底砾含水层特大突水灾害的封盖治理技术(最新版)

导水陷落柱突水淹井综合治理技术，也被称为突水井筒综合治理技术，是一种用于解决井下突水问题的技术。

突水是指由于地下水位升高或者井壁破裂等原因，导致井下发生水涌的现象。

突水问题不仅会严重影响井下作业的安全性，还会造成巨大的经济损失。

因此，突水井筒综合治理技术的研究与应用具有重要意义。

本文将从综合治理技术的方案、方法、设备以及实施效果等几个方面，详细介绍导水陷落柱突水淹井综合治理技术。

一、综合治理技术的方案导水陷落柱突水淹井综合治理技术主要包括以下几个方面的内容：1. 井筒改造：通过对井筒进行加固处理，增强井筒的抗压能力和密封性能，从而防止水涌进入井筒。

2. 导流措施：通过设置导流管或者挡水堵口等措施，将突水涌入的地方引导到其他通道或者储水池中，使井下作业环境保持干燥。

3. 地下水位控制：通过井下排水技术，将水井周围的地下水位控制在可控范围内，以减少突水风险。

4. 泵站建设：建立泵站系统，通过抽水排涝的方式，将井下的地下水抽出，降低水位，减轻突水压力。

5. 安全设备：在井下设置水位监测仪器、报警器等安全设备，及时发现突水问题，并采取相应的措施。

二、治理技术的方法导水陷落柱突水淹井综合治理技术的方法主要有以下几种：1. 封堵法：通过在井口或井筒中设置堵水体，如胶体堵塞剂、水泥、盘根陷落等，封堵突水源头，防止水涌进入井筒。

2. 抽水法：采用泵站等设备，抽水将地下水排出，降低井下的水位，减轻突水压力。

3. 导流法：通过挖掘导流隧道或设置导流管道，将突水涌入的地方导流到其他通道或者储水池中，保持井下环境干燥。

4. 强化加固法：对井筒进行加固处理，如注浆加固、材料加固等，增加井筒的抗压能力和密封性能，防止水涌入井筒。

三、治理技术的设备导水陷落柱突水淹井综合治理技术所需的设备主要有以下几种：1. 泵站设备：包括抽水泵、电气控制装置等，用于抽水降低井下水位。

2. 导流管：用于将突水涌入的地方导向其他通道或者储水池中。

底砾含水层特大突水灾害的封盖治理技术1问题的提出2001年11月24日，皖北煤电集团公司祁东煤矿东翼-420m水平试采3222倾斜长壁工作面，在推进48m时，发生了第四系底部砾石含水层1570m3/h特大突水淹井灾害，给国家和企业造成了巨大的经济损失。

根据“四含”水文长观孔水位观测，突水后水温变化特点、水质化验资料和防水煤岩柱构成，分析出水水源为第四系底“四含”水；导水通道可能为采动裂隙沟通风化网络裂隙；或工作面中部存在有垂向导水裂缝带，使四含水下泻所致。

2工作面概况首采的3222工作面位于一平二采区，起止标高为-420~-540m，长800m，宽150m。

为倾斜条带综采工作面，煤岩柱高度63~73m。

煤层厚度平均2.5m，平均倾角10°左右。

第四系松散层厚370m，其底界标高为-358m。

32煤层直接顶为泥岩，厚度1.83 ～2.41m；老顶为砂岩，厚0.89～10.41m；底板岩性为粉细砂岩为主，厚度28.82m；底板岩性粉细砂岩，厚度约15m左右。

3突水灾害的封盖治理3.1治理目标与技术难点治理目标是要把“四含”水进入煤系地层和工作面的主要导水通道予以彻底封堵，消除隐患，保障安全生产。

经分析认为上述导水通道大体有两种：一是“四含”与基岩直接接触部位的风化网络裂隙渗透补给通道；二是存在于上部基岩段中，不规则的垂向导水通道（包括构造裂等）及其与采动冒裂带的延伸与结合。

其治理的主要技术难点是：（1）如何正确分析判断突水来水通道的隐伏部位和如何通过少量钻孔进行有效、有控制的注浆封堵。

（2）如何正确确定冒裂带的上部边界和通过少量钻孔实现对采空区和冒裂带充分的充填灌注，并使固体的硬度达到最适宜的程度。

（3）如何尽可能扩大本次注浆的有效充填范围，并使各孔之间的“注入体”实现有效的连接和尽可能地向周边地区延展，以改善其相邻采区、工作面的生产条件，尽可能防止浆液的无效扩散。

（4）如何通过浆液配比的调控，使早期注入的浆体、中期注入的浆体以及晚期注入的浆体，通过加压脱水大体上达到同期凝结的目的，并使注浆压力和单位时间注入量等达到可随机调整、控制使每一次注浆的有效性和合理性得到提高。

富水地层突泥突水安全防控技术发布时间：2022-04-10T04:20:13.123Z 来源：《时代建筑》2022年1月上作者：黄星昊[导读] 长大隧道富水地层，突泥突水几率高、突水量大、水压高，又由于其具有突发性，同时难以精准确定出突水位置，无法对其动力特点与规模大小实施预判。

受地下工程空间范围的限制，突水突泥通常会对工程作业产生干扰，使得稳定性下降，隧道受堵，本文针对涌水碎屑流、突泥突水等灾害状况，提出整套处治方法和治理措施，应用于现场实践，指导施工。

中铁北京工程局集团（天津）工程有限公司黄星昊摘要：长大隧道富水地层，突泥突水几率高、突水量大、水压高，又由于其具有突发性，同时难以精准确定出突水位置，无法对其动力特点与规模大小实施预判。

受地下工程空间范围的限制，突水突泥通常会对工程作业产生干扰，使得稳定性下降，隧道受堵，本文针对涌水碎屑流、突泥突水等灾害状况，提出整套处治方法和治理措施，应用于现场实践，指导施工。

一、概述（一）涌水碎屑流在开挖隧道时，如若出现因为堆积体、结构破碎松散体以及富水断层破碎带而出现的突涌，如滑坡、碎屑流或是隧道泥石流等都会严重破坏到隧道工程。

因此要求相关工作人员能够仔细剖析可能会出现突涌的特征，把握其规律，找出其发生原理，采取超前地质预测预报工作，选择最佳的隧道开挖与支护工艺，合理制定管控隧道穿越碎屑流地层作业稳定性的有效方式。

这几年，各个领域专业在对隧道碎屑流的概念、规律以及特征等研究方向都有所差别。

宋卫东等在基于调查与研究碎屑流的前提下，通过有效结合层次分析华以及问卷调查法等方式来深层次探究影响形成碎屑流的具体因素，并且构建起了相关的指标体系；王越在《碎屑流物理模拟研究》认为影响碎屑流的主要因素是：地下水情况、固体物质状态以及地形地质情况等；陈天宇研究碎屑流地层赋存环境，掌握了出现碎屑流的条件，还有相关干扰因素，归纳出其发生过程主要包括了孕育以及发生两个阶段；杨新安等认为隧道泥石流的主要因素是：断层的地质构造、岩体物理性质、水因素和施工方法，隧道碎屑流的发生过程一般可分为孕育期、潜伏期和发生３个阶段，且在孕育阶段会有多次塌方，最终导致碎屑流的发生；张志强制作出“碎屑流发生”的模拟试验装置，对其规律以及干扰因素进行深入剖析，提出掌子面稳定性判别指标，通过结合试验所得数据信息来综合分析了出现洞室碎屑流的条件、构成、隧道开挖断面以及地下水等情况；柴聚奎对碎屑流出现的诱因、力学特点还有其变形特征等情况实施剖析，并制定了隧道掌子面、开挖支护与涌水等有效处置策略。

收稿日期：２０１８?０１?０８作者简介：林培军（１９８３－），男，山西晋城人，工程师，从事煤矿地质、防治水工作。

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．０５．０１９浅谈煤层底板突水灾害与防治措施林培军（霍州煤电集团有限责任公司，山西霍州　０３１４００）摘　要：为了做好煤矿煤层底板含水层、赋水层突水防治工作，对辛置煤矿煤层底板含水层特征进行了分析，并针对煤层底板水害隐患，提出了“注浆堵水、疏水降压”综合防治措施，一方面减少了突水量，另一方面有利于加快突水的疏导。

此方法在太原组下部石灰岩突水疏导中取得了良好效果，最大程度地降低了矿井损失，具有推广价值。

关键词：煤层底板；突水灾害；注浆堵水；疏导防治中图分类号：ＴＤ７４５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）０５?００４４?０２ 随着煤矿生产强度的增加，霍州煤电集团矿井的后续开采方向，正由浅煤层转向受奥灰水威胁较大的太原组下部。

据资料统计，太原组下部煤层开采程度虽不高，但近年来已出现过大小突水事故达１６次之多，渗水事件达上百次，且突水量保持到１０００ｍ３／ｈ级以上。

针对煤矿矿井突水问题，相关专家和学者分别提出了各自的见解［１］，但大多集中在突水后的防治领域，在水害的发生机理和突水量估算方面的研究却很少。

本文选择开采太原组下部煤层的辛置煤矿为例，对水害机理和防治措施进行了深入研究。

该矿于２０世纪８０年代投产，采用“立－斜”井开拓，具有５０万ｔ／ａ开采能力。

现开采二１煤层，煤层厚度在０．２～１３．４５ｍ之间，平均厚度为７．３５ｍ，倾角为２０～３４°，期间最小涌水量为８２０ｍ３／ｈ，最大涌水量为１５００ｍ３／ｈ。

该矿区处于岩溶水系统补给区域，灰岩溶洞水连通性好，断层多，矿压大，曾出现过多次突水［２］。

现开采的二１煤层是以太原组下部为主体的，受寒武系石灰岩含水层影响的高发水害煤层。

文章借以对二１煤层所在的石灰岩含水层进行分析，总结历史突水源头和疏导线路，为二１煤层的水害防治提供借鉴措施和安全开采方向。

科技成果——松散承压含水层下采煤压架突水灾害防治技术适用范围顶板和突水事故是煤矿五大灾害的主要组成部分，其中顶板事故总量一直居于首位。

顶板事故的有效防治是保障煤矿安全生产的重中之重。

本技术是一项针对采场动载与顶板突水并发灾害的防治技术，适用于煤矿开采岩层移动与控制、煤矿保水开采、煤矿突水灾害防治等领域，尤其在我国华东、华北等矿区基岩顶部普遍存在松散承压含水层的开采条件下，具有广阔的推广应用前景。

技术原理松散承压含水层载荷传递作用导致一定覆岩条件的关键层结构发生整体破断，顶板导水裂隙因覆岩结构失稳而异常发育至承压含水层，引发压架突水事故。

基于承压含水层下采煤覆岩破断运动规律和灾害发生机理，形成了压架突水危险区域的预测方法，建立了以高阻力支架控顶、基于关键层位置的顶板预裂爆破、水位降速预警为核心的灾害防治技术体系。

关键技术1、本技术考虑了覆岩关键层特殊破断特征对导水裂隙带高度的影响，形成压架突水危险区域预测方法，是对传统防水煤岩柱留设方法的重要补充和完善。

2、基于覆岩破断失稳特征，确定了工作面的合理支架工作阻力计算方法，可指导工作面支架的合理选型；3、基于水位变化与覆岩破断的联动效应，可利用长观孔水位降速进行压架突水灾害的预警，提高灾害防范的及时性和准确性。

技术流程第一步，收集工作面钻孔柱状资料。

第二步，采用关键层判别软件，进行覆岩关键层破断特征及危险区域的判断。

第三步，针对危险区域的开采，进行合理支架选型、设计顶板预裂爆破方案。

第四步，利用长观孔水位进行预警，并在采动过程中开展推进速度、采高、支护质量等实时调控措施。

松散承压含水层下采煤压架突水灾害防治技术体系主要技术指标（1）形成的压架突水危险区域预测方法，是对现有防水煤岩柱留设方法的补充和完善。

（2）形成基于长观孔水位降速的压架突水灾害预警新方法。

（3）建立“危险预测-采前预防-采动预警-实时调控”的灾害防治技术体系。

典型案例对松散承压含水层下采煤压架突水灾害防治问题的研究已持续约10年之久，逐步形成了一套具有完全独立自主知识产权的灾害防治技术，并在皖北煤电集团得到了推广应用。

矿井突水灾害的防治对策
众所周知，“水、火、瓦斯、粉尘、顶板”灾难是煤矿生产的五大灾难。

其中水害历来是制约煤炭资源开发的重要因素。

随着对地下岩层的开拓与延长，地下含水层位动态平衡受到破坏，对水的诱发及强化作用，造成井下开采环境恶化，经常遇到突然发生的来势凶狠的透水现象，致使设备被沉没、人员伤亡。

防治措施
煤矿水害灾难的防治应当坚持“猜测预报，有疑必探，先治后掘”的方针，落实“防、堵、疏、排、截”综合防治。

具体的地质勘查可以有效的对矿井突水进行猜测与预报。

建井前的水文地质勘查是整个煤矿生产的指南针，但是由于一些煤矿任意更改钻孔深度，或者削减钻孔数量，加之野外数据采集和数据处理存在肯定局限，最终导致这些煤矿水文地质资料的具体程度和牢靠程度较低，尤其是有些地质资料没有对相关的地表水、岩溶水对开采的影响作出充分评价，甚至水文地质边界不清，矿井涌水量猜测存在较大误差等因素都会给矿井平安生产带来很大隐患。

因此强化建井前的水文地质勘查是煤矿平安必需做足的功课，特殊是对于地质结构较为简单的矿井尤为重要。

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