《煤矿水害防治技术》-武强.ppt

煤矿水害防治技术,武强中国矿业大学（北京）教授,国际水文地质学家协会（IAH）中国国家委员会副主席国家安全生产专家组成员国家煤监局”水害防治”专家组组长,提纲,一、我国煤矿水害类型及分布二、矿井充水条件分析三、矿井水害预测预报技术方法四、突水事故的应急救援预案五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,2,我国煤矿水害类型及分布,1,1.华北石炭二叠纪煤田的岩溶裂隙水水害区；2.华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区；3.东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；4.西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；5.西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害区；6.台湾第三纪煤田的裂隙孔隙水水害区,一、我国煤矿水害类型及分布,矿井充水条件分析,2,矿井充水条件分析，是矿床水文地质学重要研究内容之一，也是矿井水文地质工作的重要环节之一。,矿井充水条件分析内容,二、矿井充水条件分析,根据充水条件特征，可将矿井充水条件分析划分为：,二、矿井充水条件分析,(一)、自然充水条件分析,二、矿井充水条件分析,二、矿井充水条件分析,(二)、人为充水条件分析,1.人为充水水源,老空水,袭夺水,二、矿井充水条件分析,二、矿井充水条件分析,（三）、充水强度分析,二、矿井充水条件分析,矿井水害预测预报技术方法,3,三、矿井水害预测预报技术方法,1、煤层底板突水预测预报的新方法“脆弱性指数法”煤层底板突水是我国大部分煤矿山在开发过程中普遍面临的工程技术难题。,那么何谓“突水系数”？,其中：T煤层底板突水系数，MPa/m；M隔水段厚度，m；P隔水段承受的地下水压，MPa；,三、矿井水害预测预报技术方法,回采诱发的导升高度,三、矿井水害预测预报技术方法,因此，我们认为，40多年前所提出突水系数法，已无法满足深部带压开采和现代采煤方法提出的要求，对此，提出了煤层底板突水预测预报评价的新方法：脆弱性指数法脆弱性指数法采用的基本模型就是将具有强大空间信息分析处理功能的GIS与可确定底板突水多种主控因素权重系数的信息融合耦合于一体的评价模型，即式中：VI煤层底板突水的脆弱性指数；Si第i个主控因素对底板突水的“贡献”或相对权重；Ii第i个主控因素归一化后的无量纲值。,三、矿井水害预测预报技术方法,（3）工程应用实例下面以邢台章村矿三井为例，进行实例分析。,图2.2构造密度专题层图图2.3隔水层等效厚度专题层图图2.4充水含水层水压专题层图,图2.5奥灰古风化壳厚度专题层图图2.6含水层富水性专题层图图2.7断层断距专题层图,图2.8矿压破坏带以下脆性岩厚度专题层图图2.9本溪灰岩厚度专题层图,三、矿井水害预测预报技术方法,应用非线性ANN方法，根据大量的已知突水样本，对模型进行训练学习，确定了8个因素的权重系数，建立了底板突水评价的脆弱性指数模型。,三、矿井水害预测预报技术方法,+,+,+,+,+,+,底板突水脆弱性分区图（2）,奥灰水压专题图,构造密度专题图,奥灰含水层富水性专题图,奥灰上部古风化壳厚度量化专题图,断层断距专题图,矿压破坏带以下脆性岩厚度量化专题图,隔水层等效厚度量化专题图,三、矿井水害预测预报技术方法,对各主控因素在突水过程中的灵敏度进行了分析,三、矿井水害预测预报技术方法,“三图双预测法”中的“三图“是指：,三、矿井水害预测预报技术方法,2、煤层顶板突水灾害预测预报的新方法“三图双预测法”,“三图双预测法”中的“双预测”是指：,三、矿井水害预测预报技术方法,3、采掘前方断层小构造预测预报技术方法采掘前方断层构造预测预报是一个十分困难但与生产安全密切相关的难题。,三、矿井水害预测预报技术方法,4矿井涌（突）水水源快速判别及预测预报,三、矿井水害预测预报技术方法,突水事故的应急救援预案,4,四、突水事故的应急救援预案,（一）、突水前水灾预测预防预案,四、突水事故的应急救援预案,四、突水事故的应急救援预案,（二）、突水后水灾现场抢险救援与处置,四、突水事故的应急救援预案,1、浮标法,2、水泵标定法,3、容积法,突水后的水量估算,四、突水事故的应急救援预案,四、突水事故的应急救援预案,数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,5,五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,系统软件应用实例,栅状图,40和24度倾角的立体剖面图,五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,山东济南-三维地质模型,五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,地层透明设计，叠加钻孔、等水位线,钻孔结构交互式查询,五、数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,断层属性交互式查