不同条件下采空区积水情况分析
采空积水的防治
汇报人： 2024-01-04
目录
• 采空积水的基本概念 • 采空积水的原因及分析 • 采空积水的预防措施 • 采空积水的治理方法 • 案例分析与实践 • 未来展望与研究方向
01
采空积水的基本概念
采空积水的定义
01
采空积水是指在采煤过程中形成 的地下水体，通常位于矿井或采 空区的下方。
实时监测与预警系统
安装水位监测仪器
在矿区周围和矿井内部设置水位监测 仪器，实时监测地下水位变化情况， 及时发现异常情况。
建立预警系统
根据监测数据和历史数据，建立预警 系统，对可能发生采空积水的情况进 行预警，以便及时采取应对措施。
04
采空积水的治理方法
地面防水工程
地面防水工程是采空积水防治的重要措施之一，主要通过修 建防水堤、水坝等建筑物，拦截和导流地下水，防止采空区 积水进入矿坑。
03
建立采空积水防治信息共享平台，促进信息交流和资源共享，
提高防治工作效率。
加强国际合作与交流
参加国际学术会议
积极参加国际采空积水防治学术 会议，了解国际前沿动态，分享 中国经验。
合作开展技术研究
与国际先进技术团队合作，共同 开展采空积水防治技术研究，提 高中国在该领域的国际影响力。
引进国外先进技术
地下水位
地下水位的高低直接影响 采空积水的形成，水位高 时更容易形成积水。
水文地质条件
水文地质条件复杂的地区 ，地下水流动复杂，采空 积水形成的风险较高。
03
采空积水的预防措施
合理规划采矿区域
避免在易积水区域进行采矿活动
在采矿前应对矿区进行详细的地质勘查，了解地下水文条件，尽量避免在地下 水位较高或存在强含水层的区域进行采矿。
科兴米山煤业采空区积水分析及水害防治
各 采空 区及 采空 破 坏 区 预 测积 水 量 统 计 结果 见
表 ｌ 采空区及采空破坏 区预测积水量统计表
采空区
采 Ｉ
矿、 石桥 口煤矿、 米西煤矿、 泰鑫煤矿批准开采 ３号煤 层， 目前 均 已关闭 ， 煤矿兼 并 重组 整合 后 ， 井下 资 源归
属科兴米 山煤业 ， 目前井 田内有 采 空面积 １ ７ｋ ２ ． ｍ 。 ２
本 次整合的主体矿井米 山煤矿井下建有独立完 善的排水系统， 矿坑涌水采用一级排水 ， 具体如下 ： 井 下距 井 底 ６０ｍ设 主 水 仓 （ 量 ２０ｍ ） 副 ０ 容 ０ ３和 水仓 （ 容量 ２０ｍ ） ０ ３；主水泵房安装有 ３台 ３ — ８７ Ｄ Ａ ｘ
型水 泵 ， 两趟排 水管路 由中央水 泵 房经 巷道 及井 筒敷 设 至地 面工 业广 场排水 沟 ， 中一 趟 （０ ｌ ６０ｍ） 其 １０ｆ ｉ ８ ｍ， 钢管沿 主井敷 设 ，作 为 工作排 水管 ，一 趟 （０ ｍ， １０ｍ ７０ 钢管 沿风井 敷设 ， 为备 用排水 管 。 ２ ｍ） 作
小计
１２００ ９ ７ ４
５ ｌ ５ ｌ ５ ５
整合前各矿内 ３ 号煤层 中存在大面积的采空 区 和采空破坏区 ，采空区中原有生产巷道留有排水 出 口， 位置高于采空区的积水可 由排水 口自巷道导人水
仓后 集 中排 出 ， 但低 于排水 口凹处 的存 在积水 。
经估算 ， 号煤层 中采空区和采空破坏 区积水 面 ３ 积为 １ ７ ｍ ， ． ｚ ２ ｋ 积水量 ５ １ ５ ３ １ ５５ ， ｍ 故该矿在生产中仍 应坚 持 “ 测 预报 、 预 有掘 必探 、 先探 后 掘 、 治 后采 ” 先 的
Ｓ ＨＡＮ ＡＴ Ｒ Ｒ ＸＩＷ Ｅ ＥＳ ＵＲＣ ０ ＥＳ
高庄矿己四采区涌水分析及水患防治措施
高庄矿己四采区涌水分析及水患防治措施摘要:采空区积水是影响安全生产的一大水害,如何避免水害事故的发生,做到安全生产,是矿井生产中的大事。
通过对高庄矿己四采区水文地质条件全面系统的分析与评估,制定了相应防治措施,经工作面实施,使工作面安全、有效地完成了排水,顺利地、保质保量地使工程贯通。
关键词:水文地质;采空区积水;防治措施1矿井概况平煤集团公司高庄矿于1968年12月底投产,分两个水平开采戊、己煤层,一水平开采戊组煤层,设计生产能力0145Mt/a,于1991年报废。
二水平开采己组煤,在一水平井筒基础上延深,开拓方式为立斜联合开拓,中央并列压入式通风,设计生产能力为0145Mt/a。
二水平共分四个生产采区,分别是己一上山采区,己一下山采区,己三采区和己四采区,其中己一上山采区,己一下山采区,己三采区己经停采,现主采区为己四采区,该采区正规采面基本回采完毕,采掘工作面为下分层。
矿井大面积为采空区,来自顶板砂岩水,断层水,底板水及火成岩裂隙水,形成大面积采空区积水。
高庄矿存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板等诸多的自然灾害中,水患问题是高庄矿采掘生产所面对的首要问题,现高庄矿所有采掘工程均为下分层开采,如何解决上分层采空区老空水对下分层开采的水害威胁,避免水害事故的发生,确保安全生产,为高庄矿在生产中要解决的头等大事,采空区积水是影响安全的水害因素,具有一定的静储量,水量大,并伴有大量的有害气体,一旦透水来势猛且破坏力极大,其经济损失是无法估算的。
因此,了解矿水来源,制定水害防治措施,解放采空区积水下的呆滞煤炭资源,延长矿井服务年限是一项当务之急的工作。
2采空区积水充水因素（1）大面积采空区积水在采动产生的矿山压力与地应力共同作用下,采动破坏加剧,破坏力加大,采动后产生顶板冒落带、裂隙带、沉降带和底板破坏带、完整岩层带、原始导高带。
顶板砂岩裂隙水下渗到工作面。
在采面局部地段,由于受构造影响,在地应力作用下,局部底板隔水层变薄,底板水涌出。
矿井采空区积水及火区调查报告
采空区积水、积气及火区调查报告山西阳泉盂县辰通煤业有限公司由原盂县古咀接替井煤矿、盂县南娄煤矿和盂县东方振兴煤业有限公司及盂县东星煤业有限公司重组整合而成。
重组整合前，各煤矿对各原井田内9、15号煤层已进行了大片开采。
为了详细了解各煤矿的实际开采情况，本次工作在煤矿有关人员的积极配合下，对各煤矿的生产情况进行了详细调查。
一、各煤矿生产情况1、古咀接替井煤矿：于1984年建井，1986年投产，采用斜井开拓，矿井生产能力150kt/a，批准开采8、9、15号煤层，其中9、15号煤层为可采煤层，8号属零星可采煤层。
该矿重组整合前已对原井田范围9、15号煤层进行了部分开采。
该矿井下涌水量10-20m3/h，先用水泵由工作面抽至井底东场附近水仓，再用水泵由水仓抽排至地面。
主水仓处水泵房安装有三台型水泵，一台工作，一台检修，一台备用。
沿主斜井铺设有二趟排水钢管至主井井口。
2、南娄煤矿：于1985年建井，1988年投产，采用一对斜井开拓，矿井生产能力150kt/a，批准开采9、15号煤层，重组整合前原井田内9号煤层已全部采空，并已在原井田范围对15号煤层进行了大片开采。
该矿井下涌水量3-5m3/h，先用水泵由工作面抽至井底主水仓，再由主水仓向地面抽排。
主、副水仓设在回风斜井井底。
在水仓附近设有水泵房，安装3台水泵，一台工作，一台备用，一台检修。
沿回风斜井铺设有排水钢管至井口。
3、东方振兴煤业有限公司：1983年建井，1984年投产，采用一对斜井开拓，矿井生产能力150kt/a，批准开采15号煤层。
本次重组整合前已在原井田范围对9、15号煤层进行大片开采。
该矿风井底设有主、副水仓，主水仓容积250 m3，副水仓容积200 m3，水仓北侧设有水泵房，安装有三台潜水泵，一台向地表抽排，一台备用，一台检修。
回风斜井井筒内铺设有排水管道直通地表。
4、东星煤业有限公司：1984年建井，批准开采15号煤层，采用一对斜井开拓，矿井生产能力150kt/a。
G2-3101工作面采空区积水量说明
G2-3101工作面采空区积水量说明
一、概况
高头窑煤矿G2-3101工作面位于2-3煤大巷南翼，煤层倾角0～5°，平均煤厚3.1米。
该工作面2013年5月13日回采完毕。
二、G2-3101工作面采空区积水量估算
根据G2-3103工作面运输顺槽内密闭流水情况分析：G2-3101工作面采空区积水线位置在G2-3103工作面1500米附近。
根据采空区积水量计算公式计算该段积水范围内水量：
Q 积=K•M•F/cosα
Q 积采空积水区静储量，m3。
K 采空区充水系数，0.3-0.5。
M 采厚，m。
F 采空积水面积，m2。
α煤层倾角，（°）。
根据我矿煤层顶板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，遇水膨胀，充水性相对较小，所以K值取0.3。
M取4.0米。
由于该段积水范围内煤层属于简单的单斜煤层所以该段采空积水面积等于该段采空区面积F值为115360m2。
该段积水范围长412米，高差6米，所以α取0.83°。
经计算对G3-1101工作面采空区内积水量约为
138445m3。
采空区积水、积气区调查报告doc
用锚杆木棚支护。 原保德县桥头镇煤矿该煤矿始建于1984年1985年建成9万t/a生产 规模矿井。该矿开采8、11、13号煤层2007年在资源整合中由于资源量不足而关闭据 调查该矿11号、13号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层采空区内有积水。 对采空区积水量估算采用小窑老窑积水 量估算公式 S×H×Kcosa 式中采古空区积水量m3 S采古空区积水面积m2 H采古空 区积水高度m K采古空区积水系数一般取0.25一0.5 a煤层倾角 二、生产矿井及老小 窑 矿区范围内原有代家沟煤矿、可王家里煤矿、桑园村煤矿、河石泰山隆安煤业有
限公司 盘煤矿及桥头镇煤矿、共计5个矿井目前均已整合到泰山隆安煤业有限公司 桥头镇煤矿早已关闭矿区范围外有山西忻州神达能有望田煤业公司和中国神华能源 股份有限公司保德煤矿及现已关闭的冀家沟煤矿、延年煤矿、腰庄乡庙塔煤矿共计5 个矿井。 本次勘探是兼并重组整合矿井地质勘探矿井整合的原有5座小煤窑在本次 勘探调查期间均已停产关闭。经调查在井田及周边发现有煤窑井口18个包括民采硐 老小窑井口详见生产矿井及老小窑调查统计表。实地观测采煤硐口都位于冲沟一侧
序号 矿山名称 井型 年设计 生产能力万吨 水文情况 掘进方向 现开采煤层 采煤
方法 起始时间 井口坐标m 采空区面积m2 备注 X Y H 1 泰山隆安煤矿 辅平硐 先期6万t/a后期15万t/a 停产未见排水调查访问生产时最大12m3/h一般8m3/h最小 5m3/h 西南 8、11 长臂式 1974年 4313611 37513706 993 原为桑原村煤矿井口整 合为泰山隆安矿辅平硐 2 平硐 废弃民采平硐未见排水 西南 8 4313056 37513853 976 废弃民采平硐 3 平硐 9万t/a 关闭停产未见排水生产时3寸泵排水 西南 8、11、 13 长臂式 1984年-2007年 4312553 37513777 948 原为桥头镇办煤矿忻州武警部队
1502采空区积水探放设计分解
1502采空区积水探放水设计说明一、目的依据1504回风顺槽迎面左帮，距1502采空区留有12米的煤柱，1502采空区内有存积水。
对施工的1504回风槽掘进构成威胁。
为消除这一威胁，要求巷道在掘进过程中采用探放水方法，超前探明掘进工作面前方和左帮的水情，并根据水量、水压大小有控制地将水放出，而后再进行采掘作业，以保证安全生产。
二、概况（一）探放水工作面周围地质及水文地质情况概述1、积水范围1502采空区积水上线标高：+1427米，下线标高：+1381米。
东以1502切眼为界，西以1502停采线为界。
2、积水量由上积水范围得出1502采空区积水量为12629m3。
具体积水量计算如下：积水范围上为1502回风顺槽下帮，下为1502运输顺槽下帮，右为切眼，左为1410m水平。
平均煤厚2.3，倾角10°，平面积21630m2。
积水计算公式：Q采=αcos FMK⨯⨯（m3）；式中Q采——采空区积水量；K——采空区的充水系数，取值0.25；M——采空区的平均采高线或煤厚（m）；F——采空积水区的水平投影面积（m2）；——煤层倾角（°）；当K取0.25时，将上述参数代入公式得：12629m3。
3 水头高度1502采空区积水上界限为1410m标高，1502运输顺槽最低点底板标高为1381m，水头高度为29m。
4、积水水源积水水源为1502工作面采空区及顶、底板水。
5、出水量及正常涌水量1502采空区在原临时水仓密闭前留设反水槽，反水槽涌水量较小；在1502工作面回采过程中，1202采空区水已基本疏干，预计有较小的淋滴水。
（二）探放水方案、方法选择及依据探放1502采空区积水采取在煤巷中施工探放水工程，即在1504回风顺槽（风4号导线点）前20m处开始在里帮施工钻孔，按垂高每5米施工一个钻孔，进行打钻探放水（具体位置见附图），1504回风顺槽距原1502运输顺槽煤柱13m，在1504回风顺槽施工过程中，巷道里帮煤层干燥，未出现水珠及淋水现象。
井田范围内及周边矿井采空区位置和积水情况调查报告及安全技术措施
前言根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》和《煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法》(试行)的有关规定，我矿每季度结合本矿实际采掘布置情况，对矿井的水文地质、排水设施、涌水点情况、水源井、井筒、矿井采空积水、积气以及火区情况进行调查分析并提出了切实可行的安全技术措施。
对井田周边矿井（关闭或生产矿井）情况调查时充分利用查阅资料、图纸分析、走访调查等手段进行分析是否对我矿有威胁。
将调查结果形成书面报告，报告编写人、地测防治水科长、地测副总、矿总工程师、矿长签字后，存档备查。
并将调查结果标注在矿井充水性图和采掘工程平面图上。
井田范围内及周边矿井采空区位置和积水情况调查分析报告及安全技术措施一、基本概况山西柳林xxxxxx焦煤有限公司是山西xxxx焦煤集团有限公司所属的主体矿井之一，位于柳林县城东南方向，距县城***km的**村，行政区隶属于柳林镇。
柳（林）—石（楼）公路从井田内工业广场边通过，和1.5公里外的307国道连接。
工业广场距孝（义）—柳（林）铁路穆村站约3km，交通便利。
矿井井田面积*******平方公里，地理坐标：东经*********，北纬**********。
批准开采4-10号煤层，现开采4号、5号煤层。
生产能力120万吨/年。
为证照齐全有效的合法生产矿井。
二、矿井采掘布置情况目前，我矿采掘布置主要集中在轨道下山大巷北翼及南行人大巷以东。
矿井在4号煤层集中轨道下山北翼布置一个*****综采工作面；5号煤层三采区布置一个******综采工作面和两个掘进工作面。
三、水文地质简述1、水力性质井田边界为人为划定，地表大部被黄土覆盖，沟谷有上石盒子组零星出露。
井田地质构造简单，沿边界无自然河流及构造，采掘揭露的F1断层，落差约8m，近东西走向，东延伸到东边界，并且沿西南方向落差逐渐减小，并逐步消失。
因其落差小，不致沟通各含水层之间水力联系。
地表水系属黄河水系。
三川河是区内最大的一级黄河支流，它的上游是北川河、东川河和南川河，据井田以西的后大成水文站1956～1980年观测资料，三川河平均年径流量2.88亿m3，平均径流模数2.23L/s·km2，洪水期最大流量为2260m3/s。
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不同条件下采空区积水
情况分析
标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
采空区积水不规则分布对探放水工作的影响浅析
刘彦军张福雨
（龙煤鹤岗矿业公司兴山煤矿）
摘要：兴山煤矿近几年通过在探放水工作中的实际情况，发现采空区的积水不全是积存于原工作面最低点。
因为采空区顶板垮落，沉陷造成部分地点堵塞，水流不畅，不能自然流至最低点，在堵塞区域形成积水，这在某种程度上改变了探放水工作的传统观念。
关键词：防治水积水区分布针对性方案
1前言
兴山矿作为一个开采近百年的老矿井，井田范围内废弃井筒、巷道不计其数，露头的隔水煤柱已开采完毕，随开采延伸，区内采空区增多并形成积水区，并通过裂隙与地面导通。
兴山矿防治水工作的重点也是老空区积水的探放，但是在工作中我们逐渐发现，探放水钻孔的涌水量并不像我们预计的那样，施工至最低点的涌水量大，其他钻孔涌水量小。
而最近一次探放水施工的过程让我们证实了一些猜想：采空区的积水不一定全部积存于原工作面的最低点。
2采空区积水区域分析
工作面最低点处积水
大多数的采空区积水均积存于原工作面的最低点，这是大家普遍认可的，是由水的流动性决定的。
尤其是单斜工作面的采空区积水基本上全部积存于工作面的最低点。
这是因为单斜工作面顶板垮落较规范，而单斜工作面一般采取俯采的方法，顶板随工作面推进逐步垮落，直至停采线附近。
这样的垮落方式不会在工作面的其他部位形成堵塞，造成水流不畅，回采完毕后，水流自然流淌至最低点，如果没有出口则形成积水区。
这类积水区
相对较好处理，目标明确，只要钻孔施工至最低点就可解除水患。
如中左27层施工时，在材料道对上覆22层采空区进行探放，上覆22层工作面总体上看是一个单斜工作面，最低点位置、标高清楚，前期已在机道施工了一阶段探放水钻孔，基本查清了采空区积水位置，所以最终方案只需向最低标高处施工探放水钻孔即可达到放水目的，解除水患。
中左27层对上覆22层采空区积水探放示意图
工作面低洼处积水
受地质构造影响，工作面并不一定是单斜构造，比如受褶曲构造影响，在工作面内形成低洼点；受断裂构造影响在工作面内形成低洼点。
这些低洼点一般分布不规则，一般不在停采线附近，水流积存形成积水区，这类积水区也是我矿最常见的一种，也是我矿探放水工作的重点和难点。
这类积水区的探放需要挑选适合的地点，并且要求施工钻孔较高的精准度。
因为这类积水区很多均处于工作面内部，施工的探放水钻孔距离较长，增加了钻孔的施工难度。
如北部区前组30层回采工作面上方两带高度内存在27层、18层采空区，根据资料分析这两个采空区内均存在低洼点，由于低洼点所处位置原因，探放水钻孔长度将近200米，给施工带来极大难度，精度无法保证，工作量极大增加。
北部区前组30层探放水方案平面图
但是在施工完探放水钻孔后出现了新的问题，根据探放水方案设计与测斜结果综合分析，在探放18层采空区积水的几个有效钻孔中，钻至标高-1.7米的钻孔初始涌水量0.2立方米/小时，而钻至标高-0.7米的钻孔初始涌水量达到5立方米/小时。
这与我们预计的不同，经过我们仔细分析后得出初步结论是采空区顶板垮落和底板变形造成部分区域标高发生变化使积水区位置偏离原工作面最低点。
而在结合对三水平南二石门前组22层的探放水实例分析后，我们发现这两个区内存在低洼点的采空区积水竟然全部不在最低点（区内低洼点）。
但因为前组22层区内低点是由断层造成的，断层可能有导水效果，水流顺断层带导出未在低洼点造成积水。
工作面不规则积水
这类采空区积水是最没有规律，也是最难处理的，以南一石门30层上段探放水工作为例。
南一石门30层工作面采取分层开采，上部存在邻区二水平五石门30层采空区，在上段30层一分层掘进期间就开始对上部30层采空区进行探放水工作，当时均对原工作面最低点施工探放水钻孔。
二分层掘进期间重新对上部30层采空区进行探放水，方案设计
仍是对采空区低点施工探放水验证钻孔，经测斜验证钻孔施工至设计位置，达到设计目的。
南一石门30层上段探放水钻孔平面图
但是随着二分层材料道施工，工作面出现淋水现象，当时分析水源可能为上覆29-3层采空区补给水通过裂隙带导入（上覆29-3层已进行探放水，经验证无积水区）。
材料道施工完毕后淋水现象一直持续，防治水人员观测到探放水钻孔出水量变小，经研究后对二分层探放水钻孔进行透孔，透孔后涌水量出现明显增大，但是材料道淋水未减小，根据淋水点位置我们补充施工了探放水钻孔，钻透时最大涌水量达30立方米/小时（3号钻孔），其余钻孔涌水量也均在1立方米/小时以上。
补充探放水方案平面图
但是根据资料可知，这几个点在原采空区中均不是低点，而是处在一个下山巷道中，下山巷道的最低点就是我们上阶段进行探放的区域，那么为什么会在这几个区域形成积水呢通过查找资料与咨询参与二水平五石门30层工作面施工的人员，我们发现了一些问题。
这几个点在平面上看是处在一条下山巷道内，理论上应该是一溜下坡，但是据测量及技术员回忆，这条下山中应该存在几个平台，并不是一溜下坡。
由于时间相隔较长，已不能确定平台的具体位置，但是应该就在这几淋水点对应的区域附近。
根据这一情况，结合采空区顶板垮落特点，我们猜测因该是在这些平台附近顶板垮落比较好，对平台上方区域形成阻隔，造成积水。
3结论
因为资料较少，我们只总结出这三种类型，而且原因分析也比较粗糙，尚能深入、具体的总结出这些不同类型积水区的形成原因。
我们将在工作中继续收集资料，摸索、分析，争取得出具体的、完整的结论。
南一石门30层上段的实例给我们的触动很大，一定程度上颠覆了我们对探放水工作的传统认识，严肃的说是给我们敲响了警钟，告诫我们在探放水工作中一定要与时俱进，
不断探索，学习，总结经验，提高自身素质与业务水平。
下一步我们在工作中必须针对这些情况制定方案。
而在出具解除水患报告时更应该综合分析，采用钻探测斜结合物探结果的方法，确定水患是否解除。