煤矿防治水典型事故案例剖析课件

煤矿防治水典型事故案例剖析煤矿水害案例及发生原因主

要

内

容

底板水害防治关键技术

主要内容第一部分

煤矿水害案例及其发生原因一、对老空水的危害性认识不够，探测不到位造成老空水害事故

老空水害事故在我国煤矿事故中占比较大，伤亡人数较多，是发生频率最高、最具普遍性和危险性的水害事故，也是煤矿水害防治最核心、最紧迫的任务之一。对老空水的探测没有技术难题，如果发生老空水害事故，一定是对老空水害重视程度不够、探测不到位造成的。

老空水害事故统计表序号时间地区单位死亡人数或危害程度水害类型通道12006.3.18山西吕梁樊家山井28老空水掘进头22006.4.9黑龙江鸡西秦友棉矿12老空水掘进头32006.5.18山西大同新井煤矿56老空水掘进头42006.7.5贵州安顺偏坡院矿18老空水掘进头52006.11.7山西太原万私开矿10老空水掘进头62007.3.10辽宁抚顺老虎台矿29老空水综采工作面放顶煤后透水72007.3.22河南平顶山酒务矿15老空水掘进头82008.2.28黑龙江鸡酉建宝煤矿14老空水掘进头92008.5.30黑龙江鸡西兴新煤矿13老空水采煤头102008.7.12山西长治县王庄矿10老空水掘进头112008.7.21广西右江那读煤矿36老空水掘进头122008.9.7河南鹤煤仁和矿18老空水探煤巷132008.9.13河南新安县鑫泰矿10老空水井田水井出水142008.10.29河南济源市马庄矿21老空水掘进头152008.12.31贵州安顺柏秧林矿13老空水掘进头162009.3.21湖南衡阳三角塘矿13老空水掘进上山172009.4.4黑龙江鸡西天源矿12老空水掘进头182009.6.17贵州晴隆县新桥矿13老空水掘进头192010.3.28山西王家岭煤矿38老空水掘进头202010.7.17甘肃酒泉芨芨台子矿13老空水掘进头212010.7.31黑龙江鸡西恒鑫源矿24老空水掘进头222010.10.27贵州安顺大坡煤矿12老空水掘进头232011.5.29贵州富宏煤矿12老空水工作面242011.6.20湖南衡阳都兴煤矿14老空水越界开采252011.6.21安徽汪冲煤矿3老空区

262011.7.2广西八矿樟村井8（12）老空水

272011.8.23四川大竹曾家沟矿10老空水工作面282011.9.16山西朔州元宝湾矿11老空水掘进头292012.1.13山西襄垣县善福矿11采空水

302012.4.6吉林省蛟河丰兴煤矿12采空水

312012.5.2黑龙江鹤岗市兴峻源二矿10（4）老空水

322012.12.1黑龙江七台河市煤矿8（2）老空水

332013.9.28山西正升煤矿10老空水

342014.4.7云南曲靖下海子矿21老空水

352014.8.14黑龙江鸡西安之顺矿16老空水掘进头362015.1.30安徽朱仙庄煤矿7离层水这些372015.4.19山西大同姜家湾矿21采空水

382018.5.26黑龙江东旭煤矿3老空水

392018.9.11云南祥云县跃金矿4老窑水

302020.11.11山西朔州茂华万通源煤业5老空水

412020.11.29湖南衡阳源江山矿13老空水

422021.4.10新疆丰源煤矿21老空水

432022.5.9云南大山脚煤矿4老空水

442022.7.25陕西龙镇煤矿3老空水

452022.1015云南兴隆煤矿4老空水这些水害事故中，山西占了10起，说明山西省预防老空水害事故形势严峻！案例1：王家岭老空透水伤亡事故1.2010年3月28日13时40分左右，山西省临汾市乡宁县境内，中煤集团一建公司63处碟子沟项目部施工的华晋公司王家岭基建矿北翼盘区20101回风顺槽掘进工作面发生特别重大透水事故，水源为小窑老空水。事故共造成153人被困，经全力抢险，115人获救，38名矿工遇难。

王家岭矿北翼盘区20101回风顺槽在发生透水事故前曾进行了2次物探，均显示有物探异常，但经钻探验证未发现异常，掘进工作面继续向前掘进，发生事故时进行的是第3次物探。西安煤科院物探人员在进行第三次井下物探时，探测数据又出现掘进前方有异常，但鉴于前两次物探存在异常但钻探验证无异常，作出了“可以正常掘进”的探测成果表，物探结果送到工程部部长和地质工程师后，两人对物探结果未仔细分析，就作出了可以正常掘进的“水害预报”。

恢复掘进后，工人发现前头渗水，项目部生产副经理等人前往渗水点查看后，向项目部技术副经理兼防治水领导小组副组长汇报了渗水情况，项目部技术副经理到达渗水处下令停止掘进，改为支护作业。2人升井后将渗水情况向项目部经理兼防治水领导小组组长进行汇报，项目部经理没有采取停工撤人措施从而引发了特大水害事故的发生。

2.事故发生的原因：

a:地质勘探资料不清，对掘进工作面附近老空区积水情况判断严重错误，地质报告、物探资料均未准确查明实际存在的较大范围老窑采空区及其积水情况。

b:水文地质条件判断错误。在发现巷道迎头出现渗水后，未能正确识别其严重性。

c:探放水措施落实不到位。探放水钻孔、物探验证孔深度不够、数量不足。

d:在发现透水征兆后未及时撤人，继续冒险作业。3.基于此次重大水害事故，原《煤矿安全规程》第318条进行了修改：采掘工作面超前探放水应当采用钻探方法，同时配合物探、化探等其它方法。

案例2：广东大兴煤矿老空水透水淹井伤亡事故

1.2005年8月7日13时30分，广东省梅州市大兴煤矿发生特别重大透水事故，造成123人死亡，直接经济损失4391.02万元。经调查和专家组技术鉴定，认定在主井东翼四煤-400m石门以东150m附近，由于煤层倾角大（75°左右）、厚度大（3～4m），小断层发育，煤质松散易塌落，-290m水平以下在生产过程中煤层均发生过严重抽冒(垮塌)。在此抽冒严重的情况下，大量出煤，超强度开采，致使-290m水平至-180m水平防水安全煤柱（煤柱约为70-110m）抽冒导通了-180m水平至+262m水平的水淹区（水淹区与上部河水连通），造成上部水淹区积水及河水大量溃入大兴煤矿，导致事故发生。2.事故发生原因：

a:在急倾斜煤层采空区下进行煤层开采，上部采空区积水未排干。

b:

事故发生前3天已出现井下涌水量异常增大的明显透水征兆，出现异常后未及时撤人。3.事故教训：a:急倾斜煤层不适宜留设防水煤柱。（因为本次事故，修改了《煤矿安全规程》第299条，新规定：严禁开采地表水体、强含水层、采空区水淹区域下且水患威胁未消除的急倾斜煤层。）b:防水煤柱出现垮塌后，仍然在该处出煤。

案例3：顶板老空透水事故

1.2015年4月19日18时50分，同煤集团地煤公司姜家湾煤矿发生重大顶板老空水透水事故，造成21人死亡，直接经济损失1869万元2.事故发生原因：

a:工作面探水钻孔布置不合理、在未充分探放水的情况下，擅自开采相邻矿井（老采空区）之间的煤柱。b:对相邻的青瓷窑矿老空区积水范围、水量勘测严重不足，误判积水风险。

案例4：底板老空承压水透水事故1.2017年5月22日23时38分，太原市清徐县山西美锦集团东于煤业有限公司井下03304鉴定巷发生底板老空透水事故，造成11人死亡，直接经济损失1230万元。2.事故发生原因：a:掘进爆破震动导致煤层底板煤（岩）柱失稳，抵抗不住高压老空区积水，高压积水瞬间馈入巷道，淹没作业区域。b:水文地质资料严重失真。C:井下作业人员在未探明积水区域积水情况下擅自掘进。实例5：底板老空承压水透水事故

1.2011年9月16日14时37分，山西朔州山阴元宝湾矿

6103回风顺槽掘进工作面发生一起重大透水事故，造成11人死亡，直接经济损失960万元。

该矿为2006年的资源整合矿井，有小煤窑采过。批准开采3～11#煤层，

发生事故的6103掘进回风顺槽于2011年7月1日开工，采用综掘机沿6#煤层底板掘进，截止事故发生时掘进进尺805m。2.事故发生原因：

a:水患防范意识淡薄，透水征兆发生后未正确辨识和重视，违规作业。

b:对采空区积水情况调查不深入，地质报告对9号煤层开采调查不清，给出未开采的结论。

c:物探漏探、钻探未针对6#煤底板钻探。

案例6：羊渠河矿8258运料巷老空透水事故2009年11月5日13点41分,峰峰集团羊渠河矿8258运料巷迎头上邦8256采空区积水发生透水事故，导致8463抽放巷低洼处一段被淹，6人被堵，经全力抢救6人全部获救。

事故经过：羊东矿8258工作面设计运料巷沿8256采空区下部掘进，掘进前预计8256采空区积水1003m3。为了保证8258运料巷安全掘进，羊东矿制定了二套排放水方案：第一方案计划打开8256溜子道密闭墙，排放8256采空区积水，第二方案准备在8256采空区下部的8458（野青，上距8256采空区40m）运料巷采用大钻放8256采空区积水。

第一方案是“明水必排”，但是考虑到老巷道棚子已逮，密闭墙以里巷道已全部冒顶，打开密闭墙有可能造成有害气体或其它事故发生，经有关人员研究放弃第一方案，实施第二方案。承担本次探放水任务的施工队伍共施工两个探水钻孔，经过两天放水，水量没有增加。期间捅孔两次，水量也没有增加。羊东矿组织有关单位进行了验收，判断采空区积水量不大，确定停止大钻继续施工。

1第二阶段：在8258运料巷采取小钻补充探水，每掘进10m打一个探眼与采空区探透（当时根据计算，需最小安全隔离煤柱为9.6m，故保证10米完整煤柱，本次探水过程中实际留设的煤柱最小距离为11.7米），将采空区积水排干后方可继续掘进。12详细经过：施工第1探孔，孔深10m,未探透老空区，继续掘进然后施工第2探孔，孔深10m，未探透老空区，再掘进然后施工第3孔，孔深18m，与8256采空区探透，水量0.01m3/min，鉴于水量太小，又在该处打了1个探孔，孔深18m，与8256采空区探透，但水量仍较小为0.01m3/min，考虑到水泵的排水能力比实际涌水量要大，羊东矿技术部安排专人在施工现场指导施工单位在该处又打了3个探孔（孔深分别为：17.5米、15米、9.5米），两个孔探透采空区，涌水量共计0.15m3/min。1详细经过：11月5日13点30分左右钻孔涌水量开始逐渐增大，一掘进区跟班领导立即向单位及调度室进行了汇报，并将8258运料巷全部人员撤至安全地点。13点41分时区接到井下报告，8258运料巷前头透水。事后估算出水总量约2000m3左右。出水初期涌水量较大，水沿四二回风下山涌向五一回风巷、四二泵房、8463抽放巷，并淹没8463抽放巷低洼处巷道，将6名生产工人堵在了8463抽放巷前头。事故发生后，羊东矿全力以赴抢救被困人员，在集团公司和矿山救护队、矿各方面人员的共同努力下，经过20多小时的努力，安全营救出6名被困人员。1直接原因：8256采空区积水量大，水位较高(预计为22米),由于在探水过程中多次向煤柱打钻捅孔，导致了煤柱承受水压强度降低，最终在水压作用下巷道煤柱被压垮，发生了8256采空区积水瞬时溃出的水害事故。

间接原因：◆8458采取大钻探放水过程中，在大钻探水没有达到预期效果的情况下，通过了对钻孔施工的验收，在验收、确认环节出现漏洞。◆探水设计不完善，打钻探水孔终孔落点不合理。

探老空水的钻孔施工顺序要合理。老空老巷的最低点和低洼处，往往存在淤泥淤煤，探放水时往往造成无水的假象，设计时钻孔要上下布置并明确钻孔的施工顺序。◆大钻为外包工队施工，未按设计角度施工（比设计低2-3度），未提交完整的施工探水资料，且探水资料不能真实反映采空区积水情况。

◆探水钻孔要测斜，防治打偏，必要时进行视频检测打钻情况。

案例7：峰峰集团辛安矿老空透水未遂事故

2025年3月，辛安矿回采-280泵房煤柱工作面，工作面东侧为2007年开采的112104工作面采空区。-280煤柱工作面位于高处，下顺槽最低处标高-381.1m，112104采空区位于低处，工作面最高标高-390m，低于-280煤柱工作面8.9m，两工作面最近处煤柱只有8米。112104工作面下顺槽长期流水，动水量12m3/h，分析认为112104工作面水位不会超过-390m。工作面回采前，河北煤科院进行了瞬变电磁探测，也未发现112104采空区有积水异常。

为慎重起见，集团公司要求辛安矿对112104采空区积水情况进行探测，辛安矿迟迟没有动作，在集团公司的再三催促下，辛安矿对集团公司进行隐瞒，在工作面回采接近采空区85m处时布置了未下孔口管的钻孔进行探测(不下套管的原因是认为112104工作面下方有泄水口，水位不会超过-390m),经探测发现采空区有积水后，及时对探测孔进行了封堵，又施工了下套管孔并测得水位标高位于-365.3m，高于正开采的工作面最低点标高15.8m，对工作面安全回采产生威胁，这时才向集团公司进行了汇报，集团公司及时对工作面采取了停产疏放112104采空区积水措施，共放出老空水3.97万m3，否则工作面回采至老空区附近压垮煤柱透水后不堪设想。

1.原因

a:112104采空区积水之所以上升到如此高度，分析是距112104采空区出水口80m，近期开采结束的11210-2工作面采后对采空区下巷产生了破坏，导致流水不畅水位上升造成的。b:由于出水口附近巷道破坏，矿对出水口附近巷道进行了密闭，并对通风系统进行了调整，导致近期防治水人员无法观测出水口出水情况。

这起未遂透水事故提醒我们，有时按常规思维会出现严重误判；提醒我们宁可信其有，不可信其无；基于这起事故，我对集团公司防治水工作提出了“逢空必探”的工作思路。案例8：峰峰集团牛儿庄矿老空水探测情况

2025年5月，牛儿庄矿56604工作面上顺槽经打钻放出老空水25万m3，避免了一起老空透水伤人事故。56604掘进工作面下方为已经开采完毕的56605工作面，两工作面顶上方5-20米处存在三条已经报废无法进入的六盘区上山巷道，因为56605工作面已经采掘完毕，三条上山巷道在56605工作面经探测和开采证实无水，因此认为相邻的56604工作面不受三条上山巷道积水威胁，可以正常掘进，但为了慎重期间，集团公司安排打钻探测三条上山积水情况，经探测，三条上山处水头高度82米，对掘进造成了威胁，立即停头进行放水，经钻孔疏放，放出老空水25万m3后,水位并没有明显下降。

目前正施工地面钻孔进行堵水，拦截来水通道。案例9：老空水管理不到位发生透水事故

2005年8月，峰峰集团九龙矿15242工作面发生老空透水，造成正在开采的15246半个工作面切眼被淹，工作面被迫停产。

15242工作面位于正在开采的15246工作面上部西测，标高高于15246工作面，已经开采完毕。15242工作面中部处于向斜轴部，工作面中部低，在工作面中部向斜轴部存在老空积水。15246上顺槽沿15242采空区下山掘进期间，进行了无压循环放水，把15242采空区积存的老空水5000m3已经放干，但还有少量的动水存在，因此施工了两个长期疏放水钻孔进行动水疏放。在15246工作面开采期间

，由于技术科防治水技术人员和采区都对疏放15242采空区动水疏于管理，造成疏放水钻孔於堵，采空区积水上升，积水上升到一定高度后在积水压力的作用下突破工作面间煤柱发生透水淹面事故。

老空水防治总结：

老空水防治一定要坚持“四步工作法”，这是国家矿山安全监察局针对老空水害特点，总结实践经验提出的防治老空水技术路线，其核心是“查全、探清、放净、验准”，这四步环环相扣，形成了一套严谨的防治流程，是防范老空水害的关键措施。

第一步：查全（水文地质调查与资料综合分析）

核心目标：全面查明矿井及周边区域老空积水情况，建立完整、准确的老空积水信息库。

资料搜集：需系统收集矿井自身历史采掘资料（图纸、报告）、相邻矿井（特别是已关闭小煤矿）的开采范围、积水情况、地质构造、钻孔封孔质量等资料。

核实：对收集的资料进行现场调查、走访核实，重点查清资料缺失、模糊或可能存在私挖滥采的区域。

分析研判：综合分析所有资料，绘制或完善

《矿井充水性图》《采掘工程平面图》，在图上清晰标出所有已知的、推断的老空区范围、积水边界、积水量、积水标高、水压、补给来源

等信息。

建立台账：建立健全《老空积水基础台账》并实行动态更新管理。

关键：“全”字当头，不留死角，资料真实可靠，标注清晰准确。这是后续所有工作的基础。

第二步：探清（综合勘探与验证）

核心目标：在采掘工程接近或可能进入老空积水影响区域前，采用物探、钻探等多种手段进行超前探测，探明老空积水体的空间位置、范围、水压、水量等参数。

物探探测：在掘进工作面掘进或回采工作面回采前，采用

瞬变电磁法（TEM）、直流电法、地震勘探、地质雷达等地球物理方法进行大面积、大范围的超前探测，圈定疑似积水异常区。

钻探验证（核心）：在物探异常区或根据资料判断的危险区域，严格按照“有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的原则，布置足够数量和深度的

超前探放水钻孔。

钻孔布置：钻孔要能控制巷道前方、两侧及顶底板足够范围。钻孔深度、角度、数量必须满足《煤矿防治水细则》等规定要求，确保能有效探到目标老空水体。

监测分析：钻进过程中密切观测钻孔出水情况（水量、水压、水质、水温）、岩性变化、气体涌出等，详细记录分析。

关键要求：“清”是关键。物探与钻探相结合，以钻探验证物探、落实探查结果。探放水设计、施工必须规范，确保探查精度和可靠性。“三专”（专业技术人员、专用钻机、专职探放水队伍）是执行此步的重要保障。

第三步：放净（安全有效疏放）

核心目标：在探明老空积水且确认具有威胁后，通过科学设计和规范施工，将老空积水安全、彻底、可控地疏放出来，消除水害威胁。

编制详细的

《探放水设计》和

《安全技术措施》，明确钻孔布置（主孔、副孔、观测孔）、预计放水量、放水时间、排水系统能力核算、安全退路、避灾路线、通风与瓦斯管理、通讯联络、应急处置等内容。

严格按照设计施工钻孔，安装孔口管和控水阀门（耐压能力须大于预计水压1.5倍以上）。

控制放水流量，避免瞬时水量过大冲垮巷道或淹没排水系统。

实时监测：

密切监测放水量、水压、水质变化，观测孔水位变化，以及工作面及附近区域顶板、瓦斯、有害气体等情况。记录完整准确的放水过程和参数。

效果验证：

放水接近尾声时，通过加密钻孔、延长放水时间、观测孔水位稳定、水质变化（如由浑浊变清）等方式综合判断积水是否基本放净。

关键要求：“净”是目的。放水过程必须可控，确保安全。排水能力必须绝对满足最大放水量的要求，并有备用能力。

现场必须有经验丰富的技术人员指挥。

第四步：验准（效果检验与确认）

核心目标：对疏放水效果进行严格检验和科学评价，确认老空积水威胁已彻底消除，方可允许进行后续采掘作业。

综合验证：结合放水过程中的监测数据（水量衰减至稳定微量、水压降至安全值、观测孔水位稳定在低位）、加密验证钻孔无水或仅有少量残余水等，进行综合研判。

专家论证：对于复杂或重大的老空水疏放工程，应组织专家对疏放效果进行评估论证。

结论确认：

由矿井总工程师组织相关专业技术人员进行最终效果评价，确认积水已放净或残余水量/水压对后续采掘作业不再构成威胁，并出具

《探放水效果评价报告》或

《允许掘进/回采通知书》。

关键要求：“准”是保障。效果检验必须科学严谨，数据充分，结论可靠。严禁凭经验或主观臆断。确认安全后方可解除警戒，恢复生产。

四步”是闭环：四步工作法是一个完整的闭环管理流程，每一步都不可或缺，且必须严格执行到位。上一步未完成或未达到要求，不得进入下一步。

三专两探一撤人”是核心抓手

三专”：

配备专业技术人员、专用探放水钻机、专职探放水队伍。“两探”：必须同时采用物探和钻探两种方法相互补充验证。“一撤”：发现透水征兆（如工作面出现挂红挂汗、空气变冷、雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或裂隙渗水、水色发浑、有臭味等）或监测数据异常时，必须立即停止作业，撤出所有受水害威胁区域的人员。这是保命的底线要求。

责任落实：矿井主要负责人是防治水第一责任人，总工程师（技术负责人）负技术管理责任。每一步骤都需要明确责任人，签字确认。

动态管理：水文地质条件会变化，老空水情况也可能变化（如新积水、水位抬升），因此调查、探查、资料更新需要常态化、动态化。

老空水防治“查全、探清、放净、验准”四步工作法，是建立在大量事故教训基础上的科学总结，是防范老空水害的根本性、系统性技术措施。其核心在于通过严谨的调查、精准的探测、安全的疏放和严格的验证，彻底摸清并消除老空积水威胁。严格执行这四步，并牢牢把握“三专两探一撤人”的要求，是保障煤矿安全生产、防范老空水害事故的生命线。任何环节的疏忽或打折执行，都可能埋下重大事故隐患。含水层突水事故统计表

二、对隐伏导水构造探知不够造成突水序号时间地区单位死亡人数或危害程度水源通道11960.6.4河北峰峰一矿淹井奥灰水

断层21965.8.25河南焦作中马村矿淹井奥灰水断层31967．1.1陕西韩城马沟渠矿淹井奥灰水断层41972.1.21河南郑州米村矿淹井奥灰水岩溶裂隙51979.3.9河南焦作演马庄矿淹井L2灰+奥灰断层61981.7.16河北井陉一矿淹井奥灰水

断层71985.5.17河南焦作演马庄矿淹井奥灰水

81985.5.27山东肥城杨庄矿淹井五灰、奥灰水

91985.8.6山东肥城陶阳矿淹井奥灰水

101993.1.15山东肥城国庄矿淹井奥灰水陷落柱111995.12.3河北峰峰梧桐庄17/淹井奥灰水断层121996.11.24河北峰峰孙庄矿淹井奥灰水断层131997.5.3河南郑州芦沟矿淹井L1-3、奥灰水滑动构造

142002.12.27山东肥城国庄煤矿淹水平奥灰水断层152004.4.30河南郑煤集团超化矿淹采区L1-3、奥灰水采动裂隙

162004.9.21河北河北德胜煤矿29奥灰水断层172004.9.26河北峰峰牛儿庄矿淹井奥灰水断层182005.11河南新峰一矿淹井寒灰水断层

案例1：骆驼山隐伏陷落柱突水淹井事故

1.2010年3月1日7时29分，神华集团乌海能源骆驼山基建煤矿16号煤回风巷发生特大奥灰突水淹井灾害，最大突水量65000m3/h。灾害发生时井下共有77人作业，经现场组织撤人和急救46人升井，31人遇难。突水通道：隐伏陷落柱2.事故发生原因：a:矿井地质勘探资料与实际水文地质情况有差异，勘探资料认为该矿奥灰富水性弱，但实际情况是该矿存在奥灰突水通道，且奥灰局部富水，再加上巨厚的奥灰含水层静储量丰富，造成特大突水事故。由于勘探资料与实际情况差异较大，造成对奥灰水防治工作不到位，从而没有采取预防措施。b.由于认识上的错误，掘进工作面没有制定探放水方案。c.应急处置工作不果断、不及时。掘进工作面施工过程中，在出现炮眼喷水、工作面片邦、附近巷道底鼓等明显突水征兆约一个多小时的时间里，未立即采取断电、撤人措施，继续进行抽排水作业，最终酿成特别重大事故。

案例2：九龙矿隐伏陷落柱突水淹井事故1.2009年1月8日，峰峰集团九龙矿15423N野青回采工作面发生5160m3/h奥灰突水事故，造成矿井被淹。后经堵水工程证实，突水通道是隐伏于开采4号煤层底板之下43.2m处的小型隐伏陷落柱（14m*7m）。

该工作面回采前，进行过地面三维地震勘探，未发现陷落柱的存在，回采前在陷落柱附近施工过一个大青灰岩水文探测孔，也未发现水量、水压异常在。2.事故发生原因:a.鉴于目前三维地震勘探技术的局限性（上部厚煤层强反射波屏蔽、地震道距的限制），隐伏于煤层底板之下的小型陷落柱很难在地面用三维地震提前探知。b.工作面回采前虽做了物探工作，但未发现隐伏导水陷落柱，受探测环境、人员素质等影响，物探出现了“误探”。(很多实例证明，物探结果不准确，不能全相信物探，如辛安矿2021年突水点的查找）c.大采深矿井发育的陷落柱在原始状态下不导（含）水，但在采动高水压、大矿压的影响下活化变成导水通道。钻、物探探测的是静态，开采是动态，静态探测无法发现动态变化。这点在深部高承压底板水矿井探测中是一难题。三、防水煤柱留设不合理案例1：冀中能源峰峰集团黄沙矿（现辛安矿）断层突水淹井事故1.2011年12月10日，黄沙矿-500水平112106工作面在回采过程中发生煤层底板奥灰突水事故，初始水量2400m3/h，至12月11日早4点，突水量达到12000m3/h，到12日20时，突水量猛增到24000m3/h，造成黄沙矿被淹，距离黄沙矿4Km的黑龙洞泉水干枯。这次突水，造成了黄沙矿数亿元的经济损失。2.事故发生原因：a.探断层钻孔布置不合理，只布置了上斜和水平钻孔，未布置下斜钻孔。

b.

对断层的控制程度不够。由于断层产状变化，造成防水煤岩柱留设不够c.重生产轻安全，在防治水工作还未完成、集团公司未批复开采的情况下为

了完成产量计划，急于进行开采。底板水害防治总结：

含水层水害是仅次于老空水害的重大灾害类型，尤其在华北型煤田常造成灾难性后果。

水源类型：奥陶系（O₂）、寒武系（∈）灰岩岩溶水，水量大、水压高、补给充沛。

突水通道：

断层、陷落柱、裂隙密集带、隔水层变薄区；采动破坏（矿山压力导致底板破裂）、钻孔不良封孔。

预防措施：需查明主要含水层（奥灰、太灰）的富水性、水化学特征、补给边界及水力联系。采用地面三维地震、高密度电法、探测断层、陷落柱。施工水文地质钻孔进行抽（放）水试验，获取含水层渗透系数（K）、单位涌水量（q）、影响半径（R）等参数。

突水危险性评价与分区：结合断层导水性、采动破坏深度（hₘ）、底板脆弱带等因素，采用GIS地理信息系统、数值模拟进行风险分区（红/橙/黄/蓝区）；采用突水系数法，多因素耦合评价法进行评价并分区施策。

安全区（蓝区）：

监测。

过渡区（黄区）：

加强物探+钻探验证，限压开采。

危险区（红区）

：实施工程治理。

治理方法：底板注浆加固改造；地面区域治理，施工地面定向钻，对奥灰顶界面或断层带注浆（水泥、粉煤灰、粘土），形成“帷幕”或“加固圈”；井下局部治理，施工井下钻场，对底板裂隙带、薄隔水层区注浆加固；疏水降压，建立专用排水系统，对太灰水进行可控疏放，降低水压至安全值（T≤0.06）；留设防隔水煤（岩）柱。

治理效果评价：治理效果验证与动态评价，注浆效果检验

，检查孔取芯（岩芯完整性）、压水试验

。

疏降效果评价：监测孔水位动态，确保水压持续稳定在安全阈值以下。

实时监测与应急保障：安装底板水压自动监测仪（关键点位实时传输数据）；部署微震/声波发射监测网，捕捉底板破裂前兆信号。

突水预警：水压突变（≥0.1MPa/天）、水量骤增（≥30%）、水质浑浊（悬浮物增加）、微震事件频发。

应急响应：制定《底板突水专项应急预案》，明确“预警-停产-撤人-排水-堵水”流程，配备大功率潜水泵。

底板水防治要做到：基础探查要精细

；突水系数要常算；注浆加固要达标；监测预警要灵敏

；应急撤人要果断。坚持地质透明化、治理工程化、监测智能化、管理刚性化，方能将“地下暗河”的威胁锁入牢笼，保障煤矿安全开采。三、防治地表水害措施落实不到位案例1：山东华源地表水溃入井下淹井伤亡事故2007年8月17日下午2点30分,，山东华源矿业有限公司发生地表水溃入井下的淹井事故，当时井下的755人，仅583人成功逃生，造成172人死亡。相邻的新泰市名公煤矿同时被淹，造成9人死亡（相邻煤矿要互相安全信息）。

序号时间地区单位死亡人数水害类型通道12007.8.7贵州黔西垅华煤矿12地表水副斜井距井底70m

22009.11.27吉林通化中和煤矿16冲积层水工作面放顶煤抽冒32010.8.10吉林通化宏远煤矿18地表水洪水井口倒灌42011.7.2贵州平塘县牛棚矿2地表水

52012.4.26贵州铜仁新生煤矿11地表水？

62015.7.20黑龙江鹤岗旭祥煤矿4地表水

72019.4.24河南赵固一矿1顶板水溃水水源：地表水溃水通道：挖沙场与矿井浅部采空区相通溃水原因：新泰地区突降暴雨，两天时间的降雨量为70年一遇。暴雨造成柴汶河上游两个水库同时爆满，被迫同时泄洪，泄洪造成下游柴汶河河水猛涨，洪峰流量达到1800m3／秒。而柴汶河河坝设计防洪能力仅为20年一遇，难以抵御短时间内如此大的暴雨，最终冲开65米的决口，冲入落差5米的岸外低洼处，在洪水强烈冲刷作用下，在矿井浅部形成三个集中溃水点溃入井下。

经测算，这次溃入井下的沙石和煤矸石约30.5万m3，洪水约1260万m3。溃水教训：

a:对自然灾害预案不完善，没有做到暴雨天气可能给煤矿井下造成危害时及时撤人。（煤矿应急预案编制要求：灾害天气可能给煤矿井下造成危害时，井下人员要全部撤离井下。）案例2：峰峰矿务局黄沙矿地表水溃入井下淹井事故1994年7月12日18时左右，峰峰矿区连降暴雨致使黄沙矿井田上部柳条冲沟内隐伏古井筒塌陷（井田内有多个古井筒），造成大量地表洪水沿塌陷古井筒溃入井下，最大溃水量7200m3/h,由于矿井-100水平排水能力不足，导致矿井被淹。后对古井筒进行了充填，排水恢复被淹矿井用了近两年时间。

煤矿地表水防治是防止降雨、河流、湖泊、水库等地表水体通过裂隙、塌陷区、钻孔等通道溃入井下的关键工作。

地表水害突发性强，

暴雨、洪水、水库溃坝等可在短时间内引发灾难性透水。

波及范围广，地表水可通过大面积塌陷区、裂缝群集中涌入，易造成淹井。

隐蔽通道多，采动塌陷裂缝（尤其重复采动区域）

封闭不良钻孔

岩溶漏斗、天然裂隙

废弃井筒、小煤窑井口。

*

地表水防治核心技术措施（“五步闭环”）

第一步：查清风险源（基础勘查）。绘制“三图一表”地表水体分布图，

标注河流、水库、池塘、泄洪道位置及水位标高。地表塌陷裂缝分布图，无人机航测+实地巡查，圈定塌陷区范围及裂缝密度。汇水区地形图，分析暴雨时矿井周边汇水路径（重点排查山洪流向）。隐患台账表，记录所有钻孔坐标、封孔质量、废弃井口位置。测定历史最高洪水位、50年/100年一遇暴雨强度（mm/h）。

第二步：地面防渗堵漏（切断通道）

采煤塌陷区裂缝填充，黄土夯填+压实（深度≥1m）；沉降稳定区，修建排水沟+土地复垦（减少积水）河流/水库威胁区，改道引流，加固堤坝，混凝土护坡+防渗膜，

堤坝防洪标准≥50年一遇；封闭不良钻孔，启封，重注

；废弃井筒混凝土回填，井口加盖，周边设截水沟。

第三步：疏导地表径流（减少汇水）

沿矿区山坡等高线修建环形排水明渠（坡度≥3‰），引导洪水绕开工业广场及塌陷区；深塌陷区改造为人工湖（调蓄雨水），配套水泵站强排（避免长期积水下渗）。

第四步：强化井下排水（应急保障）；井底车场、水泵房入口设置抗压≥1MPa的防水门。

第五步：智能监测预警（实时防控），降雨量

、地表裂缝位移

、河流水位。

预警（大雨）：

加强巡查，检查排水设备。

橙色预警（暴雨）：井下停产，低洼区域人员撤离。

红色预警（特大暴雨/洪水）：全员升井，启动防水闸门。

关键管理要求：

雨季“三防”专项治理（防洪、防排水、防雷电）；每年汛期前完成排水沟清淤、供电系统检修、避雷设施检测；

废弃矿井联动管控，与地方政府共享闭坑矿井资料，防止邻矿积水通过采空区涌入。

山区矿井：暴雨洪水上游修建拦洪坝，工业广场设置挡水墙（高度≥历史最高洪水位1m）；河流下采煤

留设安全煤(岩）柱，河道铺设防渗膜；

岩溶发育区封堵落水洞，地面注浆充填岩溶通道。

堵：堵裂缝、固钻孔、修堤坝；疏：截洪沟、引流渠；排：三泵两管双电源

；监：雨量、水位、裂缝、涌水监测；撤：预警即撤、应撤尽撤。

核心原则：“宁可十防九空，不可万一失防”。地表水防治必须立足最极端天气（如“黑天鹅”级暴雨），通过工程防御与智能预警结合，守住“暴雨不淹井、洪水不溃入”的底线！

四、防治水技术和理论有待突破1.随着煤矿向深部延深开采，煤矿开采的矿压显现愈加明显，受煤层底板水害威胁的矿井水文地质条件更加复杂，水害隐患愈加严重，以往对煤层底板突水机理的认识已不能满足需求，用浅部开采适用性很好的突水系数法评价深部煤层开采是否安全存在问题，理论上亟待突破（目前正在探讨的方法，应力与水压力比值法）。实例：九龙矿深部开采突水事故

九龙矿北翼开采野青煤层，野青煤层距离厚5.5m的大青灰岩70m，野青煤底板承受的大青灰岩水压不超过突水系数,野青煤工作面内也未发现断层、陷落柱等地质构造，符合《煤矿防治水细则》安全开采要求，但九龙矿开采的多个野青工作面均发生了突水事故。其它深部开采矿井如冀中能源股份公司邢东矿、关闭的冀中能源张家口矿业集团宣东矿，均发生过煤层工作面采后底板无构造突水（由于矿压大，采后在矿压和水压的联合作用下煤层底板产生裂隙突水）。2.虽然有多种物探手段（瞬变电磁探测的有效距离为80-100m左右；探水雷达仅为30-40m）。但物探存在多解性，探测精度不够，探测距离有限，受探测环境影响大、有时会出现“误探”等（我们经验证统计，某队伍在峰峰集团各矿所做物探的准确率只有三分之一，几次工作面小型突水更是没有事前做出物探异常，工作面所安装的微震监测系统也没有任何显示）。这就要求我们做物探时采取2种以上的物探方法进行综合解释。任何物探结果都有多解性，真假异常需要正确判别，解释的水文地质假异常太多往往造成钻探验证的工程量大；但遗漏水文地质真异常往往造成水害事故。井下探测受铁轨、金属网、金属支架、电缆影响往往出现假异常，遗漏真异常。河北煤矿防治水工作

第二部分

底板水害防治关键技术（煤矿防治水地面区域探查与治理）

煤矿防治水地面区域治理第一试验矿井（2012年）一、煤矿深部开采面临的防治水问题二、区域治理技术的由来三、区域治理的定义及内涵四、原理五、设计六、施工七、验收八、区域治理后的防治水工作九、成效十、结语一、煤矿深部开采面临的防治水问题（以峰峰矿区为例）

（一）峰峰矿区地质和水文地质条件

峰峰矿区现有10对煤矿，是国家重要的炼焦煤生产基地,历史上为国家做出了重要贡献。经多年开采，浅部煤炭资源逐步枯竭，矿井开采逐步转入深部。目前采深达千米的矿井有3对（梧桐庄矿、九龙矿、羊东矿），采深800m以深但未达千米的矿井有5对。深部开采时，煤层底板承受厚达600m左右奥灰含水层水威胁，煤层底板承压高(8-11Mpa），再加上地质构造复杂，历史上曾发生多起煤层底板奥灰水突水事故，防治奥灰突水形势十分严峻。（1956年周恩来总理、1957年刘少奇主席视察峰峰矿务局）

●部分陷落柱具有隐蔽性，难以提前探明和采取措施

陷落柱的形成原因决定了其具有点状特点，那些发育层位低、规模小的陷落柱具有隐蔽性和难以探知性，决定了陷落柱突水具有突发性和难以预防性。2010年前后，峰峰矿区曾发生3起隐伏陷落柱突水事故，峰值突水量24000m3/h。

下表是近年来发生的华北型煤田奥灰水通过陷落柱突水淹井事故情况：近年来华北型煤田陷落柱突水统计矿井名称年份突水构造突水量m3/h后果邢台东庞矿2003.4陷落柱30000矿井被淹安徽任楼矿2006.3陷落柱34570矿井被淹峰峰九龙矿2009.1隐伏小型陷落柱6480矿井被淹内蒙骆驼山矿2010.3隐伏小型陷落柱76000矿井被淹，31人死亡安徽桃园矿2013.2陷落柱29000矿井被淹，1人死亡峰峰梧桐庄矿2014.7隐伏小型陷落柱12000矿井被淹2009年九龙矿奥灰突水淹井事故

2009年1月8日，峰峰集团九龙矿15423N野青回采工作面发生100m3/min奥灰突水事故，造成矿井被淹。后经堵水工程证实，突水通道是隐伏于开采煤层底板之下43.2m处的小型导水陷落柱（14m*7m）。

该工作面回采前，地面进行过三维地震勘探工作，未发现陷落柱的存在，回采前在陷落柱附近施工过一个大青灰岩水文孔，也未发现水文地质异常的存在。思考1：为什么三维地震没有发现陷落柱？

思考2：大青水文孔为什么没有发现水文地质异常？

堵水施工现场钻机林立

九龙矿围绕陷落柱布置

黄沙矿112106工作面奥灰水通过陷落柱突水事故

2011年12月11日4点15分，黄沙矿112106回采工作面在正常回采过程中，发生采空区煤层底板出水，初始水量180m3/h，11日7点，达到2580m3/h，到12月12日突水量急剧增大，根据淹没巷道、采空区面积和奥灰观测孔水位资料测算,突水量最大达24000m3/h以上，远大于矿井排水能力，造成矿井被淹。

突水通道：断层

突水水源：奥灰水工作面所做的水文地质工作：三维地震、钻探、物探。上述工作均未发现异常。

黄沙矿突水前峰峰矿区黑龙洞泉区景观

工作面突水后黑龙洞泉干沽

梧桐庄矿182306综采工作面奥灰水突水事故

梧桐庄矿182306综采工作面2013年11月10日开始回采，2014年7月27日11时15分发生突水，突水水量达到了200m3/min,造成矿井被淹。突水前工作面已推进870m，事故发生前正停产整修上下两巷。

工作面回采前进行了音频电透视、瞬变电磁探测工作，共施工钻孔83个，向野青灰岩和山伏青灰岩共注水泥913吨。

物探探测梧桐庄矿强大的排水能力

对奥灰突水后堵水经验进行总结

●断层和导水裂隙超前探测难度大、断层存在采后活化滞后突水情况

在大采深矿井，煤层开采时，在高矿压、高承压水作用下，断层极易活化变成导水断层、煤层底板也极易产生导水裂隙，而这些导水构造在静态条件下难以提前探知。1.冀中能源股份公司邢东矿在-1020m标高以下2号煤开采均发生了工作面突水事故，工作面采前探测并未发现导水构造；2.峰峰集团梧桐庄矿多个2号煤工作面发生过奥灰水通过煤层底板导水裂隙突水；3.1995年，峰峰集团梧桐庄矿建井期间，发生了奥灰水通过一条落差7m的断层活化滞后突水，造成井筒被淹，17人遇难。断层和裂隙●大采深矿井煤层底板破坏深度大

随着采深的增加，相应增大了煤层底板破坏深度，矿井采深小于500m时，破坏深度在10～15m，在采深大于800m时，破坏深度一般大于30m，个别矿1000m以深采深底板破坏达40m。在大采深条件下，煤层底板极易产生塑性破坏，破坏深度异常增加，与奥灰水导升高度沟通发生突水。实测煤层底板破坏深度矿井名称开采深度（m）开采煤层煤厚（m）实测煤层底板破坏深度（m）邯矿集团王风矿1322.510峰峰二矿1451.514冀中股份邢台矿2843.016.4峰峰集团牛儿庄矿3001.316.9峰峰集团梧桐庄矿6003.125开滦赵各庄9002.027峰峰集团羊东矿7001.226峰峰集团九龙矿8001.434冀中股份邢东矿10003.840●高承压水条件下井下超前探测治理存在如下问题

1.钻机的固定问题；

2.

高压水喷出钻杆射箭伤人问题（梧桐庄矿）;

3.

大采深矿井钻孔孔口管损坏问题；

4.钻孔难以成孔问题等。

基于以上原因，在大采深高承压底板水煤层开采条件下，迫切需要转变煤矿水害防治理念和治理思路。●浅部煤矿开采防治水理论和技术已经不能适应深部开采的需要

随着矿井煤层开采逐步向深部延深，面临越来越显著的与浅部开采不同的各类安全问题：1.原岩应力与构造应力不断升高、围岩体塑性增大，巷道底鼓严重，来压显现程度明显。2.水文地质条件日趋复杂，煤层底板承受的奥灰水压在7.0MPa以上，个别矿井甚至达到11.0MPa。3.底板破坏深度异常增大，如果煤层底板存在隐伏的陷落柱、断层等构造，就容易发生特大突水事故。

●深部开采发生了厚隔水层无构造突水

在厚隔水层上带压开采，在浅部煤层开采中，煤层底板完整条件下一般不会发生突水事故，发生突水的部位往往存在断层等构造。但在深部煤层开采中，由于煤层底板的超深破坏再加上奥灰高水压的作用，会发生煤层底板无构造突水。

●突水系数安全评价方法在深部存在局限性

目前煤矿防治水采用的突水系数安全评价方法是20世纪80年代焦作矿区会战是焦作、峰峰和肥城矿务局提出的，也是《煤矿防治水细则》中煤层回采工作面安全评价采用的主要方法。该方法在浅部矿井防治水安全评价中起到了很好的作用，是浅部矿井煤层开采防治水方面最有效的评价方法。但在深部矿井围岩的地质力学环境、围岩应力条件、高矿压条件和高水压条件下开采破坏与浅部开采有很大的不同，突水系数法安全评价方法已经不满足深部开采的需要。在深部煤层回采工作面发生的多起突水事故中，突水系数并没有超出评价的安全范围仍发生了突水。（目前采用应力水压比值法）●构造活化突水问题突出

华北矿区陷落柱发育，在浅部开采中，所揭露的陷落柱大部分不含（导）水（峰峰矿区浅部矿井揭露了300多个陷落柱，未导（含）水），甚至在开采过程中为了工作面连续推进，直接在陷落柱中推采。但在深部煤层开采中，开采到陷落柱位置后，在采动影响、高矿压和高水压的联合作用下，陷落柱发生活化发生滞后突水淹井事故时有发生。

●传统的煤层底板注浆加固方法无法避免煤层底板突水

煤层底板注浆加固及改造方法在浅部煤层底板防治水中得到了成功的应用，是煤层底板水害防治最有效的方法之一，但该方法在深部煤层开采中实用性大大降低，在采取了煤层底板注浆加固的多个工作面仍不能避免奥灰突水事故的发生。●大采深高承压水矿井面临的主要问题浅部矿井防治水经验不能满足深部开采需要大采深“高矿业、高水压”条件下突水因素复杂，滞后突水增多隐伏小型构造及陷落柱探测技术难度增大上下组煤开采接近“突水系数”规定上限大采深高承压水井下钻探安全难以保证（射箭伤人）缺乏有效的突水实时监控预警技术和平台

113

上述问题的出现，用浅部开采时传统的防治水理论和技术已经无法解决问题，因此需要重新研究深部煤层开采突水机理并创新防治水技术。二、区域治理技术的由来

2012年，针对峰峰集团深部开采矿井突水事故多，传统的防治水方法都无法避免深部开采矿井突水问题，以峰峰集团副总工程师王铁记为首的防治水团队决定把煤层气水平钻井技术引入峰峰集团九龙矿，开始试验治水工作，经过一年的试验，取得了成功，当时的冀中能源总工程师赵庆彪同志对这种方法进行了总结，提出了区域治理的概念（空间上区域治理、时间上超前治理）。2018年，国家煤监局在修改《煤矿防治

水规定》时，把峰峰集团发明的《地面区域

治理技术》作为煤矿防治水新技术写进了

《煤矿防治水细则》中，峰峰集团是地面区域

治理一节的编写单位，是区域治理标准制定最

早的单位。117以治促查，查治结合探查为主向超前探查治理为主转变改变“一面一治理”传统模式井下局部治理向地面区域治理转变实现根本性治理通道、薄层灰岩治理向奥灰源头治理转变总体思路先治后掘、先治后采采前治理向掘前治理转变由治标到治本，实现开采监控预警措施经验型向工程、监控型转变超前主动矿井底板水防治总体原则区域治理全面改造实时监控三、区域治理的定义及内涵010203利用定向钻探技术区域探查和治理实现“三大”作用利用定向钻探技术，在地面或井下施工定向水平多分支钻孔。对一定区域内（采区或大的构造水文单元等）的煤层底板选定的目标含水层进行探查、注浆改造。改造目标含水层为相对隔水层；探查和封堵煤层与目标含水层间的导水通道；增强隔水层阻水能力。区域治理基本概念118

总体思路及关键技术010203薄层灰岩治理煤系基底厚层灰岩治理多层立体治理奥灰或寒灰突水系数小，薄层灰岩富水性较强直接威胁开采。奥灰或寒灰突水系数较大，直接威胁开采，薄层灰岩富水性弱。受奥灰（或寒灰）及薄层灰岩多个岩溶含水层威胁。区域治理基本模式119总体思路及关键技术010203长距离定向钻探技术自动化多材料注浆系统及注浆改造技术系统化技术标准最大定向分支孔钻进距离达1800m。数字化多材料高速涡流注浆系统以及不同岩溶发育、构造条件下的注浆改造技术。建立从设计、施工、检验到效果评价等全过程技术标准。区域治理关键技术120总体思路及关键技术四、原理

在地面安装钻机，施工垂直孔>造斜孔>水平孔进入煤层底板含水层，以煤层底板薄层灰岩或奥灰含水层顶部为治理对象，将煤层底板薄弱点(带）予以加固，将薄层灰岩或奥灰顶部进行全面改造，提高煤层底板的完整性，消除各种地质缺陷，实现安全开采。遵循的原则：以探为主、以治为辅、探治结合、安全开采。

区域治理全称：区域探查与治理，探是手段，治是根本。

注浆改造薄层灰岩（峰峰为厚5.5米的大青灰岩）或奥灰顶部（一般30m左右，水平孔间距40～60m），形成一个隔水层或相对隔水层，实现对隐伏陷落柱、断层、裂隙的有效封堵，消除大的出水事故。五、区域治理设计设计原则:1.设计的钻孔施工顺畅，能够快速钻进；2.以相对较少的工程量覆盖治理区域范围；3.区域治理后突水系数不超过0.1Mpa/min；4.钻孔轨迹与巷道要保持安全距离，经计算不小于30m。设计内容：1.治理范围2.目的层选择3.钻孔布置方式及水垂比4.钻孔结构5.施工技术要求（固孔、水文地质观测、取芯和判层、孔斜要求）6.注浆材料及其参数

7.注浆站技术要求8.注浆要求9.施工安全技术措施10.工程量预计11.资金概算12.工期13.工程质量控制5.1治理范围

5.1.1.以采区及主要构造地质单元为一个治理范围；5.1.2.治理范围遵循以下原则：（1）工作面外围无构造破坏时，工作面外围最小治理范围，以上下巷、切眼最低标高顺煤层方向分别计算防水煤柱宽度，上巷治理范围防水煤柱宽度按L值沿岩层法线方向交到灰岩顶面的范围确定。（现在发育的陷落柱铅直，古老陷落柱倾斜）（2）当工作面存在断层时，除计算L值外，由断层外盘奥灰外推50m作为治理范围。

（防治断层导水人为留设）

5.2目的层选择应满足如下要求1.治理后突水系数不大于0.1Mpa/m。如是奥陶系灰岩，为慎重起见，治理后的隔水层厚度为水平孔到煤层底板的距离；如是薄层灰岩，治理后的隔水层厚度为煤层底板到薄层灰岩的距离加上薄层灰岩以下的浆液“理论扩散半径”。2.如薄层灰岩较厚（5m以上），治理后能够满足突水系数的要求，则首先考虑在薄层灰岩中治理，如不能满足突水系数要求，则选择奥陶系灰岩顶部进行治理。3.根据含水层的富水性选择治理层位：奥灰富水性一般或富水性弱，可作为治理的目的层位，如奥灰富水性强或极强，注浆量很大，治理成本很高，则不选择奥灰作为治理的目的层。薄层灰岩无论富水性如何，都可以作为治理的目的层。5.3钻孔布置方式

布孔方式选择主孔-造斜孔-水平分支孔（扇骨型、鱼骨型、笆斗型）布置，分支孔一般沿地层走向或倾向布置，成“带”状或“羽状”布置，水平孔设计应尽量与裂隙和构造发育走向垂直或斜交，这样能够最多的穿过构造，有利于注浆。

一孔多分支，以1主孔分支5-6分支孔为宜。带状布置

羽状布置

分支孔间距一般为40-60m的依据

(1)区域治理的目的是查找和治理造成矿井灾害突水的大的导水构造，如陷落柱、断层，不纠结小的导水裂隙；（2）40-60米的水平分支孔间距不会在煤层底板灰岩处遗漏大的导水构造，在奥灰层位发育的较小陷落柱不会发育很高，大型陷落柱该间距就能发现。水垂比：钻孔水平投影长度与垂直深度的比值

水垂比：受钻探设备能力的限制，一般水垂比不超过1:2,最大水垂比不超过1:2.5，比如钻孔垂直深度为600米时，其最大水平段施工能力不超过1500米。

定向设计

包含孔口与靶点坐标位置，分析各点位分布位置关系初步确定孔组的形态，轨迹设计计算由软件操作完成，具体步骤如下：（1）确定造斜率，选择造斜点；（2）轨迹关键参数计算，入窗孔斜角、入窗方位角及最大孔斜角；（3）轨迹节点和分点计算，包括各孔段的孔斜角、垂深、水平位移及孔深；（4)摩擦阻力、扭矩分析，主要是滑动钻进工况分析；

定向轨迹设计一般原则

（1）应尽可能利用地层的自然偏斜规律；（2）应利于安全、通过选择钻具组合，优选和调整钻进参数，使钻孔孔眼沿预计的轨迹前进，最终钻达目的层，中靶。这是定向孔轨迹控制的内容。除了中靶外，还要钻出良好的孔眼轨迹并保证优质、快速钻进；（3）选择合适的孔眼曲率、易钻的孔眼形状、适当的造斜点；（4）设计的钻孔孔身剖面形状应与钻孔结构同时考虑。造斜点的选择

（1）造斜点应选择在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带，漏失地层，流砂层或容易坍塌等复杂地层定向造斜，以免出现孔内复杂情况，影响定向施工；（2）应选在可钻性较均匀的地层，避免在硬夹层定向造斜；（3）造斜点的深度应根据设计钻孔的垂直孔深，水平位移决定。

长距离平行分支型

以间距50m为例，单主孔辐射分支孔不大于5条为宜，横向跨度200m范围。

如果横向跨度增加，相应的需要孔口后移，增加足够的靶前距，但这样一来水平位移长度损失严重，无效区域进尺量增加明显。

羽状分支型

（1）以主孔为轴线，左右两侧分支夹角约40°方位角。

（2）主孔长度不宜过长，否则末端分支侧钻、扭方位困难。

（3）施工顺序先主后分支先远后近，钻一个成一个，避免侧钻窗口下钻串通。

（4）适用于目的层平缓或背斜构造。

5.4常用钻孔结构

①主孔一开采用Ф311.15mm牙轮钻头钻进，钻到基岩顶界面以下5m，下Ф244.5mm×8.94mm套管，然后固井；

②二开造斜孔采用Ф215.9mm复合片钻头钻进，下Ф177.8mm×8.05mm通天套管，到目的层以下5m，然后固井；

③三开在目标层采用Ф152.4mm复合片钻头钻进，裸孔。5.5施工技术要求(1)定向要求（采用无线随钻定向钻进技术，每10米测定一个数据点-轨迹与层位）(2)录井和判层要求（因为是无芯钻进，因此要求每米取一次岩粉结合自然伽马进行判层）峰峰集团孙庄矿区域治理不同岩层的伽马值（API)灰岩5-70；砂岩40-100；煤100-130；砂纸泥岩80-180；泥岩＞200。灰岩为低平、齿化曲线；砂岩为低值的钟型曲线；煤为低值尖峰曲线；泥岩为高值连续、平滑的直线。(3)简易水文地质观测要求（利用钻孔简易水位观测、漏失量、塌孔、缩径、掉钻等现象的观察，判定目的层的水文地质条件，为注浆改造参数设定、效果验证与评价提供基础资料。正常情况下，每次起钻后、下钻前测量一次水位）；(4)泥浆消耗观测要求（每钻进2h记录一次井液消耗）；(5)压水要求（注浆前先向孔内注清水不少于4h，根据孔内漏失量确定浆液配比）；(6)注浆要求(采用分段下行式、孔口封闭注浆。孔内吸浆量≤35L/min，且孔口压力达到设计压力，维持30min即可停止注浆）。5.6注浆材料及参数

注浆材料应选用水泥、粘土、粉煤灰等材料，材料的选择根据材料来源（峰峰矿区土源缺乏，焦作矿区土源丰富，L8灰岩注浆采用粘土水泥浆大量灌注）、受注层可注性等选择。岩溶不发育，可注性差时，选择水泥或粘土水泥浆，遇较大岩溶裂隙、溶洞，注浆量大时，可采取加注沙子、石粉、粉煤灰等材料。

浆液比重一般为1.1-1.5g/m3。

粉煤灰水泥浆是将粉煤灰、水泥与水按照一定比例配制而成的浆液。这类浆液是在单液水泥浆的基础上，在不影响使用要求的条件下，用粉煤灰替代部分水泥，以降低成本。粉煤灰水泥浆结石体强度有一定的降低。

水泥水化过程中分解出来的氢氧化钙作为激发剂，可与粉煤灰的活性成分生成稳定的化合物，对结实体后期的强度有利。在施工中首先要满足工程设计上对抗压强度、初凝时间、终凝时间、结石率等方面的特殊要求，在此基础上可以提高粉煤灰的掺量，以节约水泥。根据充填注浆要求，粉煤灰的掺量可达到30%～80%。

粉煤灰对浆液稳定性的影响

单液水泥浆容易析水沉降，由于粉煤灰的密度小于水泥的密度，当粉煤灰掺入到水泥浆时，可以降低水泥浆的析水率（提升结石率），但同时也使浆液的黏度有所增加。

粉煤灰对凝结时间的影响

粉煤灰掺量对水泥浆体的凝结时间有明显的延缓作用，并且其延长程度随粉煤灰掺量的增加而增大。不同产地、等级的粉煤灰细度对凝结时间的影响不显著，但粉煤灰磨细后，由于活性点增多，会使凝结时间略有缩短。粉煤灰对抗压强度的影响

随着粉煤灰掺量的增大，一方面使水泥的用量减少，节省了成本，另一方面浆液的析水率降低（结石率升高），即结实体中包裹着的自由水增多，导致结实体的抗压强度降低。单液水泥浆28天抗压强度为15.5MPa，30%粉煤灰掺量时为10.1MPa，当达到80%粉煤灰掺量时28天抗压强度降为3.7MPa，力学强度降低明显。不同粉煤灰掺量情况下即水泥和粉煤灰不同配比情况下浆液性能参数如下图所示：粉煤灰水泥浆性能参数表固相比

（水泥：粉煤灰）结石率/%黏度/s初凝时间/h抗压强度（7d）/MPa抗压强度（14d）/MPa抗压强度（28d）/MPa10:080%19.37.56.211.915.58:279%19.467.678.110.514.77:380%19.587.834.27.110.16:480%19.638.333.55.88.65:582%19.779.162.84.47.64:681%19.959.422.53.86.83:782%20.2310.6722.95.42:883%20.6710.831.11.43.7

试验用水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥

5.7注浆站技术要求

注浆站采用高速涡流制浆系统，实现浆液自动配比，确保浆液质量。注浆自动化控制台自动化监测系统显示器

5.8注浆要求

（1）钻进过程中遇孔内泥浆消耗量≥5m3/h时；（2）长距离出现泥浆不消耗，要每隔100-150米进行洗孔，然后进行高压压水试验，根据试验结果，确定注浆参数。注浆终压不小于受注层最大静水压力的1.5倍（2倍），并稳定30min

以上。(3)当注浆压力达到结束标准后，进行压水试验，根据透水率公式计算透水率q不得大于0.01L/min.m.m吕荣。否则，复注直至小于标准值为止。5.9造斜率

设造斜率（狗腿度）一般采用6-8°/30m，特殊条件或连续30米井段，造斜率不大于12°。5.10参考价格钻探价格（m）,峰峰集团不含工农关系的最高综合单价:直孔段≤1400元；造斜段≤1300元；水平段≤400m、≤1400元，400-1000m，≤1500元；＞1000m、≤1600元。注浆价格：≤5000吨，≤150元/吨；＞5000吨，≤120元/吨。六、区域治理施工1.钻探设备选择

区域治理早期，因为是试验性