煤矿底板水害讲课稿.ppt

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1、煤矿水害及其防治技术煤矿水害及其防治技术第一部分第一部分煤矿水害的基本特点煤矿水害的基本特点及其形成机理及其形成机理近近1010年来我国煤矿水害基本情况年来我国煤矿水害基本情况 在过去的在过去的1010年里，共发生各类矿井水害年里，共发生各类矿井水害事故事故14001400余起，死亡近余起，死亡近60006000人，经济损失人，经济损失高达高达3535亿元人民币。每生产百万吨原煤因水亿元人民币。每生产百万吨原煤因水害死亡达害死亡达0.3750.375人，因水害造成经济损失达人，因水害造成经济损失达20002000万元人民币。其中作为中国主要煤炭万元人民币。其中作为中国主要煤炭生产基地的华北华东

2、地区受水害威胁的煤炭生产基地的华北华东地区受水害威胁的煤炭资源占已探明资源量的资源占已探明资源量的2727。近年来煤矿水害事故的基本特征近年来煤矿水害事故的基本特征0510152025303540事故数123企业类型2005年中国煤矿重大水害事故分布图1 1乡镇煤矿乡镇煤矿 2 2国有地方煤矿国有地方煤矿 3 3国有重点煤矿国有重点煤矿 水害类型和水害事故水害类型和水害事故的分布极不均匀。根的分布极不均匀。根据近年来水害最为严据近年来水害最为严重的重的20052005年资料分析，年资料分析，企业技术水平、管理企业技术水平、管理水平和装备水平较差水平和装备水平较差的乡镇煤矿水害事故的乡镇煤矿水害

3、事故发生频次明显高于国发生频次明显高于国有矿井有矿井 特征特征1 1：特征特征2 2：051015202530354045事故数123水源类型2005年中国煤矿突水灾害水源分布图1 1小窑老空水小窑老空水 2 2灰岩水灰岩水 3 3其他水源水其他水源水 近年来煤矿水害事故的基本特征近年来煤矿水害事故的基本特征就主要矿井水水害就主要矿井水水害的突水源而言，采的突水源而言，采空区及废弃的充水空区及废弃的充水小煤窑水成为主要小煤窑水成为主要突水水源。其次为突水水源。其次为岩溶含水层水，其岩溶含水层水，其他类型水源所占比他类型水源所占比例较少例较少 近年来煤矿水害事故的基本特征近年来煤矿水害事故的基本

4、特征特征特征3 3：05101520253035事故数123水害发生位置2005年中国煤矿突水水害位置分布图1 1掘进巷道水害掘进巷道水害 2 2工作面水害工作面水害 3 3其他水害其他水害 就主要矿井水害所发生采掘位就主要矿井水害所发生采掘位置而言，主要突水灾害发生在置而言，主要突水灾害发生在矿井采掘巷道的迎头，由于掘矿井采掘巷道的迎头，由于掘进过程中遇到隐伏导水构造造进过程中遇到隐伏导水构造造成不同水源的水突入矿井。其成不同水源的水突入矿井。其次是采煤工作面突水，主要是次是采煤工作面突水，主要是回采过程中遇到工作面内部隐回采过程中遇到工作面内部隐伏的点状导水构造（陷落柱、伏的点状导水构造（

5、陷落柱、封闭不良钻孔等）和顶底板采封闭不良钻孔等）和顶底板采矿扰动诱发的导水破裂带导通矿扰动诱发的导水破裂带导通不同水源水突入矿井。其他采不同水源水突入矿井。其他采掘活动所引起的矿井突水灾害掘活动所引起的矿井突水灾害较少较少 煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害成因与致灾机理 对人类采矿工程活动所诱发的突水事故防范措施不到位，对人类采矿工程活动所诱发的突水事故防范措施不到位，特别是对于采空区积水及其关闭废弃的小煤窑积水特征及其特别是对于采空区积水及其关闭废弃的小煤窑积水特征及其潜在的突水危险性认识不足，矿井关闭过程中的水文地质工潜在的突水危险性认识不足，矿井关闭过程中的水文地质工作及其关闭后对地下水

6、活动条件的预测预报和监测监控不到作及其关闭后对地下水活动条件的预测预报和监测监控不到位，导致对废弃矿井采掘空间分布情况及其积水淹没情况不位，导致对废弃矿井采掘空间分布情况及其积水淹没情况不清楚，防水煤岩柱留设不足或缺乏必要的防水煤岩柱，从而清楚，防水煤岩柱留设不足或缺乏必要的防水煤岩柱，从而形成了巷道掘进过程中直接或间接揭露采空区积水而造成矿形成了巷道掘进过程中直接或间接揭露采空区积水而造成矿井突水灾害。该类型突水突发性强，冲击力大，往往造成瞬井突水灾害。该类型突水突发性强，冲击力大，往往造成瞬间淹井和惨重的人员伤亡。间淹井和惨重的人员伤亡。对废弃矿井及老空水危险性认识不足对废弃矿井及老空水危

7、险性认识不足煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害成因与致灾机理 对隐蔽型导水构造探知能力不够对隐蔽型导水构造探知能力不够 现有的针对隐蔽型导水构造的超前精细探查预测技术与装备现有的针对隐蔽型导水构造的超前精细探查预测技术与装备不足。隐蔽型导水构造是指无明显的地表出露和地质显现特征，不足。隐蔽型导水构造是指无明显的地表出露和地质显现特征，发育于岩层内部的较小规模的地质构造，主要包括隐伏断层、发育于岩层内部的较小规模的地质构造，主要包括隐伏断层、局部构造破碎带、岩溶陷落柱及岩溶塌落洞等，他们是沟通矿局部构造破碎带、岩溶陷落柱及岩溶塌落洞等，他们是沟通矿区充水水源与矿井采掘工程之间的主要导水通路，在矿井采

8、掘区充水水源与矿井采掘工程之间的主要导水通路，在矿井采掘过程中必须超前探知该类隐伏导水构造并进行必需的治理和防过程中必须超前探知该类隐伏导水构造并进行必需的治理和防范措施后才能予以揭露和通过，大量的突水事故来自掘进巷道范措施后才能予以揭露和通过，大量的突水事故来自掘进巷道前方说明对该类导水构造的探测预报和防治不到位，探测工程前方说明对该类导水构造的探测预报和防治不到位，探测工程不足或探测精度不够，造成掘进巷道与隐伏导水构造不期而遇不足或探测精度不够，造成掘进巷道与隐伏导水构造不期而遇形成矿井突水灾害。形成矿井突水灾害。煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害成因与致灾机理 煤矿水害防治技术、装备薄弱，水

9、害安全管理水平低煤矿水害防治技术、装备薄弱，水害安全管理水平低下。许多矿井特别是乡镇煤矿缺乏专门的矿井水文地质专下。许多矿井特别是乡镇煤矿缺乏专门的矿井水文地质专业人员和必需的矿井水害探测防治装备，对矿井水害防治业人员和必需的矿井水害探测防治装备，对矿井水害防治的重要性认识和管理不到位，在矿井水文地质条件不清的的重要性认识和管理不到位，在矿井水文地质条件不清的条件下盲目生产是导致矿井水害事故发生的根本原因。虽条件下盲目生产是导致矿井水害事故发生的根本原因。虽然矿井突水条件十分复杂，但通过科学必要的防治水技术然矿井突水条件十分复杂，但通过科学必要的防治水技术工作完全可以大幅度降低水害发生的条件。

10、近年来煤矿水工作完全可以大幅度降低水害发生的条件。近年来煤矿水害的基本特点充分说明了加强矿井防治水技术与管理工作害的基本特点充分说明了加强矿井防治水技术与管理工作的有效性。的有效性。防治水技术力量和管理水平较差防治水技术力量和管理水平较差 防水煤岩柱的留设不合理，造成断层或其他含水体水突防水煤岩柱的留设不合理，造成断层或其他含水体水突入矿井。对于一些大型导水断裂，由于断层两盘的牵引裂入矿井。对于一些大型导水断裂，由于断层两盘的牵引裂隙广泛发育，该类断层（断层带）除了具有导水性质外，隙广泛发育，该类断层（断层带）除了具有导水性质外，其断裂带本身就是一个含水体，有些断层两盘的导水裂隙其断裂带本身就

11、是一个含水体，有些断层两盘的导水裂隙带十分发育，且具有一定的宽度，在断层防水煤岩柱留设带十分发育，且具有一定的宽度，在断层防水煤岩柱留设过程中，往往注意了掘进停头到断层面的距离而忽视了断过程中，往往注意了掘进停头到断层面的距离而忽视了断层两侧导水破碎带的存在，导致了因防水煤岩柱留设不足层两侧导水破碎带的存在，导致了因防水煤岩柱留设不足而诱发的矿井水害。由于断层面或断层牵引的裂隙带导水而诱发的矿井水害。由于断层面或断层牵引的裂隙带导水而引发的矿井突水灾害在矿井突水事故中占有绝对主导的而引发的矿井突水灾害在矿井突水事故中占有绝对主导的位置。位置。煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害成因与致灾机理 防水煤

12、岩柱留设不合理防水煤岩柱留设不合理煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害成因与致灾机理 对断层及陷落柱的水文地质性质认识不深对断层及陷落柱的水文地质性质认识不深由构造断裂形成的断层破碎带，往由构造断裂形成的断层破碎带，往往具有较好的透水性，会形成矿坑往具有较好的透水性，会形成矿坑充水的良好通道。对于一些巨大的充水的良好通道。对于一些巨大的断裂，由于断层两盘的牵引裂隙广断裂，由于断层两盘的牵引裂隙广泛发育，该类断层（断层带）除了泛发育，该类断层（断层带）除了具有导水性质外，其断裂带本身就具有导水性质外，其断裂带本身就是一个含水体，因而还具有充水水是一个含水体，因而还具有充水水源的性质。由于断层面或断层牵

13、引源的性质。由于断层面或断层牵引的裂隙带导水而引发的矿井突水灾的裂隙带导水而引发的矿井突水灾害在矿井突水事故中占有绝对主导害在矿井突水事故中占有绝对主导的位置的位置裂 隙 带裂 隙 带断 层 面cab煤 层图 2-25 陷 落 柱 垂 向 导 水 性 分 析 示 意 图B B 下通式导水下通式导水C C 上通式导水上通式导水A A 全通式导水全通式导水煤矿水害成因与致灾机理煤矿水害成因与致灾机理 cba核部(a)图2-26 陷落柱横断面导水性分析示意图接触带(b)影响带(c)突水通道具有隐蔽性和难以探突水通道具有隐蔽性和难以探知性：陷落柱的形成原因决定了知性：陷落柱的形成原因决定了其具有点状导

14、水构造的特点，尽其具有点状导水构造的特点，尽管有些陷落柱的直径可达数百米，管有些陷落柱的直径可达数百米，但和整个地质结构体相比，其仍但和整个地质结构体相比，其仍具有很强的局部性，特别是在陷具有很强的局部性，特别是在陷落柱的周边区域，地层层序仍保落柱的周边区域，地层层序仍保持着正常状态，这就形成了通过持着正常状态，这就形成了通过地层层序和构造形态分析预测陷地层层序和构造形态分析预测陷落柱变的十分困难，甚至不可能，落柱变的十分困难，甚至不可能，陷落柱的隐蔽性和难以探知性，陷落柱的隐蔽性和难以探知性，决定了陷落柱突水具有突发性和决定了陷落柱突水具有突发性和难以防范性。难以防范性。煤矿水害成因与致灾机

15、理煤矿水害成因与致灾机理 控制煤矿水害频发的关键措施控制煤矿水害频发的关键措施 加强废弃关闭矿井和老空区的矿床水文地质研究工作加强废弃关闭矿井和老空区的矿床水文地质研究工作在生产阶段的矿井往往是地下水的排在生产阶段的矿井往往是地下水的排泄区，大量的地下水在矿井生产过程泄区，大量的地下水在矿井生产过程中被排放，部分含水层会因矿井排水中被排放，部分含水层会因矿井排水而疏干。一旦矿山关闭废弃后，地下而疏干。一旦矿山关闭废弃后，地下水的循环运动规律会被打破，废弃矿水的循环运动规律会被打破，废弃矿井因停止排水而被地下水淹没，废弃井因停止排水而被地下水淹没，废弃矿井被污染的地下水会逐渐补给在矿矿井被污染的

16、地下水会逐渐补给在矿井采掘阶段已经疏干的洁净含水层或井采掘阶段已经疏干的洁净含水层或直至溢出地表。地下水位的抬升会极直至溢出地表。地下水位的抬升会极大的改变矿区区域性水文地质、工程大的改变矿区区域性水文地质、工程地质与环境地质条件。地质与环境地质条件。控制煤矿水害频发的关键措施控制煤矿水害频发的关键措施 进一步研究规范对防水煤岩柱的正确留设进一步研究规范对防水煤岩柱的正确留设首先要确定采掘停头距断层影响带外边界的最近距离位置或采空冒落带与断首先要确定采掘停头距断层影响带外边界的最近距离位置或采空冒落带与断层影响带外边界的最近距离位置，根据水压和岩层的阻水能力计算该位置的层影响带外边界的最近距离位置，根据水压和岩层的阻水能力计算该位置的安全煤柱厚度（如图中的安全煤柱厚度（如图中的L LR R和和L LX X），），然后根据煤层与断层的空间位置关系及然后根据煤层与断层的空间位置关系及回采工作面上覆地层的垮裂角计算煤柱留设厚度回采工作面上覆地层的垮裂角计算煤柱留设厚度L L，如果直接根据水压和煤层如果直接根据水压和煤层的阻水能力计算煤柱留设宽度的阻水能力计算煤柱留设宽度L L。必然会导致煤柱