矿井水灾防治-第四章

1、第四章第四章煤矿不同类型水害的防治煤矿不同类型水害的防治 2煤矿不同类型水害的防治煤矿不同类型水害的防治底板水底板水地表水地表水老窑水老窑水松散裂隙水松散裂隙水顶板水顶板水水害防治水害防治3 地表防治水地表防治水是在地面修筑一些防排水工程，防止是在地面修筑一些防排水工程，防止降雨汇集水和地表水流降雨汇集水和地表水流(涌涌)入工业广场或通过渗漏流入入工业广场或通过渗漏流入井下，保障矿井安全所采取的技术措施。井下，保障矿井安全所采取的技术措施。 地表防治水工作主要包括：地表防治水工作主要包括：1、河床铺底与填堵陷、河床铺底与填堵陷坑；坑；2、排除积水；、排除积水；3、河流改道；、河流改道；4、修建

2、水库及修筑、修建水库及修筑排洪渠；排洪渠；5、防洪堤等。、防洪堤等。地表水防治地表水防治4地表水防治地表水防治 必要性必要性 矿井水的主要来源是矿井水的主要来源是地表水地表水和和大气降水大气降水的渗透补的渗透补给，即使含水层向矿井充水，其最终补给也是大气降给，即使含水层向矿井充水，其最终补给也是大气降水或地表水，充水含水层只不过是它的直接或间接通水或地表水，充水含水层只不过是它的直接或间接通道罢了。道罢了。 未能接受大气降水和地表水补给或补给量较少的未能接受大气降水和地表水补给或补给量较少的充水含水层，一般是易于疏干的。因此矿井防治水最充水含水层，一般是易于疏干的。因此矿井防治水最重要的一个环

3、节，就是防治地表水或大气降水的重要的一个环节，就是防治地表水或大气降水的渗透渗透补给补给。5地表水防治地表水防治 防治方法防治方法 有效的矿井防治水工作应该采取有效的矿井防治水工作应该采取井下着眼、地面着手井下着眼、地面着手的方针，的方针，防、排、治防、排、治相互结合。相互结合。 防治措施防治措施 在近山区，以蓄为主，蓄防结合；在近山区，以蓄为主，蓄防结合； 在矿区外围，以防为主，排放结合；在矿区外围，以防为主，排放结合； 在矿区内部，以导流为主，导排结合；在矿区内部，以导流为主，导排结合；6地表水防治地表水防治 注意的问题注意的问题 编制基本图件，分析充水条件；编制基本图件，分析充水条件；

4、掌握降水强度与补给强度；掌握降水强度与补给强度； 掌握补给条件和范围，设计具体工程；掌握补给条件和范围，设计具体工程； 掌握当地降水规律和强度，合理建设防洪工程规模；掌握当地降水规律和强度，合理建设防洪工程规模； 掌握矿区最高洪水位和淹及范围；掌握矿区最高洪水位和淹及范围； 根据水利工程的要求，设计沟渠堤坝的抗洪强度和排根据水利工程的要求，设计沟渠堤坝的抗洪强度和排泄能力。泄能力。7地表水防治措施地表水防治措施地表水防治措施从以下两个方面来分析：地表水防治措施从以下两个方面来分析：一、地表水防治的综合措施一、地表水防治的综合措施二、地表防渗工程及措施二、地表防渗工程及措施8一、地表水防治的综合

5、措施一、地表水防治的综合措施( (一一) )山区矿井地表水的防山区矿井地表水的防治措施治措施( (二二) )平原区矿井地表水的平原区矿井地表水的防治措施防治措施9（一）山区矿井地表水的综合防治措施（一）山区矿井地表水的综合防治措施 地表水向井下严重渗漏，汛期威胁矿井安全时，应在漏水段地表水向井下严重渗漏，汛期威胁矿井安全时，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；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

6、岩水量，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溶暗河的河水( (洪水洪水) )； 当河谷下煤层顶底板坚硬，采后形成塌陷沟当河谷下煤层顶底板坚硬，采后形成塌陷沟( (坑坑) )，无条件充，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。修建渡槽，地形有利时，沟河可以改道。 若矿井井口、平硐硐口存在洪水威胁时，应作如下处理：若矿井井口、平硐硐口存在洪水威胁时，应作如下处理： 治理小窑、采空区的塌陷坑或岩溶塌陷坑。可根据情况，分治理小窑、采空区的塌陷坑或岩溶塌陷坑。可根

7、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，必要时应修建拦洪坝和疏导工程。在易发生活区要避开泥石流，必要时应修建拦洪坝和疏导工程。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。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。10（二）平原区矿井地表水的综合防治措施（二）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受河流泛滥威胁的矿井，

8、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。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塌陷坑( (洞洞) )，应用块石，应用块石( (或片石或片石) )、砂和粘土填实或设泵排水。、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，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

9、措施。后采煤，或者采取其它有效的措施。 当河流或其它地表水体是矿井充水的直接或间接充水水源，当河流或其它地表水体是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。夯实。11二、地表防渗工程及措施二、地表防渗工程及措施(一一)封堵地面塌陷裂隙通道的措施封堵地面塌陷裂隙通道的措施(二二)漏水河床漏水河床(冲沟冲沟)铺底措施铺底措施(三三)河流改道或截弯取直措施河流改道或截弯取直措施(四四)

10、修筑排洪渠、防洪堤的措施修筑排洪渠、防洪堤的措施(五五)地面帷幕截流注浆截流措施地面帷幕截流注浆截流措施12 塌陷坑堵填方法示意图塌陷坑堵填方法示意图 渡洪槽示意图渡洪槽示意图（一）（一）封堵地面塌陷裂隙通道的措施封堵地面塌陷裂隙通道的措施 1、封堵塌陷坑和裂隙、封堵塌陷坑和裂隙 2、围截隔离塌陷裂隙区、围截隔离塌陷裂隙区 3、将洪水引出塌陷裂隙区、将洪水引出塌陷裂隙区13 人工河床衬砌断面示意图人工河床衬砌断面示意图（二）漏水河床（二）漏水河床( (冲沟冲沟) )铺底措施铺底措施漏水河床漏水河床( (冲沟冲沟) )铺底的原则铺底的原则 (1)(1)不应过多缩小原河床断面，人工铺设河床断面尺寸

11、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。的确定应进行水力计算。 (2)(2)铺设人工河床的材料应尽量就地取材。铺设人工河床的材料应尽量就地取材。 (3)(3)铺砌方式必须同时满足防渗、防潜蚀、防冲刷。铺砌方式必须同时满足防渗、防潜蚀、防冲刷。14 整铺河床示意图整铺河床示意图 衬砌进出口段的要求：衬砌进出口段的要求： (1)(1)护砌段的上下游均应超出渗漏段一定距离。护砌段的上下游均应超出渗漏段一定距离。 (2)(2)进出口段应保持水流顺畅，或做成进出口段应保持水流顺畅，或做成“八八”字墙。字墙。 (3)(3)护砌结构的始末应设截渗墙，以免冲毁护砌结构，护砌结构的始末

12、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。同时可防止水流由护砌的两端潜入渗漏段。 整铺河床示意图整铺河床示意图1-1-灰岩；灰岩；2-2-页岩；页岩；3-3-整铺后的人工河床整铺后的人工河床15（三）河流改道或截弯取直措施（三）河流改道或截弯取直措施 河流改道的原则：河流改道的原则： (1)(1)河流改道一般工程量大，投资多，一般不宜轻易采用，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。应通过技术经济比较后再行设计施工。 (2)(2)要考虑矿区发展远景和工农业布局，既要避免二次改要考虑矿区发展远景和工农业布局，既要避免二次改道，又

13、不要因改道而影响矿区的工农业和生活用水。道，又不要因改道而影响矿区的工农业和生活用水。 河流改道设计：河流改道设计： (1)(1)人工河道路线选择应尽量走洼地，工程地质条件好，人工河道路线选择应尽量走洼地，工程地质条件好，线路短。线路短。 (2)(2)人工河道起点和终点应顺应河势。河道坡度要合理，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。过最大洪水量。 (3)(3)在人工河道起点处，须在原河道上设置拦河坝，将水在人工河道起点处，须在原河道上设置拦河坝，将水流引入新河道。坝址

14、及人工河道应选择在隔水岩层上，必要流引入新河道。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。时还应对局部河段进行防渗处理。 (4)(4)拦河坝距人工河道衔接部位应有一定距离，以免拦河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。坝被水流冲溃。16河流改道示意图河流改道示意图 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河流改道及截弯取直示意图17（四）修筑排洪渠、防洪堤的措施（四）修筑排洪渠、防洪堤的措施1、排洪渠的布置、排洪渠的布置2、排洪渠的布置原则、排洪渠的布置原则3、排洪渠的布置构造要求、排洪渠的布置构造要求4、防洪堤、防洪堤18 排排(

15、 (截截) )洪渠布置示意图洪渠布置示意图 在塌陷区上方修排洪沟示意图在塌陷区上方修排洪沟示意图1 1、排洪渠的布置、排洪渠的布置19 排洪渠进出口布置示意图排洪渠进出口布置示意图2 2、排洪渠的布置原则、排洪渠的布置原则 1 1）渠线走向的布置原则）渠线走向的布置原则 2 2）进出口的布置原则）进出口的布置原则203 3、排洪渠的布置构造要求、排洪渠的布置构造要求 跌水布置示意图跌水布置示意图 复式断面排洪明渠示意图复式断面排洪明渠示意图214 4、防洪堤、防洪堤 在无法布置排洪渠的地段，也可布设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。以阻挡洪水进入矿区。防洪堤布设的

16、一般原则：防洪堤布设的一般原则： (1)(1)应尽量选用当地材料；应尽量选用当地材料； (2)(2)堤脚应离开岸边一定距离；堤脚应离开岸边一定距离； (3)(3)堤轴线应和洪水流向平行；堤轴线应和洪水流向平行； (4)(4)在易冲刷段应进行护砌，必要时应在迎水面上砌石或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。水泥抹面。 22（五）地面帷幕注浆截流措施（五）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，可采用响，而其它防治方法又不宜采用时，可采用注注浆帷幕截流浆帷幕截流的方法，切断河水对矿坑的渗漏与的

17、方法，切断河水对矿坑的渗漏与倒灌。倒灌。23帷幕截流背景帷幕截流背景1 1(a)(a)某矿各灰岩含水层与第四系含水层接触关系示意图某矿各灰岩含水层与第四系含水层接触关系示意图24帷幕截流背景帷幕截流背景2 2(b)(b)某矿煤系被小汶河覆盖状况示意图某矿煤系被小汶河覆盖状况示意图25帷幕的设计与施工帷幕的设计与施工 某矿灌浆帷幕位置及各段长度示意图某矿灌浆帷幕位置及各段长度示意图(为施工顺序为施工顺序) )26矿井底板水的防治矿井底板水的防治 一、底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价一、底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价 二、底板水的疏水降压二、底板水的疏水降压 三、隔水层薄弱带

18、的注浆加固三、隔水层薄弱带的注浆加固 四、利用隔水层带压开采四、利用隔水层带压开采27一、底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价一、底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价 ( (一一) )采动条件下底板破坏的规律采动条件下底板破坏的规律( (二二) )底板突水因素分析底板突水因素分析( (三三) )底板突水预测方法底板突水预测方法( (四四) )带压开采安全度评价带压开采安全度评价28（一）采动条件下底板破坏的规律（一）采动条件下底板破坏的规律(c)(c)工作面周围支承压力分布工作面周围支承压力分布特征特征采动空间内应力重新分布示意图采动空间内应力重新分布示意图(b)(b)工作面底板剪

19、切带分工作面底板剪切带分布特征布特征(a)(a)随工作面推进底板受力随工作面推进底板受力特征特征29下三带的发育下三带的发育 1.“1.“下三带下三带”发育特征发育特征 2. “2. “下三带下三带”的确定的确定)(312hhhh 底板隔水层在开采条件下三带分布示意图底板隔水层在开采条件下三带分布示意图30（二）底板突水因素分析（二）底板突水因素分析 含水层富水性及水压含水层富水性及水压 破裂构造破裂构造 矿压破坏深度矿压破坏深度 隔水层厚度、岩性组合隔水层厚度、岩性组合 山东矿业学院特殊开采所经验公山东矿业学院特殊开采所经验公式式(2002(2002年年) )：式中式中 CpCp采动对底板的

20、破坏深度，采动对底板的破坏深度，m m； L L工作面斜长，工作面斜长，m m； H H采深，采深，m m； a a煤层倾角，煤层倾角，； f f底板岩层坚固性系数底板岩层坚固性系数 采煤工作面底板受力、剪切带分布图采煤工作面底板受力、剪切带分布图0.009110.04480.31137.9291ln24LCHafP31（三）底板突水预测方法（三）底板突水预测方法1、采掘前的突水预测、采掘前的突水预测2、采掘过程中的突水预测、采掘过程中的突水预测321 1、采掘前的突水预测、采掘前的突水预测 (1)(1)水文地质方法水文地质方法 (2)(2)突水系数分析法突水系数分析法突水系数突水系数指单位隔

21、水层厚度所承受的水压，又称水压比，其表指单位隔水层厚度所承受的水压，又称水压比，其表达式为：达式为： 式中式中 T Ts s突水系数，突水系数，MPa/mMPa/m； PP作用于隔水层底板的水压力，作用于隔水层底板的水压力，MP MP M Mi i底板隔水岩中某一性质岩石的厚度，底板隔水岩中某一性质岩石的厚度，m m； Y Yi i底板隔水岩中底板隔水岩中i i层岩石等值隔水系数层岩石等值隔水系数( (泥岩为泥岩为1 1，砂页岩，砂页岩为为0.70.7，页岩为，页岩为0.50.5，断层破碎带岩石为，断层破碎带岩石为0.35)0.35) C Cp p采动对底板的破坏深度，采动对底板的破坏深度，m

22、 m； nn隔水层层数。隔水层层数。 SPPTMC1niiiMM Y332 2、采掘过程中的突水预测、采掘过程中的突水预测(1)(1)钻探方法钻探方法 探测高水压区探测高水压区( (若其值远远低于奥灰水压若其值远远低于奥灰水压(CHA 0.4(CHA 0.41.0MPa1.0MPa以上以上) )则不突水。则不突水。 探测底板水的导升高度探测底板水的导升高度( (当导升高度上界进入或达到当导升高度上界进入或达到矿压破坏区时矿压破坏区时) )，往往发生突水。，往往发生突水。(2)(2)物探方法物探方法(3)(3)突水征兆的监测突水征兆的监测 一摸二看三四听；一摸二看三四听； 五红六汗硫化氢；五红六

23、汗硫化氢； 七上八下九水沟；七上八下九水沟； 嘴尝手捏身体冷。嘴尝手捏身体冷。34（四）带压开采安全度评价（四）带压开采安全度评价1、掘进巷道底板隔水层安全隔水厚度、掘进巷道底板隔水层安全隔水厚度2、回采工作面底板隔水层突水系数、回采工作面底板隔水层突水系数3、安全水头值、安全水头值351 1、掘进巷道底板隔水层安全隔水厚度、掘进巷道底板隔水层安全隔水厚度计算公式：计算公式：式中：式中： tt安全隔水厚度安全隔水厚度(m)(m)； LL巷道底板宽度巷道底板宽度(m)(m)； 底板隔水层的平均容重底板隔水层的平均容重(t/m(t/m3 3) )； K Kp p底板隔水层的平均抗张强度底板隔水层的

24、平均抗张强度(10-2MPa)(10-2MPa)； HH底板隔水层承受的水头压力底板隔水层承受的水头压力 (10-2MPa)(10-2MPa)。如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。22(8)4PLLKpHLtK362 2、回采工作面底板隔水层突水系数、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底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06 MPa/m0.06 MPa/m就可认为是安全就可认为是安全的，正常块段的，正常块段( (隔水层完整无断裂构造破坏隔水层完整无断裂构造破坏) )不大于不大于0.1 MPa/m0.1

25、 MPa/m就可认为是就可认为是安全的。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；性； 较安全区：是指突水系数小于较安全区：是指突水系数小于0.06MPa/m0.06MPa/m，存在底板突水的可能性，存在底板突水的可能性，需采取防治水措施，进行带压开采；需采取防治水措施，进行带压开采； 危险区：是指突水系数介于危险区：是指突水系数介于0.06-0.1 MPa/m0.06-0.1 MPa/m，突水的危险性较大，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；在岩层完整构造简单地带采

26、取安全措施的情况下可进行带压开采； 最危险区：是指突水系数大于最危险区：是指突水系数大于0.1MPa/m0.1MPa/m，是底板突水的最危险地段。，是底板突水的最危险地段。1SniiiPTMMMM373 3、安全水头值、安全水头值(1)(1)掘进巷道安全水头值掘进巷道安全水头值式中式中 H H底板隔水层能够承受的安全水压底板隔水层能够承受的安全水压(10-2MPa)(10-2MPa)； t t底板隔水层厚度底板隔水层厚度(m)(m)； L L巷道宽度巷道宽度(m)(m)； 底板隔水层的平均容重底板隔水层的平均容重(t/m(t/m3 3) )； KpKp底板隔水层的平均抗张强度底板隔水层的平均抗

27、张强度(10-2MPa) (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，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。巷道有底板突水的危险；反之，可以安全掘进。(2)(2)回采工作面安全水头值回采工作面安全水头值 式中式中 P P底板隔水层能够承受的安全水压底板隔水层能够承受的安全水压(MPa(MPa) )； M M底板隔水层厚度底板隔水层厚度(m)(m)； TsTs突水系数突水系数(MPa/m(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

28、板突水的危险；反之，可以安全回采。有底板突水的危险；反之，可以安全回采。222PtHKtL SPTM38v底板水的防治应遵循十六个字方针：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。整体研究，逐块分析，因地制宜，先易后难。二、底板水的疏水降压二、底板水的疏水降压(一一)地表疏水降压地表疏水降压(二二)井下疏水降压井下疏水降压(三三)井上下联合疏水降压井上下联合疏水降压39（一）地表疏水降压（一）地表疏水降压地表疏降模式地表疏降模式40地表疏降钻孔地表疏降钻孔( (井井) )平面布置方式平面布置方式地表疏降钻孔地表疏降钻孔( (井井) )平面布置方式平面布置方式41（

29、二）井下疏水降压（二）井下疏水降压下行式井下疏水降压钻孔下行式井下疏水降压钻孔注意注意! !当下伏含水层的水头压力过高（大于当下伏含水层的水头压力过高（大于4 45MPa5MPa）时，井下放）时，井下放水钻孔施工就很困难，此时此法不宜采用。水钻孔施工就很困难，此时此法不宜采用。 (a) (a) 底板疏水降压孔平面布置示意图底板疏水降压孔平面布置示意图 (b)(b)底板疏水降压孔剖面示意图底板疏水降压孔剖面示意图42（三）井上下联合疏水降压（三）井上下联合疏水降压 井上下联合疏水降压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，可当地面或井下单一疏降方式效果不好或不够经济

30、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面地面供水( (工业、农业、居民饮用工业、农业、居民饮用) )紧张，另一方面井下水害严紧张，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。供水水源地，实现疏供水结合。压力传递式井下疏水孔压力传递式井下疏水孔压力传递式井下疏降钻孔压力传递式井下疏

31、降钻孔43三、隔水层薄弱带的注浆加固三、隔水层薄弱带的注浆加固 注浆防治矿井水害技术优点：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。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。诱发的生态环境恶化和其他相关的地质灾害发生。 具体防治方法具体防治方法 (一一)改造含水层为隔水层，增加隔水层厚度改造含水层为隔

32、水层，增加隔水层厚度 (二二)提高隔水层的阻水性提高隔水层的阻水性 (三三)其它防治方法其它防治方法44（一）改造含水层为隔水层，增加隔水层厚度（一）改造含水层为隔水层，增加隔水层厚度底板含水层注浆改造技术示意图底板含水层注浆改造技术示意图45（二）（二） 提高隔水层的阻水性提高隔水层的阻水性 煤层底板隔水层破碎带注浆加固示意图煤层底板隔水层破碎带注浆加固示意图46 地面防渗堵漏：地面防渗堵漏：在煤层底板下伏奥灰含水层的露头部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

33、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。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：改变采煤方法：对于隔水底板厚度较薄，突水威胁严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，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

34、底板抵抗水压的能力；快速回采、人工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。变而降低其力学强度的危险。（三）其它防治方法（三）其它防治方法47矿井顶板水防治矿井顶板水防治一、煤层顶板涌水因素分析及顶板涌水预测一、煤层顶板涌水因素分析及顶板涌水预测二、防水煤二、防水煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设三、顶板水的超前疏干三、顶板水的超前疏干四、注浆截流四、注浆截流五、改变采煤技术五、改变采煤技术48一、煤层顶板涌水因素分析及预测一、煤层顶板涌水因素分析及预测 (一一)采动条件下

35、覆岩破坏的规律采动条件下覆岩破坏的规律 (二二)影响覆岩破坏的因素影响覆岩破坏的因素 (三三)顶板突水预测顶板突水预测49（一）采动条件下覆岩破坏的规律（一）采动条件下覆岩破坏的规律覆岩破坏分带示意图覆岩破坏分带示意图50（二）影响覆岩破坏的因素（二）影响覆岩破坏的因素覆岩性质及组合特征覆岩性质及组合特征 1 1）坚硬）坚硬- -坚硬型坚硬型 2 2）软弱）软弱- -软弱型软弱型 4 4）坚硬）坚硬- -软弱型软弱型 3 3）软弱）软弱- -坚硬型坚硬型煤层赋存及开采因素煤层赋存及开采因素 1 1）采厚）采厚 2 2）分层数及回采垂高）分层数及回采垂高 3 3）开采面积）开采面积 4 4）地质

36、构造）地质构造 5 5）采煤方法及顶板管理）采煤方法及顶板管理 6 6）覆岩破坏的延续时间）覆岩破坏的延续时间 51（三）矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定（三）矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定1 1导水裂隙带发育高度的计算导水裂隙带发育高度的计算 冒落带、裂隙带波及地表水体造成突水示意图冒落带、裂隙带波及地表水体造成突水示意图52 (1) 垮落带高度垮落带高度 根据岩石的强度，其垮落带计算公式如下：根据岩石的强度，其垮落带计算公式如下：53(2) 导水裂缝带高度导水裂缝带高度式中： 煤层累计采厚，m； 单层采厚不超过3m，累计采厚不超过15m。M54（三）矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定

37、（三）矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定55（三）矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定（三）矿层顶板导水裂隙带的发育高度的确定 56防水安全煤岩柱保护层厚度防水安全煤岩柱保护层厚度57防砂安全煤岩柱保护层厚度防砂安全煤岩柱保护层厚度58急倾斜煤层防水及防砂煤岩保护层厚度急倾斜煤层防水及防砂煤岩保护层厚度59二、防水煤二、防水煤( (岩岩) )柱的留设措施柱的留设措施* *防水煤防水煤( (岩）柱：在井下受水害威胁的地带，为防止水突然涌入而岩）柱：在井下受水害威胁的地带，为防止水突然涌入而保留一定宽度或厚度暂不采动得煤柱。位置不同可以分为不同的种保留一定宽度或厚度暂不采动得煤柱。位置不同可以分为不

38、同的种类：断层防水煤柱、井田边界煤柱、上下水平防水煤柱、水淹区防类：断层防水煤柱、井田边界煤柱、上下水平防水煤柱、水淹区防水煤柱、地表水体防水煤柱、冲击层防水煤柱。水煤柱、地表水体防水煤柱、冲击层防水煤柱。使用条件：使用条件：隔水层厚度满足不了隔水层厚度满足不了H H安安H H裂裂+H+H保保的要求时的要求时( (一一) )基岩裸露区防水煤基岩裸露区防水煤( (岩岩) )柱的留设；柱的留设；( (二二) )煤层露头或浅部被松散含水层覆盖时，防水煤煤层露头或浅部被松散含水层覆盖时，防水煤( (岩岩) )柱的留设；柱的留设；( (三三) )在水淹区、采空积水区下掘进时，防水煤在水淹区、采空积水区下

39、掘进时，防水煤( (岩岩) )柱的留设；柱的留设；( (四四) )上、下两层煤之间防水煤上、下两层煤之间防水煤( (岩岩) )柱的留设。柱的留设。60（一）基岩裸露区防水煤（一）基岩裸露区防水煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设 基岩风化裂隙较发育时，基岩风化裂隙较发育时，防水煤防水煤( (岩岩) )柱的留设；柱的留设； 防水煤防水煤( (岩岩) )柱的总厚度应柱的总厚度应满足下式要求：满足下式要求： 基岩风化裂隙不发育时，基岩风化裂隙不发育时，防水煤防水煤( (岩岩) )柱的留设；柱的留设； 根据上式计算的防水煤根据上式计算的防水煤( (岩岩) )柱高度，不得小于柱高度，不得小于20m20m。

40、煤系地层无松散层覆盖时防水煤柱的留设煤系地层无松散层覆盖时防水煤柱的留设H安H裂+H保+H风61（二）煤层露头或浅部被松散含水层覆盖时，防水煤（二）煤层露头或浅部被松散含水层覆盖时，防水煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设 煤层露头部位被松散含水砂层、砂砾层覆盖时煤层露头部位被松散含水砂层、砂砾层覆盖时62（三）在水淹区、采空积水区下掘进时，防水煤（三）在水淹区、采空积水区下掘进时，防水煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设在水淹区、采空积水区下掘进时防水煤在水淹区、采空积水区下掘进时防水煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设63（四）上、下两层煤之间防水煤（四）上、下两层煤之间防水煤( (岩岩) )柱

41、的留设柱的留设 多煤层边界防水煤柱之一多煤层边界防水煤柱之一 多煤层边界防水煤柱之二多煤层边界防水煤柱之二64三、顶板水的超前疏干三、顶板水的超前疏干(一一)疏干类型疏干类型(二二)常见的疏干方式常见的疏干方式65（一）疏干类型（一）疏干类型 地表井群疏干地表井群疏干 据部分矿区实践经验，渗透系数大于据部分矿区实践经验，渗透系数大于3m/d3m/d的潜水含水的潜水含水层和大于层和大于0.30.30.5m/d0.5m/d的承压含水层均可取得良好的疏干的承压含水层均可取得良好的疏干效果。效果。 巷道疏干巷道疏干 适用于某一固定部位（如露天矿的非工作帮）的疏干适用于某一固定部位（如露天矿的非工作帮）

42、的疏干或断面截流或断面截流 。 采准巷道疏干采准巷道疏干 广泛应用于采区顶板含水层及顶板流砂层的疏干。广泛应用于采区顶板含水层及顶板流砂层的疏干。 多井联合疏干多井联合疏干 顶板含水层分布范围较广，补给水量较大顶板含水层分布范围较广，补给水量较大 。66（二）常见的疏干方式（二）常见的疏干方式 1 1、地表疏干、地表疏干 2 2、巷道疏干、巷道疏干 3 3、井下钻孔疏水、井下钻孔疏水 4 4、吸水钻孔疏水、吸水钻孔疏水 5 5、井上下联合疏水、井上下联合疏水671 1、地表疏干、地表疏干地表疏降模式图地表疏降模式图68地表疏降钻孔地表疏降钻孔( (井井) )平面布置方式平面布置方式地表疏降钻孔

43、地表疏降钻孔( (井井) )平面布置方式平面布置方式692 2、巷道疏干、巷道疏干 1)1)石门疏水石门疏水石门多含水层疏水石门多含水层疏水702 2、巷道疏水、巷道疏水2)2)采准采准”巷道疏水巷道疏水 利用煤层采准巷道疏放顶板水利用煤层采准巷道疏放顶板水713 3、井下钻孔疏水、井下钻孔疏水 直通式井下疏水孔直通式井下疏水孔直通式疏水钻孔直通式疏水钻孔72上行式井下疏水孔上行式井下疏水孔顶板上行式疏水孔顶板上行式疏水孔73水平水平( (近水平近水平) )式井下疏水孔式井下疏水孔采动放水采动放水通过探查，证实煤层直接充水含水层与强含水层或其它水通过探查，证实煤层直接充水含水层与强含水层或其它

44、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。部位首先回采，实行采动放水疏干，保证后期回采安全。 井下水平或近水平疏水孔井下水平或近水平疏水孔744 4、吸水钻孔疏水、吸水钻孔疏水吸水钻孔示意图吸水钻孔示意图755 5、井上下联合疏水、井上下联合疏水 1) 1)地表井下联合疏干地表井下联合疏干 在同一矿井在同一矿井( (区内区内) )，同时采用地表疏水和井，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

45、一疏干方式效果不好或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。不够经济合理时采用。 2)2)供疏结合的联合疏水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，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，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。实现供疏结合。76四、注浆截流四、注浆截流 露天矿坑剥离含水层建造截流帷幕墙露天矿坑剥离含水层建造截流帷幕墙露天矿坑剥离含水层建造截流帷幕墙露天矿坑剥离含水层建造截流帷幕墙77煤层直接顶板

46、含水层帷幕截流注浆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煤层直接顶板含水层帷幕截流注浆78注浆封堵顶板水注浆封堵顶板水注浆封堵顶板水注浆封堵顶板水79五、改变采煤方法五、改变采煤方法充填式开采法充填式开采法 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) 在逆断层含水体下或积水老窑下采煤时膏体充填绿色开采技术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）”是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

47、斜煤层，则可采用长走向小阶段间歇开采分区隔离开采法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条带式开采法 80断层水防治断层水防治一、一、断裂带充水规律断裂带充水规律二、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81一、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) )

48、断层的断层的“活化活化”82（一）断裂带的划分（一）断裂带的划分u断裂内带断裂内带u断裂外带断裂外带u断裂中带断裂中带 断裂构造影响范围分带示意图断裂构造影响范围分带示意图83（二）断裂带充水特征（二）断裂带充水特征84（三）断裂两盘含水层和煤层的对接关系类型（三）断裂两盘含水层和煤层的对接关系类型85（四）断层的（四）断层的“活化活化”突发性涌水突发性涌水( (突水突水) )形成示意图形成示意图86二、断层水的探放二、断层水的探放( (一一) )探放断层水的原则及探查内容探放断层水的原则及探查内容( (二二) )探放断层水的方法探放断层水的方法( (三三) )断层水的预防与处理断层水的预防与

49、处理87（一）探放断层水的原则及探查内容（一）探放断层水的原则及探查内容1 1、探放断层水的原则、探放断层水的原则2 2、探放断层水的探查内容、探放断层水的探查内容881 1、探放断层水的原则、探放断层水的原则探放断层水的原则：探放断层水的原则： (1)、采掘工作面前方或附近预测有断层存在，但其具、采掘工作面前方或附近预测有断层存在，但其具体位置不清或控制不够严密时。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、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，可能发生突水事故时。置和含（导）水性不清，可能发生突水事故时。 (3)、采掘工作面底

50、板隔水层厚度与实际承受的水压都、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（即安全隔水层厚度和安全水压的临界值）处于临界状态（即安全隔水层厚度和安全水压的临界值）在采煤工作面前方和采面影响范围内，是否有断层情况不在采煤工作面前方和采面影响范围内，是否有断层情况不清，一旦触及很可能发生突水事故时。清，一旦触及很可能发生突水事故时。 (4)、断层已被巷道揭露或穿过，暂时没有出水迹象，、断层已被巷道揭露或穿过，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，有可能导致断层活化并引起突水，须要探明深部其响下，有可能

51、导致断层活化并引起突水，须要探明深部其是否以与强含水层或底板水导升高度相连通时。是否以与强含水层或底板水导升高度相连通时。891 1、探放断层水的原则、探放断层水的原则 (5)、井巷工程接近或即将穿过的断层浅部不含、井巷工程接近或即将穿过的断层浅部不含（导）水，但在深部有可能突水时。（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、根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求要求 ，必须探明断层时。，必须探明断层时。 (7)、采掘工作面距已知含水断层、采掘工作面距已知含水断层60米时。米时。 (8)、采掘工作面接近推断含水断层、采掘工作面接近推断含水断层100米时

52、。米时。 (9)、采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短、采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。时。(10)、采区内构造不明，含水层水压又大于、采区内构造不明，含水层水压又大于2Mpa-3Mpa时。时。902 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、断层带宽度断层的位置、产状要素、断层带宽度( (包括内、中、包括内、中、外三带外三带) )及伴生及伴生( (或派生或派生) )构造和其导水性、富水性构造和其导水性、富水性等。等。 断层带的充填物及充填程度、胶结物及胶结程度，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

53、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含水层的实际间距( (即隔水层的厚度即隔水层的厚度) )。 断层与其它含断层与其它含( (导导) )水断层、陷落柱或其它水体交水断层、陷落柱或其它水体交切部位及其富水性。切部位及其富水性。91（二）探放断层水的方法（二）探放断层水的方法(1)(1) 工作面前方已知或预想有含工作面前方已知或预想有含( (导导) )水断层的探查水断层的探查工作面前方已知或预想有含工作面前方已知或预想有含( (导导) )水断层的探查水断层的探查92（二）探放断层水的方法（二）探放

54、断层水的方法(2)(2) 隔水岩柱厚度处于临界状态时，掘进工作面前方有无断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掘进工作面前方有无断层突水危险的探查93（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，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94（三）断层水的预防与处理（三）断层水的预防与处理断层水突出的防治措施断层水突出的防治措施95三、断层防水煤柱的留设三、断层防水煤柱的留设( (一一) )煤层

55、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96（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) )柱的柱的留设留设(1)(1) 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PKPKML35 . 0式中：式中：L煤柱留煤柱留设宽度；设宽度

56、； K安全系安全系数（一般取数（一般取25）；）； M煤层厚煤层厚度或采高度或采高(m）；）； P水头压力水头压力（kgf/cm2）；）； KP煤的抗煤的抗张强度（张强度（kgf/cm2）。）。97（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(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98 含水层高于冒裂带时，煤含水层高于冒裂带时，煤( (岩岩) )柱的留设示意图柱的留设示意图 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99含水层在冒裂带高度以内时含水层在冒裂带高度以内时

57、, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设示意图柱的留设示意图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) )柱的留设柱的留设1003 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1011 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含水层位于冒裂带上限附近时, ,断层防水煤柱的留设断层防水煤柱的留设方法与方法与“煤层位于导水断层下盘时煤层位于导水断层下盘时”相同。相同。 含水层位于冒裂

58、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1022 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，煤含水层底面高于冒裂带高度时，煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设1033 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 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1044 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 含水层顶面低于煤层

59、时含水层顶面低于煤层时, , 煤煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设105四、断层的注浆堵水四、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，对矿井安全造成威胁，封堵断层层中水导入采掘空间，对矿井安全造成威胁，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达到预导水通道就是利用注浆工程切断这种过水途径而达到预防或治理矿井水害的目的。对于通过各种勘探手段已经防或治理矿井水害的目的。对于通过各种勘探手段已经查明的有可能发生突水事故并给矿井正常生产带来安全查明的有可能发生突水事故并给矿井正常生产带来安全威胁的导水断层及断

60、裂破碎带，应在采掘工程揭露或发威胁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行封堵或注浆改造，达到预防突水事故发生突水之前进行封堵或注浆改造，达到预防突水事故发生的目的。生的目的。 1.1.直接封堵法直接封堵法 2.2.间接封堵法间接封堵法106 1 1、掘进巷道前方导水断层注浆改造工程示意图、掘进巷道前方导水断层注浆改造工程示意图 掘进巷道前方导水断层注浆改造工程示意图掘进巷道前方导水断层注浆改造工程示意图1072 2、井下封堵突水断层进水口工程示意图、井下封堵突水断层进水口工程示意图 井下封堵突水断层进水口工程示意图井下封堵突水断层进水口工程示意图108 3 3、地面封堵过水