我國煤礦防治水概述
一 我國煤礦水害分布
?。ㄒ唬?水害區(qū)的劃分
根據(jù)我國聚煤區(qū)的不同地質、水文地質特征，并考慮到礦井水對生產(chǎn)的危害程度，可將我國煤礦劃分為6個礦井水害區(qū)(1、華北石炭二疊紀煤田的巖溶—裂隙水水害區(qū)；2、華南晚二疊世煤田的巖溶水水害區(qū)；3、東北侏羅紀煤田的裂隙水水害區(qū)；4、西北侏羅紀煤田的裂隙水水害區(qū)；5、西藏—滇西中生代煤田的裂隙水水害區(qū)；6、臺灣第三紀煤田的裂隙—孔隙水水害區(qū))
?。ǘ?各水害區(qū)的概況
從表1-1-1中可看出，我國礦井水害主要分布在華北和華南兩大區(qū)。其礦井水文地質條件極為復雜，水害十分嚴重。例如華北石炭二疊紀煤田的煤系基底中奧陶統(tǒng)巖溶-裂隙水水害；黃淮平原新生界松散層水的水害；華南晚二疊世煤田的煤系頂?shù)装寤規(guī)r巖溶水水害。而東北侏羅紀煤田雖然存在著裂隙水及第四系松散層水的危害，但不嚴重；西北侏羅紀煤田處于干旱、半干旱氣候區(qū)，區(qū)內(nèi)嚴重缺水，存在著供水問題；西藏-滇西及臺灣的中、新生代煤田的水文地質條件比較簡單，水害問題也不嚴重。 表1-1-1 我國煤礦水害區(qū)的概況水害分區(qū) 氣候大區(qū) 年降水量及其覆蓋面積的百分數(shù) 礦井水對生產(chǎn)危害程度 附注 編號 名稱 1 華北石炭二疊系巖溶-裂隙水害區(qū) 亞濕潤—亞干旱氣候區(qū)600~1000mm約占70% 200~600mm約占20% 出水、突水較頻繁，涌水量大或特大（1000~123180m3/h）。常常影響生產(chǎn)或淹井，或負擔巨大排水費用，采煤和礦井安全都受到嚴重威脅，區(qū)內(nèi)中深部下組煤有幾百億噸不能開采 煤田為分布范圍大、可采煤層多、儲量大、煤種齊全的焦煤和主焦煤重要產(chǎn)地，對國民經(jīng)濟影響重大 2 華南晚二疊統(tǒng)巖溶水水害區(qū) 濕潤氣候區(qū) 1200~2000mm約占95%以上 出水、突水很頻繁，經(jīng)常影響生產(chǎn)或淹井，突水量大（2700~27000 m3/h），礦井正常涌水量亦大（3000~8000m3/h）。負擔巨額排水電費（400~1500萬元/a）；地面塌陷嚴重，井下黃泥突出堵塞井巷。礦井安全受到嚴重威脅雨季更危險 由于地面塌陷，每年礦區(qū)付出上百萬元賠償費。由于主巷布設在強含水層內(nèi)，故突水、出水頻繁，主要為底板茅口灰?guī)r水，江西是頂板長興灰?guī)r水 3 東北侏羅系裂隙水水害區(qū) 濕潤-亞濕潤氣候區(qū) 400~600mm約占60% 600~800mm占25% 一般不影響生產(chǎn)，部分礦區(qū)受地表水和第四系松散層水的危害較重，有時造成淹井事故 局部為亞干旱區(qū)（15%） 4 西北侏羅系裂隙水水害區(qū) 干旱氣候區(qū) 25~75mm占80% 75~100mm占80% 100~400mm占20% 本區(qū)嚴重缺水，存在供水問題，僅少部分地區(qū)有地表水和老空水，造成的煤礦水害 局部為亞干旱區(qū) 5 西藏-滇西中生界裂隙水水害區(qū) 濕潤-亞濕潤氣候區(qū) 300~600mm約占55% 800~1000mm約占35% 1000~2000mm約占10% 西藏-滇西和臺灣中、新生代煤田煤炭儲量僅占全國儲量0.1%，水文地質條件比較簡單，水害也不嚴重 一小部分為亞干旱區(qū) 6 臺灣第三系裂隙-孔隙水水害區(qū) 濕潤氣候區(qū) 1800~4000mm約占95%以上
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另外第四系水（孔隙水）、地表水體所造成的水害，不同程度地存在于各大類型區(qū)內(nèi)。其中僅黃淮平原煤田（屬華北水害類型區(qū)）第四系水造成的水害較為嚴重，在煤田開發(fā)過程中，流沙潰入并淹沒礦井的事故很多。例如1963年7月徐州新河煤礦502工作面突然潰入沖積層水、流沙和黃泥，淤塞巷道1200m，停產(chǎn)58d。
老空水（古井、小窯…）水害，常常造成局部停產(chǎn)或淹井事故，并常有人身傷亡。這種水害幾乎所有礦區(qū)都存在，危害程度與其所在水害類型區(qū)相關。
二 礦井水害的名詞與類型
?。ㄒ唬?礦井水害名詞
(1)礦井水 凡是在礦井開拓、采掘過程中，滲入、滴入、淋入、流入、涌入和潰入井巷或工作面的任何水源水，統(tǒng)稱為礦井水。
(2)礦井突水（簡稱突水） 凡因井巷、工作面與含水層、被淹巷道、地表水體或含水的裂隙帶、溶洞、洞穴、陷落柱、頂板冒落帶、構造破碎帶等接近或溝通而突然產(chǎn)生的出水事故，稱為礦井突水。
(3)礦井水害 凡影響生產(chǎn)、威脅采掘工作面或礦井安全的、增加噸煤成本和使礦井局部或全部被淹沒的礦井水，都稱為礦井水害。
?。ǘ?礦井水害類型
造成礦井水害的水源有大氣降水、地表水、地下水和老空水。其中地下水按其儲水空隙特征又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水等。現(xiàn)根據(jù)水源分類，把我國礦井水害分成若干類型（見表1-1-2），作為防治礦井水害時的參考。
表1-1-2 礦井水害類型*類別 水源 水源進入礦井的途徑或方式 發(fā)生過突水、淹井的典型礦區(qū) 地表水水害 大氣降水、地表水體（江、河湖泊、水庫、溝渠、坑塘、池沼、泉水和泥石流） 井口、采空冒裂帶、巖溶地面塌陷坑或洞、斷層帶及煤層頂?shù)装寤蚍饪撞涣嫉呐f鉆孔充水或導水 水城汪家寨礦、內(nèi)蒙古平莊古山礦、遼源梅河一井等 老空水水害 古井、小窯、廢巷及采空區(qū)積水 采掘工作面接近或溝通時，老空水進入巷道或工作面 山西陵川縣關嶺山煤礦、徐州旗山礦、峰峰四礦等礦區(qū)都發(fā)生過老空水的水害 孔隙水水害 第三系，第四系松散含水層孔隙水、流沙水或泥沙等，有時為地表水補給 采空冒裂帶、地面塌陷坑、斷層帶及煤層頂、底板含水層裂隙及封孔不良的舊鉆孔導水 吉林舒蘭煤礦、淮南孔集礦、徐州新河煤礦 裂隙水水害 砂巖、礫巖等裂隙含水層的水，常常受到地表水或其他含水層水的補給 采后冒裂帶、斷層帶、采掘巷道揭露頂板或底板砂巖水，或封孔不良的老鉆孔導水 徐州大黃山煤礦、韓橋煤礦，開灤范各莊礦等煤礦區(qū)都有裂隙水水害 巖溶水水害 薄層灰?guī)r水水害 主要為華北石炭二疊紀煤田的太原群薄層灰?guī)r巖溶水（山東省一帶為徐家莊灰?guī)r水），并往往得到中奧陶系灰?guī)r水補給 采后冒裂帶、斷層帶及陷落柱，封孔不良的老鉆孔，或采掘工作面直接揭露薄層灰?guī)r巖溶裂隙帶突水 徐州青山泉二號井，淮南謝一礦，肥城大封煤礦，楊莊礦（徐灰），新蜜蘆溝礦 厚層灰?guī)r水水害 煤層間接頂板厚層灰?guī)r含水層，并往往受地表水補給 采后冒裂帶、采掘工作面直接揭露或地面巖溶塌陷坑 江西豐城云莊礦 煤系或煤層的底板厚層灰?guī)r水（在我國煤礦區(qū)主要是華北的中奧陶系厚層（500~600m）灰?guī)r水和南方晚二疊統(tǒng)陽新灰?guī)r水），對煤礦開采威脅最大，也最嚴重 采后底臌裂隙、斷層帶、構造破碎帶、陷落柱或封孔不佳的老鉆孔和地面巖溶塌陷坑吸收地表水 峰峰一礦，焦作演馬莊礦、馮營礦、中馬村礦、淄博北大井均為斷層導水淹井；開灤范各莊礦，安陽銅冶礦為中奧灰水通過陷落柱、探孔進入礦井
9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：湖北安全生產(chǎn)信息網(wǎng)注：①表中礦井水害類型系指按某一種水源或某一種水源為主命名的。然而，多數(shù)礦井水害往往是由2~3種水源造成的。單一水源的礦井水害很少。 ②頂板水或底板水，只反映含水層水與開采煤層所處的相對位置，與水源豐富與否、水害大小無關。同一含水層水，既可以是上覆煤層的底板水，又同時是下伏煤層的頂板水。例如，峰峰礦區(qū)的大青灰?guī)r水，既是小青煤層的底板水，又是大青煤層的頂板水。因此，不按此分類。 ③斷層、舊鉆孔、陷落柱等都可能成為地表水或地下水進入礦井的通道（水路），它們可以含水或導水，但是以它們命名的水害，既不能反映水源的豐富程度，又不能表明對礦井安全危害和威脅的嚴重性。因為由它們導水造成的礦井水害有大有小，有的造成不了水害。其危害或威脅程度，決定于通過它們的水的來源豐富與否。
三 煤礦防治水害的現(xiàn)狀與方法
?。ㄒ唬?煤礦防治水害的現(xiàn)狀
1．國內(nèi)現(xiàn)狀
在突水機理的研究上，曾先后提出了“突水系數(shù)”、“等效隔水層”和底板隔水層中存在“原始導高”等概念。經(jīng)過多年的試驗、觀測與研究，認為底板突水機理是“含水層富水性、隔水層厚度及其存在的天然裂隙與水壓、礦壓等因素的綜合作用結果?！睂ν凰?a href=http://m.cltuan.cn/sggl/aqfx/ target=_blank class=infotextkey>分析采用了統(tǒng)計學方法，力學平衡、能量平衡方法。同時，開始應用井下物探技術，如坑道透視法、井下電法、氡氣測定法等來探測充水水源和充水通道。并在研究、驗證預測突水量的數(shù)學模型方面有較大進展。
疏干降壓是我國礦井防治水害的主要技術措施。國內(nèi)除普遍的采用經(jīng)常性疏干排水外，先后還進行了峰峰礦區(qū)和淄博礦區(qū)的薄層灰?guī)r水的疏干和降壓及邯鄲礦區(qū)的疏干工作程序和疏干勘探方法。80年代初，在淮南礦區(qū)還總體研究了太原群灰?guī)r水的疏干問題。
堵水截流是我國礦井防治水害的重要方法。在靜水與動水條件下注漿封堵突水點、礦區(qū)外圍注漿帷幕截流等都有比較成熟的方法和經(jīng)驗。焦作、峰峰、煤炭壩等礦區(qū)都進行過這類工作，近年來又成功的封堵了開灤范各莊礦特大型突水。從60年代起在徐州、棗莊、新汶等煤礦和張馬屯鐵礦、水口山鉛鋅礦等不同水文地質條件下的灰?guī)r地層中成功地建造了大型堵水截流帷幕，取得了良好的堵水效果。近年來，峰峰四礦對煤層底板注漿截斷巖溶水垂向補給通道，取得了明顯的效果，提供了一種可借鑒的截流方法。
2．國外現(xiàn)狀
目前，國外主要采用主動防護法，即采用地面垂直鉆孔，用潛水泵專門疏干含水層。為了適應預先疏干方法，國外生產(chǎn)了高揚程（達1000m）、大排水量（達5000m3/h）、大功率（2000kW）的潛水泵，其疏干工程已逐漸采用電腦自動控制。
國外堵水截流方法也有很大發(fā)展，建造地下帷幕方法愈來愈受到重視，蘇聯(lián)認為帷幕是今后疏干研究工作的方向之一。目前有些國家利用挖溝機在松散層中修建帷幕；開挖、護壁、清渣流水作業(yè)，是當前國外先進的堵水截流技術。但是，現(xiàn)在國外還沒有在巖溶地層中建造大型帷幕的實例。為充分利用隔水層厚度，減少排水量，國外正在對隔水層的隔水機理、突水量與構造裂隙的關系、高水壓作業(yè)下的突水機理以及隔水層穩(wěn)定性與臨界水力阻力的綜合作用等進行研究。目前預測方法有統(tǒng)計學方法、突變論方法和現(xiàn)場試驗，如水力壓裂法等。物探方法也有一定的發(fā)展。如德、英、美等國研究槽波地震法探測落差大于煤厚的斷層，以及采用井下數(shù)字地震儀探測巖層中的應力分布；蘇聯(lián)從超前孔中用無線電波法研究巖溶發(fā)育帶預防突水。
（二） 煤礦防治水害方法
如前所述，我國在礦井水害防治方面，已有了比較成熟的技術和措施，如疏干降壓、注漿堵水、突水預測和探放水等（見表1-1-3）。
表1-1-3 煤礦防治水害方法簡介 9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：湖北安全生產(chǎn)信息網(wǎng)
防治水方法 應用礦區(qū) 分類 主要內(nèi)容 地表水防治 1． 在河流（含沖溝、小溪渠道）的漏水、滲水段鋪底，修人工河床、渡槽或河流部分地段改道等 2． 在礦區(qū)外圍修筑防洪泄水渠道，在采空區(qū)外圍挖溝排（截）洪 3． 填堵渠道（指對巖溶地面塌陷及采空區(qū)塌陷的處理） 4． 建閘設站，排除塌陷區(qū)積水或防止河水倒灌 湖南恩口礦、南桐紅巖礦、徐州賈汪礦區(qū) 井下防水設施 1． 留設防水煤（巖）柱 2． 設置防水閘門及防水閘墻 3． 設排水泵房、水倉、排水管路及排水溝等排水系統(tǒng) 峰峰各礦、邯鄲各礦及其他大水礦區(qū) 井下探放水 1． 探放老空水 2． 探放斷層水 3． 探放陷落柱水 4． 探放舊鉆孔水 5． 探放含水層水 峰峰、井陘、邯鄲、淄博和肥城等礦區(qū) 疏干 1． 地表疏干 從地面施工垂直鉆孔，安裝潛水泵，抽排含水層水 2． 地下疏干 (1) 專門疏干礦井、巷道和放水孔 (2) 疏干巷道（運輸巷道疏干含水層、疏水石門、疏水平硐） (3) 疏水鉆孔（井下放水孔疏干、井下吸水孔疏干） 3． 聯(lián)合疏干 (1)地表疏干與地下疏干同時進行 (2)多井同時疏干同一含水層 廣東石碌銅礦 匈牙利 湖南煤炭壩礦、恩口礦等 徐州夏橋礦 南桐紅巖礦 新汶張莊礦 潞安五陽礦 蘇聯(lián)北烏拉爾鋁土礦 湖南煤炭壩礦 突水預測 1． 易于突水的構造部位或地段的預測 2． 采掘前突水預測 3． 采掘過程中突水預測 4． 突水量預測 焦作礦區(qū)、淄博礦區(qū)井陘礦區(qū)、邯鄲王鳳礦 陜西韓城礦區(qū)、井陘礦區(qū) 地表水體下采煤安全措施 1． 地表水體下留設安全煤（巖）柱（含斷層煤柱） 2． 選擇控制采高的采煤方法，加強頂板管理 3． 保持足夠的排水能力，即設計的最大排水能力 4． 建立井上、下水文動態(tài)觀測網(wǎng)、避災路線、報警系統(tǒng)等 5． 必要時探水掘進 淮南孔集礦等 樂平鐘家山礦 開灤唐山礦 淮南孔集礦等 井陘礦區(qū) 注漿堵水 1． 注漿堵水的一般施工 2． 封堵突水口（點）的注漿 1） 封堵突水巷道的注漿 2） 封堵突水斷裂帶的注漿 3） 封堵巖溶陷落柱的注漿 4） 巷道布設在厚層灰?guī)r的突水口的注漿 3． 封堵天然隱伏垂向補給通道的注漿 4． 堵水截流帷幕的注漿 開灤范各莊礦與呂家坨礦的邊界巷道動水注漿工程新汶?yún)f(xié)莊礦；肥城大封礦 開灤趙各莊礦 開灤范各莊礦 安陽銅冶礦 漣邵斗笠山礦、湖南恩口礦 峰峰四礦 徐州青山泉礦、棗莊郭東井 酸性水防治 1． 減少酸性水發(fā)生的根源 1） 檢選、利用造酸礦物 2） 減少地表水滲入量 3） 減少大氣降水沿煤層露頭帶滲入量 2． 減少排水量 3． 減少排酸性水的時間 4． 提高設備的耐酸性能 5． 中和酸性水 淄博礦務局 豐城礦務局 江蘇潭山硫鐵礦
9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：湖北安全生產(chǎn)信息網(wǎng)$False$
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