煤矿水害防治理论与技术.ppt

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1、煤矿水害防治理论与技术煤矿水害防治理论与技术武武强强国际水文地质学家协会（国际水文地质学家协会（IAH）中国国家委员会）中国国家委员会副主席副主席国家安全生产专家组国家安全生产专家组成员成员国家煤监局国家煤监局”水害防治水害防治”专家组专家组组长组长010-62314681;中国矿业大学（中国矿业大学（北京北京)水害防治与水资源研究所水害防治与水资源研究所第一节第一节 我国煤矿水害类型及分布我国煤矿水害类型及分布第二节第二节 矿床充水条件分析矿床充水条件分析 矿矿床床充充水水的的基基本本条条件件可可分分为为自自然然条条件件和和人人为为条条件件两大类。两大类。（一）自然充水水源（一）自然充水水源

2、1.大气降水大气降水大大气气降降水水是是地地下下水水的的主主要要补补给给来来源源，所所有有矿矿床床充充水水都都直直接接或或间间接接地地与与大大气气降降水水有有关关。但但这这里里所所讲讲大大气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。2.2.地表水水源地表水水源 在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水库、在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水库、水池）的矿床地区，查清天然条件下和矿床开采后的水池）的矿床地区，查清天然条件下和矿床开采后的地表水对矿床开采的影响，是矿区水文地质勘探和矿地表水对矿床开采的影响，是矿区水文地质勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事，

3、是评价矿床开采价井水文地质工作的头等重要大事，是评价矿床开采价值的重要内容。值的重要内容。3.3.围岩地下水水源围岩地下水水源 围岩地下水充水类型划分围岩地下水充水类型划分:根据充水岩层性根据充水岩层性质不同可分为：砂砾石孔隙充水矿床，坚硬岩层裂隙质不同可分为：砂砾石孔隙充水矿床，坚硬岩层裂隙充水矿床，岩溶充水矿床。充水矿床，岩溶充水矿床。根据矿层与充水岩层接根据矿层与充水岩层接触关系不同可分为：直接充水矿床，间接充水矿床。触关系不同可分为：直接充水矿床，间接充水矿床。根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为：顶板根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为：顶板水充水矿床，底板水充水矿床，周边水充水矿床

4、。水充水矿床，底板水充水矿床，周边水充水矿床。1.1.点状岩溶陷落柱通道点状岩溶陷落柱通道 岩溶陷落柱在我国北方较为发育，岩溶陷落柱在我国北方较为发育，在地下水的长期物理和化学作用下在地下水的长期物理和化学作用下,中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞空洞,在上覆岩层和矿层的重力作用在上覆岩层和矿层的重力作用下下,空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，被下塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶被下塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的联

5、系联系,特别位于富水带上的岩溶陷落特别位于富水带上的岩溶陷落柱柱,可造成不同充水含水层组中地下可造成不同充水含水层组中地下水的密切水力联系。岩溶陷落柱的地水的密切水力联系。岩溶陷落柱的地表特征比较明显表特征比较明显,特别在基岩裸露区特别在基岩裸露区更为明显更为明显。(二二)充水天然通道矿床充水天然通道主要包括点充水天然通道矿床充水天然通道主要包括点状岩溶陷落柱、线状断裂（裂隙）带、窄条状隐伏露状岩溶陷落柱、线状断裂（裂隙）带、窄条状隐伏露头、面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄或尖灭）和头、面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄或尖灭）和地震裂隙等。地震裂隙等。2.线状断裂线状断裂(裂隙裂隙)带通道带通

6、道断裂带是否能够成为充水通道主要取决于断裂带性质和矿床开采时人为断裂带是否能够成为充水通道主要取决于断裂带性质和矿床开采时人为采矿活动方式与强度。这里重点分析断裂带的性质，后面问题在充水人为因采矿活动方式与强度。这里重点分析断裂带的性质，后面问题在充水人为因素部份讲述。素部份讲述。3 3 窄条状隐伏露头通道窄条状隐伏露头通道 在我国大部分煤矿山在我国大部分煤矿山,煤系薄层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层煤系薄层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第四系松散沉积物不整合接触的碳酸盐岩含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第四系松散沉积物

7、不整合接触.影响隐伏露头部位多层充水含水层组地下水垂向间水力交替的因素主要有两个影响隐伏露头部位多层充水含水层组地下水垂向间水力交替的因素主要有两个.4.4.面状裂隙网络面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区局部面状隔水层变薄区)根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析,在华北型煤田的北部一带在华北型煤田的北部一带,煤系煤系含水层组主要以厚层状砂岩含水层组为主含水层组主要以厚层状砂岩含水层组为主,薄层灰岩沉积较少。薄层灰岩沉积较少。在厚层砂岩含水层在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组组之间沉积了以细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组

8、.在地质历史的多期构造在地质历史的多期构造应力作用下应力作用下,脆性的隔水岩层受力后以破裂形式释放应力脆性的隔水岩层受力后以破裂形式释放应力,致使隔水岩层产生了不致使隔水岩层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理同方向的较为密集的裂隙和节理,形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。二 矿床充水的人为条件（一）人为充水水源（一）人为充水水源 1.1.袭夺水袭夺水 由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿区由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿区天然地下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水天然地下水流场，人工地下水流场获得

9、新的补给水源称为袭夺水源。袭夺水源存在下列几种情况；源。袭夺水源存在下列几种情况；位于矿床地下水排泄区的泉位于矿床地下水排泄区的泉水；水；位于矿床地下水排泄区的地表水（海、湖、河）体；位于矿床地下水排泄区的地表水（海、湖、河）体；位位于矿床地下水迳流带内的排泄区一侧相邻含水层；于矿床地下水迳流带内的排泄区一侧相邻含水层；相邻水文地相邻水文地质单元地下水。质单元地下水。2.2.老窑水老窑水 老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点：老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点：老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；老窖老窖水为

10、多年积水，水循环条件差，水中含有大量水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H H2 2S S气体，并多为气体，并多为酸性水，有较强的腐蚀性。酸性水，有较强的腐蚀性。老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大体危害性大。（二）（二）充水人为通道充水人为通道矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、地矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、地面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。1.顶板冒落裂隙带顶板冒落裂隙带采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙带是采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙带是矿坑充水的人为通道，其特点如下：矿坑充水的人为通道，

11、其特点如下：当冒落裂当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿坑涌水量隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿坑涌水量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，矿将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，矿坑涌水无明显变化；坑涌水无明显变化；当顶板冒落裂隙带发育高当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，同度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，同时常伴有井下涌砂现象。时常伴有井下涌砂现象。2.地面岩溶疏干塌陷带地面岩溶疏干塌陷带随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和疏干实践，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随疏干实践，矿区及其周围地区的地表岩溶塌

12、陷随处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑充入矿井。处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑充入矿井。有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与水一起溃入矿坑。水一起溃入矿坑。三三矿床充水强度分析矿床充水强度分析在自然界分布矿床中，单一充水水源和充水通道在自然界分布矿床中，单一充水水源和充水通道是少见的。从水文地质剖面可以看出，矿层（体）上是少见的。从水文地质剖面可以看出，矿层（体）上部和下部往往分布多个充水含水层组。究竟哪个是充部和下部往往分布多个充水含水层组。究竟哪个是充水岩层？哪个不是充水岩层？哪个是强充水岩层？哪水岩层？哪个不是充水岩层？哪个是强充水岩层

13、？哪个是弱充水岩层？回答这些问题的方法称为矿床充水个是弱充水岩层？回答这些问题的方法称为矿床充水强度分析。强度分析。根据矿山调查资料表明，矿床开采后矿井充水根据矿山调查资料表明，矿床开采后矿井充水强度除取决于充水含水层的富水性、导水性、厚度和强度除取决于充水含水层的富水性、导水性、厚度和分布面积外，还取决于三个防线。第一防线是充水含分布面积外，还取决于三个防线。第一防线是充水含水层出露和接受补给源的条件；第二防线是充水含水水层出露和接受补给源的条件；第二防线是充水含水层侧向边界的导水与隔水条件；第三防线是矿层顶、层侧向边界的导水与隔水条件；第三防线是矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。底隔水岩层的隔

14、水条件。二、二、水灾预兆水灾预兆 一般突水事故可归纳为两种情况，一是一般突水事故可归纳为两种情况，一是突水量小于矿井最大排水能力，地下水形成突水量小于矿井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能力，另一种是突水量超过矿井的最大排水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发生之前，均可能表现出多种突水预兆，事故发生之前，均可能表现出多种突水预兆，下面分别予以介绍。下面分别予以介绍。（一）（一）一般预兆一般预兆（1 1）煤煤层层变变潮潮湿湿、松松软软；煤煤帮帮

15、出出现现滴滴水水、淋淋水水现现象象，且且淋淋水水可可由由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹；小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹；（2 2）工作面气温降低，或出现雾气及硫化氢气味；工作面气温降低，或出现雾气及硫化氢气味；（3 3）有时可闻到水的有时可闻到水的“嘶嘶嘶嘶”声；声；（4 4）矿压增大，发生片帮冒顶及底臌。）矿压增大，发生片帮冒顶及底臌。（二）（二）工作面底板灰岩含水层突水预兆工作面底板灰岩含水层突水预兆（1 1）工作面压力增大，底板臌起，底臌量可达工作面压力增大，底板臌起，底臌量可达500mm500mm以上；以上；（2 2）工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；（3

16、 3）沿沿裂裂隙隙或或煤煤帮帮向向外外渗渗水水，随随着着裂裂隙隙的的增增大大，水水量量增增加加，当当底底板板渗渗水水量量增增大大到到一一定定程程度度时时，煤煤帮帮渗渗水水可可能能停停止止，此此时时水水色色时时清清时时浊，底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清；浊，底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清；（4 4）底底板板破破裂裂，沿沿裂裂缝缝有有高高压压水水喷喷出出，并并有有“嘶嘶嘶嘶”或或刺刺耳耳水水声声；（5 5）底板发生底板发生“底爆底爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈黄色。，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈黄色。（三）（三）冲击层水的突水预兆冲击层水的突水预兆（1）突突水水部部

17、位位发发潮潮、滴滴水水，滴滴水水逐逐渐渐增增大大，仔细观察可发现水中有少量细砂；仔细观察可发现水中有少量细砂；（2）发发生生局局部部冒冒顶顶，水水量量突突增增并并出出现现流流砂砂，流流砂砂常常呈呈间间歇歇性性，水水色色时时清清时时混混，总总的的趋趋势势是是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；（3）顶）顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。影响到地表，致使地表出现塌陷坑。三、三、突水后水量估算突水后水量估算发生突水后，水量的估算是一项必不可少发生突水后，水量的估算是一项必不可少的工作，根据现场具体条件，迅速而

18、准确地对的工作，根据现场具体条件，迅速而准确地对突水水量做出估算，是突水事故处理和抢救的突水水量做出估算，是突水事故处理和抢救的重要依据。重要依据。当当突突水水量量增增大大到到不不能能采采用用水水沟沟测测量量时时，可可选选用用大大巷巷中中较较为为平平直直的的一一段段，测测量量大大巷巷内内的的水水流流量量，其其方方法法与在水沟内测量相同。与在水沟内测量相同。采用浮标法测定水量时，系数采用浮标法测定水量时，系数K K可按表可按表7-3-17-3-1选择：选择：第四节第四节 井下防水煤（岩）柱留设井下防水煤（岩）柱留设一一防水煤（岩）柱的类型及留设原则防水煤（岩）柱的类型及留设原则在水体下、含水层下

19、、承压含水层上或导水断在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入工作地点，层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入工作地点，需要留出一定宽度或高度的煤（岩）层不采动，这部需要留出一定宽度或高度的煤（岩）层不采动，这部分煤（岩）层称为防隔水煤（岩）柱或防水煤（岩）分煤（岩）层称为防隔水煤（岩）柱或防水煤（岩）柱。根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同柱。根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的类型。的类型。（一）（一）常用的防水煤（岩）柱类型常用的防水煤（岩）柱类型(1)断层防断层防水煤（岩）柱：在导水或含水断层两侧，为防止断层水煤（岩）柱：在导水或含水

20、断层两侧，为防止断层水溃入井下而留设煤（岩）柱，或当断层使煤层与强水溃入井下而留设煤（岩）柱，或当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层水溃入井下而留含水层接触或接近时，为防止含水层水溃入井下而留设的煤柱。设的煤柱。(2)(2)井井田田边边界界煤煤柱柱：相相邻邻两两井井田田以以技技术术边边界界分分隔隔时时，为为防防止止一一个个矿矿井井淹淹没没（由由突突水水或或矿矿井井报报废废引引起起）后后影影响响另另一一个矿井的安全生产而留设的煤柱。个矿井的安全生产而留设的煤柱。(3)(3)上上、下下水水平平（或或相相邻邻采采区区）防防水水煤煤（岩岩）柱柱：在在上上、下下两两水水平平（或或相相邻邻两两

21、采采区区）之之间间留留设设的的防防水水煤煤（岩岩）柱柱。这这种种煤煤（岩岩）柱柱为为暂暂时时性性的的煤煤（岩岩）柱柱，在在上上、下下两两水水平平（或或相相邻邻两两采采区区）开开采采末末期期或或透透水水威威胁胁消消除除后后，这这部部分分煤煤（岩）柱中的煤，仍然可以回收出来。（岩）柱中的煤，仍然可以回收出来。(4)(4)水水淹淹区区防防水水煤煤（岩岩）柱柱：在在水水淹淹区区（包包括括老老窑窑积积水水区区）四四周周和和上上、下下水水平平留留设设的的防防止止水水淹淹区区水水溃溃入入井井下下采采掘掘工作面的煤（岩）柱。工作面的煤（岩）柱。(5)(5)地地表表水水体体防防水水煤煤（岩岩）柱柱：为为防防止止

22、采采煤煤后后地地表表水水经经塌陷裂缝溃入井下而留设的煤（岩）柱。塌陷裂缝溃入井下而留设的煤（岩）柱。(6)(6)冲冲积积层层防防水水煤煤（岩岩）柱柱：为为防防止止采采煤煤后后上上覆覆冲冲积积层层中的强含水层水溃入井下而留设的煤（岩）柱。中的强含水层水溃入井下而留设的煤（岩）柱。(1)(1)在在有有突突水水威威胁胁但但又又不不宜宜疏疏放放（疏疏放放会会造造成成成成本本大大大大提提高高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。(2)(2)防防水水煤煤柱柱一一般般不不能能再再利利用用，故故要要在在安安全全可可靠靠的的基基础础上上把把煤煤柱柱的的宽宽度度或或高

23、高度度降降低低到到最最低低限限度度，以以提提高高资资源源利利用用率率。为为了了多多采采煤煤炭炭，充充分分利利用用资资源源，也也可可以以用用采采后后充充填填、疏疏水水降降压压、改改造造含含水水层层（充充填填岩岩溶溶裂裂隙隙）等等方方法法，消消除除突突水水威威胁胁，创创造造少少留留煤柱的条件。煤柱的条件。(3)(3)留留设设的的防防水水煤煤（岩岩）柱柱必必须须与与当当地地的的地地质质构构造造、水水文文地地质质条条件件、煤煤层层赋赋存存条条件件、围围岩岩的的物物理理力力学学性性质质、煤煤层层的的组组合合结结构构方方式式等等自自然然因因素素密密切切结结合合，还还要要与与采采煤煤方方法法、开开采采强强度

24、度、支支护形式等人为因素互相适应。护形式等人为因素互相适应。(4)(4)一一个个井井田田或或一一个个水水文文地地质质单单元元的的防防水水煤煤（岩岩）柱柱应应该该在在它它的的总总体体开开采采设设计计中中确确定定，即即开开采采方方式式和和井井巷巷布布局局必必须须与与各各种种煤煤柱柱的的留留设设相相适适应应，否否则则会会给给以以后后煤煤柱柱的的留留设设造造成成极极大大的的困困难难，甚至无法留设。甚至无法留设。（二）（二）防水煤（岩）柱的留设原则防水煤（岩）柱的留设原则 (5)(5)在在多多煤煤层层地地区区，各各煤煤层层的的防防水水煤煤（岩岩）柱柱必必须须统统一一考考虑虑确确定定，以以免免某某一一煤煤

25、层层的的开开采采破破坏坏另另一一煤煤层层的的煤煤（岩岩）柱柱，致使整个防水煤（岩）柱失效。致使整个防水煤（岩）柱失效。(6)(6)在在同同一一地地点点有有两两种种或或两两种种以以上上留留设设煤煤（岩岩）柱柱的的要要求求时时，所所留留设设的的煤煤（岩岩）柱柱必必须须满满足足各各个个留留设设煤煤（岩岩）柱柱的的要求。要求。(7)(7)对对防防水水煤煤（岩岩）柱柱的的维维护护要要特特别别严严格格，因因为为煤煤（岩岩）柱柱的的任任何何一一处处被被破破坏坏，必必将将造造成成整整个个煤煤（岩岩）柱柱失失效效。防防水水煤煤（岩岩）柱柱一一经经留留设设即即不不得得破破坏坏，巷巷道道必必须须穿穿过过煤煤柱柱时时

26、，必必须须采采取取加加固固巷巷道道、修修建建防防水水闸闸门门和和其其它它防防水水设设施施，保保护护煤煤（岩）柱的完整性。（岩）柱的完整性。(8)(8)留留设设防防水水煤煤（岩岩）柱柱所所需需要要的的数数据据必必须须在在本本地地区区取取得得。邻邻区区或或外外地地的的数数据据只只能能参参考考，如如果果需需要要采采用用，应应适适当当加加大安全系数。大安全系数。(9)防防水水岩岩柱柱中中必必须须有有一一定定厚厚度度的的粘粘土土质质隔隔水水岩岩层层或或裂裂隙隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。第五节第五节 矿井水害主要防治方法矿井水害

27、主要防治方法一一、井下探放水、井下探放水（一）（一）探放水概述探放水概述1。探水的目的。探水的目的探探水水系系指指采采矿矿过过程程中中用用超超前前勘勘探探方方法法，查查明明采采掘掘工工作作面面顶顶底底板板、侧侧帮帮和和前前方方的的含含水水构构造造（包包括括陷陷落落柱柱）、含含水水层层、积积水水老老窑窑等等水水体体的的具具体体位位置置、产产状状等等，其其目目的的是是为为有有效效的的防防治矿井水害做好必要的准备。治矿井水害做好必要的准备。2。探水的原则探水的原则采采掘掘工工作作必必须须执执行行“有有疑疑必必探探，先先探探后后掘掘”的的原原则则，因因而遇到下列情况之一时，必须探水。而遇到下列情况之一

28、时，必须探水。(1)1)接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。(2)(2)接接近近含含水水层层、导导水水断断层层、含含水水裂裂隙隙密密集集带带、溶溶洞洞和和陷陷落柱时，或通过它们之前。落柱时，或通过它们之前。(3)(3)打开隔离煤柱放水前。打开隔离煤柱放水前。(4)(4)接接近近可可能能与与河河流流、湖湖泊泊、水水库库、蓄蓄水水池池、水水井井等等相相通通的断层破碎带或裂隙发育带时。的断层破碎带或裂隙发育带时。(5)(5)接近可能涌（突）水的钻孔时。接近可能涌（突）水的钻孔时。(6)(6)接近有水或稀泥的灌浆区时。接近有水或稀泥的灌浆区时。(7)(7)采采动动影

29、影响响范范围围内内有有承承压压含含水水层层或或含含水水构构造造，或或煤煤层层与与含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。(8)(8)接接近近矿矿井井水水文文地地质质条条件件复复杂杂的的地地段段，采采掘掘工工作作有有涌涌（突）水预兆或情况不明时。（突）水预兆或情况不明时。(9)(9)采掘工程接近其它可能涌（突）水地段时。采掘工程接近其它可能涌（突）水地段时。（二（二）探放老空水）探放老空水小煤窑或矿井采掘的废巷老空积水，其几何形小煤窑或矿井采掘的废巷老空积水，其几何形状极不规则，积水量大者可达数百万立方米，一旦状极不规则，积水量大者可达数百万立方米，一旦采

30、掘工作面接近或揭露它们时，常常造成突水淹井采掘工作面接近或揭露它们时，常常造成突水淹井及人身伤亡事故，故必须预先进行探放老空水。及人身伤亡事故，故必须预先进行探放老空水。1。探放水工程设计内容。探放水工程设计内容(1)探放水巷道推进的工作面和周围的水文地质探放水巷道推进的工作面和周围的水文地质条件，如老空积水范围、积水量、确切的水头高度条件，如老空积水范围、积水量、确切的水头高度（水压）、正常涌水量，老空与上、下采空区、相（水压）、正常涌水量，老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系等，邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系等，以及积水区与其它含水层的水力联系程度。

31、以及积水区与其它含水层的水力联系程度。(2)(2)探探放放水水巷巷道道的的开开拓拓方方向向、施施工工次次序序、规规格格和和支支护护形式。形式。(3)(3)探探放放水水钻钻孔孔组组数数、个个数数、方方向向、角角度度、深深度度和和施施工技术要求及采用的超前距与帮距。工技术要求及采用的超前距与帮距。(4)(4)探放水施工与掘进工作的安全规定。探放水施工与掘进工作的安全规定。(5)(5)受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定。受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定。(6)(6)通风措施和瓦斯检查制度。通风措施和瓦斯检查制度。(7)(7)防防排排水水设设施施，如如水水闸闸门门、水水闸闸墙墙等等的的设设计计以

32、以及及水水仓、仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排。水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排。(8)(8)水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。(9)(9)附附老老空空位位置置及及积积水水区区与与现现采采区区的的关关系系图图、探探放放水水孔布置的平面图和剖面图等。孔布置的平面图和剖面图等。2。探放老空水的原则探放老空水的原则探放老空水除了要遵循上述的探放水原则外，还应遵循下述探放老空水除了要遵循上述的探放水原则外，还应遵循下述探放老空水的具体原则。探放老空水的具体原则。(1)(1)积极探放。积极探放。当老空区不在河沟或重要建筑物下面、排放老空当

33、老空区不在河沟或重要建筑物下面、排放老空区内积水不会过分加重矿井排水负担、且积水区之下又有大量的区内积水不会过分加重矿井排水负担、且积水区之下又有大量的煤炭资源急待开采时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底煤炭资源急待开采时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底解除水患。解除水患。(2)(2)先隔离后探放。与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量先隔离后探放。与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补充的老空水；老空的积水量较大，水质不好（酸性大），为避补充的老空水；老空的积水量较大，水质不好（酸性大），为避免负担长期排水费用，对这种积水区应先设法隔断或减少其补给免负担长期排水费用，对这种积

34、水区应先设法隔断或减少其补给水量，然后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的探放，水量，然后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的探放，则应留设煤岩柱与生产区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。则应留设煤岩柱与生产区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。(3)(3)先降压后探放。对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板先降压后探放。对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。(4)(4)先堵后探放。先堵后探放。当老空区为强含水层水或其它大小水源水所淹当老空区为强含水层水或其它大小水源水

35、所淹没，出水点有很大的补给量时，一般应先封堵出水点，而后再探没，出水点有很大的补给量时，一般应先封堵出水点，而后再探放水。放水。（三）（三）探放断层水探放断层水1.探放断层水的原则探放断层水的原则凡遇下列情况必须探水：凡遇下列情况必须探水：(1)采采掘掘工工作作面面前前方方或或附附近近有有含含（导导）水水断断层层存存在在，但具体位置不清或控制不够严密时。但具体位置不清或控制不够严密时。(2)采采掘掘工工作作面面前前方方或或附附近近预预测测有有断断层层存存在在，但但其其位置和含位置和含(导）水性不清，可能突水时。导）水性不清，可能突水时。(3)采采掘掘工工作作面面底底板板隔隔水水层层厚厚度度与与

36、实实际际承承受受的的水水压压都都处处于于临临界界状状态态（即即等等于于安安全全隔隔水水层层厚厚度度和和安安全全水水压压的的临临界界值值），在在掘掘进进工工作作面面前前方方和和采采面面影影响响范范围围内内，是是否否有断层情况不清，一旦遭遇很可能发生突水时。有断层情况不清，一旦遭遇很可能发生突水时。(4)(4)断层已为巷道揭露或穿过，暂时没有出水迹象，断层已为巷道揭露或穿过，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，有可能引起突水，需要探明其深部是否已和强含水响下，有可能引起突水，需要探明其深部是否已和强含水层连通，

37、或有底板水的导升高度时。层连通，或有底板水的导升高度时。(5)(5)井巷工程接近或计划穿过的断层浅部不含（导）井巷工程接近或计划穿过的断层浅部不含（导）水，但在深部有可能突水时。水，但在深部有可能突水时。(6)(6)根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求，根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求，必须探明断层时。必须探明断层时。(7)(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60m60m时。时。(8)(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100m100m时。时。(9)(9)采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。

38、(10)(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2 23MPa3MPa时。时。（四）（四）探放陷落柱水探放陷落柱水煤煤层层底底板板为为厚厚层层石石灰灰岩岩的的华华北北型型煤煤日日，由由于于导导水水陷陷落落柱柱的的存存在在，使使某某些些处处于于上上覆覆地地层层本本来来没没有有贯贯穿穿煤煤系系基基底底强强含含水水层层的的中中、小小型型断断层层或或一一些些张张裂裂隙隙，成成为为水水源源充充沛沛、强强富富水水的的突突水水薄薄弱弱带带，一一旦旦被被揭揭穿穿，将将引引起起突突水水。若若导导水水陷陷落落柱柱直直接接突突水水，其其后后果果就就更更严严重重。例例如如1984年年开

39、开滦滦范范各各庄庄矿矿2171工工作作面面陷陷落落柱柱突突水水的的最最大大涌涌水水量量达达2053m3min，使使该该大大型型矿矿井井在在21h内内被被全全部部淹淹没没，成成为为世世界界采采煤煤史史上上最最大大的的一一次次突突水水。有有的的陷陷落落柱柱不不导导水水，有的导水。有的导水。（五）（五）导水钻孔的探查与处理导水钻孔的探查与处理矿区在勘探阶段施工的各类钻孔，往往能贯穿若干含水层，有矿区在勘探阶段施工的各类钻孔，往往能贯穿若干含水层，有的还可能穿透多层老空积水区甚至含水断层等。若封孔或止水效的还可能穿透多层老空积水区甚至含水断层等。若封孔或止水效果不好，人为沟通了本来没有水力联系的含水层

40、或水体，使煤层果不好，人为沟通了本来没有水力联系的含水层或水体，使煤层开采的充水条件复杂化。山东肥城矿区的原开采的充水条件复杂化。山东肥城矿区的原“中一井中一井”，因地质，因地质勘探阶段的钻孔封孔质量不好，将中奥灰水导入煤系薄层灰岩，勘探阶段的钻孔封孔质量不好，将中奥灰水导入煤系薄层灰岩，致使开采上组煤时矿井涌水量很大，致使开采上组煤时矿井涌水量很大，且长期达不到疏水降压的目且长期达不到疏水降压的目的，矿井一直无法投产，被迫改为的，矿井一直无法投产，被迫改为“水文地质试验井水文地质试验井”，补做了，补做了10余年的水文地质补充勘探工作，将有怀疑的钻孔一一作了启封，余年的水文地质补充勘探工作，将

41、有怀疑的钻孔一一作了启封，最终才解决了这一人为造成的水文地质问题。最终才解决了这一人为造成的水文地质问题。淄博夏庄煤矿附近淄博夏庄煤矿附近的一个矿，穿越煤系地层打奥灰供水孔时，因套管止水质量不好，的一个矿，穿越煤系地层打奥灰供水孔时，因套管止水质量不好，岩溶承压水沿钻孔上升后，使该矿七层煤残留煤柱遭到破坏，矿岩溶承压水沿钻孔上升后，使该矿七层煤残留煤柱遭到破坏，矿井突然增加井突然增加12m3min的涌水量，该矿几乎被淹。有的矿的施工的涌水量，该矿几乎被淹。有的矿的施工地质孔将上层煤的老空积水大量导入正在生产的下层煤采区，也地质孔将上层煤的老空积水大量导入正在生产的下层煤采区，也曾造成严重的水害

42、。因此，必须采取有效的措施防止产生导水钻曾造成严重的水害。因此，必须采取有效的措施防止产生导水钻孔，封闭确已存在或有怀疑的导水钻孔。孔，封闭确已存在或有怀疑的导水钻孔。（六）（六）探放含水层水探放含水层水由由于于基基岩岩裂裂隙隙水水的的埋埋藏藏、分分布布和和水水动动力力条条件件等等都都具具有有明明显显的的不不均均匀匀性性，煤煤层层顶顶、底底板板砂砂岩岩水水、岩岩溶溶水水等等在在某某些些（或或某某一一）地地段段对对采采掘掘工工作作面面没没有有任任何何影影响响，而而在在另另一一些些地地段段却却带带来来不不同同程程度度的的危危害害。为为确确保保矿矿井井安安全全生生产产，必必须须探探清清含含水水层层的

43、的水水量量、水水压和水源等，才能予以治理。压和水源等，才能予以治理。防防治治煤煤层层顶顶、底底板板含含水水层层的的水水害害，既既要要从从整整体体上上查查明明水水文文地地质质条条件件，采采取取疏疏干干降降压压或或截截源源堵堵水水等等防防治措施，又要重视井下采区的探查。治措施，又要重视井下采区的探查。疏疏干干开开采采是是指指对对煤煤层层顶顶板板或或煤煤层层含含水水层层的的疏疏干干；而而疏疏水水降降压压是是指指对对煤煤层层底底板板含含水水层层而而言言，其其目目的的是是使使煤煤层层底底板板含含水水层层水水压压降降低低至至采采煤煤安安全全水水压压（该该部部分分将将在在下下节节论述）。论述）。矿矿井井疏疏

44、干干的的目目的的是是预预防防地地下下水水突突然然涌涌入入矿矿井井，避避免免灾灾害害事事故故，改改善善劳劳动动条条件件，提提高高劳劳动动生生产产率率，消消除除地地下下水水静静水水压压力力造造成成的的破破坏坏作作用用等等，是是煤煤矿矿防防治治水水的的一一种种主主要要措措施施。对对于于大大水水矿矿区区，为为了了减减少少矿矿井井涌涌水水量量，应应采采取取截截流流、浅浅排排和和排排、供供、生生态态环环保保三三位位一一体体结结合合等等辅辅助助措措施，施，与疏干工作统筹考虑，进行综合防治。与疏干工作统筹考虑，进行综合防治。二二 疏干开采疏干开采 （一）（一）疏干程序疏干程序 矿矿井井疏疏干干过过程程可可分分

45、为为疏疏干干勘勘探探、试试验验疏疏干干和和经经常常疏疏干干三三个个逐逐渐渐过过渡程序，应与矿井的开发工作密切配合。渡程序，应与矿井的开发工作密切配合。1 1。疏干勘探。疏干勘探 疏疏干干勘勘探探是是以以疏疏干干为为目目的的的的补补充充水水文文地地质质勘勘探探。其其目目的的是是进进一一步步查查明明矿矿区区疏疏干干所所需需要要的的水水文文地地质质资资料料；确确定定疏疏干干的的可可能能性性，提提出出疏疏干干方案。方案。2 2。试验性疏干。试验性疏干 试试验验性性疏疏干干方方案案的的正正确确制制定定表表现现在在矿矿井井开开采采初初期期能能降降低低水水位位，并并能能经经过过6 61212个个月月，尤尤其

46、其是是雨雨季季的的考考验验。要要尽尽可可能能利利用用疏疏干干勘勘探探工工程程，并并补补充充疏疏干干给给水水装装置置。通通过过试试验验，视视干干扰扰效效果果及及残残余余水水头头的的状状况况，进进行工程调整。行工程调整。3 3。经常性疏干经常性疏干 经经常常性性疏疏干干是是生生产产矿矿井井日日常常性性的的疏疏干干工工作作，随随着着开开采采范范围围的的扩扩大大和和水水平平延延伸伸，疏疏干干工工作作要要不不断断地地进进行行调调整整、补补充充，甚甚至至重重新新制制定定疏疏干干方案，以满足矿井生产的要求。方案，以满足矿井生产的要求。（二）（二）疏干方式疏干方式疏疏干干工工程程应应与与采采掘掘工工程程密密切

47、切结结合合。疏疏干干工工程程按按其其进进行行阶阶段段（或或时时间间）可可分分为为预预先先疏疏干干和和并并行行疏疏干干。预预先先疏疏干干在在井井巷巷开开拓拓之之前前进进行行；并并行行疏疏于于是是在在井井巷巷开开拓拓过过程程中中进进行行，一一直直到到矿井全部采完为止。矿井全部采完为止。疏疏干干方方式式有有三三种种：地地表表式式是是从从地地表表进进行行疏疏干干；地地下下式式是是在在地地下下进进行行疏疏干干；联联合合式式是是同同时时采采用用上上述述两两种种方方式式或或多多井井同同时时疏干。目前这三种疏干方式皆有采用。疏干。目前这三种疏干方式皆有采用。（三）（三）疏干工程疏干工程疏疏干干工工程程的的布布

48、置置、规规模模、种种类类、质质量量、施施工工设设备备、施施工工工工艺艺及及完完工工时时间间，应应按按照照疏疏干干方方案案进进行行，疏疏干干方方案案的的编编制制是是在在水水文文地地质质勘勘探探的的基基础础上上进进行行的的。在在试试验验性性疏疏干干结结束束后后，应应根据实际情况对疏干方案作进一步修订。根据实际情况对疏干方案作进一步修订。三三 带压开采带压开采为在复杂水文地质条件下进行带（水）压开采，并获得效益，为在复杂水文地质条件下进行带（水）压开采，并获得效益，以下技术问题应予以重视并付诸实施。以下技术问题应予以重视并付诸实施。（一）查清带压开采的矿井或采区的地质、水文地质条件（一）查清带压开采

49、的矿井或采区的地质、水文地质条件除除应应对对区区域域水水文文地地质质条条件件有有所所认认识识外外，对对井井田田或或采采区区的的水水文文地地质质条条件件更更应应了了解解清清楚楚，对对充充水水含含水水层层的的补补、径径、排排条条件件和和不不同同充充水水含含水水层层间间的的水水力力联联系系状状况况以以及及保保护护层层的的隔隔水水性性能能均均应应予予以以研研究。以便选择具体防治水方法和制定带（水）压开采的措施。究。以便选择具体防治水方法和制定带（水）压开采的措施。（二）（二）编制突水系数图编制突水系数图前前面面已已经经提提到到，突突水水系系数数的的应应用用是是通通过过突突水水系系数数图图来来体体现现的

50、的。有有两两种种突突水水系系数数图图，一一种种是是矿矿区区或或井井田田的的突突水水系系数数图图，比比例例尺尺常常为为1：50001：10000；第第二二种种是是采采区区的的突突水水系系数数图图，比比例例尺尺一一般是般是1：10001：2000，甚至更大些。，甚至更大些。（三）（三）编制带压开采地质、水文地质说明书编制带压开采地质、水文地质说明书 开开采采受受水水害害威威胁胁地地区区的的煤煤层层，在在编编制制开开拓拓、掘掘进进与与回回采采设设计计之之前前，必必须须编编制制该该范范围围的的地地质质、水文地质说明书，以作为设计的依据。水文地质说明书，以作为设计的依据。（四）（四）建立强有力的排水设施