第八章 矿井水文地质

第八章矿井水文地质第一节地下水的基本知识第二节矿井水的来源第三节矿井涌水量的预测方法第四节矿井水的防治第一节地下水的基本知识矿井水的危害：影响煤炭资源的开发；恶化矿井生产条件；增加采矿的成本；造成淹井事故。一、自然界中水的循环自然界中大气水、地表水和地下水是统一水体，它们之间存在着内在联系和不断相互转化的循环过程。水循环

水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续不断地循环运动的过程，称为水循环。

水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。水的循环示意图水循环意义

a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着能量交换和物质迁移。

b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。二、含水层和隔水层自然界中的岩层是在漫长的地质历史中形成，并经历了后期多次构造运动与各种地质构造改造，因而发育了许多不同成因，不同方向，不同规模的空隙。含水层（带）地下岩层空隙中，储存有在重力作用下可以自由流动水，称含水层（带）。隔水层（带）有些岩层的空隙不发育，不透水。含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存，从而构造含水地质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才具有赋存地下水；三、地下水的分类自然界有各种各样的地下水。有的埋藏很深、有的则很浅。有的水量大，有的水量小。总之，各种地下水在形咸、分布、运动、水质、水量等方面都有很大的不同。

按地下水的埋藏条件分类

潜水：是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动的地下水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面。

潜水主要由大气降水和地表水补给。多数情况下，补给区与分布区一致。所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经常是变化的，而且变化范围较大，其中以气候、地形的影响最为显著。

对采矿工作来说，潜水对建井及露天开采的影响较大，对地下开采影响较小。

潜水特征：A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给区一致；B）潜水面不承受静水压力；C）在重力作用下，由高向低流动，称潜水流；D）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。

承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。其补给区与分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。

特征：A）承压水具有静水压力；B）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；C）承压水迳流严格受隔水层控制，其埋藏分布主要取决于地质构造；D）承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响，但不如潜水显著，水位变化幅度小，一般有滞后性；F）由于有连续的隔水层的覆盖，承压水不易污染；在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承压水即可上涌，如出水口低于水源区，就会出现自流井(泉)。按含水层空隙性质分类

孔隙水：是指存在于疏松岩层的孔隙中的水；

导水性好补给充沛裂隙水：是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水；风化裂隙成岩裂隙构造裂隙岩溶水：是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；四、泉

泉是地下水的天然露头，是地下水的一种重要排泄方式，是蓄水构造水文地质特征的重要表现。

研究意义：确定水文地质单元的边界；阐明岩层的富水性；有帮于判断地下水的类型和动态变化；分析泉水了解补给水源水质；是理想的天然地下水资源；可减少水文勘探工作量。第二节矿井水的来源一、矿井水的分析大气降水：是露天矿的直接充水水源；是地下采煤的间接充水水源。大气降水对矿井充水强度与涌水量年降水量；降水性质；地形；煤层埋深；覆盖岩层的透水性。地表水：分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；地表水的性质和规模；地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和采煤方式的不同而变化；含水层水：是矿井的最经常和最主要的充水水源；多数情况：大气降水、地表水→含水层→矿井影响因素矿井充水含水层的类型充水含水层厚度与分布含水层的补给条件与蓄水构造类型空隙性富水性导水性静水压力含水层厚度越大、分布越广、储量越丰富、疏干越不易；向斜轴部——大静水压力——小含水层与煤层的关系煤层下部含水层煤层上方含水层——塌陷情况距离遇断层巷道揭露老窑水：是古代和近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存的地下水；其特点如下：老窑积水以静储量为主；一旦巷道揭露或巷道与老窑之间的煤岩柱强度小于它的静水压力时，积水倾出，瞬时涌水量大，来势凶猛，具有很大的破坏性，可造成严重事故；老窑积水与其它水源无联系时，短期突出易于疏干；老窑一般位于浅部，若与地表水有水力联系，则造成稳定的充水水源危害较大；老窑一般深度不大，但查清位置较困难，准确位置无法查清，又无人敢下去查；老窑积水长期处于停滞，一般酸性大，腐蚀性强，别是高速运转中的水泵叶轮，由于水的冲击和摩擦，腐蚀损坏得更快。断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩的隔水性能造成断层带的水涌入井下；

断层水主要特点：其静储量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟通，对矿井生产造成巨大威胁；断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接；或者由于断层的存在碰坏了岩层的完整性，因而降低了岩层的强度，这些常是矿井水文地质条件复杂化；

也有的断层破碎带内充填了许多破碎的柔性岩石（如粘土岩）、煤粉、断层泥等，也可能起隔水作用。因此对断层的透水性质应作具体分析。如果在矿井中有许多条断层，断层的交叉处是最容易发生透水事故的位置，应特别注意。断层水：断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道除此而外，还有其它人为因素的导水通道；如：未封好的钻孔二、地下水的动态观测地下水埋藏在地下，始终处于运动和变化之中，这种运动和变化主要表现在水位、水量、水温、水质等方面。从事矿井水文地质工作的人员，要经常的、全面的对矿区各水文地质观测点进行观测，掌握地下水运动规律和分析矿井水的变化，观察内容包括：水位观测，水量观测，水温和水质观测。水位观测

在观测孔中，按设计要求定期观测地下水水位；利用水位观测预报透水事故发生；利用水位观测，了解断层导水性；（断层两侧的水位差、地表泉水）利用水位观测了解突水水源；利用水位观测，了解地下水与地表水的补给关系；可解决问题流量观测

矿井涌水量与降雨量的关系；河流流量观测；矿井涌水量观测。（浮标法、堰测法、容积法、观测水仓法）水质的研究

通过水样（水质）分析化验，分析含水层的补给和迳流及排泄条件，含水层间及地表水之间的水力联系，以及评价水资源等提供数据；水温变化也反应了地下水变化的一个侧面，对分析矿井水的来源具有一定参考价值；

水质研究——聚类分析与模糊综合评判三、表示矿井充水程度的方法

矿井充水程度反映矿井水文地质条件的复杂情况。通常，生产矿井用含水系数来表示；基建矿井用涌水量大小来表示。

用含水系数表示矿井充水程度

含水系数又称富水系数，是指矿井中排出的水量Q（米）与同一时期煤炭开采量P（吨）的比值，通常用KB表示——吨煤排水量；

涌水小的矿井：

KB<2；涌水中等的矿井：KB＝2～5；

涌水大的矿井：

KB=5～10；涌水最大的矿井：KB＞10；

不同矿井，甚至同一个矿井不同时期的KB值的变化往往很大，因为它与自然条件（地质水文地质）和人为因素（开采方法、开采强度等）的变化有关；用矿井涌水量表示充水程度

所谓矿井涌水量，是指单位时间内流入矿井的水量，通常见Q表示。根据涌水量的大小可将矿井分为：

涌水小的矿井：Q＝100m3／小时；涌水中等的矿井：Q＝100～500m3／小时；

涌水大的矿井：Q＝500～1000m3／小时；涌水最大的矿井：Q＞1000m3／小时。

第三节矿井涌水量的预测方法正确的计算未来井巷及采区的涌水量大小，是一项重要而复杂的工作。它对煤田的技术经济评价有很大的影响，并且也是开采设计部门选择采掘方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。

一、地下水的运动规律

地下水的运动条件沿水流方向具有水位差

岩层必须透水运动速度及水量

必备条件

岩石透水性地下水水位差水力坡度=（H1-H2）/L地下水的运动状态紊流：水流质点运动不连续，流来混杂而不平行；层流：水流质点运动连续不断，流束平行而不混杂；

地下水运动的基本定律——达尔西定律

Q=K•ω•△H/L其中：Q——渗透流量（m3/s）；K——渗透系数（m/s）；

△H——水位差（m）；L——砂岩长度（m）；

ω——过水断面积（m2）。二、井筒涌水量计算

潜水完整井涌水量计算:

系指井筒开凿在潜水含水层中，并打穿含水层到隔水底板；自流水完整井涌水量计算：

系指井筒开凿在自流水含水层中，并全部揭露含水层；巷道涌水量预测方法：第四节矿井水的防治——以防为主，防治结合一、井筒位置选定制定防治工程计划前，进行大量的实际调查和必要的观测工作；坚持矿井防治水与矿井水的利用相结合、地表与井下相结合、多种方法相结合的综合治水方针；防水工程布置，按照矿井的开拓程序及速度，结合地形等天然条件，用由近到远（即先采区上部，后向外围扩展），由线到面（即先修沟，然后逐渐到大面积），由低到高（即先低洼处，后山坡）；先重点后一般（即先修漏水最严重的地段），因地制宜、随高就低、因陋就简、就地取材等原则。力求避免穿过强含水层或富水带；井筒所选定地点的岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离；另外，在地表、井口标高要高于历年最高洪水水位，保证在任何情况下均使井口或其他地面设施，不致于被水所淹。二、地表防水地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素地表水防治挖沟排（截）洪堵塞通道河流改道铺整河床三、井下防治水老空积水的探放：采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。其特点：

一般积水范围不明（特别是一些老矿井），串联关系复杂、水量大、酸性强、水头压力高、危害大。特别是矿井周边的老窑。要隔离积水需保留大量的安全煤柱，一方面影响资源的回收，另一方面，由于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。

因此，探老窑水是采矿工作中防患于未然的必要措施，是探明可采边界和安全开来的主要手段。

一般按下列程序进行探放：

1.调查老窑水的分布2.探水起点3.探水钻孔的布置绝大多数是探水与掘进相结合，即探水——掘进——探水循环进行，方能找到老窑放出积水。因此在考虑探水钻孔的布置时，必须保证掘进巷道的前方仍有相当厚度的保安煤柱。此外，老窑内的巷道极不规则，在探水掘进过程中，如果钻孔密度不够，古巷道就可能从两个钻眼之间漏过而发生透水事故。4.探水作业

严格遵循安全规程，大致注意：1）加强顶板支护：探水巷道一般为双巷掘进，以便于通风和抢险。为了保证探水地点、避灾路线、来水时必经的巷道不发生冒顶片帮，探水前和整个施工期间要加强顶板支护。

2）加强深水迎头的通风和瓦斯检查：探水地点，随时可能透老窑而散出CO2、CH4、H2S等有害气体，因此，必须加大探水地点的供风量，加强瓦斯检查，一旦发现有害气体含量增高，应查明原因，它往往是接近老窑的征兆。3）安排避灾路线：探放水时，所有可能受水威胁的地点，特别是采掘中的下山区域，必须安排避灾路线；在开始探水前，工人必须熟悉避灾路线。

4）设立警铃信号及其他通讯联络设备：探放水地点要设置电话、与井口调度室进行通讯联络，以便及时汇报钻眼过程中发现的地质变化或透水征兆。5）安装安全套管：探故老空积水时，应该在孔口设置安全套管阀门，控制放水量，防止钻眼被水冲刷扩大，在初透积水时，安全套管还可用来测定水头压力。6）钻孔透空征兆时的措施；7）严格鉴定放水效果

完全不流水，向里进风或向外出风；水流始终不断，但没有压力；通捣时有小水流，不通捣时无水等。

——这时即可停止放水，继续进行掘进工作。

煤矿酸性水的防治：煤层及煤系岩石中的黄铁矿及有机硫，当氧化后就形成硫酸，从而使地下水具有酸性。

1.当煤中硫的含量在2%以下时，一般不形成酸性水；2.煤层厚、倾角大时容易形成酸性水；

3．地下水循环条件好，水中富含氧亦易于形成酸性水；4．煤的灰分高，并存在厚层粘土岩，能阻碍酸性水的形成；

5．采掘范围扩大，与富含氧的地下水接触的煤炭增多，特别是当回采率较低时，遗弃的煤炭多，更能促使酸性水的形成。

介绍排除酸性水的几项措施：

分区排除酸性水，减少酸性水的危害范围；分级排水，降低水泵扬程；冲淡酸性水，使矿井中的游离硫酸含量降低到最小限度；

中和酸性水（如加入生石灰等）；利用牛皮罐代替水泵排酸性水；

改善水泵、水管的耐酸性能；其他方法：从开拓布局上设法减少矿井排除酸性水的年限；

防止地表水及降水渗入；提高回采率。

回采中注意问题：浅部的老空区积水，掘进中可能安全，但一旦回采，受顶板冒落、断层活化等影响，也可能发生溃水，应提前进行研究。地下暗河的防治：

暗河也有大小型之分。大型暗河与地表河流相似，雨季河水猛涨，汹涌澎湃，旱季则河水变小。小型的地下暗河实际上是一个复杂的管道系统。这个“管道”在平面上左弯右拐；在垂直方向上也是上上下下宽窄不一。我国西南许多煤矿，常在灰岩中开凿巷道，暗河对生产的影响不能不予以重视。

1.地下暗河对煤矿生产的影响：井巷末揭露暗河前，暗河对生产的影响甚微。一旦巷道揭露了暗河，暗河的水将“破门”而出，向巷道中大量倾泄，巷道顿时变成水流使完四

“河道”，轻者被迫暂时停工，重者可能淹没矿井；2.地下暗河的分布规律：目前对暗河分布的研究工作，还不能满足生产上的要求。地下暗河只存在于灰岩、白云岩等可溶性岩层中；

地下暗河往往受构造的控制，如常沿走向断层发育起来；或沿格曲轴部张裂隙溶蚀扩大而成；在急倾斜的岩层中，也有沿某一被错动的纯质灰岩层发育；所以地下暗河常与岩层的走向大致平行；地下暗河的发育还受地形的控制，地下水和地表水一样，具有从高处流向低处的特点。3．地下暗河的治理堵塞绕过截流断源四、矿井水的防治方法防治方法抽排法：排水系统，将水抽排到地表堵截法疏降法注浆堵水井筒注浆堵水井筒地面预注浆井筒工作面预注浆井壁注浆巷道注浆堵水注浆恢复被淹矿区或采区井下截水建筑物的设置为了使井下局部地区的涌水不致波及全区或为了堵截水源，需在适当地点建筑截水建筑物（防水闸），将开采区与水源隔离。防水闸防水闸门——一般设置在可能发生突水需要堵截而平时仍需运输和行人的巷道内，如井底车场、井下水泵房。。。防水墙——为隔绝有继续大量涌水而砌筑的一种永久性封闭的挡水建筑，多为混凝土修筑。组成混凝土闸墩门框门扇形状平面状球状柱状五、井下防水煤柱的留设煤层直接与疏松含水层掩盖；煤层直接与含水丰富的岩层接触时。在这种条件下，保安煤柱不应小于20米。

煤层被强含水层所掩盖时。在这种情况下，煤柱的围设主要应考虑煤层开来后的塌陷裂隙，最好不要波及到上部强含水层。巷道接近导水断层带时，应留保安煤柱30～50米。巷道或工作面接近被淹井巷和积水小窑老空区防水煤柱尺寸的确定是个非常复杂的问题，应考虑到含水层的水压、水量、煤层的机械强度、厚度等因素。多数煤矿采用经验数据，如冲积层下急倾斜煤层的安全煤柱、接近强含水层或导水断层的保安煤柱等等。总之，应通过实践求得既安全又经济合理的数据。本章结束

一般认为，煤层距地表水体越近的，受其影响越大；

在煤层上覆岩层透水性差，而且没有断裂破坏时；

一般认为，煤层和地表水体之间垂距如大于煤厚的50倍左右，地表水的影响逐渐消失。岩层崩落带裂隙带无裂隙沉降带下降泉上升泉补给条件含水层的补给条件主要决定于含水层出露地表的地形、溶洞裂隙发育情况和有无常年存在的地表水体。在地形平缓、特别是容易内涝的地区，降水不易从地表流走，造成常年积水，为含水层提供了大量补给来源，含水层的露头溶洞裂隙又发育，这样含水层的水量就大；相反，在地形较陡的情况下，降水大部分形成地表水流流走，补给地下水量就少。排泄条件任何一个含水层都有补给区和排泄区。在排泄区有大量泉水出露，泉的多少和水量大小直接表示了含水层的富水强度。凡是在含水层出露地区，泉很多，但每个泉的水量很小，这是弱含水层的特点；泉水流量大而且集中，这是强含水层的排泄特点。西南地区不少的煤矿，主要强含水层是茅口灰岩和长兴灰岩，在其排泄区，都表现了泉水集中流量很大的规律。

1961年7月7日，观测人员发现观测孔内水位突然下降1米，这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导做了汇报，随后采取了紧急措施，将回采工作面的人员立即全部撤出，第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌入井下；

一个钻孔的水位变化，准确地预报了透水事故的发生，为保证煤矿安全生产起了重大作用。

华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，冲积层下部分布着很厚的卵石层，含水极其丰富；为了开采冲积层下面的急倾斜煤层，避免冲积层水突然流入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测孔，派专职人员进行水位观察工作；河南某矿，为了查明断层导水性，在断层的两盘分别布置了观测孔，观测断层两盘同一含水层的水位变化；

经过对两个钻孔水位的长期观测，发现水位差别很大，说明断层两盘没有直接的水力联系，此断层实际不导水；

由于断层的导水性问题得到解决，施工就果断大胆了。巷道穿过断层时果然无水。

山东某矿1958年10月28日回采十行头炭过程中，工作面底板突然透水，涌水量达5m3／m，部分巷道被淹没。突水后发现打在本溪群徐家庄灰岩中的CK1，钻孔水位明显下降，而奥陶纪石灰岩的CK2观测孔，水位没有变化；

说明这次突水主要是徐家庄灰岩水，而与奥陶纪灰岩含水层无直接联系。西南某矿在掘进底板茅口运输大巷时，发生了突水事故，涌水量最高可达8000吨／小时。开始有人怀疑水源主要来自附近河流。为了证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔CK1；CK2。

经过对钻孔中水位的观测，发现CK1中水位高于河流水面，CK2中水位又高于CK1；根据地下水由高流向低的规律，指示地下水补给河流，井下突水与河流无关；

后经研究确实与地表河流无关，而是与地下河有关。

xRrR抽水实验确定影响半径—R经验公式确定—RR=10•S•K1/2K-渗透系数（m/昼夜）承压水测水位工具降水与矿井涌水的三种关系基本不变；滞后；同步；拦洪排洪沟河流改道河流改道塌陷区上方修排洪沟塌陷坑填塞煤层露头由于老窑积水资料不可能绝对准确，必须留出适当的安全煤柱。安全煤柱过宽，会大大加重钻探工作量，延误掘进速度，对生产不利；安全煤柱过小,则安全没有保证；我国有些煤矿分别按照积水线、探水线、警戒线三条线处理。

积水线——指调查核定的采空区预定边界；

探水线——一条沿积水线向外推移60～150米的一条线；

警戒线——在探水线的外沿平行外推50～100米斯圈定一条线；掘进巷道进入这一界线后，必须警戒积水的威胁。

探水起点近积水区，透水前有如下征兆：煤壁或顶板渗出水珠，或者煤层松软发潮；顶板淋水或底板涌水；煤层内出现暗红色水锈或渗水后挂红；迎头空气变冷，或水蒸汽大而发生雾气；有嘶嘶水叫声（水头压力大时会出现）发现上述征兆之一者，应停止掘进工作，进行探水

中眼与外斜眼终端的距离即为帮距，通常采用12米左右。巷道前进终止点与中眼终点之间的距离为超前距，一般采用20米左右为宜。

巷道中眼巷道前进20m超前距20m邦距12m3m探水巷道聚类分析法——是多元统计方法的一种数字分类方法，又称簇分析、点群分析；它最早应用于生物学中，进行生物分类，近年来广泛应用于地质学等方面。聚类分析的出发点，就是把所研究的对象看作一个空间中的点，然后用数学方法研究点与点之间的疏密关系（即研究对象之间的相似性），最后把关系密切的点归为一群，以达到对研究对象分类或对比的目的。聚类分析聚类分析法Q型聚类分析——研究样本之间关系的聚类分析方法。采用诸多观测数据，根据相似统计量来定量表示样本之间的关系，按相似程度级别大小，把样品归入不同的类别中。关系密切的归入小类中，关系疏远的，归入大类。R型聚类分析——R型聚类分析是把属于物体的各种属性，即各种变量进行比较，目的是建立起不同变量之间的关系，从而对变量进行分类。样品变量选择：

评价参数的选择与含水层及评价的目的有密切的关系，一般选择含水层中的主要的及与评价目的有关的离子作为评价因子；

研究表明，在矿井水中选择Ca2+、Mg2+、K++Na+、Cl-、SO42-、HCO3-等指标作为分类标示因素，进行聚类分析判别水源效果良好；

进行矿井水源判别时，由于各含水层水质特征界限往往不明显，具有一定的模糊性，很难根据单个因子进行判别，需综合多个因素的综合效果进行判别，而传统的方法很难定量区分各因素的影响程度，对水质相近的水源更难以区分。

模糊综合评判是一种应用模糊数学原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素，对其作出全面评价的一种十分有效的多因素决策方法；

研究步骤：确定水样背景值；

水样分析；水样聚类分析；

模糊综合评判；确定治理方案。MagneticResonanceImaging磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉空间定位及傅立叶转换

GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同

GY----MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）

↓某一层面不同的体素，有不同频率、相位

MRS（FID）第三节、磁共振检查技术检查技术产生图像的序列名产生图像的脉冲序列技术名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE压脂压水MRA短TR短TE－－T1W长TR长TE－－T2W增强MR最常用的技术是：多层、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技术磁共振扫描时间参数：TR、TE磁共振扫描还有许多其他参数：层厚、层距、层数、矩阵等序列常规序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反转恢复（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高级序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三维成像（SPGR）弥散成像（DWI）关节运动分析是一种成像技术而非扫描序列自旋回波（SE）必扫序列图像清晰显示解剖结构目前只用于T1加权像快速自旋回波（FSE）必扫序列成像速度快多用于T2加权像梯度回波（GE）成像速度快对出血敏感T2加权像水抑制反转恢复（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶显示清晰判断病灶成份脂肪抑制反转恢复（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信号判断病灶成分其它组织显示更清晰血管造影（MRA）无需造影剂TOF法PC法MIP投影动静脉分开显示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系统成像胆道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于诊断梗阻扩张超高空间分辨率扫描任意方位重建窄间距重建技术大大提高对小器官、小病灶的诊断能力三维梯度回波（SPGR） 早期诊断脑梗塞

弥散成像MRI的设备一、信号的产生、探测接受1.磁体（Magnet）:静磁场B0（Tesla,T）→组织净磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常导型（resistivemagnet）超导型（superconductingmagnet）磁体屏蔽（magnetshielding）2.梯度线圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z轴的磁场梯度功率、切换率3.射频系统（radio-frequencesystem，RF）

MR信号接收二、信号的处理和图象显示数模转换、计算机，等等；MRI技术的优势1、软组织分辨力强（判断组织特性）2、多方位成像3、流空效应（显示血管）4、无骨骼伪影5、无电离辐射，无碘过敏6、不断有新的成像技术MRI技术的禁忌证和限度1.禁忌证

体内弹片、金属异物各种金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等危重病人的生命监护系统、维持系统不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍2.其他钙化显示相对较差空间分辨较差（体部，较同等CT）费用昂贵多数MR机检查时间较长1.病人必须去除一切金属物品，最好更衣，以免金属物被吸入磁体而影响磁场均匀度，甚或伤及病人。2.扫描过程中病人身体（皮肤）不要直接触碰磁体内壁及各种导线，防止病人灼伤。3.纹身（纹眉）、化妆品、染发等应事先去掉，因其可能会引起灼伤。4.病人应带耳塞，以防听力损伤。扫描注意事项颅脑MRI适应症颅内良恶性占位病变脑血管性疾病梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形（AVM）等颅脑外伤性疾病脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等感染性疾病脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等脱髓鞘性或变性类疾病多发性硬化（MS）等先天性畸形胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等脊柱和脊髓MRI适应证1.肿瘤性病变椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外），椎骨肿瘤（转移性、原发性）2.炎症性疾病脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、蛛网膜炎、脊髓炎等3.外伤骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿、脊髓损伤等4.脊柱退行性变和椎管狭窄症椎间盘变性、膨隆、突出、游离，各种原因椎管狭窄，术后改变，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脱髓鞘疾病（如MS），脊髓萎缩7.先天性畸形胸部MRI适应证呼吸系统对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如CT。胸廓入口病变及其上下比邻关系纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系其他较CT无明显优越性心脏及大血管大血管病变各类动脉瘤、腔静脉血栓等心脏及心包肿瘤，心包其他病变其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广腹部MRI适应证主要用于部分实质性器官的肿瘤性病变肝肿瘤性病变，提供鉴别信息胰腺肿瘤，有利小胰癌、胰岛细胞癌显示宫颈、宫体良恶性肿瘤及分期等，先天畸形肿瘤的定位（脏器上下缘附近）、分期胆道、尿路梗阻和肿瘤，MRCP，MRU直肠肿瘤骨与关节MRI适应证X线及CT的后续检查手段－－钙质显示差和空间分辨力部分情况可作首选：1.累及骨髓改变的骨病（早期骨缺血性坏死，早期骨髓炎、骨髓肿瘤或侵犯骨髓的肿瘤）2.结构复杂关节的损伤（膝、髋关节）3.形状复杂部位的检查（脊柱、骨盆等）软件登录界面软件扫描界面图像浏览界面胶片打印界面报告界面报告界面2合理应用抗菌药物预防手术部位感染概述外科手术部位感染的2/3发生在切口医疗费用的增加病人满意度下降导致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑战，止血和疼痛目前已较好解决感染仍是外科医生面临的重大问题，处理不当，将产生严重后果外科手术部位感染占院内感染的14%～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院内感染第3位严重手术部位的感染——病人的灾难，医生的梦魇

预防手术部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手术部位感染的40%–60%可以预防围手术期使用抗菌药物的目的外科医生的困惑★围手术期应用抗生素是预防什么感染？★哪些情况需要抗生素预防？★怎样选择抗生素？★什么时候开始用药？★抗生素要用多长时间？定义：指发生在切口或手术深部器官或腔隙的感染分类：切口浅部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定义和分类二、SSI诊断标准——切口浅部感染

指术后30天内发生、仅累及皮肤及皮下组织的感染，并至少具备下述情况之一者：

1．切口浅层有脓性分泌物

2．切口浅层分泌物培养出细菌

3．具有下列症状体征之一：红热，肿胀，疼痛或压痛，因而医师将切口开放者（如培养阴性则不算感染）

4．由外科医师诊断为切口浅部SSI

注意：缝线脓点及戳孔周围感染不列为手术部位感染二、SSI诊断标准——切口深部感染

指术后30天内（如有人工植入物则为术后1年内）发生、累及切口深部筋膜及肌层的感染，并至少具备下述情况之一者：

1.切口深部流出脓液

2.切口深部自行裂开或由医师主动打开，且具备下列症状体征之一：①体温＞38℃；②局部疼痛或压痛

3.临床或经手术或病理组织学或影像学诊断，发现切口深部有脓肿

4.外科医师诊断为切口深部感染

注意：感染同时累及切口浅部及深部者，应列为深部感染

二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

指术后30天内（如有人工植入物★则术后1年内）、发生在手术曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通过手术打开或其他手术处理，并至少具备以下情况之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有脓性引流物

2.器官/腔隙的液体或组织培养有致病菌

3.经手术或病理组织学或影像学诊断器官/腔隙有脓肿

4.外科医师诊断为器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节等二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

不同种类手术部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔内感染（腹膜炎，腹腔脓肿）生殖道：子宫内膜炎、盆腔炎、盆腔脓肿血管：静脉或动脉感染三、SSI的发生率美国1986年～1996年593344例手术中，发生SSI15523次，占2.62%英国1997年～2001年152所医院报告在74734例手术中，发生SSI3151例，占4.22%中国？SSI占院内感染的14～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的发生率SSI与部位：非腹部手术为2%～5%腹部手术可高达20%SSI与病人：入住ICU的机会增加60%再次入院的机会是未感染者的5倍SSI与切口类型：清洁伤口 1%～2%清洁有植入物 ＜5%可染伤口＜10%手术类别手术数SSI数感染率(%)小肠手术6466610.2大肠手术7116919.7子宫切除术71271722.4肝、胆管、胰手术1201512.5胆囊切除术8222.4不同种类手术的SSI发生率：三、SSI的发生率手术类别SSI数SSI类别（%）切口浅部切口深部器官/腔隙小肠手术6652.335.412.3大肠手术69158.426.315.3子宫切除术17278.813.57.6骨折开放复位12379.712.28.1不同种类手术的SSI类别：三、SSI的发生率延迟愈合疝内脏膨出脓肿，瘘形成。需要进一步处理这里感染将导致:延迟愈合疝内脏膨出脓肿、瘘形成需进一步处理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手术，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%与感染有关，其中90%是器官/腔隙严重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、导致SSI的危险因素（1）病人因素：高龄、营养不良、糖尿病、肥胖、吸烟、其他部位有感染灶、已有细菌定植、免疫低下、低氧血症五、导致SSI的危险因素（2）术前因素：术前住院时间过长用剃刀剃毛、剃毛过早手术野卫生状况差（术前未很好沐浴）对有指征者未用抗生素预防五、导致SSI的危险因素（3）手术因素：手术时间长、术中发生明显污染置入人工材料、组织创伤大止血不彻底、局部积血积液存在死腔和/或失活组织留置引流术中低血压、大量输血刷手不彻底、消毒液使用不当器械敷料灭菌不彻底等手术特定时间是指在大量同种手术中处于第75百分位的手术持续时间其因手术种类不同而存在差异超过T越多，SSI机会越大五、导致SSI的危险因素（4）SSI危险指数（美国国家医院感染监测系统制定）：病人术前已有≥3种危险因素污染或污秽的手术切口手术持续时间超过该类手术的特定时间（T）

（或一般手术＞2h)六、预防SSI干预方法根据指南使用预防性抗菌药物正确脱毛方法缩短术前住院时间维持手术患者的正常体温血糖控制氧疗抗菌素的预防/治疗预防

在污染细菌接触宿主手术部位前给药治疗

在污染细菌接触宿主手术部位后给药

防患于未然六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用116预防和治疗性抗菌素使用目的：清洁手术：防止可能的外源污染可染手术：减少粘膜定植细菌的数量污染手术：清除已经污染宿主的细菌六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用117需植入假体，心脏手术、神外手术、血管外科手术等六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素使用指征：可染伤口(Clean-contaminatedwound)污染伤口（Contaminatedwound）清洁伤口（Cleanwound）但存在感染风险六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素显示有效的手术有：妇产科手术胃肠道手术(包括阑尾炎)口咽部手术腹部和肢体血管手术心脏手术骨科假体植入术开颅手术某些“清洁”手术六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

理想的给药时间？目前还没有明确的证据表明最佳的给药时机研究显示：切皮前45～75min给药，SSI发生率最低，且不建议在切皮前30min内给药影响给药时间的因素:所选药物的代谢动力学特性手术中污染发生的可能时间病人的循环动力学状态止血带的使用剖宫产细菌在手术伤口接种后的生长动力学

手术过程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days细菌数logCFU/ml六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用123术后给药，细菌在手术伤口接种的生长动力学无改变

手术过程抗生素血肿血浆六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用Antibioticsinclot

手术过程

血浆中抗生素予以抗生素血块中抗生素血浆术前给药，可以有效抑制细菌在手术伤口的生长六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用125ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切开前时间切开后时间予以抗生素切开六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不同给药时间，手术伤口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投药时间感染数（%）相对危险度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手术前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0围手术期（切皮后3h内）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手术后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人数六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用结论：抗生素在切皮前45-75min或麻醉诱导开始时给药，预防SSI效果好127六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用切口切开后，局部抗生素分布将受阻必须在切口切开前给药！！！抗菌素应在切皮前45～75min给药六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？有效安全杀菌剂半衰期长相对窄谱廉价六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用抗生素的选择原则：各类手术最易引起SSI的病原菌及预防用药选择六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

手术最可能的病原菌预防用药选择胆道手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢哌酮或

(如脆弱类杆菌）头孢曲松阑尾手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢噻肟；

(如脆弱类杆菌）＋甲硝唑结、直肠手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢曲松或

(如脆弱类杆菌）头孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手术革兰阴性杆菌头孢呋辛；环丙沙星妇产科手术革兰阴性杆菌，肠球菌头孢呋辛或头孢曲松或

B族链球菌，厌氧菌头孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可单药应用）注:各种手术切口感染都可能由葡萄球菌引起六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用单次给药还是多次给药？没有证据显示多次给药比单次给药好伤口关闭后给药没有益处多数指南建议24小时内停药没有必要维持抗菌素治疗直到撤除尿管和引流管手术时间延长或术中出血量较大时可重复给药细菌污染定植感染一次性用药用药24h用药4872h数小时从十数小时到数十小时六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用用药时机不同，用药期限也应不同短时间预防性应用抗生素的优点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用减少毒副作用不易产生耐药菌株不易引起微生态紊乱减轻病人负担可以选用单价较高但效果较好的抗生素减少护理工作量药品消耗增加抗菌素相关并发症增加耐药抗菌素种类增加易引起脆弱芽孢杆菌肠炎MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）定植六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用延长抗菌素使用的缺点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？正确的给药方法：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用应静脉给药，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的个体差异，不能保证血液和组织的药物浓度，不宜采用常用的-内酰胺类抗生素半衰期为12h，若手术超过３４h，应给第２个剂量，必要时还可用第３次可能有损伤肠管的手术，术前用抗菌药物准备肠道局部抗生素冲洗创腔或伤口无确切预防效果，不予提倡不应将日常全身性应用的抗生素应用于伤口局部（诱发高耐药）必要时可用新霉素、杆菌肽等抗生素缓释系统（PMMA—青大霉素骨水泥或胶原海绵)局部应用可能有一定益处六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不提倡局部预防应用抗生素：时机不当时间太长选药不当，缺乏针对性六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防用药易犯的错误：在开刀前45-75min之内投药按最新临床指南选药术后24小时内停药择期手术后一般无须继续使用抗生素大量对比研究证明，手术后继续用药数次或数天并不能降低手术后感染率若病人有明显感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或数次小结预防SSI干预方法

——正确的脱毛方法用脱毛剂、术前即刻备皮可有效减少SSI的发生手术部位脱毛方法与切口感染率的关系：备皮方法 剃毛备皮 5.6%

脱毛0.6%备皮时间 术前24小时前 ＞20%

术前24小时内 7.1%

术前即刻 3.1%方法/时间 术前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间PART02MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉空间定位及傅立叶转换

GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同

GY----MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）

↓某一层面不同的体素，