏结合的联合疏水在地面供水紧张，而井下水害又严重的大水矿区，为了解决矿区供水与矿井排水之间的矛盾，可利用矿区疏水系统直接用作矿区供水水源地，实现供疏结合。返回模块三（四） 注浆截流露天矿坑剥离含水层建造截流帷幕墙下 页露天矿坑剥离含水层建造截流帷幕墙煤层直接顶板含水层帷幕截流注浆煤层直接顶板含水层帷幕截流注浆返回模块三注浆封堵顶板水 注浆封堵顶板水（五） 改变采煤方法充填式开采法1) 当顶板含水层距煤层顶板普遍接近时2) 当煤层露头部位及浅部被地表水体或新生界强含水所覆盖时3)在逆掩断层含水推覆体下或积水老窑下采煤时膏体充填绿色开采技术 “三下一上（三下地表水下、建筑物下和铁路下，一上承压水上）”地区一种具有发展前景的开采技术， 间歇开采法及分区隔离开采法1）厚煤层还可采用分层间歇开采法2）急倾斜煤层，则可采用长走向小阶段间歇开采分区隔离开采法: 先远后近、先深后浅、先简单后复杂、先探后采的试探性开采方法条带式开采法 返回模块三1、采动条件下底板破坏的规律(c)工作面周围支承压力分布特征(b)工作面底板剪切带分布特征(a)随工作面推进底板受力特征三、矿井底板水的防治（一）底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价下三带的发育1.“下三带”发育特征2. “下三带”的确定 底板隔水层在开采条件下三带分布示意图2、底板突水因素分析含水层富水性及水压破裂构造矿压破坏深度隔水层厚度、岩性组合山东矿业学院特殊开采所经验公式(2002年)：式中 Cp采动对底板的破坏深度，m； L工作面斜长，m； H 采深，m； a 煤层倾角，； f 底板岩层坚固性系数 返回 采煤工作面底板受力、剪切带分布图3、易发生突水的地段断层交叉或汇合处背斜倾伏端一带褶曲轴部裂隙密集带或小断裂密集带断层尖灭或消失端一带两条大断层相互对扭地带(即张扭性破碎带)与导水或富水大断裂成“入”字形连接的小断裂带复合部位小断层与次级小褶曲轴在地层倾向急剧转折带上的复合部位，或小褶曲轴与底层倾向转折带的复合部位压性断裂下盘、张性断裂上盘因富水性强。不同力学性质的断裂组成的断裂带，富水性最强，易于发生突水。返回实例1返回 某矿井田构造图（1）采掘前的突水预测 (1)水文地质方法 (2)突水系数分析法 突水系数指单位隔水层厚度所承受的水压，又称水压比，其表达式为： 式中 Ts突水系数，MPa/m； P作用于隔水层底板的水压力，MP Mi底板隔水岩中某一性质岩石的厚度，m； i底板隔水岩中i层岩石等值隔水系数(泥岩为1，砂页岩为，页岩为，断层破碎带岩石为0.35) Cp采动对底板的破坏深度，m； n隔水层层数。 4、底板突水预测方法底板隔水层在开采条件下三带分布示意图返回 底板隔水层在开采条件下三带分布示意图（2）采掘过程中的突水预测(1)钻探方法探测高水压区(若其值远远低于奥灰水压以上)则不突水。)探测底板水的导升高度(当导升高度上界进入或达到矿压破坏区时，往往发生突水 )(2)物探方法(3)突水征兆的监测返回（1）掘进巷道底板隔水层安全隔水厚度计算公式：式中：t安全隔水厚度(m)； L巷道底板宽度(m)； 底板隔水层的平均容重(t/m3)； Kp底板隔水层的平均抗张强度(10-2MPa)； H底板隔水层承受的水头压力 (10-2MPa)。 如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的 返回5、带压开采安全度评价（2）回采工作面底板隔水层突水系数底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06 MPa/m就可认为是安全的，正常块段(隔水层完整无断裂构造破坏)不大于0.1 MPa/m就可认为是安全的。安全区：是指当煤层底板位于奥灰水位以下，此区不存在突水危险性；较安全区：是指突水系数小于，存在底板突水的可能性，需采取防治水措施，进行带压开采；危险区：是指突水系数介于0.06-0.1 MPa/m，突水的危险性较大，在岩层完整构造简单地带采取安全措施的情况下可进行带压开采；最危险区：是指突水系数大于，是底板突水的最危险地段。 返回（3）安全水头值A、掘进巷道安全水头值式中 H底板隔水层能够承受的安全水压(10-2MPa)； t底板隔水层厚度(m)； L巷道宽度(m)； 底板隔水层的平均容重(t/m3)； Kp底板隔水层的平均抗张强度(10-2MPa) 当掘进巷道工作区段的水压值大于所计算出的安全水压值时，巷道有底板突水的危险；反之，可以安全掘进。返回模块四B、回采工作面安全水头值 式中 P底板隔水层能够承受的安全水压(MPa)； M底板隔水层厚度(m)； s突水系数(MPa/m) 当回采工作面隔水底板的实际水头值大于安全水头值，则有底板突水的危险；反之，可以安全回采。地表疏降模式（二）底板水的疏水降压底板水的防治应遵循十六个字方针：整体研究，逐块分析，因地制宜，先易后难。1、地表疏水降压地表疏降钻孔(井)平面布置方式返回地表疏降钻孔(井)平面布置方式2、井下疏水降压 下行式井下疏水降压钻孔注意!当下伏含水层的水头压力过高（大于45MPa）时，井下放水钻孔施工就很困难，此时此法不宜采用 (a) 底板疏水降压孔平面布置示意图 (b)底板疏水降压孔剖面示意图返回3、井上下联合疏水降压压力传递式井下疏降钻孔井上下联合疏水降压当地面或井下单一疏降方式效果不好或不够经济合理时，可采用井上下联合疏水，或采用供疏结合的联合疏水。当矿区一方面地面供水(工业、农业、居民饮用)紧张，另一方面井下水害严重，矿区供水与矿井排水之间严重矛盾时，可利用矿区供水水源地直接作为矿井疏放水系统，或者将矿井疏水系统直接用作矿区供水水源地，实现疏供水结合。压力传递式井下疏水孔返回模块四(三)隔水层薄弱带的注浆加固注浆防治矿井水害技术优点：减少矿井生产过程中的排水电费，降低吨煤生产成本。有利于在矿产资源开发过程中有效地保护矿区地下水资源。有利用在矿产资源开发过程中有效地防止地下水系统环境扰动而诱发的生态环境恶化和其他相关的地质灾害发生。改善井下采掘工作环境和劳动条件。快速恢复被淹矿井或采掘工作面具体防治方法1、改造含水层为隔水层，增加隔水层厚度返回底板含水层注浆改造技术示意图2、 提高隔水层的阻水性返回 煤层底板隔水层破碎带注浆加固示意图 地面防渗堵漏：在煤层底板下伏奥灰含水层的露头部位，如有地面水流（河流、水渠）通过时，地面水往往大量漏失而补给含水层。如河流水量很大，但漏失段不很长时，可在地面进行河床防渗堵漏工作，往往能使矿井突水危险性或矿井涌水量显著减小。 改变采煤方法：对于隔水底板厚度较薄，突水威胁严重，而又无其他有效防治办法的矿井或采区，如改用适当的采煤方法，往往能化险为夷。例如短壁开采，房柱式开采、砌充填带以至充填法采矿，都能减小矿压和提高隔水底板抵抗水压的能力；快速回采、人工放顶，则能缩短悬顶时间，避免或减少底板岩体因蠕变而降低其力学强度的危险。但短壁开采、房柱式开采，会降低采煤效率，损失煤炭资源；充填法采矿会增加采煤成本，一般不宜采用。3、其它防治方法返回模块四（四）利用隔水层带压开采1、划分突水性分区1）编制突水系数图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，一种是矿区或井田突水系数图(比例尺1:500010000)，第二种是采区突水系数图(比例尺1:10002000或更大)。（1）以煤层底板等高线图为底图某矿1718采区底板等高线图（2）根据水位资料编制等水位线图 某矿1718采区底板含水层放水等水位线图（4）编制有效保护层厚度等值线图 某矿1718采区有效隔水层等厚线图（5）根据底板等水压线图和有效保护层厚度等值线图，绘出突水系数等值线图 返回 某矿1718采区底板放水突水系数图2）编制带压开采地质、水文地质说明书开采受水威胁地区的煤层，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。返回2、带压开采的措施1）短壁式开采2）带压分段后退式开采分段后退式开采方法示意图1、老空水的定义及特点 为了保证正常生产，煤炭开采过程中，需要对涌入井下的地下水排出地面，这时排水费用作为煤炭开采成本的一部分计入其销售成本之中，采掘作业完成后，留下大量的废弃巷道和采煤空间，对涌入的地下水一般不再排放，这时，采空区内聚集着大量的地下水，称为老空水。有些煤矿地下水占据采空区的一部分，如干旱和半干旱的北方地区，而有些煤矿，如雨量充沛的南方，地下水几乎占据了采空区的全部空间。四、老空水的防治 对同一矿井而言，老空水分为同层老空水和邻层老空水；对相邻矿井而言，老空水分为本矿老空水和邻矿老空水；老空水对采煤的威胁主要表现在同层老空水上水平对下水平的威胁，邻层老空水浅部对深部的威胁，邻矿老空水对本矿的威胁。 由于老空水往往积水体积大，隔水煤岩柱不足以抵抗静水压力的情况下容易发生透水事故，而且来势凶猛，经常形成群死群伤的恶性事故 近年来，采空水造成的透水事故时有发生，在所有煤矿水害事故中占据主要位置，媒体多有报道，产生十分恶劣的社会甚至是政治影响。为此，党和政府及社会各界十分关注这一影响安全生产大局的煤矿水害问题，在国家煤矿安全生产监察局多次组织的水害防治技术研讨会上均将老空水防治列为扭转安全生产大局的主要目标。2、老空水的探查 对于老空水的防范，关键是确定积水范围和积水水量，可以采取两条途径：一是煤矿开采有着准确的井上下对照图，采空区范围往往比较可靠；二是采空区积水范围往往没有精确的测绘资料，只能靠探查手段来解决问题了。 前者对于国有大中型煤矿来说很容易做到，对于地方小煤矿来说，问题就不那么简单了，就需要通过钻探和物探相结合的方法解决老空水探查问题。实际工作中，必须以钻探为主，物探配合，物探资料必须慎重验证鉴定，确保其可靠性。某矿开采浅部的10#煤，大片的老空水已经被探放出来，进入老空区回收残留煤阶段，遇一块30m见方的煤柱，从四周老洞观察无积水，上距20m的9#煤也已证明无积水，但是煤柱的一侧却有发潮现象。 当时普遍认为，该煤层距地表仅60m，地面又是排水沟，是排水沟的水沿风化及采动裂隙下渗造成煤壁发潮的，周围的煤壁也比较潮湿就是例证，30m见方的煤柱内绝对不会有老空水。 当时探与不探的争论很大，由于分管探水工作的领导思想坚定，决定打钻探水，结果放出水量200多吨，事后发现煤柱内残留一口60m的古井，有约的水压，如有人员在附近作业，必然会发生伤亡事故。下面举例说明老空水探查中的部分经验及教训：某矿欲从9#煤施工一反上山石门穿透7#煤，据调查资料，石门透煤点100m外有老空积水，两煤层间距33m， 反上山石门倾角23，斜长85m,设计上山掘进60m，距7#煤10m左右的位置超前打钻探水。 但上山掘进到50m时，发现顶板砂岩淋水，是否探水，争论很大，普遍认为：迎头层位正常，正是7#煤底板以下1314m的砂岩底面，砂岩裂隙有点淋水属正常现象，应该按照原设计在60m位置安钻探水，而积水范围在预定透煤点以外还有100m，现在就开始探水工程量大，边探边掘，既影响正常生产，又无实际必要。 根据当时定下的没有把握就探的原则提前施工探放水钻孔，结果第1个钻孔钻进至即透老空，放出积水62000余吨。事后查明该迎头前面4m多有一落差9m多的正断层，上盘7#煤已下降至迎头附近，积水区与迎头垂距仅2m（图1），一次难以估量损失的重大透水事故就此避免了3、老空水疏放探水“三线”的确定：探水 “三线”是指:积水线、放水线、警戒线。 积水线:积水区外缘标高等高线，确定积水水面标高后，可直接在采掘工程平面图上按等高线标定。放水线:矿井水文地质规程规定掘进工作面在距积水实际边界20m处停止掘进，进行打钻放水。积水线外推20m即为放水线。 警戒线:积水线外推60m即为警戒线。掘进工作面进入警戒线后，必须超前探放水。探水“三线”必须在采掘工程平面图上明确标出。4、老空水防治注意事项老空积水图应根据采掘工程和探放水工作以及新发现的情况每年补充修改一次。 熟悉并掌握井田周边采煤历史，做好询访调查工作，要对探放水资料进行动态分析，根据已经掌握的情况给出有事实根据和说服力的结论。 禁止使用钎子探放老空水。由于风钻和电钻钎子只能探34m,掘12m，没有安全的超前距和帮距，而且不能使用套管、水门等安全防水装置。五、断层水的防治（一）断裂带充水规律1、断裂带的划分断裂内带断裂外带断裂中带 断裂构造影响范围分带示意图2、断裂带充水特征3、断裂两盘含水层和煤层的对接关系类型4、断层的“活化”突发性涌水(突水)形成示意图断层突水分析实例 实例1 某煤矿9101上工作面回风巷突水分析(a)9101工作面突水点平面图(b)9101工作面突水点剖面图实例2 某煤矿巷道突水分析7006改材料巷突水点平面位置示意图7512巷道突水点平面位置示意图1）探放断层水的原则凡遇下列情况必须探水： (1)采掘工作面前方或附近有含（导）水断层存在，但具体位置不清或控制不够严密时。 (2)采掘工作面前方或附近预测有断层存在，但其位置和含( 导）水性不清，可能突水时。 (3)采掘工作面底板隔水层厚度与实际承受的水压都处于临界状态（即等于安全隔水层厚度和安全水压的临界值），在掘进工作面前方和采面影响范围内，是否有断层情况不清，一旦遭遇很可能发生突水时。 （二）断层水的探放1、探放断层水的原则及探查内容(4)断层已为巷道揭露或穿过，暂时没有出水迹象，但由于隔水层厚度和实际水压已接近临界状态，在采动影响下，有可能引起突水，需要探明其深部是否已和强含水层连通，或有底板水的导升高度时。(5)井巷工程接近或计划穿过的断层浅部不含（导）水，但在深部有可能突水时。(6)根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求，必须探明断层时。(7)采掘工作面距已知含水断层60m时。(8)采掘工作面接近推断含水断层100m时。(9)采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。(10)采区内构造不明，含水层水压又大于23MPa时2）探放断层水的探查内容断层的位置、产状要素、断层带宽度(包括内、中、外三带)及伴生(或派生)构造和其导水性、富水性等。断层带的充填物及充填程度、胶结物及胶结程度，断层两盘外带裂隙、岩溶发育情况及其富水性。断层两盘对接部位的岩性及其富水性，煤层与强含水层的实际间距(即隔水层的厚度)。断层与其它含(导)水断层、陷落柱或其它水体交切部位及其富水性。查明并记录探断层水钻孔在不同深度的水压、水量或冲洗液漏失量，并确定或判断底板水在隔水层中的导升高度。探明以上内容，应先提供断层面等高线图及两盘主要煤层、含水层交切关系图，探测断层预想剖面图。断层面等高线及上、下盘煤层、含水层交线图 断层面等高线及上、下盘煤层、含水层交线图A-A剖面图 A-A剖面图 B-B剖面图 B-B剖面图2、探放断层水的方法(1)工作面前方已知或预想有含(导)水断层的探查工作面前方已知或预想有含(导)水断层的探查2、探放断层水的方法(2)隔水岩柱厚度处于临界状态时，掘进工作面前方有无断层突水危险的探查掘进工作面前方有无断层突水危险的探查2、探放断层水的方法(3)巷道实见断层，在采动影响后有无突水危险性的探查采动影响后有无突水危险性的探查3、探放断层水的安全注意事项水压2MPa的断层，一般不宜沿煤层探放断层水。开孔层位必须在较坚硬的岩层中，孔口管(即止水套管)的长度，超前距离、探断层的起始点距离应符合要求。必须使钻孔在一定的安全深度揭露断层，由孔口至断层之间的岩壁厚度能在关闭孔口阀门时足以抗衡水压的破坏。 水压2MPa时，应选用钻深200300m的井下大、中型钻机，水泵应能单独起动，水泵压力应大于实际水压的倍，以便停钻时可以不停泵；一旦高压水大量喷出，须立即注浆封孔，确保安全。揭露断层带或含水层时，孔径应小于60mm，同时采用肋骨钻头，以控制孔内涌水量和防止高压水时钻杆射出。 孔口安全装置要求与探老空水时相同。在喷高压水的条件下继续钻进时，斜孔可使用孔口防喷逆止阀，钻具可使用防喷接头，上下钻可使用孔口反压装置。 严格执行交接班制度，力争做到交接班时不停钻，以防止发生孔内事故。 钻孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。 钻孔完成各项探测任务后，应立即全孔注浆封闭。4、断层水的预防与处理（三）断层防水煤柱的留设1、煤层位于导水断层上盘时，煤(岩)柱的留设(1) 煤层位于导水断层上盘时，煤(岩)柱的留设可用下面的经验公式计算顺层防水煤柱的宽度： 式中 L顺层防水煤柱宽度(m)； A安全系数(一般取25)； M煤层厚度或采高(m)； P隔水层所承受的水压(MPa)； Kp煤的抗张强度（MPa）。 201、煤层位于导水断层上盘时，煤(岩)柱的留设(2)1、煤层位于导水断层上盘时，煤(岩)柱的留设(3)当煤层倾角较大时，可用下式计算水平防水煤柱宽度：式中 Lp水平防水煤柱宽度(m)； L顺层防水煤柱宽度(m)； 煤层倾角()。1、煤层位于导水断层