《矿井防治水技术研究》课件

矿井防治水技术研究目录1矿井水害概述定义、分类、现状与危害2水文地质勘探地面勘探、井下补充勘探3水害预测预报评价方法、模拟应用防治水工程技术第一部分：矿井水害概述地下水害岩溶水、裂隙水、老空水地表水害河流、湖泊、水库渗漏大气降水暴雨引发的突发性水灾矿井水害的定义和分类按水源分类地下水、地表水、大气水1按发生方式渗水、涌水、突水2按危害程度轻微、一般、重大、特大3按发生位置井筒、巷道、工作面4中国煤矿水害现状411亿年经济损失水害造成直接经济损失32%事故比例煤矿事故中水害占比70%受威胁矿井存在不同程度水害威胁矿井水害的危害性人员伤亡突水事故导致矿工伤亡财产损失设备损坏、生产中断环境影响地表塌陷、水资源污染社会影响能源供应中断、社会稳定矿井水文地质条件分类1简单条件水文地质构造简单2中等条件部分区域存在水害威胁3复杂条件多类型含水层，断层发育4极复杂条件强富水性，构造复杂第二部分：矿井水文地质勘探1勘探准备资料收集，方案设计2地面勘探钻探，物探，测试3井下补充井下钻探，水文观测4成果应用图件编制，预测评价水文地质勘探的重要性识别水害风险发现潜在水源和通道保障安全生产为防治水提供基础数据优化开采设计合理规划开采顺序和方法水资源利用评估矿井水资源化潜力地面水文地质勘探方法钻探工程取样分析，水文测试地球物理勘探地震，电法，重力法遥感解译卫星影像，航空摄影水文地质试验抽水试验，注水试验井下水文地质补充勘探井下钻探工作面前探，底板探查物探测试地电阻率，声波透射水文观测水压监测，水质分析资料整合更新水文地质模型新型勘探技术应用3D地震勘探高精度探测含水构造地球物理测井多参数井下探测地质雷达精确探测薄层含水体无人机遥感地表水文特征监测第三部分：矿井水害预测预报水文地质图件基础数据可视化突水风险评估多因素危险性分析数值模拟预测水流动态变化模拟水文地质图件编制区域水文地质图含水层分布，构造特征煤层底板等高线图底板起伏，积水区预测含水层厚度等值线图富水性分区，突水风险水文地质剖面图垂直方向含水层关系突水危险性评价方法水文地质分析法基于勘探数据定性分析水压计算法计算底板抗水压强度突水系数法水压与底板厚度比值多因素综合评价模糊数学，神经网络数值模拟在水害预测中的应用渗流场模拟水流方向，流速预测应力场模拟开采扰动影响分析耦合场模拟水-岩-采空相互作用三维可视化直观展示预测结果人工智能预测技术神经网络预测多参数非线性关系遗传算法优化自适应参数调整深度学习历史数据挖掘分析专家系统知识库辅助决策第四部分：矿井探放水技术探放水理论基础预探先行，有疑必探先探后掘，先治后采分区管理，分类施策探放水技术体系地面钻探放水技术井下钻探放水技术定向钻探技术应用综合物探技术辅助探放水工作的原则和流程资料收集分析确定探放重点区域制定探放水方案布置钻孔位置与参数实施钻探工程钻探过程监测记录水文地质分析评估安全条件编制报告提出防治措施建议地面钻探放水技术井下钻探放水技术150m常规探放距离工作面前方探测长度5°钻孔倾角保证排水畅通30m钻孔间距确保探测无盲区95%探测覆盖率安全生产基本要求定向钻探技术在探放水中的应用1增大探放范围可达传统钻孔难以到达区域2提高探放精度精确探测特定含水层3降低钻孔数量一孔多用，节约成本4实现远距离探放探放水距离可达1000米以上第五部分：矿井防水工程技术防水煤柱防水巷道防水闸门注浆加固其他措施防水煤柱的留设与优化防水煤柱类型永久性煤柱，临时性煤柱煤柱尺寸计算水压力，煤岩强度，安全系数优化设计方法数值模拟，有限元分析监测与评估位移监测，应力监测防水巷道的设计与施工巷道选线避开富水区域远离断层破碎带保持足够安全距离支护结构高强混凝土衬砌防水层设置排水系统设计施工工艺超前探测超前加固严格质量控制防水闸门的类型与安装紧急防水闸门突水事故应急隔离永久性防水闸门长期隔水防护自动防水闸门智能监测控制系统注浆加固技术帷幕注浆形成连续防水屏障裂隙封堵注浆填充水流通道区域注浆整体改善岩体性质第六部分：矿井治水工程技术应急处理突水事故快速处置疏排水系统有效排除矿井涌水阻隔措施防止水源进入矿井水资源循环利用变害为利，综合利用地面预疏排水技术水文地质调查确定含水层分布钻井布置科学规划疏干井位抽水系统配置高效抽水设备监测评估动态监控疏干效果井下疏排水系统设计分区排水分区域收集与排放水仓系统临时储存矿井水泵站系统多级抽排水设施管路系统输送排水管网水仓设计与建设36h最小容量要求满足正常涌水量36小时储存2倍安全容量考虑最大涌水量85%利用系数有效容积占总容积比例主排水泵站设计与管理泵站布置高位设置，多级排水设备选型根据流量扬程科学配置供电系统双回路供电，防止断电自动化控制水位监测，智能启停第七部分：特殊水害防治技术岩溶含水层治理技术防治原则疏排结合以疏为主，以堵为辅区域治理与局部治理结合主要技术地面长距离定向钻孔疏水井下超前探放水帷幕注浆隔水水力参数监测系统砂岩裂隙水防治技术特点分析分布广泛，富水性变化大探测方法物探与钻探结合，精确定位防治措施区域降压，局部注浆监测预警水位变化，涌水量动态监测老空水害防治技术资料收集分析恢复老矿井采掘图地球物理探测确定老空分布范围预先疏干钻孔排空积水充填处理注浆或充填材料封堵突水通道封堵技术通道识别水质分析，流量测定，示踪试验封堵材料选择快凝材料，膨胀材料，化学浆液注浆工艺分段注浆，环形注浆，多重注浆效果评估压水试验，流量监测，水质变化第八部分：新型材料在防治水中的应用化学注浆材料聚氨酯，水玻璃，环氧树脂高性能混凝土抗渗，抗裂，自愈合复合防水材料防水板，防水卷材，防水涂料纳米材料纳米硅，纳米膨润土高效防水材料研究进展抗渗性能使用寿命施工难度新型堵水材料的应用快速反应材料秒级凝固，应急堵水膨胀性材料体积膨胀，密封裂隙柔性注浆材料适应变形，保持防水效果高强度材料承受高水压，长期稳定智能防水材料的发展趋势感知型材料监测渗漏状态自修复材料自动愈合微裂缝响应型材料根据水压变化调整性能多功能复合材料防水、加固一体化环保型注浆材料的使用传统材料问题污染地下水对矿工健康危害生态环境影响环保材料优势低毒无害可降解固化物稳定资源再利用典型环保材料植物纤维基生物基聚合物改性粉煤灰工业副产品复合第九部分：信息化和智能化防治水技术智能决策系统辅助防治水决策大数据分析平台挖掘规律，预测风险地理信息系统空间数据管理与分析监测传感网络实时数据采集与传输矿井水文监测系统构建传感设备水位，流量，水质，水压数据传输有线无线结合，实时传输数据存储分级分类，长期保存分析处理趋势分析，异常报警GIS技术在防治水中的应用空间数据管理地质，水文，工程数据集成三维可视化直观展示含水层与矿井关系空间分析缓冲区分析，叠加分析专题图制作水害风险评价图，突水预测图大数据分析在水害预警中的作用模式识别识别突水前兆信息趋势预测预测涌水量变化关联分析发现多因素相互关系聚类分析风险区域自动划分智能化防治水决策支持系统数据采集层多源数据实时获取数据处理层信息融合，知识提取模型应用层预测模型，风险评估决策支持层方案生成，优化比选第十部分：矿井水资源化利用矿井水处理分类净化，达标排放生产回用洗煤，降尘，消防生态修复湿地建设，灌溉农田矿井水水质分类及处理技术清洁矿井水简单处理即可回用1轻度污染水沉淀过滤后回用2中度污染水需深度处理后回用3重度污染水特殊工艺处理4矿井水回用技术矿井生产用水采煤机冷却，液压支架选煤厂用水煤泥水闭路循环防尘用水井下喷雾，道路洒水生态环境用水绿化，农业灌溉矿井水资源化利用案例分析95%回用率山西某矿处理后回用比例1200万年处理量内蒙古某矿井水处理规模85%成本降低比传统水资源使用节约成本矿井水利用的经济效益分析第十一部分：防治水安全管理法规标准执行相关法律法规和技术规范2责任制度明确各级防治水责任应急预案制定并演练水害应急预案教育培训提高全员防治水技能防治水法规和标准体系法律法规安全生产法，煤矿安全规程技术标准防治水规定，技术规范企业规章防治水实施细则，操作规程防治水安全责任制度1矿长负责制全面负责防治水工作2部门分工负责各专业部门职责明确3区队责任制落实区域防治水措施4班组和个人责任执行具体防治水操作防治水应急预案编制与演练预案分级综合预案，专项预案，现场处置方案关键内容应急组织，响应程序，处置措施演练方式桌面推演，功能演练，实战演练评估改进总结分析，持续完善防治水技术培训体系建设管理人员培训决策能力，风险管理技术人员培训专业知识，技术应用作业人员培训操作规程，应急处置考核评估理论测试，实操考核第十二部分：矿井防治水技术发展趋势智能化趋势智能监测，自动预警一体化趋势防治结合，综合应用生态化趋势矿井水资源化，环境友好精准化趋势精细勘探，定向