煤礦井下探放水基礎知識講座第一頁，共56頁。探放水目的意義隨著社會對能量需求的不斷擴大，煤炭市場的行情越來越看好，煤炭開采的規模和范圍不斷擴展，加之煤田開采歷史的久長以及鄉鎮甚至個體小煤礦的濫開亂采，形成了諸多的采空區，這些采空區有的與地面河流相連通，有的本身由于開采時生產用水的積存，另外還有地質含水層積水等等，都對新的煤礦平安生產造成威脅。第二頁，共56頁。所以，在新的礦井、采區和工作面開采之前，必須進展詳細的地質勘探工作，并對可能威脅到工作面的老空、含水層等，進展探放水工作，以便消除隱患，保證平安。根據探放水工作的生產性質，可分為開拓(掘進)工作面探放水和回采工作面探放水;根據探放水的標高層位不同，可分為鄰(上或下)層探放水和本層探放水;根據探放水存在的地點不同，可分為老空探放水和含水層探放水等等。第三頁，共56頁。目錄第一節、水害的相關概念及定義第二節、礦井水害事故的防治原則和措施第三節、采掘工作面探放水條件第四節、探放水起點及參數確實定第五節、礦井探放水根本工作流程圖第六節、礦井水害事故的防治方法第七節、礦井透水征兆及相關知識第四頁，共56頁。第一節、水害的相關概念及定義探水：指采礦過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面頂底板、側幫和前方等水體的具體空間位置和狀況等，其目的是為有效地防治礦井水做好必要的準備。防水：指為了預防水害事故，在探明情況后采取鉆孔等平安方法將水體放出。但凡在煤礦開拓采掘過程中，滲入、淋入、流入、灌入和潰入井筒或工作面的任何水源水，統稱為煤礦水。凡因井巷、工作面與含水層、老窯采區、古井、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、構造破碎帶等接通或溝通而產生的出水事故，稱為煤礦突水。

第五頁，共56頁。凡影響生產、威脅采掘工作面或煤礦平安的，增加噸煤本錢和使煤礦局部或全部被淹沒的煤礦水，稱為煤礦水害。由于突水，停電設備故障，山洪泄入，揭露富水層而導致煤礦被淹沒，巷道塌方，礦工被困〔淹〕井下，稱為煤礦水災害。常見的礦井水害有那些：地表水、沖積層水、老空水、斷層水、煤層頂板水、煤層底板水、鉆孔水水害煤礦水害產生的三大因素：水源、水量、導水通道

第六頁，共56頁。第二節、礦井水害事故的防治原則和措施煤礦平安規程規定煤礦防治水規定第一章第三條：防治水工作應當堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采〞的原則：現在規定：有掘必探，先探后掘，預測預報，先探后采，更全面，即各采掘頭面都必須探放水。第七頁，共56頁。1、“十六字〞原則科學地概括了水害治理的根本程序。2、“十六字〞原則是煤礦企業防治水實踐經歷的總結。3、“十六字〞原則表達了預防為主、關卡前移的要求。第八頁，共56頁。礦井防治水的五項措施防：主要指合理留設各類防水煤柱；堵：主要指注漿封堵具有突水威脅的含水層；疏：主要指探訪老空水和對承壓含水層進展疏水降壓；排：主要指完善礦井排水系統。截：主要指加強地表水的截流治理第九頁，共56頁。第三節、采掘工作面探放水條件在什么情況下探放水？煤礦平安規程第二百八十六條、煤礦防治水規定第九十二條：采掘工作面遇到以下情況之一的，必須確定探水線進展探放水：〔一〕接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時；〔二〕接近含水層、導水斷層、暗河、溶洞和導水陷落柱時；〔三〕翻開防隔水煤〔巖〕柱井下放水時；〔四〕接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時；〔五〕接近有出水可能的鉆孔或封閉不良的鉆孔時；〔六〕接近水文地質條件復雜的區域；〔七〕采掘破壞影響范圍內有承壓含水層或者含水構造、煤層與含水層的防隔水煤〔巖〕柱厚度不清楚可能發生突水時；〔八〕接近有積水的灌漿區時；〔九〕接近其他可能突〔出〕水的地區。第十頁，共56頁。第四節、探放起點及參數確實定根據礦區的開采和探放水經歷，結合開采調查和勘探〔包括物探〕獲得的老窯、采空區及老空區分布資料，經過分析后，分別按照積水線、探水線和戒備線三條線來確定探放水起點。第十一頁，共56頁。〔1〕積水線：是指經過調查核實后的積水邊界限。實際上就是小煤窯采空區的邊界范圍，其深部界限應根據小煤窯的最深下山劃定，是經過分析原小煤窯開采圖紙，走訪有關小煤窯開采的當事人或知情人，經過物探和鉆探核定后劃定的積水區范圍。第十二頁，共56頁。〔2〕探水線：沿積水線外推60m-150m的距離劃一條線即為探水線〔下山掘進時則為順層的斜距〕，此數值大小視積水邊界的可靠程度、水壓大小、煤的堅硬程度、頂底板巖性及地質構造等因素來確定，當掘進巷道自此線時開場探水。第十三頁，共56頁。〔3〕戒備線由探水線再外推50m-150m的距離劃一條線即為戒備線〔在上山巷道掘進時指傾斜距離〕，當巷道進入此線后，就應警覺積水威脅，嚴格執行公司超前探測規定探放老空積水的超前距，要根據水壓、煤巖層厚度和強度及平安措施等情況來確定，但最小水平鉆距不得小于30米，止水套管長度不得小于10米。并注意掘進工作面的變化。

第十四頁，共56頁。探水線、戒備線確實定可參考下表的經歷值并結合本礦實際采掘資料確定。第十五頁，共56頁。一、探放水鉆孔參數確定〔一〕超前距離。探水時從探水線開場向前方打鉆孔，在超前探水時，鉆孔很少一次就能打到積水目標區，常是探水一掘進一再探水一再掘進，循環進展；探水鉆孔終孔位置應始終超前掘進工作面一段距離，該段距離稱超前距，如以下圖所示。第十六頁，共56頁。〔二〕允許掘進距離。經探水證實無任何水害威脅，可平安掘進的長度稱允許掘進距離。〔三〕幫距。為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的平安距離，呈扇形布置的最外側探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離稱為幫距；其值應與超前距一樣，幫距一般取20m，有時幫距可比超前距小1—2m。〔四〕鉆孔密度〔孔間距〕。鉆孔密度是指允許掘進距離終點橫剖面上探水鉆孔之間的間距。第十七頁，共56頁。探放水鉆孔布置方式〔一〕扇形布置。巷道處于三面受水威脅的地段，要進展搜索性探放積水目標區，其探水鉆孔多按扇形布置，如以下圖所示。第十八頁，共56頁。〔二〕半扇形布置。對于積水區一定是在巷道一側的探水地區，其探水鉆孔可按半扇形布置，如以下圖所示。第十九頁，共56頁。第五節、礦井探放水根本工作流程圖2、防治水及超前探測隱患排查

工作面地質預報

工作面水情水害預測月度評價表3、探放水設計4、探放水觀測表

(原始記錄)5、探放水觀測臺帳6、探放水實鉆圖表7、探放水效果評價8、探放水工作總結1、9、允許掘進通知書第二十頁，共56頁。防治水三項制度：允許〔停掘〕通知單制度、探放水作業現場圖牌板制度、平安員水情水害監測匯報制度。探放水“三方〞驗收：探放水人員、跟班平安員、地測科人員探放水三專：專職的隊伍、專業的探放水技術人員、專用的探放水鉆機水文三單：水害通知單、停頓掘進通知單、允許掘進通知單地質三書：采區地質說明書、回采工作面說明書、掘進工作面說明書第二十一頁，共56頁。1、工作面地質預報第二十二頁，共56頁。1、工作面水情水害預測月度評價表第二十三頁，共56頁。2、防治水及超前探測隱患排查第二十四頁，共56頁。3、探放水設計第二十五頁，共56頁。4、探放水觀測表發(原始記錄)第二十六頁，共56頁。5、探放水觀測臺帳第二十七頁，共56頁。6、探放水實鉆圖表第二十八頁，共56頁。7、探放水效果評價第二十九頁，共56頁。8、探放水工作總結第三十頁，共56頁。9、允許掘進通知書第三十一頁，共56頁。第六節礦井水害事故的防治方法煤層底板突水的防治工作面底板灰巖水突水特點采掘工作面壓力增大，發生片幫及底板鼓起〔底鼓量有時可達500mm以上〕。工作面底板產生裂隙并逐漸增大，沿裂隙或煤幫向外滲水，隨著裂隙增大，水量增加，當底板滲水量增大到一定程度時，煤幫滲水可能停頓，此時水色時清時濁〔底板活動時水變混濁，底板穩定時水色變清〕。有時出現頂底板破裂，沿裂縫有高壓水噴出，并伴有“嘶嘶〞聲或刺耳水聲，底板發生“底爆〞，伴有巨響，水大量涌出，水色乳白或呈黃色。第三十二頁，共56頁。

礦井底板突水防治是一項系統工程，涉及水文地質、構造地質和采掘工程等礦井地質與生產的多個方面。1、查清地質條件。首先要查清灰巖含水層的水文地質條件，包括灰巖含水層的厚度、各層灰巖間的水力聯系、灰巖巖溶發育狀況和富水性、承壓水補給條件、灰巖強徑流帶的分布、巖溶陷落柱、水文地質單元的邊界等。構造地質條件包括：斷層的落差、走向、力學性質和導水性，以及褶曲構造。

第三十三頁，共56頁。2、堵截水源。在查清礦井底板灰巖水補給條件的情況下，如果補給區域比較集中，可以采用地面帷幕注漿截流的方法堵截水源。主要有灰巖強徑流帶的上游水源、地表降雨補給區水源和河床滲漏水源三類。3、疏水降壓：疏水降壓開采分為疏干和降壓兩種。疏水降壓開采是有條件的，只有在水文地質單元較小，水源補給量較少的情況下采用疏水降壓開采才能有效。疏水降壓一般與帷幕注漿結合進展。疏水降壓應著重研究預測、預防和處理巖溶塌陷危害。第三十四頁，共56頁。4、井下防治水措施。井下防治水措施包含的內容較多，主要有加大礦井抗災排水能力，在必要部位安設水閘門或獨立供電系統且排水能力不小于最大涌水量的潛水泵，井下探測底板灰巖富水性、斷層探水，對底板灰巖含水層進展注漿改造，留設防水煤柱，巷道過斷層預注漿加固等。5、合理選擇采煤方法。首先是根據水文地質和工程地質條件，合理安排開采順序，先開采相對平安的區域；其次是在采區內合理確定區段寬度，采煤工作面的開采寬度越窄，則底板的擾動破壞深度越小，回采相對越平安；最后是合理確定工作面邊界和推進方向，盡可能減輕或防止開采對斷層的擾動作用。第三十五頁，共56頁。6、注漿堵水。礦井一旦發生突水災害，就必須進展注漿堵水。注漿堵水可分為堵靜水和堵動水兩種情況，注漿材料早期是單純用水泥，現在已經開展為雙液漿加骨料。注漿堵水的關鍵包括以下三方面內容：〔1〕準確判斷突水點的位置〔2〕注漿堵水部位的選擇〔3〕注漿鉆孔的布置第三十六頁，共56頁。煤層頂板防治水、頂板松散孔隙含水層突水特點突水部位開場出現發潮，滴水、淋水逐漸增大，仔細觀察可發現水中有少量細砂，水色時清時混，總的趨勢是水量、砂量逐漸增大，直至出現大量潰水、潰砂；如果隔離煤柱留設過小，工作面頂板冒落后，裂隙溝通松散孔隙含水層，涌水量突增并出現流砂，流砂常呈間歇性，水色時清時濁。第三十七頁，共56頁。煤礦層是層狀礦體，在平面上層分布面積較大，在剖面上煤層與多個充水層互相沉積，一樣賦存。1、對間接充水含水層，凡煤層采動導水裂隙帶范圍以外的，必須事前封堵。因此，在這類工作根底上，開展并完善了立井預注漿、工作面預注漿、斜井工作面預注漿和井筒壁后注漿等技術。2、對可采煤層直接頂板或導水裂隙帶涉及影響到的充水含水層，必須堅決疏放。在這類工作根底上，建立并完善了一些技術，主要包括以下兩方面：第三十八頁，共56頁。〔1〕用石門接近充水含水層，大量大者在石門內適當地點修筑平安水閘門，在留有足夠巖柱的條件下，在石門內用鉆孔群引放含水層的水，以孔口水門控制放水量，確切查明含水層的富水性和疏干范圍等；情況復雜者，采用防水試驗和地下水長期動態觀察等方法，查明地下水補給條件和通道。〔2〕在地面或井下實施帷幕注漿，堵截不餓給水源以減少礦井涌水量第三十九頁，共56頁。3、如果發現在煤田范圍內存在各類勘探鉆孔，就用黏土漿或水泥砂漿封孔。但由于地下水的流動可以稀釋黏土和水泥，或者由于水泥和砂子的密度不同而導致它們的漂浮性不同，在孔內水泥與砂子別離，封孔后一段砂子一段水泥，失去了封孔的作用；或者由于套管止水失效或被服飾，使鉆孔導通上、下充水含水層。這些人為作用使礦井水文地質條件復雜化，使煤層頂板〔底板〕充水含水層涌水量加大，從而使各類鉆孔成為溝通多層充水含水層水力聯系的人為導水通道，誘發礦井的突水。為了防止這類水害事故，形成了一套完整有效的地面啟封或井下封堵鉆孔高壓水的技術。第四十頁，共56頁。4、由于煤層頂板直接充水含水層本身滲透性較差，富水性極不均勻，往往很難一次性大面積疏干，即使分散放水，其水量也十分有限。但在某些特定條件下，其放水量也可高達10m3/min，如巖溶裂隙較為發育的灰巖或厚度較大的砂巖充水含水層，易造成沖垮工作面或淹沒工作面等事故。根據這類水患特點，摸索出了針對地質構造提前分階段、多鉆孔、長時間疏放水的防治水方法，實現了平安疏干開采。以上四個方面說明，煤田勘探階段獲取的資料，必須要與礦井建立，生產階段所得到的信息相結合，實現井上、井下三維立體勘探。第四十一頁，共56頁。老空水的防治1、老空水防治原則〔1〕人員再緊，探放水工作也必須有專人負責。〔2〕有疑必探。存有疑點沒有把握的采掘地點必須嚴密探水，探水影響采掘工程的進展，可采取其他措施補救。〔3〕水小也不能大意，哪怕只有一噸老空水，也要嚴格按制度施工，確實把水探放出來才能生產。2、老空水的防治方法老空積水的主要防治方法是“探放〞，放與不放，何時探放，怎樣探放，這些均是很值得探討研究的課題，需要從平安生產的全局出發，根據礦井和老空積水的具體條件，權衡利弊，做出戰略性決策和安排。第四十二頁，共56頁。采空區積水〔老空水〕突水特點采空區積水多屬積水時間長，水中溶解的雜質多，水量補給較差的水源，一般稱為“死水〞。其特點是出現“掛紅〞，水的酸度大，水味發澀，有大量H2S氣體〔臭雞蛋味〕，突水水勢迅猛，水流速度快。斷層水突水特點在斷層附近巖層較為破碎，所以一般會出現工作面壓力、淋水增大現象。斷層水一般補給較充足，多屬“活水〞，很少有“掛紅〞現象，水味發甜，在巖巷掘進遇到斷層水，有時能在巖縫中見到“淤泥〞，底部出現射流現象，水呈現黃色。第四十三頁，共56頁。〔1〕當老空積水與地表水、強充水含水層存在水力聯系且有較大的經常性補給水量時，應防止繞流和滲漏，采取“先隔后放〞的策略，避開地表水和強充水含水層的威脅，留待礦區后期處理，以減輕礦井長期的排水壓力。留設的防隔水煤柱要適當加大、絕對可靠，并在整體開拓部署上創造今后合理回收的有利條件。〔2〕在必須采用探放水方法才能查明老空積水條件的情況下，應該清楚地意識到，探放水的區域就是危險區域。因此，必須全盤考慮設置水閘門〔墻〕、平安撤人通道和通向地面的兩個以上平安出口，考慮流水和排放瓦斯的具體路線與措施，加強和維護排水系統，以保證足夠的排水能力，確定適當的放水量和放水時間，以避開雨季和其他原因形成的礦井涌水頂峰期，加強地面防洪，防治隱蔽古井筒或采動裂隙突然塌陷灌水，預計地表可能出現的沉陷斑裂情況，分析對建筑物的影響等。第四十四頁，共56頁。〔3〕因地制宜，提出科學合理和確保平安的探放水設計。〔4〕在全面了解和掌握老空積水周圍情況的根底上，制定具體措施及時了解周圍的采掘工程與積水區關系的變化，抓住重點，既警覺近處又要防止遠處水害的出現。第四十五頁，共56頁。地表水害的防治1、危險區確實定和預防根據以往經歷和現有技術裝備，具體探測與預控的內容主要包括以下幾點：〔1〕根據當地條件事前認真分析隱蔽古井和巖溶漏斗的分布規律，事前圈定危險區，采取相應的截洪、排洪措施和必要的抗災搶險準備。〔2〕要防治矸石、剝離土石方堆積在這種危險區內，增加治理和搶險的難度。〔3〕要防止將涵洞或泄洪溝渠修筑在這種危險區內。〔4〕根據真空吸蝕原理，可向這些危險區打一定的鉆孔，揭露老空區或巖溶裂隙，防止造成地下水流動出現真空，產生巨大負壓，強化塌陷。

第四十六頁，共56頁。〔5〕打一定鉆孔進展地下水動態監測，根據地下水水位升降和相關的補給條件，分析地下可能存在的充水和充氣空間。〔6〕進展地表物探，查明老空區和巖溶裂隙分布狀況，有條件時可圈定隱蔽古井筒或巖溶漏斗位置，以便進一步查證治理。2、地表水害防治工作應注意的主要問題〔1〕充分調查當地的地形、地貌條件，編制地形地質圖和基巖地形地質圖，掌握基巖充水含水層出露及隱伏露頭情況，正確確定地表分水嶺、充水含水層的補給區，計算評價每一水系或排〔防〕洪溝渠的匯水面積，結合實際情況，進展礦井充水條件分析。〔2〕掌握不同降水強度下的地表和地下徑流模數，一般要根據一定流域范圍的巖層條件，進展連續幾個水文年的小流域水均衡觀測，以便取得實際資料。通常水利部門擁有比較全面的觀測資料。第四十七頁，共56頁。〔3〕根據煤層開采的“上三帶〞理論和導水冒落裂隙帶發育高度規律以及開采盆地巖移塌陷規律，確定采動盆地裂縫角影響范圍內的含〔隔〕水層的破壞情況，分析地表水和大氣降水的入滲補給條件和范圍，結合井上、下實際觀測資料，設計地表防治水的具體工程。〔4〕要充分利用當地氣象資料，根據大氣降雨規律及降雨強度，比較準確地預測防〔排〕洪渠、堤壩、橋涵的瞬時流量，以確定防〔排〕洪的標準和斷面。〔5〕掌握和圈定礦區歷史最高洪水位的洪水淹及范圍，并做好汛期前的調查和汛期中的巡回觀察。〔6〕根據水利工程的要求，設計溝渠堤壩的抗洪強度和排泄能力。第四十八頁，共56頁。第七節礦井透〔突〕水征兆1、煤壁“掛汗〞，多成尖形水珠。2、煤壁“掛紅〞，呈鐵銹色，這是老空積水的征兆。3、空氣變冷，煤壁發涼〔水的導熱系數比煤巖體大〕。4、采掘工作面出現霧氣，當采掘工作面氣溫較高時，從煤巖壁滲出的積水就會被蒸發而形成霧氣，這預示著煤巖壁前方或側面不遠處有含水體。5、工作面煤巖壁發出水叫聲，含水層或積水區內的高壓水在向煤巖壁裂隙擠壓時，與煤巖壁摩擦會發出“嘶嘶〞的聲響，有時能聽到“嘩嘩〞的空洞泄水聲，這是突水的危險征兆。第四十九頁，共56頁。6、工作面淋水加大，頂板來壓，底板鼓起或產生裂隙并出現滲水現象。7、工作面出現壓力水流〔或稱水線〕，工作面出現呈一定壓力的水流流出〔或射出〕，這說明水源已經較近，應密切注意水流情況。假設出現水渾濁，說明水源很近，假設出水清澈，則水源尚遠。8、工作面有害氣體增加，有臭雞蛋味，說明工作面附近有采空區積水。9、煤層發潮、發暗，煤層變濕。10、底板鼓起，產生裂隙，裂隙并逐漸增加，由于承壓水作用，使巷道或采掘工作面底板出現鼓起現象。第五