《矿井断层水防治》ppt课件

1、义务义务5 5：断层水的防治：断层水的防治一、断裂带充水规律一、断裂带充水规律二、断层水的探放二、断层水的探放三、断层防水煤柱的留设三、断层防水煤柱的留设四、断层的注浆堵水四、断层的注浆堵水五、水闸墙封堵突水点五、水闸墙封堵突水点六、工程实例六、工程实例 一、断裂带充水规律一、断裂带充水规律( (一一) )断裂带的划分断裂带的划分( (二二) )断裂带充水特征断裂带充水特征( (三三) )断裂两盘含水层和煤层的对接关系类型断裂两盘含水层和煤层的对接关系类型( (四四) )断层的断层的“活化活化一断裂带的划分一断裂带的划分断裂内带断裂内带断裂外带断裂外带断裂中带断裂中带 断裂构造影响范围分带表示

2、图断裂构造影响范围分带表示图二断裂带充水特征二断裂带充水特征三断裂两盘含水层和煤层的对接三断裂两盘含水层和煤层的对接关系类型关系类型四断层的“活化突发性涌水突发性涌水( (突水突水) )构成表示图构成表示图断层突水分析实例断层突水分析实例 实例实例1 1 某煤矿某煤矿91019101上任务面回风巷突水分析上任务面回风巷突水分析(a)9101任务面突水点平面图(b)9101任务面突水点剖面图 实例实例2 2 某煤矿巷道突水分析某煤矿巷道突水分析7006改资料巷突水点平面位置表示图7512巷道突水点平面位置表示图二、断层水的探放二、断层水的探放( (一一) )探放断层水的原那么及探查内容探放断层水

3、的原那么及探查内容( (二二) )探放断层水的方法探放断层水的方法( (三三) )探放断层水的平安本卷须知探放断层水的平安本卷须知( (四四) )断层水的预防与处置断层水的预防与处置一探放断层水的原那么及探查内容一探放断层水的原那么及探查内容1 1、探放断层水的原那么、探放断层水的原那么2 2、探放断层水的探查内容、探放断层水的探查内容1 1、探放断层水的原那么、探放断层水的原那么 2 2、探放断层水的探查内容、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

4、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践间距(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，并确定或判别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，探测断层料想剖面图。u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 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uA-AA-A剖面图剖面图 A-A A-A剖面图剖面图u B-B B-B剖面图剖面图 B

5、-B B-B剖面图剖面图二探放断层水的方法二探放断层水的方法(1)(1) 任务面前方知或料想有含任务面前方知或料想有含( (导导) )水断层的探查水断层的探查任务面前方知或料想有含任务面前方知或料想有含( (导导) )水断层的探查水断层的探查二探放断层水的方法二探放断层水的方法(2)(2) 隔水岩柱厚度处于临界形状时，掘进任务面前方有无断隔水岩柱厚度处于临界形状时，掘进任务面前方有无断层突水危险的探查层突水危险的探查掘进任务面前方有无断层突水危险的探查掘进任务面前方有无断层突水危险的探查二探放断层水的方法二探放断层水的方法(3)(3) 巷道实见断层，在采动影响后有无突水危险性的探查巷道实见断层

6、，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采动影响后有无突水危险性的探查三探放断层水的平安本卷须知三探放断层水的平安本卷须知水压水压2MPa2MPa的断层，普通不宜沿煤层探放断层水。的断层，普通不宜沿煤层探放断层水。开孔层位必需在较巩固的岩层中，孔口管开孔层位必需在较巩固的岩层中，孔口管( (即止水套管即止水套管) )的长度，超前间隔、探断层的的长度，超前间隔、探断层的起始点间隔应符合要求。起始点间隔应符合要求。必需使钻孔在一定的平安深度揭露断层，由孔口至断层之间的岩壁厚度能在封锁孔口必需使钻孔在一定的平安深度揭露断层，由孔口至断层之间的岩壁厚度能在封锁孔口阀门时足以抗衡

7、水压的破坏。阀门时足以抗衡水压的破坏。水压水压2MPa2MPa时，应选用钻深时，应选用钻深200200300m300m的井下大、中型钻机，水泵应能单独起动，水的井下大、中型钻机，水泵应能单独起动，水泵压力应大于实践水压的泵压力应大于实践水压的1.51.5倍，以便停钻时可以不停泵；一旦高压水大量喷出，须倍，以便停钻时可以不停泵；一旦高压水大量喷出，须立刻注浆封孔，确保平安。立刻注浆封孔，确保平安。揭露断层带或含水层时，孔径应小于揭露断层带或含水层时，孔径应小于60mm60mm，同时采用肋骨钻头，以控制孔内涌水量和，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。防止高压水时钻杆射出。孔

8、口平安安装要求与探老空水时一样。孔口平安安装要求与探老空水时一样。在喷高压水的条件下继续钻进时，斜孔可运用孔口防喷逆止阀，钻具可运用防喷接头，在喷高压水的条件下继续钻进时，斜孔可运用孔口防喷逆止阀，钻具可运用防喷接头，上下钻可运用孔口反压安装。上下钻可运用孔口反压安装。严厉执行交接班制度，力争做到交接班时不停钻，以防止发生孔内事故。严厉执行交接班制度，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，孔内有水应进展放水实验。钻孔终孔后，孔内有水应进展放水实验。钻孔完成各项探测义务后，应立刻全孔注浆封锁。钻孔完成各项探测义务后，应立刻全孔注浆封锁。四断层水的预防与处置四断层水的预防与处置断

9、层水突出的防治措施断层水突出的防治措施三、断层防水煤柱的留设三、断层防水煤柱的留设( (一一) )煤层位于导水断层上盘时，煤煤层位于导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设( (二二) )位于导水断层下盘时，煤位于导水断层下盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设( (三三) )煤层位于不导水断层上盘时，煤煤层位于不导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设( (四四) )煤层位于不导水断层下盘时，煤煤层位于不导水断层下盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设一煤层位于导水断层上盘时，煤一煤层位于导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设(1)(1) 煤层位于导水断层

10、上盘时，煤煤层位于导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设一煤层位于导水断层上盘时，煤一煤层位于导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设(2)(2)pKpAML35 . 0 可用下面的阅历公式计算顺层防水煤柱的宽度： 20 式中 L顺层防水煤柱宽度(m)； A平安系数(普通取25)； M煤层厚度或采高(m)； P隔水层所接受的水压(MPa)； Kp煤的抗张强度MPa。cosLLp一煤层位于导水断层上盘时，煤一煤层位于导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设(3)(3) 当煤层倾角较大时，可用下式计算程度防水煤柱宽度： 式中 Lp程度防水煤柱宽度(m)； L顺层防水

11、煤柱宽度(m)； 煤层倾角()。sinaHL 一煤层位于导水断层上盘时，煤一煤层位于导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设(4)(4) 当岩层与断层间夹角(与断层走向正交剖面上的锐角)较小时，应思索底板突水的能够性，并用底板防水岩柱厚度来校验。 20m 式中 L顺层防水煤柱宽度(m)； Ha平安防水岩柱厚度(m)； 岩层与断层夹角()。将两次计算结果进展比较，采用较大的数值。Ha确实定方法方法1：根据矿井实践资料确定 方法2：用突水系数估算 方法3：用单位水压所需求的等值隔水层厚度(相对隔水层厚度)计算二位于导水断层下盘时，煤二位于导水断层下盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设

12、(1)(1) 位于导水断层下盘时，煤位于导水断层下盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设tgHtgHHLLLLmlmlasin321二位于导水断层下盘时，煤二位于导水断层下盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设(2)(2)计算公式： 20m式中 L顺层防水煤柱宽度(m)； L1、L2、L3顺层防水煤柱分段宽度(m)； 断层面与煤层的夹角(，取锐角)； 岩移塌陷边与煤层的夹角(，取锐角)； Hml导水冒落裂隙带高度(m)；三煤层位于不导水断层上盘时，煤三煤层位于不导水断层上盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设1 1、含水层高于冒裂带时，煤、含水层高于冒裂带时，煤( (岩岩) )柱的留设柱

13、的留设2 2、含水层在冒裂带高度以内时，煤、含水层在冒裂带高度以内时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设3 3、含水层低于煤层时，煤、含水层低于煤层时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设1 1、含水层高于冒裂带时煤、含水层高于冒裂带时煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设tghtgHtgHhHLLLLLLmlmla)()()(221212tghHtgHhHLLLLLLmlmla2232441)()(时，用下式计算顺层防水煤柱的宽度：时，用下式计算顺层防水煤柱的宽度： 20m式中式中 h含水层至冒裂带高度含水层至冒裂带高度(m)。时，用下式计算顺层防水煤柱的宽度：时，用下式计算顺层防水煤柱的宽度：

14、20m式中式中 L4岩柱的宽度岩柱的宽度(m)。 含水层高于冒裂带时，煤(岩)柱的留设表示图 含水层高于冒裂带时，煤含水层高于冒裂带时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设sinaHLtgHtgHHLLLLLmlmlasin)(3321 2、含水层高于冒裂带时煤(岩)柱的留设 时时(图图6-2-4a)，用下式计算顺层防水煤柱，用下式计算顺层防水煤柱的宽度：的宽度： 20m 时时(图图6-2-4b)，用下式计算顺层防水煤柱，用下式计算顺层防水煤柱的宽度：的宽度： 20m含水层在冒裂带高度以内时含水层在冒裂带高度以内时, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设表示图柱的留设表示图含水层在冒裂带高度以内时含

15、水层在冒裂带高度以内时, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设tghhHLLLca22123、含水层低于煤层时煤(岩)柱的留设 式中 hc含水层至煤层的层间距(m)。含水层低于煤层时含水层低于煤层时, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设四煤层位于不导水断层下盘时，煤四煤层位于不导水断层下盘时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设1 1、含水层位于冒裂带上限附近时，煤、含水层位于冒裂带上限附近时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设2 2、含水层底面高于冒裂带高度时，煤、含水层底面高于冒裂带高度时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设3 3、含水层底面低于冒裂带高度时，煤、含水层底面低于冒裂

16、带高度时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设4 4、含水层顶面低于煤层时，煤、含水层顶面低于煤层时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设1 1、含水层位于冒裂带上限附近时，煤、含水层位于冒裂带上限附近时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设含水层位于冒裂带上限附近时,断层防水煤柱的留设方法与“煤层位于导水断层下盘时一样。 含水层位于冒裂带上限附近时，煤含水层位于冒裂带上限附近时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设tghHtgHhHLLLLmlmla223212 2、含水层底面高于冒裂带高度时，煤、含水层底面高于冒裂带高度时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设含水层底面高于冒裂带高度时，煤含水层底面

17、高于冒裂带高度时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设tgMtgMHLLLLa22321sin3 3、含水层底面低于冒裂带高度时，煤、含水层底面低于冒裂带高度时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设 式中 M2含水层顶面至煤层的层间距(m)。 含水层底面低于冒裂带高度时含水层底面低于冒裂带高度时, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设tghhHaaLLcca22)(4 4、含水层顶面低于煤层时，煤、含水层顶面低于煤层时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设 式中 a含水层至煤层的顺层间隔(m)。 含水层顶面低于煤层时含水层顶面低于煤层时, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设四、断层的注浆堵

18、水四、断层的注浆堵水导水断层及断裂破碎带往往作为导水通道，将含水层中水导入采掘空间，对矿井平安呵斥要挟，封堵断层导水通道就是利用注浆工程切断这种过水途径而到达预防或治理矿井水害的目的。对于经过各种勘探手段曾经查明的有能够发生突水事故并给矿井正常消费带来平安要挟的导水断层及断裂破碎带，应在采掘工程揭露或发生突水之前进展封堵或注浆改造，到达预防突水事故发生的目的。1.直接封堵法2.间接封堵法 1 1、 掘进巷道前方导水断层注浆改掘进巷道前方导水断层注浆改造工程表示图造工程表示图 掘进巷道前方导水断层注浆改造工程表示图掘进巷道前方导水断层注浆改造工程表示图2 2、 井下封堵突水断层进水口工程表示图井

19、下封堵突水断层进水口工程表示图 井下封堵突水断层进水口工程表示图井下封堵突水断层进水口工程表示图 3、地面封堵过水巷道工程表示图 地面封堵过水巷道工程表示图地面封堵过水巷道工程表示图实例实例1 1 某矿某矿92049204采面注浆堵水工程采面注浆堵水工程某矿某矿92049204采面注浆堵水工程采面注浆堵水工程 地质剖面图地质剖面图实例实例2 2 某矿某矿3110431104任务面注浆堵水工程任务面注浆堵水工程某矿某矿3110431104任务面注浆堵水工程任务面注浆堵水工程突水口地段地质剖面图突水口地段地质剖面图实例实例3 3 某矿某矿F6F6断层薄弱带的注浆加固断层薄弱带的注浆加固某矿某矿F6F6断层薄弱带的注浆加固断层薄弱带的注浆加固 某矿注浆加固过断层表示图某矿注浆加固过断层表示图五、水闸墙封堵突水点 当突水口水源的过水通道条件清楚而又集中，且具备灌浆封堵条件时，可采用有效的灌浆封堵方法，即所谓 “卡脖子法。灌浆可在地面进展，也可在井下进展。水闸墙运用实例：方庄煤矿利用水闸墙及注堵突水点方法减少矿井排水量。方庄方庄1204112041上副巷突水点剖面表示图上副巷突水点剖面表示图 方庄煤矿控制机归顺突水水流概略图 方庄煤矿控制机归顺突水水流概略图方庄煤矿控制机归顺突水水流概略图11突水点；突水点；22突水水流漫流方向；突水水流漫流方向；33归顺后的