收稿日期:2009-04-14 作者简介:张平卿(1968—),男,河南方城人,高级工程师,工程硕士,2008年毕业于河南理工大学,现从事地测技术管理工作。 浅谈底板灰岩水的突水危险性分区 张平卿 (平顶山天安煤业股份有限公司,河南平顶山 467000) 摘要:华北型煤田防治水工作难度很大,多数煤矿水害事故都与灰岩水有着直接或间接的关系,借鉴煤层瓦斯突出危险性分区的做法,提出并介绍了灰岩水突水危险性分区概念,创立了一种新的防治水技术管理平台,对煤矿底板灰岩水防治工作具有较好的指导作用。关键词:底板灰岩水;突水危险性分区;威胁程度;水害防治 中图分类号:T D745 文献标识码:B 文章编号:1003-0506(2009)10-0102-02 1 问题提出 灰岩含水层是华北型煤田的主要充水含水层, 灰岩水是一煤、二煤开采的灾害性水源,多数煤矿水害事故都与灰岩水有着直接或间接的关系,灰岩水的防治效果直接关系到高产高效矿井建设和矿井安全。近年来,随着灰岩水防治意识的不断增强,防治技术水平的不断提升,防治水装备的不断加强,防治水规章制度的不断完善,灰岩水防治的效果也日益显现,灰岩水造成的事故也在逐年减少。但是如何从技术上实现灰岩水防治的精细化管理,是煤矿防治水工程技术人员一直探索的重要课题,突水危险性分区就是在这种背景下提出的。突水危险性分区对于区别煤层受灰岩水威胁程度、制定防治水措施、进行防治水技术管理都具有十分重要的意义。 平顶山矿区灰岩水防治实践奠定了底板灰岩水突水危险性分区的实践基础,突水系数理论、斯列沙辽夫公式和《煤矿安全规程》中有关承压水防治的规定奠定了突水危险性分区的理论基础。现根据煤层底板相对隔水层厚度、承受的水压大小,结合构造发育情况对带压开采煤层的突水危险性进行分区。 2 分区原则与依据 (1)矿井突水危险性分区以回采工作面突水系 数计算公式计算的突水系数值为划分依据;掘进工作面的突水危险性则以斯列沙辽夫公式计算的临界安全水压值为划分依据,其结果只作为评价开拓掘 进突水危险性的依据。 (2)有多层承压含水层时,分别评价各主要含水层的影响或威胁情况,以危险程度最大的含水层为标准进行突水危险性分区。 (3)《煤矿安全规程》也从侧面为分区提供了依据。《煤矿安全规程》规定:“承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时,可以带水压开采,但必须制订安全措施,报企业主要负责人审批”;“承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时,开采前必须采取下列措施,由企业主要负责人审批:①采取疏水降压的方法,把承压含水层的水头值降到隔水层能承受的安全水头值以下,并制订安全措施。②承压含水层不具备疏水降压条件时,必须采取建筑防水闸门、注浆加固底板、留设防水煤柱,增加抗灾强排能力等防水措施”。 (4)根据平顶山矿区各开采煤层受承压水威胁的实际情况,二(己组)煤以上的煤层因距离灰岩较远、相对隔水层厚度较大,不进行突水危险性分区。 3 突水危险性区域划分 3.1 矿井突水危险性分区 (1)非突水危险区。处在灰岩含水层水位以上 的区域,不存在底板灰岩的突水危险性。 (2)突水威胁区。处在灰岩含水层水位以下,正常地段底板隔水层能承受的水压值大于实际水压值(突水系数C p <011MPa /m ),但在断层附近或其他薄弱地段存在突水可能的区域。 (3)突水危险区。处在灰岩含水层水位以下,正常地段底板隔水层能承受的水压值小于或等于实际水压值的区域(C p ≥011MPa /m )。 ? 201?2009年第10期 中州煤炭 总第166期
矿井突水预兆 1）一般预兆. (1)煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹。 (2)工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味(即臭鸡蛋味)。 (3)有时可闻到水的“嘶嘶”声。 (4)矿压增大，发生片帮、冒顶及底肢。 2）工作面底板灰岩含水层突水预兆 (1)工作面压力增大，底板股起，底殿量有时可达500mm以上。 (2)工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。 (3)沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊：底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清。 (4)底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有"嘶嘶"声或刺耳水声。 (5)底板发生"底爆",伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。 3）松散孔隙含水层水突水预兆 (1)突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大，仔细观察发现水中含有少量细砂。 (2)发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时浊，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。 (3)顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。
矿井突水征兆 1．与承压水有关断层水突水征兆 （1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或断柱现象。 （2）底软膨胀、底鼓张裂。 （3）先出小水后出大水也是较常见的征兆。 （4）采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通增多所致。 2．冲积层水突水征兆 （1）突水部位岩层发潮、滴水、且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。 （2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。 （3）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。 3．老空水突水征兆 （1）煤层发潮、色暗无光。 （2）煤层“挂汗”。 （3）采掘面、煤层和岩层内温度低，“发凉”。 （4）在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱”的水呼声时，表明因水压大，水向裂隙中挤发出的响声，说明离水体不远了，有突水危险。 （5）老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。
第24卷第1期(总第146期)煤一矿一开一采Vol．24No．1(Series No．146) 2019年2月COAL MINING TECHNOLOGY February一2019 关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨 樊振丽1,2 (1．天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;2．煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013) [摘一要]一为了反映底板突水主控因素对评价结果的作用,将承压含水层富水性和地质构造因素引入到改进型突水系数计算公式中,提出含水层富水性影响系数(Kω)和底板完整性系数 (K c),并提出了富水构造型突水系数计算公式三通过原始突水系数和富水构造系数计算公式评价结 果对比,改进的全要素突水系数计算公式可解决富水性和地质构造发育程度不一区域的底板突水评价 不准确的问题三 [关键词]一构造突水;底板突水;突水系数;主控因素 [中图分类号]TD745．2一[文献标识码]A一[文章编号]1006-6225(2019)01-0035-05 Calculation Method of Water Bursting Coefficient of Water-rich Tectonic Floor FAN Zhen-li1,2 (1．Coal Mining&Designing Department,Tiandi Science&Technology Co．,Ltd．,Beijing100013,China; 2．Mining Institute,China Coal Research Institute,Beijing100013,China) Abstract:In order to illustrated the function of the main control coefficient of floor water bursting to evaluation results,confined aqui-fer watery and geological tectonic were introduced to improving water bursting coefficient formula,and confined aquifer watery coeffi-cient Kωand floor integrity coefficient K were all proposed,the formula of watery tectonic water bursting coefficient was put forward, c and compared with two different formula of original water bursting coefficient and watery tectonic coefficient,the inaccurate question of floor water bursting evaluation for the region by the formula,which was about watery and geological different． Key words:tectonic water bursting;floor water bursting;water bursting coefficient;main control factors 一一随着我国煤矿开采水平的不断延伸二开采深度及强度的增大,许多矿井将面临更加复杂的水文地 质条件,特别是华北型煤田下组煤开采受灰岩岩溶承压含水层的威胁日益严重[1-3]三目前,对底板水害的评价方法主要有突水系数法二脆弱性指数法及五图双系数法等,其中,突水系数法以其简单二实用的优点被广泛应用于煤层底板突水危险性评价以及矿井的生产实践中三 众所周知,突水系数法是以典型大水矿区底板突水资料为基础,经统计分析于1964年焦作水文 地质大会提出的,计算式为T=P(水压)/M s (底板隔水层厚度)三煤炭科技及现场工程人员经几十年的实践和研究,认为煤层底板突水是受含水层水压二富水性及渗透性二底板隔水层厚度二矿山压力二底板岩层组合以及地质构造等多种因素综合作用的结果,且初始的突水系数计算公式评价结果在不同矿井出现了不适用等情况,因而国内相关科研机构及学者在实践中不断深入研究探讨,使突水[收稿日期]2019-01-04系数计算公式不断得以改进,所考虑的引发底板突水的各项影响因素逐渐接近客观实际[4-5]三2018年6月4日,国家煤矿安全监察局印发的‘煤矿防治 水细则“将初始公式作为评价底板突水危险性的计算公式,即仅以含水层水压和底板隔水层厚度作为计算要素获取突水系数值三笔者认为初始突水系数计算式作为统计意义的经验公式是底板突水综合要素的量值反映,具有相对较好的适用性,但是,该公式毕竟在一些矿区出现了小于突水系数临界值突水或者大于甚至远大于突水系数临界值未突水的情况,鉴于此,从学术角度探讨矿山压力(对应计算要素为底板破坏带深度)二底板岩层组合(对应计算要素为等效隔水层厚度)二奥灰原始导升带二含水层富水性二地质构造等作为突水系数计算要素,从而解决特定煤层水文地质条件下的底板突水评价问题是有意义的三 国内许多学者和科研机构在将底板突水主控因素作为突水系数计算要素方面做了大量工作[6-8]三[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2019．01．008 [基金项目]国家科技重大专项大型油气田开发项目(2016ZX05045007-003,2016ZX05043005);国家自然科学基金资助项目(51704161) [作者简介]樊振丽(1983-),男,河南郑州人,博士,副研究员,主要从事煤矿水害防治二 三下 采煤二矿山环境治理等方面的技术应用和研究工作三 [引用格式]樊振丽．关于富水构造型底板突水系数计算方法的探讨[J].煤矿开采,2019,24(1):35-39． 35
附录 A （资料性附录） 突水危险性评价方法 A.1 顶板突水危险性评价 A.1.1 导水裂缝带法 A.1.1.1 一般经验公式 导水裂缝带高度应当依据开采区域的地质采矿条件和实测数据分析确定；对于无实测数据的，可参考类似地质采矿条件矿井的实测数据、水体下开采成功经验或者依据表C.1的公式计算。近距离煤层的导水裂缝带高度的计算，必须考虑上、下煤层开采的综合影响。 表A.1 厚煤层分层开采的导水裂缝带高度计算公式 A.1.1.2 综采放顶条件 综采放顶条件下导水裂缝带高度可采用表C.2的公式计算。 表A.2 综采放顶条件下导水裂缝带高度计算公式 单位为米 表C.2 综采放顶条件下导水裂缝带高度计算公式(续)
A.1.1.3 导水裂缝带法危险评价分区的建议 导水裂缝带法进行危险评价时，建议采用如下分区： a) 安全区：导水裂缝带最大高度加上保护层厚度的标高小于顶板直接充水含水层底板 标高； b) 过渡区：导水裂缝带最大高度加上保护层厚度的标高大于顶板直接充水含水层底板 标高，导水裂缝带最大高度的标高小于顶板直接充水含水层底板标高； c) 危险区：导水裂缝带最大高度的标高大于顶板直接充水含水层底板标高；根据顶板 直接充水含水层的富水性或单位面积静涌水量分为3个等级： 1) 一般危险区：q ≤0.01或Q 单静j ≤5 2) 中等危险区:0.01＜q ≤0.1或5＜Q 单静j ≤10 3) 高危险区: q ＞0.1或Q 单静j ＞10 d) j 单元单位面积静涌水量（Q 单静j 静）采用式（C.1）计算： Q ij ij H μ=∑n 单静j i=1 ................................... (A.1) 式中：Q 单静j —j 单元单位面积静涌水量； n —直接充水含水层层数； μ—给水度； H —顶板直接充水含水层厚度，单位为米（m ）。 A.1.2 三图双预测法 “三图”是指通过多元信息的空间分析生成矿层顶板冒裂安全性分区图、顶板充水含水层富水性分区图和顶板涌（突）水条件综合分区图；“双预测”是指在天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测。其中： a) 顶板冒裂安全性分区图是通过矿层回采过程中诱发的顶板导水裂缝带加保护层总 高度与上覆充水水源之间关系的空间分析图。导水裂缝带发育总高度一般可采用经验统计公式和数值模拟计算评价以及现场实测等方法确定。 b) 顶板充水含水层富水性分区图是反映含水层富水性的多元信息（一般有含水层厚度 和岩性、地质构造分布特征、水文地质参数、单位涌水量、采取率、冲洗液消耗量、水化学特征、地球物理勘探成果等）空间分析成果图。 c) 顶板涌（突）水条件综合分区图是由顶板冒裂安全性分区图与顶板充水含水层富水 性分区图空间分析成果图。 d) 天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测是根据研究矿井 具体的充水水文地质物理概念模型，建立地下水流系统的三维数值模拟模型，在反
编号：SM-ZD-78921 矿井发生透水前的预兆Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
矿井发生透水前的预兆 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查 和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目 标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一般说来，矿井透水前主要有几种预兆： （1）挂汗。积水区的水，在自身压力作用下，通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上聚结成许多水珠的现象，叫挂汗。井下空气中的水分遇到低温的煤体，有时也可能聚结成许多水珠的现象。区别真假挂汗的方法是，仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿，若潮湿则是透水预兆。 （2）挂红。矿井水中含有铁的氧化物，在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面的煤岩体表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。 （3）水叫。含水层或积水区内的高压水，向煤壁裂隙挤压时，与两壁磨擦会发出“嘶嘶”叫声，这就说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了若是煤巷掘进，则透水即将发生，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁的人员。 （4）空气变冷。采掘工作面接近积水区域时，空气温度会下降，煤壁发凉，人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉；
一、煤矿井下透水的八种常见预兆 1.煤层发潮发暗。由于水的渗入，使煤层变得潮湿，光泽变暗淡。如果挖去一层仍是这样，说明附近有积水。 2.道壁或顶板“挂汗”，它是积水通过岩石微小裂隙时，凝聚于岩（煤）壁表面的一种现象。 3.煤层变凉。煤层含水时能吸收人体的热量，用手触摸时会有发凉的感觉，并且手放的时间越长，感到越凉。 4.工作面顶板淋水加大，或出现压力水头。 5.工作面温度降低。工作面可见到淡淡的雾气，使人感到阴凉。 6.水叫。煤岩层裂缝中有水挤出，发出“嘶嘶”的响声，有时还可听到像低沉的雷声或开锅水声，这都是透水的危险征兆。 7.工作面有害气体增加。因积水区有气体向外散出，使工作面空气中的二氧化碳、硫化氢等气体的含量明显增大。 8.煤壁或巷道壁“挂红”。如老空水，一般积存时间较长，水量补给少，通常称为“死水”，所以酸度大，水内含有含铁的氧化物或硫化矿物。这是接近老空积水的征兆。 二、内因火灾的预防措施： 1、应合理地划分采区尺寸并快速回采，使采区的回采时间短于自燃发火期，采完后立即将其封闭。 2、应结合开拓方式和回采顺序，选择相应合理的通风系统，减少漏风。各作业区采用独立风流并联通风，不仅能降低总风压，扩大矿井通风能力，而且易于调节风量减少漏风，在火灾时期也便于稳定风流，隔绝火区。 3、要加强通风状况和通风构筑物的检查和管理，注意降低漏风地点的巷道的风阻，严防向采空区漏风。
4、封闭可能发火的地区，杜绝空气漏入，防止矿岩氧化。 将水、黄土、砂子按适当比例制成泥浆，借助输浆设备送人可能发生自燃的区域起防火作用。 5、严格检测井下硐室、采空区和其它高温地点，做到“定时、定人、定地点”执行，有检测，有落实，有审批制度。 6、井口附近20m范围内严禁一切烟火，杜绝一切火源。井下设备必须台台防爆，接线合理，做到“三无”、“四有”、“三坚持”。 7、认真执行入井验身制，设备入井检验制，达到有记录，有检查。 8、皮带机头10米范围以内必须采用不燃性材料支护，并在各机尾处配有干粉灭火器及洒水降尘设施。 9、皮带运输机必须使用综合保护，井下供电必须采用阻燃电缆，井下机电硐室必须采用阻燃性材料支护。 10、井上、下设备机房、硐室必须有防火设施及记录，木料场，必须有“严禁烟火”标牌，消防水池及灭火器。
矿井（区）底板突水临界水系数的确定 一、|问题提出 我国广大华北型、华南型石炭=迭系煤田，煤系假整合于原层石灰岩之上，在其上煤层开拓与回探过程中，频频发生底板薄层石灰岩和原层石灰岩透水事故，造成众多淹井事故，为探究其突水原因，掌握规律，做好底板突水预测、预报工作，保证煤矿安全生产，1964年煤炭部在焦作开展矿井水文地质会战，研讨了上述众多议题。大量突水资料表明矿井底板突水是与该处的隔水层厚度、强度、隔水层的岩性及其组合方式、构造发育程度、水压大小、采动过程中的矿压等众多因素有关。但主导因素为是含水层作用于隔水层上的水压力，它起着破坏作用，另一是隔水层的厚度及强度，它起着阻止水压力的破坏作用，而其它因素均可隐含于隔水层的厚度中，它们或是减弱隔水层的强度，或是减少隔水层的厚度。故可以用它们的比值来刻划，隔水层的稳定程度即采场或巷道的平衡状态，帮以下式来表征： T V= 式中，T V：称突水系数或阻力系数（Pa/m） P：作用于隔水层底界面上的水压力（P M：煤层底板至含水层顶界面间的隔水层厚度 该比值即表征，巷道或采面下单位厚度隔水层所能承受的水压力。岩体（隔水层）受力之后，依力的大小，所表现出来的变形与破坏有三个阶段，即弹性变形，塑性变形至永久变形。当水压力值较小，隔水层厚度、强度较大时，该比值的数值较小，表现为处于弹性变形阶段，则反映在巷道掘进，工作面回采是处于安全状态，若比值大时，变形发展至破裂永久性变形阶段，则巷道掘进、采场回采时会出现突水事件。该两种状态之间存在有塑性变形阶段，即处于极限平衡状态，则在工作面上会出底鼓现象。上述诸现象在矿井（区）均可见，为此，我们可以把矿井（区）内、巷道掘进、工作面回采安全与不安全和极限状态的资料取各点上的水压力和隔水层原度值，分别标示于P——M图中，从中找出其临界点（线），该即为该矿井的临界突水系数值（线）以T V临示之。 二、具体做法 选取一定数量的安全点和不安全点，将其数据展示在纵坐标表示隔水层原度（M）：横坐标表示含水层水压力（pa或kg/cm2）计算纸上，且对掘进、回采不安全分别用符号□、○表示；安全点以符号表示。展示后的图上可以看出安全点汇集在左下铡，不安全点汇集在图的右上侧，两区之间存在一条自然界线称P——M经验曲线。可以为突出水与否的标志，并可用方程式表示。（如图） 1、据一些矿区绘制出来的P——M经验曲线图可知：1、P——M关系曲线的形态可以是直线，也可以是曲线。 2、P——M曲线共同的特点是该曲线与OM轴相交有一个交距，表明该部份隔水层已失去了隔水作用，称之为矿区在破坏的导水厚度。交点往下，随着隔水层的变厚，水压也变大，显示出隔水层的阻水能力。表明采矿活动仅有隔水层上部破坏严重，对下部影响较小。隔水层上部由采矿破坏的导水厚度在8～12M之间。 3、依突出水系数的定义，它即相当于P——M图中曲线的斜率，若从地下水动力学角度即相当于临界水力梯度。为此，我们可以利用临界突出系数值来判断工作面回采时能否突水的标志，即，采面实际突水系数T V临界则安全。 4、若P——M关系曲线呈直线，则可用斜截式方程表示，在已知采面底板隔水层厚度时，代入方程，则可求出该采面的临界水压力值。若实际水压力高于临界水压力时则工作面回采时会产生突水，反之则安全。 若P——M关系曲线呈抛物线时，则可取对数，使其线性化后，用费歇准则下的两组线性判别模型来判别：
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 煤矿矿井透水八种预兆解读 按照一般的透水规律，积水区水头越高，压力就越大，因此，在处理水头高的积水时，必须采取化整为零的办法，将高水头和积水分成若干段，一段一段地放水。现在普遍采用的分段下行探放水的方法，可避免一次处理时煤壁被压破的危险。实践证明，凡是与地面上下汇水区互相贯通，互为补给水源的老空、断层裂缝等，都必定有水，因此，遇到有补给水源的老空、断层、裂缝、钻孔时，特别要提高警惕，并采用周密的防水措施，防止透水。矿井透水事先都有预兆，可根据八种不同的透水象征，辨别其是否有透水的危险。(1) 发潮：煤本身是不透水的东西，但当受到一定压力的水的作用，仍会有部分的水分浸到煤体里去。因此，当采掘工作面临近积水区时，就会发现局部的或大面积的发潮现象，这种发潮现象不完全是由于接近水区的缘故，遇到底板岩层为透水岩层时，也常使煤体有发潮现象。(2) 发汗：当工作面接近积水区时，因受水压作用，通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象，看起来就象人出汗一样。这里必须指出，上述两种象征，无论发潮和发汗，有时都会出现假象，这种发潮和发汗的真假，往往采用浅剥皮的办法加以鉴别，就是将发潮或发汗的煤面，剥去一薄层，观察探试新暴露的煤层是否也发潮，如果发潮，就证明这是透水象征。(3) 流水或滴水：这种现象是发汗进一步发展的结果，证明工作地点与积水区的距离越来越近了，也证明隔水煤墙越来越软，隔水性越来越差，抗压能力越来越少，总的情况越来越严重。这时必须百倍警惕，加紧处理。(4) 挂红：这种现象往往是流水现象出现后产生的。这种现象说明水内含有铁的氧化物，或硫铁矿物等，出现挂红一般认为是接近老空积水的象征。(5) 空气变冷：工作面接近大量积水区以后，影响工作面气温降低，感到发凉。(6) 硫化氢气味加大：二硫化氢气体也是老空区的产
附录 A （资料性附录） 涌（突）水危险性评价 A.1 顶板涌（突）水危险性评价的“三图双预测法” A.1.1 三图双预测法 “三图双预测法”是一种解决矿井顶板充水水源、通道和强度三大关键技术问题的顶板涌（突）水预测评价方法。“三图”是指矿层顶板冒裂安全性分区图、顶板充水含水层富水性分区图和顶板涌（突）水条件综合分区图；“双预测”是指在天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测。 A.1.2 顶板冒裂安全性分区图 顶板冒裂安全性分区图是指矿层回采过程中诱发的顶板导水裂缝带加保护层总高度与矿层至含水层之间覆岩厚度之差图，它是矿层回采过程中顶板突水灾害发生的前提。顶板导水裂缝带发育总高度受控因素多，具有非常复杂的非线性特征，除了受控于矿层覆岩岩性组合、塑与脆性岩沉积厚度比值和其沉积位置、倾角和构造条件以及原岩地应力分布等自然影响因素外，开采工艺、采高和工作面斜长以及具体的顶板管理方式等人为影响因素也同等重要地控制其发育总高度。导水裂缝带发育总高度一般可采用经验统计公式和数值模拟计算评价以及现场实测等方法确定。 A.1.3 充水含水层富水性分区图 充水含水层富水性分区图可通过影响控制含水层富水程度的厚度和岩性、地质构造、渗透特性、单位涌水量、钻孔岩芯描述和采取率、冲洗液消耗量、抽（放）水试验和井下涌（突）水形成的地下水流场分析、地下水水化学场和地球物理勘探场分析等资料，根据多源信息复合原理，应用叠加功能编制形成。 A.1.4 顶板涌（突）水条件综合分区图 顶板涌（突）水条件综合分区图是应用GIS的多源信息复合叠加功能，将前述的矿层顶板冒裂安全性分区图与顶板充水含水层富水性分区图复合叠加处理后编制而成。 A.1.5 天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测 天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测是根据研究矿井具体的充水水文地质物理概念模型，建立地下水流系统的三维数值模拟模型，在反演识别基础上，根据回采工作面周期来压步骤，分别预测在天然和人为改造两种不同状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量。 A.2 底板涌（突）水危险性评价的“脆弱性指数法” A.2.1 根据对矿井充水水文地质条件分析，建立煤层底板突水的水文地质物理概念模型。 A.2.2 确定煤层底板突水主控因素。 A.2.3 采集收集各突水主控因素基础数据，并进行归一化无量纲分析和处理。
煤矿矿井透水八种预兆解读 按照一般的透水规律，积水区水头越高，压力就越大，因此，在处理水头高的积水时，必须采取化整为零的办法，将高水头和积水分成若干段，一段一段地放水。现在普遍采用的“分段下行探放水”的方法，可避免一次处理时煤壁被压破的危险。实践证明，凡是与地面上下汇水区互相贯通，互为补给水源的老空、断层裂缝等，都必定有水，因此，遇到有补给水的老空、断层、裂缝、钻孔时，特别要提高警惕，并采用周密的防水措施，防止透水。 矿井透水事先都有预兆，可根据八种不同的透水象征，辨别其是否有透水的危险。 （1）发潮：煤本身是不透水的东西，但当受到一定压力的水的作用，仍会有部分的水分浸到煤体里去。因此，当采掘工作面临近积水区时，就会发现局部的或大面积的发潮现象，这种发潮现象不完全是由于接近水区的缘故，遇到底板岩层为透水岩层时，也常使煤体有发潮现象。 （2）发汗：当工作面接近积水区时，因受水压作用，通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象，看起来就象人出汗一样。这里必须指出，上述两种象征，无论发潮和发汗，有时都会出现假象，这种发潮和发汗的真假，往往采用“浅剥皮”的办法加以鉴别，就是
将发潮或发汗的煤面，剥去一薄层，观察探试新暴露的煤层是否也发潮，如果发潮，就证明这是透水象征。 （3）流水或滴水：这种现象是发汗进一步发展的结果，证明工作地点与积水区的距离越来越近了，也证明隔水煤墙越来越软，隔水性越来越差，抗压能力越来越少，总的情况越来越严重。这时必须百倍警惕，加紧处理。 （4）挂红：这种现象往往是流水现象出现后产生的。这种现象说明水内含有铁的氧化物，或硫铁矿物等，出现“挂红”一般认为是接近老空积水的象征。 （5）空气变冷：工作面接近大量积水区以后，影响工作面气温降低，感到发凉。 （6）硫化氢气味加大：二硫化氢气体也是老空区的产物。因此，当工作面接近老空区时，有时可嗅到硫化氢的气味——刺鼻的臭鸡蛋气味，可导致人迅速死亡。 （7）水叫：一般有两种声音：一种是：“嘶嘶”的声音，这种声音，很象低沉的雷鸣声或不开锅的声音，这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。
“国家大学生创新性实验计划项目”大学生科技创新基金（091029001）中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室2007年开放基金 （07KF04） 煤矿底板突水机理及“五带”理论 摘要：通过分析我国煤矿底板突水的基本特点，探讨了其底板突水机理，将煤矿底板突水划分为两大类型，即构造底板突水、工程扰动底板突水。从底板受力和破坏形式的差异出发，将底板分为“三区”和“五带”。运用箱体模型解释了地下水不同储水带、导水带间的径流、补给及排泄现象。 关键词：底板突水五带理论防治方法 Mechanism of water inrush from coal seam floor and the theory of five bands Cao Weikang Zhang Haijun Gao Pengfei Li Zhenlei (China University of Mining and technology, college Mining Engineering, Xuzhou Jiangsu Province China 221008) Abstract: Through the analysis of basic characteristics of water inrush from coal seam floor and the discussion of mechanism of water inrush from coal seam floor, water-inrush is divided into two types : water inrush from coal seam floor led by geologic structure and water inrush from coal seam floor led by engineering disturbence. According to the difference of the force of coal floor and failure forms, coal seam floor is divided into Three Districts and Five Bands. The Box Model can be established to explain the phenomenon of runoff ,supply and
透水征兆立即撤人的培训 一、透水征兆观察 《煤矿安全规程》第二百六十六条：采掘工作面或其他地点发现有煤层变湿、挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板来压、片帮、淋水加大、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、钻孔喷水、底板涌水、煤壁溃水、水色发浑、有臭味等突水征兆时，应当立即停止作业，报告矿调度室，并发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。在原因未查清、隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。 《煤矿防治水规定》第九十九条：在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇报，派人监测水情。发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁地区域的人员到安全地点。然后采取安全措施，进行处理。 二、矿井透水征兆分析 1、煤壁“挂红” 这是因为矿井水中含有铁的氧化物，渗透到采掘工作面呈暗红色水锈。 2、煤壁“挂汗” 采掘工作面接近积水时，水由于压力渗透到采掘工作面形成水珠，特别是新鲜切面潮湿明显。 3、空气变冷 采掘工作面接近积水时，气温骤然降低，煤壁发凉，人一进
去就有阴凉感觉，时间越长越明显。 4、出现雾气 当巷道内温度较高，积水渗透煤壁后，引起蒸发形成雾气。 5、“嘶嘶”水叫 井下高压水向煤（岩）裂隙强烈挤压，两壁摩擦而发出“嘶嘶”水叫声，这种现象说明即将突水。 6、底板鼓起 这是底板受承压水（或积水区）作用的结果。 7、水色发浑 断层水和冲击层水常出现淤泥，砂、水浑浊，多为黄色。 8、出现臭味 老窑水一般可闻到臭鸡蛋味，这是因为老窑中有害气体增加所致。 9、顶板淋水加大 这是因为顶板裂隙加大，积水渗透到顶板上。 10、片帮冒顶 这是由于顶板受承压含水层（或积水区）作用的结果。 矿井水的类型不同，出现的征兆也不相同： 1、老空水：老空水年代久，水量补给较差，属于“死水”，所以有挂红、酸度大，水味发涩的特点。 2、断层水：断层附近的岩层较为破碎，一般情况下，会出现工作面来压，淋水增大。断层水的补给较充分，多属“活水”。因此，很少出现挂红，无涩味而发甜，在岩巷中遇到断层水，有时能从岩缝中见到淤泥，底部出现射流，水呈黄色等预兆。 3、溶洞水：大多在石灰岩中遇到，有时出现顶板来压，柱窝渗水，裂缝渗水等现象。由于溶洞长期受水侵蚀，水呈黄色或
矿井突水的预测方法和识别 [摘要]本文阐述了矿井突水征兆和突水水源的识别方法， 并总结了近年来矿井突水预测的理论方法及监测技术。 [关键词] 突水征兆预测识别 【ABSTRACT】This paper expounds the mine water inrush signs and water inrush identification methods, and summarizes the mine water inrush prediction theory method and monitoring technology. 【KEY WORDS:】Water bursting omen Forecast Distinguish 1.引言当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压 力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导 致下部高压地下水涌入井巷造成突水。我国经济持续高速发展与国 家安全战略离不开能源和矿产资源的强有力支撑，而地下开采方式是 目前我国获得多种能源资源与矿产资源的重要途径。随着开采深度、 开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大，矿井突水问题日益严重，尤其是近几年，矿井突水事故频繁发生，给人民生命财产造成 重大损失，严重影响和制约着矿山的安全生产。因此，开展采动条件 下矿井突水预测预报理论及监测技术研究，对于采动岩体突水预测与 防治、开采方法的改进、安全度的评价具有重大理论意义和实际价值。 2.矿井突水征兆
从开拓工作面开始，发展到突水的期间内，在工作面及其附近往往会出现一些征兆。 a. 承压水与承压水有关断层水突水征兆：①工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁断柱现象；②底软膨胀、底膨张裂。这种征兆多随顶板来压之后发生，且较普遍，在采掘面围岩内出现裂缝，当突水量大、来势猛时，会伴有“底爆”响声；③先出小水后出大水也是较常见的征兆；④采场或巷道内瓦斯量显著增大。 b.冲积层水突水征兆：①突水部位岩层发潮、滴水，且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂；②发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清、时混；③发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。 c.老窑水突水征兆：①煤层发潮、色暗无光；②煤层“挂汗”； ③采掘面、煤层和岩层内温度低“发凉”；④在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱”的水呼声时，表征因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，说明离水体不远了，有突水危险；⑤老窑水一般呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味。 3.矿井水源的识别 采掘过程中发现突水征兆，及时告诫并采取必要防范措施，以减缓或防止突水事故发生。矿井突水后，如何查清水源，达到有针对性的治理，则是矿井出现突水后的一个重要问题。水源识别主要有以下方法： 3.1 地质、水文地质分析法
矿井突水水源判别方法概述 收稿日期:2010-03-05;修订日期:2010-08-02 基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）（2007CB209401）资助;中国矿业大学青年科研基金项目（2007A025）资助。作者简介:李燕（1984-），女，黑龙江逊克人，中国矿业大学水文学与水资源专业硕士研究生，主要从事矿井水害防治技术、水文地质工程地质、水资源评价等方面的研究。E-mail ：liyanxw@https://www.doczj.com/doc/bd8745791.html, 。 李 燕，徐志敏，刘勇 (中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116) 摘要:矿井突水灾害造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重阻碍着我国煤炭行业的发展。一旦发生突水，及时准确地查明突水水源是解决和进一步预防突水灾害的前提，因此选择合适的判别方法是快速高效判别突水水源的关键，本文对近些年来判别矿井突水水源的各种方法进行探讨，概述各种方法的原理、应用现状及其适用条件，为保障矿井安全生产的防治水工作提供决策依据。关键词:突水水源；判别方法；水化学；防治水中图分类号:TD74文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）11-0087-03 Summary on Methods of Distinguishing Sources of Mine Water-invasion LI Yan,XU Zhi-min,LIU Yong （School of Resources and Earth Science ，China University of Mining &Technology ，Xuzhou 221116,China ） Abstract:Mine water bursting causes serious economic loss and casualties ，preventing the development of coal industry to a great extent.Once water bursted,timely and accurately discriminating the sources of mine water bursting is the precondition of solving and preventing water inrush disaster,so,how to select the appropriate method is the key to fast and high efficient discriminating the sources of water -invasion.This paper sketches the principle,application status and applicable conditions for various methods of identifying sources of water-rush,which can provide the decision to adopt effective method for the prevention of the water inrush and the safety production of coal mine. Key words:source of mine water bursting;method of discrimination;hydrochemistry;water control 0前言 矿井突水是煤矿生产过程最具威胁的灾害之一，人员伤 亡大，经济损失列于煤矿三大事故的榜首。一旦矿井发生突水,如何及时准确地判断突水成因,查找突水水源,是解决和进一步预防突水灾害的关键问题[1]。 判别矿井突水水源，要充分考虑矿区的水文地质条件和构造条件，结合相应的水位、水温、水化学资料予以综合分析判断。其中，水化学数据是地下水最本质的特征,用水质资料判别水源具有快速、准确、经济的特点。依据水化学数据判别矿井突水水源的方法，从以往的简单水质类型对比分析、特征组分判别、同位素分析法等，逐渐发展到今天的多元统计学方法（聚类分析、判别分析）和非线性分析方法（灰色系统理论、模糊数学、人工神经网络、GIS 、M M H 支持向量机法、可拓识别法等）多种方法相互补充验证，水源判别方法理论日趋成熟。本文主要对上述方法做适当的分析和简述。 1水位、水温判别法 在水文地质条件简单的地区，水位和水温可以作为初步 判断突水水源的依据。目前的用于判别矿井突水水源的 “QLT ”法即为水质、水位和水温的简称。 受低温梯度的影响，不同含水层的水温会有一定的差距，因此，可以依据突水点的水温与突水危险的含水层水温对比，来初步预测矿井突水水源。袁文华[2]等人在任楼煤矿突水水源判别中采用了此方法，结果表明依靠含水层水温来判别矿井突水水源的方法是可行的。 当矿井发生突水时，相应含水层的水量变化必然导致水位发生变化，如河南某矿综采工作面突然发生突水事故，根据水位监测资料发现煤层下伏四灰水位急剧下降，下部奥灰含水层水位保持不变，因此可初步判断此次突水水源是四灰含水层，且奥灰含水层没有补给四灰含水层。说明两者没有发生水力联系。 2简易水化学分析 2.1突水水源特点 矿井突水水源按其来源可以分为大气降水、地表水体、地下水体和老空水。大气降水一般为矿化度较小、硬度较低的软水。地表水一般均带泥沙悬浮物而有浑浊度。此外，大气 第29卷第11期2010年11期 煤 炭技术 Coal Technology Vol.29,No.11November,2010
“出现透水征兆立即撤人”的常识 一、矿井透水征兆有关规定： 《煤矿安全规程》第二百六十六条：采掘工作面或其他地点发现有煤层变湿、挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板来压、片帮、淋水加大、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、钻孔喷水、底板涌水、煤壁溃水、水色发浑、有臭味等透水征兆时，应当立即停止作业，报告矿调度室，并发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。在原因未查清、隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。 《煤矿防治水规定》第九十九条：在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇报，派人监测水情。发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。 二、矿井透水征兆分析： （一）、矿井透水征兆的分析： 1、煤壁“挂红”： 这是因为矿井水中含有铁的氧化物，渗透到采掘工作面呈暗红色水锈。 2、煤壁“挂汗”：采掘工作面接近积水时，水由于压力渗透到采掘工作面形成水珠，特别是新鲜切面潮湿明显。 3、空气变冷：采掘工作面接近积水时，气温骤然降低，煤壁发凉，人一进去就有阴凉感觉，时间越长越明显。 4、出现雾气：当巷道内温度较高，积水渗透煤壁后，引起蒸发形成雾气。 5、“嘶嘶”水叫：井下高压水向煤（岩）裂隙强烈挤压，两壁摩擦而发出“嘶嘶”水叫声，这种现象说明即将突水。 6、底板鼓起：这是底板受承压水（或积水区）作用的结果。 7、水色发浑：断层水和冲击层水常出现淤泥，砂、水浑浊，多为黄色。 8、出现臭味：老窑水一般可闻到臭鸡蛋味，这是因为老窑中有害气体增加所致。 9、顶板淋水加大：这是因为顶板裂隙加大，积水渗透到顶板上。 10、片帮冒顶：这是由于顶板受承压含水层（或积水区）作用的结果。 （二）、矿井水的类型不同，出现的征兆也不相同： 1、老空水：老空水年代久，水量补给较差，属于“死水”，所以有挂红、酸度大，水味发涩的特点。 2、断层水：断层附近的岩层较为破碎，一般情况下，会出现工作面来压，淋水增大。断层水的补给较充分，多属“活水”。因此，很少出现挂红，无涩味而发甜，在岩巷中遇到断层水，有时能从岩缝中见到淤泥，底部出现射流，水呈黄色等预兆。 3、溶洞水：大多在石灰岩中遇到，有时出现顶板来压，柱窝渗水，裂缝渗水等现象。由于溶洞长期受水侵蚀，水呈黄色或灰色，有时带有臭味或出现挂红。 4、冲积层水：在浅部掘进时，常遇到冲积层水。如隔离煤柱过小，回采冒落后，裂缝沟通冲积层时，也能遇到冲积层水。冲积层水的特点，开始时水较小，水色发黄，往往夹带有砂子，以后逐渐变大。 一旦发现上述现象都是可能发生水害的征兆，应该及时报告，查清原因，采取措施，做到防患于未然。 按《煤矿安全规程》要求，发现以上透水征兆时，应当立即停止作业，报告矿．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 调度室，并发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。在原因未查清、隐患未排除．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 之前，不得进行任何采掘活动。 ．．．．．．．．．．．．．． 三、发生透水时应采取措施 井下发生透水时，现场人员应立即向矿调度汇报透水的地点、性质、估计透水量，同时尽可能就地取材，迅速加固工作面，堵住出水点，防止事故继续扩大。如情况紧 急，来不及进行加固等工作，现场人员应切断工作面电源，按避水灾路线撤退。其原 ．． 则是以最短的路线和最快速度沿上山方向，由危险区撤到地面，切勿进入独头的下．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 山巷道。如果巷道较长，无法在较短时间内撤出时，应就地寻找牢固的支撑物，牢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 牢抓住或用随身携带物将自己系牢，防止被水冲倒，等待救援或待水流尽，再撤出．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 灾区。 ．．．