矿井突水的预测方法和识别

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。

第40卷 第3期 煤田地质与勘探Vol. 40 No.32012年6月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Jun . 2012收稿日期: 2011-10-30作者简介:杨海军(1986—), 男, 四川广安人, 硕士研究生, 从事水文地质研究.文章编号: 1001-1986(2012)03-0048-07煤矿突水水源判别与水量预测方法综述杨海军1,2，王广才1,2(1. 中国地质大学水资源与环境学院，北京 100083； 2. 生物地质与环境地质国家重点实验室，湖北 武汉 430074)摘要: 突水严重制约着煤矿安全生产。

突水灾害的防治是涉及多学科多方法的系统工程。

矿井突水水源快速判别和矿井涌水量准确预测是突水灾害防控的重要环节。

从矿区地质环境精细探测、地下水循环交替特征和数学模型研究及应用等方面，总结了国内外煤矿突水预测的主要进展。

对判别突水水源和预测涌水量的各种方法进行探讨，概述了各种方法的原理、应用现状及其适用条件。

关 键 词：煤矿突水；预测；判别；涌水量；模型中图分类号：P641.4; TD74 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.012Summarization of methods of distinguishing sources and forecasting inflow ofwater inrush in coal minesYANG Haijun, WANG Guangcai(1. School of Water Resources and Environment , China University of Geosciences , Beijing 100083, China ;2. State Key Laboratory for Biogeology and Environmental Geology , Wuhan 430074, China )Abstract: Water inrush seriously restricts the safe production of coal mine. The prevention and control of water inrush disaster is a systematic engineering which involves many disciplines and methods. Distinguish-ing sources of water inrush quickly and forecasting water inflow accurately are important links for the pre-vention and control of mine water inrush. In terms of fine investigation of geology environment of mine, the research on the characteristics of circulation and alternation of groundwater, and the research and application of mathematical models, the paper summed up the main domestic and international progress in prediction of coal mine water inrush, and discussed various methods of distinguishing sources of water inrush and fore-casting water inflow, and summarized the theory, application status and application conditions of the methods. Key words: coal mine water inrush; forecasting; distinguishing; water inflow; model我国是煤矿水害多发的国家，突水造成的直接经济损失一直排在各类煤矿灾害之首，特别是华北石炭-二叠系煤田和南方晚二叠系煤田受岩溶水的威胁严重，突水事故频繁[1]，亟待解决。

矿井水灾的预测和突水预兆随着现代社会的迅速发展，资源开采一直是人们关注的重点之一。

而矿井作为重要的资源开采基地，其安全问题也引起了广泛的关注。

其中，矿井水灾和突水是矿井安全事故中最为常见的情况之一，特别是突发水灾更是给井下工人带来了巨大的威胁。

因此，如何预测矿井水灾和突水预兆，成为了当前矿井安全工作中的重要问题之一。

一、矿井水灾的预测方法矿井水灾是指矿井内部水体超过其排水能力，造成井下环境突然改变，甚至导致生命财产损失的安全事故。

为了预测矿井水灾的发生，目前常用的方法主要有以下几种：1.水位监测法：一般会在井下设立水位测量点，并通过实时监测井下水位的变化，及时发现和预测矿井水灾的发生。

2.气体检测法：利用井下“瓦斯站”等设备，检测井下的气体含量和组成等信息，从而推测矿井水灾的情况。

3.声波检测法：根据声波的传播速度和路径，检测井下的水体状况，并结合井下实际情况进行分析，推测矿井水灾的可能发生。

通过以上方法的综合运用，可以有效地提高矿井水灾的预测准确率。

二、突水预兆的识别方法突发水灾是指未被预测到的突然发生的水灾。

突水预兆的识别，对于及时采取应对措施、最大程度降低损失具有重要意义。

因此，常用的突水预兆识别方法主要有以下几种：1.地质构造分析法：通过对矿区地质构造的分析，识别地质断层、水文圈等对突水有一定影响因素，提前预判突水风险。

2.井下环境监测法：通过井下环境的气体、水质、温度等参数的实时监测，发现井下环境的异常变化，从而推测突水风险。

3.声波检测法：通过矿井中声波的传播路径和速度等特征，判断井下水体状况，从而推测矿井的突水风险。

综上所述，预测矿井水灾和突水，虽然其中所包含的技术领域十分广泛，但仍然需要不断地探索、创新和完善，使得其应用更具普及性和实用性，以更好地保障矿工们的安全。

矿井突水的预兆矿井突水是矿井安全中常见的灾害之一，一旦发生，往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。

因此，如何在事前发现矿井突水的预兆，将其及时控制和处置，是矿井生产安全管理中的关键措施之一。

在本文中，我们将探讨矿井突水的预兆和控制方法。

矿井突水的预兆矿井突水的预兆表现形式多种多样，但常见的预兆主要有以下几个方面：地质构造矿井突水的发生往往与地质构造有关。

有些矿井在遇到某些构造时容易出现突水，因此，在勘探、设计和施工中，要充分了解地质构造特点，做好预防措施。

煤层煤层是矿井突水的主要来源。

煤层裂隙与伸展构造等均可作为矿井突水的通道。

此外，煤层瓦斯指标也是矿井突水的重要指标之一。

矿井地质环境矿井地质环境包括地下水和岩层等。

地下水是矿井突水的重要来源之一，而岩层的稳定性直接影响矿井突水的发生。

矿井内部环境矿井内部环境主要包括采掘工作、支护工程和通风等方面。

采掘工作的升降速度和采掘工艺等因素都可能影响矿井突水，因此需要进行科学合理的管理。

支护工程的质量和实时监测也是防止矿井突水的重要手段。

煤与瓦斯煤与瓦斯作为矿井生产的主要物质，其存在也是矿井突水的重要原因之一。

煤尘、瓦斯检测指标的异常波动常常表明煤与瓦斯的压力和储量等出现了问题。

矿井突水的控制方法针对矿井突水的各种预兆，下面将从多个方面阐述矿井突水的控制方法。

信息化管理信息化管理是预防矿井突水的重要手段之一。

矿井生产安全管理中的信息化管理主要包括煤炭信息化、安全信息化、环保信息化、物流信息化等。

这些信息化系统可协助管理员工及时掌握矿井生产状况，实时分析信息数据，并及时采取应对措施。

机械设备管理机械设备是矿井生产的重要保障。

机械设备管理包括设备更新、维修和保养等。

只有机械设备能够正常运转，才能保障矿井生产的连续性和稳定性。

支护管理采煤过程中支护质量的优劣直接影响矿井的稳定性。

支护管理应从设计上规划，制定完善的支护方案，做好支护工程的实时监测，并加强维修保养。

In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities.编订：XXXXXXXX20XX年XX月XX日矿井水灾的预测和突水预兆简易版矿井水灾的预测和突水预兆简易版温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。

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1．矿井水灾的预测矿井水灾的预测是指矿井在开采前，根据地质勘探的水文地质资料及专门进行的水害调查资料，确定矿井水灾的危险程度，并编制矿井水灾预测图。

(1)矿井水灾危险程度的确定①用突水系数来确定矿井水害的危险程度。

突水系数是含水层中静水压力(kPa)与隔水层厚度(m)的比值，其物理意义是单位隔水层厚度所能承受的极限水压值。

②按水文地质的影响因素来确定矿井水害的危险程度。

该方法是按水文地质的复杂程度将矿区的水害危险程度划分为5个等级。

(2)矿井水灾预测图的编制。

根据隔水层厚度和矿区各地段的水压值，计算某开采水平的突水系数，编制相应比例的简单突水预测图，然后根据矿区突水系数的临界值，圈定安全区和危险区。

水灾预测图的另一种编制方法是在开采平面图上圈定地下水灾的等级区域，据此制定最佳矿井规划和防治水害的措施，加强危险区域的监测，保证安全生产。

2．矿井突水预兆矿井突水过程主要决定于矿井水文地质及采掘现场条件。

一般突水事故可归纳为两种情况：一种是突水水量小于矿井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；另一种是突水水量超过矿井的最大排水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。

矿井突水水源水化学判别方法1范围本文件规定了矿井水化学基础数据库的建立㊁标准水样水化学资料分析㊁突水水质检测及矿井突水水源水化学判别方法的技术要求㊂本文件适用于矿井突水水源水化学判别㊂2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款㊂其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件㊂MT/T672煤矿水害防治水化学分析方法3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义㊂4水化学基础数据库的建立4.1矿井宜建立主要含水层(含水体)水化学基础数据库,代替防治水基础资料中的 水质分析成果台账 ,以便在发生突水后及时调用数据库中标准水样资料信息分析突水水源㊂4.2水化学基础数据库应包含以下信息:a)水样基本信息:采样编号㊁采样地点㊁采样时间㊁含水层㊁水源类型㊁是否标准水样等㊂b)水样测试信息:各种离子(指标)含量㊂c)水样分析整理信息:水质类型㊁矿化度㊁总硬度㊁碳酸盐硬度㊁非碳酸盐硬度㊁负硬度等㊂4.3水化学基础数据库应具备以下功能:a)数据管理:导入㊁导出㊁备份㊂b)数据编辑:录入㊁删除㊁修改㊂c)查询:数据的筛选与查询㊂d)输出:报表的浏览与打印输出㊂4.4水化学资料的录入和整理:a)录入数据库中的水化学资料需经过阴阳离子平衡法㊁离子质量平衡㊁p H值法校核合格,未计算矿化度㊁各类硬度以及水质类型的原始数据,需经计算后录入;b)矿井勘探㊁建井㊁生产不同时期,主要含水层(含水体)水化学资料都应录入数据库中;c)含水层(含水体)㊁突(涌)水点的水化学动态检测资料应及时录入;d)整理数据库中水化学资料,建立矿井各含水层水质样本,当厚层含水层或同一含水层不同区域水质差异较大时可建立分层或分区样本;e)数据库的水化学资料信息在追加录入㊁编辑㊁修改后,应及时保存和备份㊂15标准水样水化学资料分析5.1根据数据库中水样的采样层位和水化学指标含量确定标准水样,各含水层标准水样样本数量一般不宜少于3个㊂5.2对标准水样的水化学资料进行系统化整理,从中找出规律性的分布和变化,分析研究矿井主要含水层水的水化学特征以及赋存条件㊁分布特征㊁运移规律等㊂反映水化学规律的水化学图件是水化学研究的重要手段㊂这些图件包括:水化学类型分区图㊁各种离子等值线图㊁相关离子比例等值线图㊁特定离子对同位素值关系图㊁离子和同位素对时间关系图等㊂5.3对不同来源的老空水,应根据空间位置㊁补给量大小㊁封闭状况和形成时间等分析其水质演化趋势㊂5.4总结不同含水层(含水体)的水化学差异特征,对老空水和含水层水存在明显水质分区时,需要进一步细化分析和分区总结,作为突水水源判别的主要依据,包括:a)水质类型㊁矿化度特征;b)不同含水层(含水体)水在P i p e r三线图中的分区特征;c)p H值㊁总硬度㊁主要(特征)离子含量㊁离子比值特征等;d)微量元素特征;e)其他指标特征㊂5.5增加标准水样时,应对判别指标进一步校正和完善㊂6突水水质检测6.1采样要求6.1.1采样应在突水点位置或靠近突水点位置㊂6.1.2动态检测突水水质时应在同一取样点位置进行采样,在未查明突水原因前,应加密采样频次㊂6.1.3突水水样的采集㊁处理和保存应符合MT/T672的规定㊂6.2检测要求6.2.1按MT/T672规定的指标和方法进行检测,必要时增加其他指标㊂6.2.2对突水水质应进行水化学动态检测,实时分析各指标的变化趋势㊂7突水水源的判别7.1水化学判别方法7.1.1根据突水水质动态检测数据,采用常规水化学判别方法,实时与5.4中a)㊁b)㊁c)判别依据进行对比分析,判别突水水源㊂采用特征离子(指标)或离子比值方法进行对比分析见附录A.1和附录A.2㊂7.1.2若常规指标无法识别突水水源时,可采用微量元素㊁同位素方法进行判别㊂微量元素和同位素判别突水水源见附录A.3㊁附录A.4㊂7.1.3若上述方法仍然无法识别突水水源时,可采用有机水化学分析方法判别,通过分析地下水T O C㊁U V254㊁3D E E M图谱等有机质特征综合判别㊂对于受有机污染的水源(如地表水㊁第四系水和老空水)的判别是一种有效的分析方法㊂7.1.4判别突水水源为混合水源时,需根据稳定同位素δD㊁δ18O或常量离子C l-含量进行混合比例计算㊂27.1.5有条件的矿井可以在水化学数据库基础上建立聚类分析㊁灰色关联分析㊁基于B a y e s准则的多组逐步判别分析等判别模型,进行突水水源判别㊂7.2对于矿井各含水层水化学分析标准水样欠缺或采用以上方法无法识别时,可采用示踪试验方法进行水源判别分析㊂7.3突水水源水化学判别应结合矿区水文地质条件,从突水位置㊁突水方式㊁突水量㊁水位变化㊁水温及其他物理指标等方面进行综合判别㊂3附录A(规范性)突水水源水化学分析方法A.1特征离子(指标)分析在掌握含水层独特的离子(指标)含量前提下,可以依据该种特征离子(指标)快速判别分析突水水源:a)S O2-4:可作为判别老窑水和含石膏地层地下水的特征离子㊂p H小于6的酸性老窑水S O2-4含量一般达阴离子基本单元物质的量浓度之和80%以上;含石膏地层的地下水S O2-4含量一般达阴离子基本单元物质的量浓度之和20%以上㊂b)C l-:深部滞流区地下水水质类型多为C l-N a㊁C l-M g型,C l-可作为判别其地下水特征离子之一;C l-也可作为地下水与高C l-含量地表水有联系的判别指标之一㊂c)N a+:可作为判别含钠(钾)长石的砂岩裂隙地下水的特征离子㊂N a+含量一般占阳离子物质的量浓度之和25%以上,p H值多数大于8.3,总硬度小于100m g/L㊂d)N O-3:可作为地下水与高N O-3含量地表水有联系的判别指标,一般含量大于10m g/L㊂N O-3也可作为判别第四系含水层水的特征指标之一㊂e)氧化还原电位:循环条件差异较大的含水层,可用氧化还原电位作为判别指标,一般地下水交替缓慢的含水层氧化还原电位低(封闭老窑水小于0m V),交替积极的含水层氧化还原电位高(处于交替积极的径流区奥灰水一般大于200m V)㊂f)温度:地热异常的矿区,不同含水层地下水有较明显的水温差异,其温度场的异常可作为突水水源的判别参考指标㊂A.2离子比值分析通过几种主要离子的基本单元物质的量浓度比值反映含水层水质特征,依此可判别突水水源: a)对于矿化度较低的溶滤水,当c(N a)/c(C l)大于1,则多属于砂岩裂隙水或第四系冲积层水;c(N a)/c(C l)ʈ1多属于灰岩水㊂当第四系水与奥灰水质类型一致而难以分辨时,应用该比值判别以上二种水源是一种有效的指标㊂b)[c(N a)-c(C l)]/c(1/2S O4)大于1,c(N a)/c(C l)大于1为砂岩水的特征;c(N a)/[c(C l)+c(1/2M g)]小于1则可能有灰岩水混入㊂A.3微量元素分析a)M n2+㊁F e2+㊁S2-:可作为还原环境地下水特征离子㊂突水中富含M n2+㊁F e2+㊁S2-时,水源多属于煤系地层水或老窑水㊂b)F-:可作为判别含氟化物地层地下水特征离子,如花岗岩地层突水㊂c)B r-㊁I-:可作为判别深层地下水㊁构造凹陷带储存水及与含油地层地下水的参考指标㊂A.4以同位素及放射性元素的特征分析地下水水源A.4.1氘(D)和18O应用a)在δDɢ~δ18Oɢ坐标图中,标出不同含水层水样和分析水样在图中位置,并与全球降雨线(δD=8δ18O+10)和当地大气降雨线比较,分析同位素值分布规律;4b)根据煤矿区具体条件,应用δ18O㊁δD值计算地下水补给高程及不同水源的混合比例等㊂A.4.2氚(3H)应用3H可作为大气降水进入地层后贮运时间判别主要指标,资料分析中需考虑具体的水文地质条件及当地大气降水3H的含量,一般规律如下:a)在地下水补给㊁径流㊁排泄过程中3H含量逐渐递减;b)在循环交替积极的含水层或与地表水㊁大气降水关系密切的含水层水中,3H含量接近(略低于)地表水的含量㊂A.4.3氡(R n)应用对于非放射性矿床并排除火成岩入侵影响的煤矿地下水,R n含量背景值小于37B q/L,其含量主要决定于岩石的射气系数即松散程度,突水水源分析时,参考如下:a)水质类型相同的奥灰水和冲积层水,冲积层水R n含量一般高于奥灰水;b)突水中富含R n,并且N a+含量明显增加,突水水源可能有冲积层水的补给㊂5。

文件编号：TP-AR-L8125In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：_______________审核：_______________单位：_______________矿井水灾的预测和突水预兆(正式版)矿井水灾的预测和突水预兆(正式版)使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。

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1．矿井水灾的预测矿井水灾的预测是指矿井在开采前，根据地质勘探的水文地质资料及专门进行的水害调查资料，确定矿井水灾的危险程度，并编制矿井水灾预测图。

(1)矿井水灾危险程度的确定①用突水系数来确定矿井水害的危险程度。

突水系数是含水层中静水压力(kPa)与隔水层厚度(m)的比值，其物理意义是单位隔水层厚度所能承受的极限水压值。

②按水文地质的影响因素来确定矿井水害的危险程度。

该方法是按水文地质的复杂程度将矿区的水害危险程度划分为5个等级。

(2)矿井水灾预测图的编制。

根据隔水层厚度和矿区各地段的水压值，计算某开采水平的突水系数，编制相应比例的简单突水预测图，然后根据矿区突水系数的临界值，圈定安全区和危险区。

水灾预测图的另一种编制方法是在开采平面图上圈定地下水灾的等级区域，据此制定最佳矿井规划和防治水害的措施，加强危险区域的监测，保证安全生产。

2．矿井突水预兆矿井突水过程主要决定于矿井水文地质及采掘现场条件。