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、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（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（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 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（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意图二、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 的的要求时要求时( (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（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 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) )柱的留设柱的留设返回返回在水淹区、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，（三）在水淹区、采空积水区下掘进时，防水煤防水煤( (岩岩) )柱的留设柱的留设返回返回（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（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承压的潜水含水层和大于的承压含水层均可取得良好的疏干效果。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（二）常见的疏干方式（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2 2、巷道疏干、巷道疏干1 11)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 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3 3、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，实行采动放水疏干，保证后期回采安全。首先回采，实行采动放水疏干，保证后期回采安全。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，平均厚度；煤层埋藏深度号煤层位于山西组中下部，厚度，平均厚度；煤层埋藏深度250250350m350m；煤层；煤层底板标高由东向西底板标高由东向西11001100350m350m。煤层顶板大部分为泥岩、粉砂岩，其直接顶为中。煤层顶板大部分为泥岩、粉砂岩，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砂岩。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。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。返回返回返回返回