煤矿矿井地表水、顶底板水害的防治课件.pptx

1、矿井地表水的防治矿井地表水的防治编辑课件矿井地表水的防治矿井地表水的防治一、一、地表水防治的综合措施地表水防治的综合措施 二、二、地表防渗工程及措施地表防渗工程及措施 三、三、工程实例工程实例 编辑课件一、地表水防治的综合措施一、地表水防治的综合措施(一一)山区矿井地表水的防治措施山区矿井地表水的防治措施(二二)平原区矿井地表水的防治措施平原区矿井地表水的防治措施(三三)山前和低山丘陵区矿井地表水的防治措山前和低山丘陵区矿井地表水的防治措施施编辑课件（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，汛期威胁矿井安去时，应在漏水段进行地表水向井下严重渗漏，

2、汛期威胁矿井安去时，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。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水量，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，截疏灌向岩溶暗河保证矿井安全，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)，无条件充填或，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，在沟谷处修建修人工河床时，应在塌陷沟的上游外围挖截水沟，在沟

3、谷处修建渡槽。地形有利时，沟河可以改道。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，分别治理小窑、采空区的塌陷坑或岩溶塌陷坑。可根据情况，分别采用围、堵、截流、疏导、填土夯实及设泵站排水等措施。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。工业场区和生活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，必要时应修建栏洪坝和疏导工程。在易发生滑区要避开泥石流，必要时应修建栏洪坝和疏导工程。在

4、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。坡和塌方处的上游，应修建排水截流设施，下部修建档土墙。返回返回编辑课件（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河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河流改道时，须在矿井井口、工业场地周围修筑堤坝。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统，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塌修建防洪排涝泵站，排出内涝积水

5、。对有向井下溃水危险的塌陷坑陷坑(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，后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措施。采煤，或者采取其它有效的措施。当河流或其它地表水体实矿井充水的直接或间接充水水源，对当河流或其它地表水体实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，排除积水并应填别采取铺底、改道、或截流截源等防渗

6、措施，排除积水并应填土夯实。土夯实。返回返回编辑课件（三）山前和低山丘陵区矿井地表水的综合防治措施（三）山前和低山丘陵区矿井地表水的综合防治措施 受洪水威胁的山前平原矿井受洪水威胁的山前平原矿井 受洪水威胁的低山丘陵区矿井受洪水威胁的低山丘陵区矿井 受洪水威胁的山前及低山丘陵区矿井受洪水威胁的山前及低山丘陵区矿井返回模块二返回模块二编辑课件二、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)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

7、截流注浆截流措施地面帷幕截流注浆截流措施编辑课件 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 封堵塌陷坑和裂隙封堵塌陷坑和裂隙 围截隔离塌陷裂隙区围截隔离塌陷裂隙区 将洪水引出塌陷裂隙区将洪水引出塌陷裂隙区返回模块二返回模块二编辑课件 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的确定应进行水力计算。不应过多缩小原河床断面，人工铺设河床断面尺寸的确定

8、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。(4)(4)砂卵石等易变形的河床，一般不宜用刚性材料衬砌。砂卵石等易变形的河床，一般不宜用刚性材料衬砌。(5)(5)在基岩上浇注混凝土时应进行清基处理。在基岩上浇注混凝土时应进行清基处理。(6)(6)刚性衬砌应留有伸缩和不均匀沉降缝，缝间用沥青止水。刚性衬砌应留有伸缩和不均匀沉降缝，缝间用沥青止水。(7)(7)漏水的河床岸坡，也应进行衬砌处理漏水的河床岸坡，也应进行衬砌处理 人工河床的衬砌人工河床的衬砌编

9、辑课件 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，同时可防止水流由护砌的两护砌结构的始末应设截渗墙，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。截渗墙应嵌入不透水层或基石中端潜入渗漏段。截渗墙应嵌入不透水层或基石中 工程实例：工程实例：返回模块二返回模块二 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-

10、3-整铺后的人工河床整铺后的人工河床编辑课件（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)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。(2)要考虑矿区发展远景和工农业布局，既要避免二次改道，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)人工河道路线选择应尽量走洼地，工程地质条件好，线路短。(2)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过最大洪水量。(3)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。坝址及人工河道

11、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。(4)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。(5)人工河道终点河下段河道相接处交角不宜过大，以防冲刷对岸。(6)废弃河道应妥善处理，如进行废河还田、矸石填平等。编辑课件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返回模块二返回模块二编辑课件（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 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、防洪堤编辑课件 排排(截截)洪

12、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、排洪渠的布置返回返回编辑课件 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）进出口的布置原则返回返回编辑课件3 3、排洪渠的布置构造要求、排洪渠的布置构造要求返回返回 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编辑课件4 4、防洪堤、防洪堤 在无法布置排洪渠的地段，也可布设防洪堤以阻挡洪水进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。

13、入矿区。防洪堤布设的一般原则：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水泥抹面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 返回模块二返回模块二编辑课件（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响，而其它防治方法又（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，可采用注浆帷幕截流的方法，切断河水对矿坑的渗不

14、宜采用时，可采用注浆帷幕截流的方法，切断河水对矿坑的渗漏与倒灌。）漏与倒灌。）编辑课件帷幕截流背景帷幕截流背景1 1(b)(b)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编辑课件帷幕截流背景帷幕截流背景2 2(a)(a)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编辑课件帷幕的设计与施工帷幕的设计与施工返回模块二返回模块二 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)编辑课件矿井顶板水的防治矿井顶板水的防治一、一、煤层顶板涌水因素分析及顶板涌水预测煤层顶板涌水因素分析及顶板涌水预测二、二、

15、防水煤防水煤(岩岩)柱的留设柱的留设三、三、顶板水的超前疏干顶板水的超前疏干四、四、注浆截流注浆截流五、五、改变采煤技术改变采煤技术六、六、工程实例工程实例编辑课件一、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编辑课件（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返回返回覆岩破坏分带示意图覆岩破坏分带示意图编辑课件（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

16、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 返回返回编辑课件（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返回模块三返回模块三 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

17、意图编辑课件二、防水煤二、防水煤(岩岩)柱的留设措施柱的留设措施u使用条件：隔水层厚度满足不了使用条件：隔水层厚度满足不了 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)柱的留设柱的留设保裂安hhh编辑课件风保裂安hhhh（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

18、基岩风化裂隙较发育时，防水煤基岩风化裂隙较发育时，防水煤(岩岩)柱的留设柱的留设防水煤防水煤(岩岩)柱的总厚度应满足下式要求：柱的总厚度应满足下式要求：基岩风化裂隙不发育时，防水煤基岩风化裂隙不发育时，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。返回返回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编辑课件 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（二）煤层露头或浅部被松散含水层覆盖（二）煤层露头或浅部被松散含水层覆盖时，防水煤时，防水煤(岩岩)柱的

19、留设柱的留设返回返回编辑课件在水淹区、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（三）在水淹区、采空积水区下掘进时，防（三）在水淹区、采空积水区下掘进时，防水煤水煤(岩岩)柱的留设柱的留设返回返回编辑课件（四）上、下两层煤之间防水煤（四）上、下两层煤之间防水煤(岩岩)柱的留设柱的留设返回返回 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编辑课件三、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编辑课件（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

20、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的潜水含水层和大于的潜水含水层和大于0.30.30.5m/d0.5m/d的承压含水层均可取得良好的疏干效果。的承压含水层均可取得良好的疏干效果。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）的疏干或断面截流适用于某一固定部位（如露天矿的非工作帮）的疏干或断面截流 。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 。返回返回编辑课件（二）常见的疏干

21、方式（二）常见的疏干方式1 1、地表、地表疏干疏干2 2、巷道、巷道疏干疏干3 3、井下钻孔、井下钻孔疏水疏水4 4、井上下联合疏水、井上下联合疏水返回返回编辑课件1 1、地表疏干、地表疏干下下 页页地表疏降模式图地表疏降模式图编辑课件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编辑课件2 2、巷道疏干、巷道疏干1 1 1)1)石门疏水石门疏水下下 页页石门多含水层疏水石门多含水层疏水编辑课件 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2 2、巷道疏水、巷道疏水2 22)2)采准采准”巷道疏水巷道疏水编辑课件3 3、

22、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下下 页页直通式疏水钻孔直通式疏水钻孔编辑课件顶板上行式疏水孔顶板上行式疏水孔下下 页页上行式井下疏水孔上行式井下疏水孔编辑课件井下水平或近水平疏水孔井下水平或近水平疏水孔水平水平(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体未发通过探查，证实煤层直接充水含水层与强含水层或其它水体未发生水力联系，且采区有足够排水能力时，可在采区最低部位首先回采，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。实行采动放水疏干，保证后期回采安全

23、。编辑课件4 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编辑课件5 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(区内)，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。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，实现供疏结合。返回模块三返回模块三编辑课件四、四、注浆截流注浆截流 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

24、截流帷幕墙下下 页页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编辑课件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煤层直接顶板含水层帷幕截流注浆返回模块三返回模块三编辑课件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编辑课件五、五、改变采煤方法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)在逆掩断层含水推覆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

25、上）”地区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 返回模块三返回模块三编辑课件六、工程实例六、工程实例实例实例1 1 某煤矿顶板水的防治措施某煤矿顶板水的防治措施实例实例2 2 某煤矿帷幕注浆防治顶板水某煤矿帷幕注浆防治顶板水实例实例3 3 某矿顶板水分析及防治对策某矿顶板水分析及防治对策实例实例4 4 某煤田顶板水特征与防治方法某煤田顶板水特征与防治方法

26、实例实例5 5 顶板突水规律分析及防治对策顶板突水规律分析及防治对策实例实例6 6 水淹冒顶区化学注浆加固技术水淹冒顶区化学注浆加固技术实例实例7 7 某矿某矿513513区运输石门探放水设计方案区运输石门探放水设计方案编辑课件典型工作任务矿井顶板水对开采的影响分析及防治方案矿井顶板水对开采的影响分析及防治方案1.1.工作任务工作任务(1)(1)背景资料分析背景资料分析分析矿井充水因素。分析矿井充水因素。计算计算2 2号煤层开采后导水裂隙带高度，预测号煤层开采后导水裂隙带高度，预测2 2号煤层上部含水层对煤层开采的影号煤层上部含水层对煤层开采的影响。响。提出开采提出开采2 2号煤层时对顶板水的

27、初步防治方案。号煤层时对顶板水的初步防治方案。(2)(2)收集矿区顶板水防治案例（每人收集矿区顶板水防治案例（每人1 12 2例），并分析、讨论、提出问题、进行总例），并分析、讨论、提出问题、进行总结结2.2.工作方法：分组讨论，独立完成工作方法：分组讨论，独立完成3.3.背景资料背景资料某煤矿为拟建矿井。矿井设计开采二叠系山西组某煤矿为拟建矿井。矿井设计开采二叠系山西组2 2号煤层，设计产量号煤层，设计产量600600万万t/at/a，设，设计采用放顶煤开采计采用放顶煤开采2 2号煤层，一次采全高。号煤层，一次采全高。2 2号煤层位于山西组中下部，厚度号煤层位于山西组中下部，厚度3.093.

28、098.50m8.50m，平均厚度，平均厚度6.20m6.20m；煤层埋藏深度；煤层埋藏深度250250350m350m；煤层底板标高由东向西；煤层底板标高由东向西11001100350m350m。煤层顶板大部分为泥岩、粉砂。煤层顶板大部分为泥岩、粉砂岩，其直接顶为中岩，其直接顶为中-细粒砂岩；底板大部为粉砂岩和泥岩，局部为细粒砂岩和石英细粒砂岩；底板大部为粉砂岩和泥岩，局部为细粒砂岩和石英砂岩。砂岩。2 2号煤层上部有下石盒子组（号煤层上部有下石盒子组（K9K9、K8K8）砂岩裂隙含水层（含水性较弱，其中的）砂岩裂隙含水层（含水性较弱，其中的K8K8砂砂岩是开采岩是开采2 2号煤层的直接充水

29、含水层，号煤层的直接充水含水层，K8K8砂岩与砂岩与2 2号煤层层间距号煤层层间距69m69m），上石盒子组），上石盒子组（K10K10）砂岩裂隙含水层（含水性较弱），第四系松散砂砾孔隙含水层（含水性较）砂岩裂隙含水层（含水性较弱），第四系松散砂砾孔隙含水层（含水性较强）。强）。井田内及井田边界有老窑分布。井田内及井田边界有老窑分布。编辑课件矿井底板水的防治矿井底板水的防治编辑课件一、一、底板突水因素分析、预测及带压开采底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价安全度评价二、二、底板水的疏水降压底板水的疏水降压三、隔水层薄弱带的三、隔水层薄弱带的注浆加固注浆加固四、四、利用隔水层带压开采利用隔

30、水层带压开采五、五、工程实例工程实例 编辑课件一、底板突水因素分析、预测及带压开采一、底板突水因素分析、预测及带压开采安全度评价安全度评价(二二)底板突水因素分析底板突水因素分析(三三)易发生突水的地段易发生突水的地段(四四)底板突水预测方法底板突水预测方法(五五)带压开采安全度评价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编辑课件（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)工作面周围支承压力分布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)工作面底板剪切带分布特征(a)随工作面推进底板受力特征编辑课件下三带的发育 1.

31、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编辑课件（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式山东矿业学院特殊开采所经验公式(2002(2002年年)：式中 Cp采动对底板的破坏深度，m；L工作面斜长，m；H 采深，m；a 煤层倾角，；f 底板岩层坚固性系数 24ln9291.73113.00448.000911.0LfaHCp

32、返回返回 采煤工作面底板受力、剪切带分布图采煤工作面底板受力、剪切带分布图编辑课件（三）易发生突水的地段（三）易发生突水的地段断层交叉或汇合处断层交叉或汇合处背斜倾伏端一带背斜倾伏端一带褶曲轴部裂隙密集带或小断裂密集带褶曲轴部裂隙密集带或小断裂密集带断层尖灭或消失端一带断层尖灭或消失端一带两条大断层相互对扭地带两条大断层相互对扭地带(即张扭性破碎带即张扭性破碎带)与导水或富水大断裂成与导水或富水大断裂成“入入”字形连接的小断裂带字形连接的小断裂带复合部位小断层与次级小褶曲轴在地层倾向急剧转折带上的复合部位，复合部位小断层与次级小褶曲轴在地层倾向急剧转折带上的复合部位，或小褶曲轴与底层倾向转折带

33、的复合部位或小褶曲轴与底层倾向转折带的复合部位压性断裂下盘、张性断裂上盘因富水性强。压性断裂下盘、张性断裂上盘因富水性强。不同力学性质的断裂组成的断裂带，富水性最强，易于发生突水。不同力学性质的断裂组成的断裂带，富水性最强，易于发生突水。返回返回编辑课件实例实例1 1返回返回 某矿井田构造图某矿井田构造图编辑课件（四）底板突水预测方法（四）底板突水预测方法1 1、采掘前的突水预测、采掘前的突水预测 2 2、采掘过程中的突水预测、采掘过程中的突水预测编辑课件1 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

34、指单位隔水层厚度所承受的水压，又称水压比，其表达式为：指单位隔水层厚度所承受的水压，又称水压比，其表达式为：式中式中 TsTs突水系数，突水系数，MPa/mMPa/m；P P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 Mi Mi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；ii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，砂页岩为，砂页岩为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)Cp Cp采动对底板的破坏深度，采动对底板的破坏深度，m m；n n隔水层层

35、数。隔水层层数。psCMpTniiiMM1编辑课件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返回返回 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编辑课件2 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(若其值远远低于奥灰水压(CHA 0.41.0MPa以上)则不突水。)探测底板水的导升高度(当导升高度上界进入或达到矿压破坏区时，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返回返回编辑课件（五）带压开采安全度评价（五）带压开采安全度评价1 1、掘进巷道底板

36、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 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 3、安全水头值安全水头值编辑课件1 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：t t安全隔水厚度安全隔水厚度(m)(m)；L L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)；KpKp底板隔水层的平均抗张强度底板隔水层的平均抗张强度(10-2MPa)(10-2MPa)；H H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

37、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 pKLKpHLLt4)8(22返回返回编辑课件2 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就可认为是安全的，就可认为是安全的，正常块段正常块段(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 MPa/m就可认为是安全的。就可认为是安全的。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性；安全区：是指当煤层底板位于奥灰水位以下

38、，此区不存在突水危险性；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，需采，存在底板突水的可能性，需采取防治水措施，进行带压开采；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，在岩，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；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；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

39、板突水的最危险地段。niiisMMMMPT1返回返回编辑课件3 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/m3)(t/m3)；KpKp底板隔水层的平均抗张强度底板隔水层的平均抗张强度(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，巷道有底板突水的危险；反当掘进巷道工作区段的水压值大于

40、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。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，则有底板突水的危险；反之，可当回采工作面隔水底板的实际水头值大于安全水头值，则有底板突水的危险；反之，可以安全回采。以安全回采。tLtKHp222MTPs返回模块四返回模块四编辑课件v底板水的防治应遵循十六个字方针：底板

41、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、二、底板水的疏水降压底板水的疏水降压(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编辑课件（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编辑课件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返回返回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编辑课件（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

42、头压力过高（大于4 45MPa5MPa）时，井下放水钻孔施工就很困难，此时）时，井下放水钻孔施工就很困难，此时此法不宜采用此法不宜采用(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返回返回编辑课件（三）井上下联合疏水降压（三）井上下联合疏水降压压力传递式井下疏降钻孔压力传递式井下疏降钻孔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(工业、农业、居民饮用)紧张，另一方面井下水害严重，矿区供水与矿井排水之间

43、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返回模块四返回模块四编辑课件三、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。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诱发的生态环境恶化和其他相关的地质灾害发生。改善井下采掘工作环境和劳动条件。快速恢复被淹矿井或采掘工作面 具体防治方法具体防治方法(一一)改造含水层为隔水层，

44、增加隔水层厚度改造含水层为隔水层，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编辑课件（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，增加隔水层厚度返回返回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编辑课件（二）（二）提高隔水层的阻水性提高隔水层的阻水性返回返回 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编辑课件 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，但漏失段不很长时，可在地面进行河床

45、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。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，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变而降低其力学强度的危险。但短壁开采、房柱式开采，会降低采煤效率，损失煤炭资源；充填法采矿会增加采煤成本，一般不宜采用。（三）其它防治方法（三）其它防治方法返回模块四返回模块四编辑课件四、利用隔水层带压开采四、利用隔水层带压开采(一一)划分突水性分区划

46、分突水性分区(二二)带压开采的措施带压开采的措施编辑课件（一）划分突水性分区（一）划分突水性分区-编制突水系数图编制突水系数图 编制突水系数图编制突水系数图 突水系数的应用是通过突水系数图来体现的。有两种突水系数图，一种是矿区或井田突水系数图(比例尺1:500010000)，第二种是采区突水系数图(比例尺1:10002000或更大)。编辑课件1 1、以煤层底板等高线图为底图、以煤层底板等高线图为底图某矿某矿17181718采区底板等高线图采区底板等高线图编辑课件2 2、根据水位资料编制等水位线图、根据水位资料编制等水位线图 某矿某矿17181718采区底板含水层放水等水位线图采区底板含水层放水

47、等水位线图编辑课件3 3、根据以上两种资料绘制底板等水压线图、根据以上两种资料绘制底板等水压线图某矿某矿17181718采区放水等水压线图采区放水等水压线图编辑课件4 4、编制有效保护层厚度等值线图、编制有效保护层厚度等值线图 某矿某矿17181718采区有效隔水层等厚线图采区有效隔水层等厚线图编辑课件5 5、根据底板等水压线图和有效保护层厚度等值线图，、根据底板等水压线图和有效保护层厚度等值线图，绘出突水系数等值线图绘出突水系数等值线图 返回返回 某矿某矿17181718采区底板放水突水系数图采区底板放水突水系数图编辑课件（一）划分突水性分区（一）划分突水性分区-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 开采受水威胁地区的煤层，在编制开拓、掘进与回采开采受水威胁地区的煤层，在编制开拓、掘进与回采设计之前，必须编制该范围的地质、水文地质说明书，设计之前，必须编制该范围的地质、水文地质说明书，以作为设计的依据。以作为设计的依据。返回返回编辑课件（二）带压开采的措施（二）带压开采的措施 1.1.短壁式开采短壁式开采 2.2.带压分段后退式开采带压分段后退式开采分段后退式分段后退式开采方法示意图开采方法示意图编辑课件