重慶大學(xué)礦井水害技術(shù)及防治

重慶大學(xué)礦井水害技術(shù)及防治第一頁，共42頁。

主要內(nèi)容第二頁，共42頁。一、概述1、礦井突水

井巷、工作面與含水層、被淹巷道、地表水體和含水的裂隙帶、溶洞、洞穴、陷落柱、頂板冒落帶、構(gòu)造破碎帶等接近或溝通而導(dǎo)致的突然出水事故，稱為礦井突水。第三頁，共42頁。2、礦井水災(zāi)

凡是影響礦井正常生產(chǎn)活動、威脅礦井安全生產(chǎn)、增加生產(chǎn)成本和使礦井局部或全部被淹沒的礦井涌水事故，稱為礦井水災(zāi)。第四頁，共42頁。二、礦井災(zāi)害的必要條件第五頁，共42頁。1、煤礦常見的水源第六頁，共42頁。1、煤礦常見的水源第七頁，共42頁。1、煤礦常見的水源第八頁，共42頁。2、煤礦常見的導(dǎo)水通道第九頁，共42頁。三、礦井水災(zāi)發(fā)生的原因1、地面防洪、防水措施不當(dāng)。因?qū)Ψ篮樵O(shè)施管理不善，雨季山洪由井筒或塌陷裂隙大量灌入井下造成第十頁，共42頁。2、水文地質(zhì)情況不清。對老空積水、充水?dāng)鄬?、陷落柱、鉆孔、強含水層水量和水壓等情況不清楚，因而在施工中造成水害事故。第十一頁，共42頁。3、亂采亂掘破壞防水煤柱或巖柱第十二頁，共42頁。4、工程質(zhì)量低劣，井巷嚴重冒頂，導(dǎo)致與含水層、老空水、地表水貫通第十三頁，共42頁。5、管理不善，沒有執(zhí)行“有疑必探，先探后掘”的原則；井下無防水閘門或防水閘門質(zhì)量低劣第十四頁，共42頁。6、礦井排水能力不足或設(shè)備失修，水倉未及時清理，機電事故影響排水而淹井第十五頁，共42頁。7、未重視透水征兆或處理方法不當(dāng)，造成透水第十六頁，共42頁。8、鉆孔封孔不合格或沒有封孔。礦井施工的各種鉆孔必須嚴密封孔。對各種地質(zhì)鉆孔要進行調(diào)查第十七頁，共42頁。四、礦井突水預(yù)兆礦井突水征兆有：掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起、或產(chǎn)生裂隙出現(xiàn)滲水、水色發(fā)渾、有臭味等第十八頁，共42頁。掛紅掛紅，水味發(fā)澀是一種出水信號，必須停止生產(chǎn)，查明原因第十九頁，共42頁。掛汗由煤、巖裂隙浸出的水珠，則是典型的透水征兆，如果是空氣中的水分遇低溫煤體也能聚結(jié)成水珠，區(qū)別真假掛汗的方法是：仔細觀察新暴露的煤巖表面，若潮濕，水珠是由煤巖壁裂隙滲透，則是透水預(yù)兆。第二十頁，共42頁。水叫水叫聲是高壓水向煤體裂隙擠壓時與煤體摩擦發(fā)出的聲音，說明采掘工作面與高壓承水區(qū)接近了第二十一頁，共42頁。空氣變冷、出現(xiàn)霧氣空氣變冷、出現(xiàn)霧氣說明距地下水體不遠第二十二頁，共42頁。頂板淋水加大、頂板來壓頂板來壓、淋水加大第二十三頁，共42頁。溶洞水、老窯積水如果出水有臭味、發(fā)黃、發(fā)紅等，說明離溶洞水、老窯積水不遠第二十四頁，共42頁。斷層水由于斷層在形成時有巖層的錯動，裂隙中會出現(xiàn)淤泥第二十五頁，共42頁。五、礦井涌水特征1）大氣降水為主要充水水源的涌水特征

(1)礦井涌水動態(tài)與當(dāng)?shù)亟邓畡討B(tài)相一致，具明顯的季節(jié)性和多年周期性的變化規(guī)律。

(2)多數(shù)礦床隨采深增加礦井涌水量逐漸減少，其涌水高峰值出現(xiàn)滯后的時間加長。

(3)礦井涌水量的大小還與降水性質(zhì)、強度、連續(xù)時間及人滲條件有密切關(guān)系。第二十六頁，共42頁。2）以地表水為主要充水水源的涌水特征

地表水充水礦床的涌水規(guī)律有:

(1)礦井涌水動態(tài)隨地表水的豐枯呈季節(jié)性變化，且其涌水強度與地表水的類型、性質(zhì)和規(guī)模有關(guān)。受季節(jié)流量變化大的河流補給的礦床，其涌水強度亦呈季節(jié)性周期變化。

(2)礦井涌水強度還與井巷到地表水體間的距離、巖性與構(gòu)造條件有關(guān)。一般情況下，其間距愈小，則涌水強度愈大；其間巖層的滲透性愈強，涌水強度愈大。

(3)采礦方法的影響。依據(jù)礦床水文地質(zhì)條件選用正確的采礦方法，開采近地表水體的礦床，其涌水強度雖會增加，但不會過于影響生產(chǎn)。第二十七頁，共42頁。3）以地下水為主要充水水源的礦床

(1)礦井涌水強度與充水層的空隙性及其富水程度有關(guān)。

(2)礦井涌水強度與充水層厚度和分布面積有關(guān)。

(3)礦井涌水強度及其變化，還與充水層水量組成有關(guān)。第二十八頁，共42頁。4）以老采空區(qū)水為主要充水水源的礦床

在我國許多老礦區(qū)的淺部，老采空區(qū)(包括被淹沒井巷)星羅棋布，且其中充滿大量積水。它們大多積水范圍不明，連通復(fù)雜，水量大，酸性強，水壓高。第二十九頁，共42頁。地表水防治措施1六、礦井水害地面防治水第三十頁，共42頁。七、礦井水害井下防治水2井下防治技術(shù)第三十一頁，共42頁。八、礦井水害防治研究發(fā)展1、目前我國所使用的煤礦水害防治技術(shù)帶壓開采在帶壓開采方面，我國主要是引入了匈牙利的安全系數(shù)概念以及隔水質(zhì)量的概念，讓我過的帶壓開采技術(shù)顯得系統(tǒng)化以及理論化，從而能夠較好地使用帶壓開采的方法。第三十二頁，共42頁。八、礦井水害防治研究發(fā)展疏干降壓法指在煤層的頂部或者是在煤層中有較多水分的地方進行疏干。通過疏干可以讓煤層中的含水量降低到安全的標準并且在疏干后也可以有效地避免地下水在水壓過大時突然進入礦井。第三十三頁，共42頁。八、礦井水害防治研究發(fā)展灌漿注水法主要是使用一些結(jié)構(gòu)緊密的材料將礦井中會涌入地下水的區(qū)域堵上，從而保證了地下水不會涌入到礦井中，這種方法較為簡單，而且成本也比較低。第三十四頁，共42頁。八、礦井水害防治研究發(fā)展三維數(shù)字地震勘探主要引進了德國或是加拿大的三維數(shù)字地震勘探儀器，通過這些儀器可以很好的對地震發(fā)生的區(qū)域進行勘探從而能夠避免在煤礦挖掘的過程中由于地震讓地下土層情況的改變而涌出地下水的情況。第三十五頁，共42頁。2、礦井水害防治技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）礦井水害中長期預(yù)報方法建立基于GIS平臺和多元信息復(fù)合技術(shù)的礦井水害中長期預(yù)報方法和系統(tǒng)，建立針對不同地區(qū)、不同成因機制的礦井突水預(yù)測模型，實現(xiàn)礦井水害的中長期預(yù)報，為礦井水害的臨突預(yù)報提供基礎(chǔ)和重點目標。第三十六頁，共42頁。（2）礦井水害自動監(jiān)測預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)直接從礦井突水的前兆因素入手，利用現(xiàn)代信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸和模型識別技術(shù)，建立礦井水害自動監(jiān)測預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)，開發(fā)相應(yīng)裝備，實現(xiàn)礦井水害的臨突預(yù)報，提高對大型礦井突水（Qmax>600m3/h）的預(yù)測準確率。第三十七頁，共42頁。（3）礦井突水通道快速與精細探測（物探、化探）技術(shù)著重發(fā)展利用地面三維地震、礦井直流電法、礦井瞬變電磁法、同位素、微生物地球化學(xué)勘察技術(shù)，為礦山水害事故的水源及通道快速判定提供技術(shù)支持。第三十八頁，共42頁。（4）礦井水害救災(zāi)快速反應(yīng)指揮系統(tǒng)在發(fā)生礦井淹井事故等災(zāi)害時，將井下水量、水位、淹沒范圍等有關(guān)數(shù)據(jù)及圖像信號傳回控制中心，以便救災(zāi)指揮部及時了解災(zāi)情，作出正確的搶險救災(zāi)決策。第三十九頁，共42頁。（5）高壓高溫條件下?lián)跛Y(jié)構(gòu)設(shè)計及防滲材料性能

針對深部巖溶水及擋水結(jié)構(gòu)的防滲、突水點快速封堵、隔水層改造等大量使用防治水工程，通過注漿材料的防滲性能研究，為開發(fā)可注性好、可控性好、高強度、