煤矿突水机理与防治基础理论研究
浅谈煤层底板承压水突水机理与防治措施
浅谈煤层底板承压水突水机理与防治措施摘要：华北地区煤系地层下发育巨厚奥陶系灰岩含水层，该含水层具有溶隙发育、水源补给充沛、赋水性强和水压高等特点，对其上部煤层的安全开采构成威胁。
本文通过对煤层底板承压水突水机理研究分析，总结出煤层开采奥灰承压水预防措施，为矿井安全生产以及开采过程中的防治水工作提供参考。
关键词：煤矿；承压水；突水华北地区煤系地层下发育巨厚奥陶系灰岩地层，其间岩溶裂隙发育，富含地下水。
煤层开采过程中改变了底板隔水层的受力状态，对隔水层的完整性造成破坏，容易出现底板突水事故。
在煤层未开采之前，近水平煤层水平方向上各向同性，水平方向上受力平衡。
竖直方向上煤层底板受到上部岩层重力产生的压力（F1）、底板自身重力（G）和下部岩层产生的支持力（F2）、承压水压力（P），其中上部岩层重力和底板自身重力方向向下，下部岩层产生的弹力和承压水压力方向向上，在这两组大小相等方向相反的作用力下（即P+F2=F1+G），底板岩层处于受力平衡状态。
此时煤层底板受到压缩作用，岩层中微裂缝和断裂构造处于闭合状态，隔水效果较好。
目前矿井主要采用走向长壁工作面机械化采煤方式，自然垮落法进行顶板管理。
根据底板岩层所受矿山压力性质的不同，将回采工作面分为3个阶段：第一阶段底板受压区，位于工作面开采前方，煤层底板处于超前压力阶段，底板处于被压缩状态，岩层中原有裂缝被挤压密实，不利于承压水上升；第二阶段底板泄压区，工作面支架后方至冒落稳定区，此段存在一定面积的悬顶区域，底板出现自由面，矿山压力开始释放与泄压，底板隆起，裂缝形成与扩张，此阶段最容易出现底板涌水现象；第三阶段底板复压区，该段顶板冒落岩石又重新压在底板之上，底板又重新受压，由于老顶岩层存在压力拱的作用，作用底板上压力小于煤层未开采前，若回采范围增大，容易出现后滞突水现象。
本文主要针对第二、第三阶段受力情况进行分析。
第二阶段在煤层开采后底板出现自由面，底板隔水层在开采前后应力变化量最大，若老塘存在大面积悬顶区将大大增加突水几率；第三阶段自由垮落高度约为采高的3～5倍，直接顶以上老顶区域形成一个压力拱形，该拱形以上地层压力由两侧煤柱承担，不会传递到采空区内。
《王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》
《王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，煤矿安全问题日益突出，其中突水事故是煤矿安全领域中常见且危害性极大的事故之一。
王楼煤矿作为我国重要的煤炭生产基地之一，其煤炭开采过程中的突水问题一直是该矿安全生产的重要难题。
为了更好地掌握王楼煤矿突水的机理和预防措施，本文将针对王楼煤矿离层形成及其突水机理进行深入研究。
二、王楼煤矿概况王楼煤矿位于我国某地，煤层赋存条件复杂，煤层厚度大且变化大，同时地质构造发育，存在多条断裂和褶皱构造。
此外，由于长时间开采和地下水的作用，矿区内形成了多个采空区和岩溶洞穴，增加了突水的风险。
三、离层形成机制离层是煤矿开采过程中常见的地质现象，其形成与煤层、岩层、地质构造等因素密切相关。
在王楼煤矿中，离层的形成主要与以下因素有关：1. 采空区的形成：随着煤炭的开采，采空区不断扩大，导致煤层上方岩层的应力重新分布，使得岩层产生变形和位移，进而形成离层。
2. 岩性差异：不同岩层的物理性质、强度等存在差异，使得岩层在受力过程中产生不均匀的变形和开裂，进而形成离层。
3. 地下水作用：地下水的渗透作用会使岩层产生软化和弱化，降低了岩层的强度和稳定性，从而促进了离层的形成。
四、突水机理研究突水是煤矿安全生产中的重大隐患，其发生与离层的形成密切相关。
在王楼煤矿中，突水机理主要与以下因素有关：1. 离层的发育：离层的发育为地下水的渗透提供了通道，使得地下水能够沿离层裂隙进入采空区或岩溶洞穴，从而引发突水事故。
2. 地下水压力：地下水压力是突水事故的重要驱动因素。
当地下水压力超过岩层的承受能力时，岩层将发生破坏，导致突水事故的发生。
3. 采动影响：煤炭的开采会改变地下岩层的应力状态，使得岩层的稳定性降低，从而增加了突水的风险。
五、预防措施与建议针对王楼煤矿的离层形成及其突水机理，提出以下预防措施与建议：1. 加强地质勘探：加强对矿区地质条件的勘探和研究，了解煤层、岩层、地质构造等情况，为安全生产提供依据。
煤矿突水灾害的防治
煤矿突水灾害的防治煤矿突水灾害是矿井生产中常见的一种灾害，它不仅会造成矿井设备的损坏，而且会给矿工带来生命危险，因此防治煤矿突水灾害是十分重要的。
本文将介绍煤矿突水灾害的成因、防治措施以及几点建议。
一、煤矿突水灾害的成因煤矿突水灾害是由于地下水体突然破裂或者开采工作引起水流翻涌而导致的，具体可以分为以下几种原因：1.地质因素。
地下水体规模较大，流动性强，当地质结构不稳定或矿区基岩含水量较高时，地下水就容易破裂。
特别是在低洼地区，洞穴较多的矿区，地下水特别容易涌入矿井。
2.自然灾害。
如降雨、地震等自然灾害使矿井地面或底部的断裂带发生位移，导致开采区域内的地下水流向井下。
3.人为因素。
矿井设备、设施维护不好会导致水管破裂和设备损坏，同时施工粗糙也会引起地层的变化，进而引起突水灾害。
二、防治煤矿突水灾害的措施1.加强矿山水文地质勘探。
通过对矿山底下和周边水文地质环境的深入探究，可以掌握矿山水文地质特征、流动性，综合判断突水灾害的可能性，早期预防矿山突水灾害。
2.矿山排水系统建设。
建立合理完善的排水系统，包括矿山废水排放系统、抽水系统、管道系统、水泵控制系统等，随时控制、监测水位变化，做到时刻掌握矿山水文地质状况。
3.合理的矿山开采设计。
在矿山设计的时候，需要结合矿山水文地质特征以及采掘方向，制定合理的开采方案，尽量减少地下水的涌入，从根本上预防突水灾害。
4.灾害预警体系建设。
通过观测井水位、测量井下温度、水压力等参数，建立水文监测网络，构建井下智能煤矿监控系统，24小时实时监测煤矿地质环境，及时预警、快速处置。
三、建议1.煤矿企业应该完善人员培训制度。
对矿工进行必要的突水灾害风险知识、急救救援知识和自我防护知识的教育和培训，增强自身的防突水意识和应急处理能力。
2.政府应该强化对煤矿企业的监管力度，对于蓄意违规施工或私自改变开采方向的企业，严格处罚，以达到维护矿工安全生产的目的。
3.在实施防治措施的过程中，要加强煤矿企业与科研机构、专家学者的合作，借助现代科技手段，如大数据、人工智能等，为煤矿突水灾害的防治提供更加科学有效的技术支撑。
《2024年王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》范文
《王楼煤矿离层形成及其突水机理研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，煤矿安全问题日益突出。
其中，煤矿离层和突水事故是煤矿灾害中最为严重的两种事故类型。
王楼煤矿作为国内重要的煤炭生产基地之一，其安全生产问题备受关注。
因此，研究王楼煤矿离层形成及其突水机理，对于预防和控制煤矿灾害、保障矿工生命安全具有重要意义。
二、王楼煤矿概况王楼煤矿位于某省煤炭资源丰富地区，具有较长的开采历史。
该矿区地质条件复杂，煤层厚度不一，且存在大量断裂构造。
长期以来，由于过度开采和采空区范围的不断扩大，煤矿安全面临着越来越大的挑战。
因此，了解该矿区地质特征及煤炭开采过程中的安全问题至关重要。
三、离层形成机理研究（一）离层定义及分类离层是指由于采空区上方岩层移动、断裂和变形而形成的空间分离现象。
根据形成原因和特征，离层可分为垂直离层和水平离层两类。
在王楼煤矿的开采过程中，主要关注的是由垂直应力变化引起的垂直离层。
（二）离层形成机理在煤炭开采过程中，随着工作面的不断推进，煤层被采出后形成采空区。
由于岩层受到重力作用，上方岩层会逐渐移动、断裂和变形，从而形成离层。
离层的形成与煤层开采的深度、采空区大小、矿区地质构造等因素密切相关。
此外，地应力、地下水等因素也会对离层的形成产生一定影响。
（三）王楼煤矿离层特征王楼煤矿的离层特征主要表现为：离层空间较大，且分布不均匀；离层发育过程中伴随着岩层移动和断裂；离层的形成与采空区的扩展密切相关。
这些特征使得王楼煤矿在开采过程中极易发生突水等安全事故。
四、突水机理研究（一）突水定义及危害突水是指地下水或地表水突然涌入矿井的现象。
突水事故往往造成矿井淹没、设备损坏和人员伤亡等严重后果。
在王楼煤矿，突水事故主要与离层的形成和发育密切相关。
（二）突水机理王楼煤矿突水机理主要包括两个方面：一是由于采空区上方岩层移动、断裂和变形而形成的离层，为地下水提供了通道；二是地下水的压力和流量在特定条件下超过岩层的承受能力，导致突水事故的发生。
科技成果——煤矿巷道突水机理及防治技术
科技成果——煤矿巷道突水机理及防治技术适用范围煤矿巷道突水机理及防治技术适用于水害矿区巷道掘进、岩溶地区地下工程建设及灾害防治。
我国煤矿受水威胁的面积、类型与水害威胁程度都是世界罕见的，在煤矿突发事故造成人员财产损失中，水害排在第二位，水害在非煤矿山中占第一位。
该技术分析了煤矿巷道突水事故资料，揭示了突水主控因素的特征。
从煤矿水害防治原则、多种方法预测预警和水害治理技术等角度提出了巷道水害综合防治技术体系。
技术原理首先明确了煤矿巷道水害类型及分布，分析了突水的各种条件，揭示了突水主控因素的主要特征。
从煤矿水害防治原则、多种方法预测预警和水害治理技术等角度提出了巷道水害综合防治技术体系。
关键技术1、巷道致灾构造综合物探方法将探测地质构造的地震法、探查含水体的电法和探查区域性富水构造等含水层的电磁法深度综合，建立基于多元地球物理信息联合反演理论的突水灾害源综合定量超前预报方法及集成系统。
2、巷道突水在害防治技术①在具有足够排水能力且经济合理的条件下选用疏水降压；②在承压含水层周边构筑止水帷幕，截断井田区域径流补给；③注浆堵水作为超前改造的补充手段。
主要技术指标前向三维激发极化超前探测深度40m，对异常干扰的响应小于2%，基于三维跨孔电阻率CT约束反演理论及其并行算法的组合观测模式，分辨率达到20cm，定位误差<10%；GT-1型水泥基抗分散注浆材料初终凝时间可调（凝胶时间45s-30min，终凝时间2min-45min）；动水中抗分散性强，结石率可达71-95%；1h强度0.5-1.1MPa，3d强度4.1-6.2MPa。
典型案例高温高压断层水治理-野矿区郭屯煤矿突涌水情况：涌水段主要分布在断层及向斜核部，涌水水压4.0MPa，水温40°，围岩稳定性极差。
治理方案：深部截源引流+浅部注浆加固；注浆材料：水泥单液浆+凝胶可控型双液浆；配套措施：变形监测、必要时留泄水孔，集中可控排放。
矿井突水原因及其防治
矿井突水原因及其防治（肥城）2008-02-16 18:333 隔水层隔水层对突水起阻挡作用，其阻水能力是由其厚度、岩性组合及力学强度决定的．厚度越大，越不易出水．其岩性组合及力学强度是控制底板岩层受采动影响的重要因素．当煤层底板岩层软硬相间时，不易形成裂隙；当底板岩层自近(煤层)而远，强度由弱到强时，岩层间易形成采动裂隙．如陶阳煤矿9、10煤层底板岩性分别为粘土岩、粉砂岩、中砂岩，其力学强度由弱到强，受矿压作用易形成采动裂隙而造成突水．煤层到底板含水层之间的距离由采矿破坏深度、有效隔水层厚度及导高三部分组成(导高是承压水沿煤层底板导水裂隙上升的高度)．起阻水作用的主要是有效隔水层厚度．如果矿压对底板破坏深度大，导高又大，则有效隔水层厚度相对减小，工作面底板就容易出水．因而我们只有采取防治水措施，减少矿压对底板的破坏深度，减小导高，才能增加有效隔水层厚度，预防出水．1.4 含水层含水层的富水性及水压对工作面底板突水具有重要作用．含水层的富水性是突水大小的物质基础，它决定着突水后水害的规模及对矿井的威胁程度．富水性与其岩溶裂隙发育程度、迳流条件、构造发育情况及埋藏深度等因素有关．含水层的水压是工作面底板突水的动力，表现为静水压力及动水压力两种形式．未突水前表现为静水压力，静水压力对隔水层裂隙具有顶劈扩大作用，水压愈高，作用愈显著；出水后承压水头降低，含水层的水位能转化为动能，这是以动水压力为主．其作用主要表现在出水后，裂隙被冲刷扩大，充填物质不断被带走，通道越来越畅通，出水量越来越大．肥城煤田太原群9、10煤层底板徐灰、奥灰含水层水压大、富水性强，是威胁太原群煤层尤其是9、10煤层开采的主要含水层，是预防的重点．含水层与隔水层是同一矛盾的两个方面．含水层富水性强，水压大，易造成出水；而隔水层厚度大，则有利于阻水，其中水压与隔水层厚度存在一定的关系．根据陶阳煤矿历次工作面突水资料，用数理统计原理计算，得出隔水层厚度与水压关系式M=14+12.7p式中：M——隔水层厚度，m；p——水压，MPa．当水压p=0时，M=14m，可理解为采矿破坏深度(有的理解为导高)，临界线斜率为12.7，其倒数为0.078，实际上是突水系数T．以上公式数据基本符合矿区实S际．综上所述，造成工作面底板突水的因素很多，但概括起来主要有矿压、断裂、隔水层、含水层4个方面．针对以上突水因素，因地制宜，采取相应的防治水措施，就能有效地预防出水．2 工作面底板突水防治根据以上分析，结合矿区实际，我们认为搞好底板突水防治主要从以下几个方面入手．2.1 采取措施，减少矿压对底板的破坏作用(1)缩短工作面斜长．工作面斜长对底板的影响，实际上是矿压对底板的破坏深度问题．工作面斜长越大，压力越大，底板采动破坏深度增加，工作面底板越易出水．据有关资料推导，工作面斜长与底板破坏深度可用如下关系式表示H=0.5L0.7式中：H——采矿破坏深度，m；L——工作面斜长，m．由上式可以看出，采矿破坏深度随工作面斜长增加而增加，工作面斜长越大，越易出水．此式经验证基本符合矿区实际．如陶阳煤矿9801工作面平均斜长90 m，按上式计算H为11.6 m，回采过程中未出水，而相邻的9803工作面斜长120 m，H为14.3 m，回采过程中出水20 m3/h；9904工作面里段斜长80 m，H为10.7 m，回采过程中未出水，相邻9906工作面斜长130 m，H为15.1 m，结果回采过程中出水420 m3/h根据陶阳煤矿工作面斜长与突水关系，我们认为在不影响产量、回收率等问题的基础上，受徐灰、奥灰水威胁的工作面斜长应不超过100 m．(2)加强初压面管理，人工放顶．初压面顶板不易冒落，悬顶面积大，矿压对底板破坏最严重．根据前面分析，初压及第一次周压地段是最易突水地段，因而加强初压面管理十分重要．肥城局规定，在开切眼时要打好放顶眼，回采时悬顶走向8?m，倾向20?m，要及时人工放顶，并要求各矿认真执行．如陶阳煤矿9808等9煤层工作面顶板为泥灰岩，不易冒落．为减少矿压对底板的破坏作用，回采前在切眼打好放顶眼，工作面推进后，及时进行人工放顶，大大减弱了矿压对底板的破坏作用，有效地防止了初压面突水，使工作面得以安全回采，可见初压面管理的重要性．2.2 注浆改造是预防工作面突水的有效措施该技术通过地面注浆站集中造浆、注浆，井下施工注浆孔向介于煤层和奥灰强含水层之间的薄层灰岩(即徐灰)注浆，是预防突水的综合防治水技术．实践证明该技术是成功的．陶阳煤矿自1987年开始对徐灰进行注浆改造采煤，至今共施工钻孔441个，进尺28 294 m，注水泥浆为35 367 t，粘土为7 025.5 t，解放受水威胁的9、10煤层工作面达28个，解放储量236万t，现已安全回采21个工作面，安全采煤157万t，一直未出大水，保证了矿井的安全生产，取得了较好的经济效益．注浆改造作用及特点表现在以下几个方面：(1)改变了含水层的富水性．在注浆压力作用下，浆液沿裂隙扩散、沉析、结石，使徐灰岩溶裂隙基本上为粘土水泥浆充填，富水性大大减弱，甚至不含水．(2)切断奥灰与徐灰的补给通道．注浆过程中，在注浆压力作用下，浆液沿徐灰与奥灰的联系通道向下扩散、沉析、缩小或堵塞通道断面，减少或切断了奥灰对徐灰的补给通道．(3)加固了底板隔水层，提高其强度．(4)注浆改造可消除导高，增加有效隔水层厚度．通过注浆改造，浆液能有效地充填含水层至隔水层的导水裂隙，消除导高，使原来含水、导水的裂隙带变成纯隔水层，增加了有效隔水层厚度，对预防出水极为有利．2.3 预防断裂出水根据前面分析，断裂是造成工作面底板突水的主要因素之一．“逢突必断”已成为人们的共识．预防断裂出水是矿井防治水工作的主要内容之一．具体内容包括以下几个方面：(1)全面分析区域构造特征，研究断裂展布规律．根据每个面的巷道揭露情况及钻探资料，查明工作面断裂分布情况，为预防断裂出水提供依据．(2)按规定留设断层煤柱，特别对于可能导水断层，则需按规定留足防水煤柱．(3)分析断裂性质及力学特点，属于张性导水断裂，在巷道穿过前，要按规定提前探查并进行注浆加固，达到预期效果．否则不能直接揭露．(4)对断层交叉点、尖灭端、褶曲轴部等构造发育地段要重点加固防治，预防工作面在回采过程中出水．(5)巷道穿过断层带时，要加强支护，以防滞后出水．(6)认真研究滑动构造特点，滑动构造易形成“层状”充水带，对底板威胁面大．要及时分析资料，对滑动构造明显的地段要重点防治．2.4 疏水降压水压是造成工作面出水的重要因素，通过疏水降压可以降低水头压力，减少水压对底板的“顶劈”作用，预防出水．第一作者：尹万才，男，1964年生，工程师．国家自然科学基金资助项目，编号：59774001．作者单位:(尹万才)山东肥城矿业集团肥城271600 (尹增德,施龙青)山东矿业学院。
煤矿顶板离层水突水机理与防治
煤矿顶板离层水突水机理与防治摘要：在矿井建设和生产过程中，研究矿井水的最终目的是搞清水的来龙去脉并与之作斗争，以便根据矿井具体条件，订出合理的措施，从而预防和消除矿井水的威胁。
而矿井防水之所以被认为是一种积极措施，是因为它在许多方面，可以解决只靠排水所不能解决的问题，同时在经济上更为有利，这正是在矿井水防治工作中坚持“以预防为主、防治结合”的原因所在。
煤矿生产工作中，要在《煤矿防治水规定》等有关法律法规的指导下，及时准确地收集补充完善矿井水文地质原始基础资料，进一步查明存在的水害隐患，制定有针对性的防治水措施并严格执行，只有这样，才能够有效防止矿井水害事故的发生，保证矿井安全健康发展。
关键词：矿井水灾；影响；防治；措施一、影响矿井水灾发生的因素煤矿水灾的诱发原因多种多样，发生水灾时往往并不是由单一的原因引发的事故，而是由多种原因共同作用而引发的。
因此，全面细致地了解矿井水灾发生的影响因素，对矿井水灾的防止有非常重要的作用。
矿井水灾发生的影响因素可简单的分为以下几条：（1）地面防洪、防水措施不当，或因对防洪设施管理不善，暴雨山洪冲毁防洪工程，使地面水涌入井下，造成灾害；（2）水文地质条件不清，井巷接近老窑区、充水断层、强含水层、陷落柱时，不事先探放水，盲目施工；或探放水，但措施不当，而造成淹井或伤亡事故；（3）井巷位置不合理，如布置在不良地质条件中或接近强含水层附近，施工后在矿山压力与水压力共同作用下，发生顶板或底板突水；（4）乱采、乱掘，破坏了防水煤柱，岩柱造成突水；（5）工程质量低劣，井巷严重塌落冒顶，造成顶板塌落，沟通强含水层突水；（6）管理不善，井下无防水闸门或虽有闸门但未及时关闭，矿井突水时不能起堵截水作用；（7）矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓不按时清挖，突水时排水设备失效而淹井；（8）测量错误，导致巷道揭露积水区或含水断层突水而淹井；（9）忽视安全生产方针，思想麻痹大意，丧失警惕，没有严格执行探放水制度、违章作业等。
浅谈煤矿底板突水机理及防治
２ １ 年 ４月 ０１
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｎ ｉＣ ｋ ｎ ａ ｃｅ ｃ ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈａ ｘ ｏ ｉ ｇ Ｃｏ ｌＳ ｉ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌｇ
Ｎｏ ４ ．
Ａｐ ． ０１ ｒ２ １
技术经验 ・
‘ 浅谈煤矿底板突水机理及防治
丁 华 徐 建文 张海君 ， ，
导水通道。溶岩不仅破坏了岩石的整体性 ， 而且使得
整个地下水 形成 网状 、 通 的含 水体 系 。其 突水 的特 联 点： 突水性强 、 坏性强 、 持续 时 问长 、 破 突水 突水频 率高 等 。下面通 过箱体模 型说 明其突水 的特点 ， 图 １ 见 。
（ ） Ｂ箱处地板突 出模式示意图 ｂ
隔水层 的隔水 性 、 地下裂 隙的导通 性 、 下水 系 的连通 地 性 、 水压力 和矿 山压 力 等 因素 的共 同影 响 。根据 突 静 水原 因可将其 分 为两 类 ， 即地 质构 造 底板 破 坏 性 突水 和采矿 扰动底 板 破坏 性 突水 。近 年来 ， 随着 开采 深 度
般的断裂 ， 因为断层既是一个含水体又是一个导水通
脆性不可溶岩
白云 岩
张开性好 的牵引裂隙 发育 良好的脆性 、 填充性 阻
较强
石英岩、 石英砂岩
柔性岩
止 了裂隙 、 孔隙的发育
较弱
泥岩 、 页岩
断 层突水 的特点 ： 水量 大 ， 破坏性 强 ， 突发性 强 ， 一
般突水后矿井无法恢复。断层产状 、 规模及其水文条 件在空间上的差异 ， 使断层突水研究 高度复杂化体模 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。
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采动裂隙场演化规律、采动岩体渗流突变理
论、预测预报理论等研究不足。
控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方
法等研究才起步。
973项目研究内容汇报
二、关键科学问题
1、矿井突水的含导水构造 地质特征及条件
拟解决的 关键科学 问题
973项目研究内容汇报
、主要研究目标
总体目标：针对我国目前煤矿开采中突 水事故的主要特点，以控制大型、特大型矿 井突水事故为目的，根据不同水文地质及开 采条件下的突水类型，建立相应的矿井突水 理论模型，研究和掌握形成矿井突水的含水 层、通道、隔水关键层等结构特点和演化规
律，探索矿井突水预测预报的有效方法，建 立水资源保护性采煤理论，发展完善矿井突 水防治的理论体系。
控制矿井突 水的水资源 保护性采煤 理论与方法
研究方法
理论分析
数值模拟
物理模拟
现场测试
涉及学科
水文地 构造地 工程地 岩石 质学 质学 质学 力学
渗流 理论
采矿 工程
地球物 理勘探
信息 科学
安全 工程
预期成果
煤矿突水机理与突水防治理论 及工程实践与应用基地建设
973项目研究内容汇报
四、主要研究思路
973项目研究内容汇报
二、关键科学问题
陷落柱突水实例
开滦范各庄煤矿
工作面
2171 工 作 面 发 生 特
大陷落柱突水 , 造成 全矿被淹，最大突水 量 达 2053 m3/min ， 为目前世界上水量最
富含水层
陷落柱
大的突水。
973项目研究内容汇报
二、关键科学问题
科学问题2：采动岩体结构破坏与裂隙
水源 内容1 地质结 构特征 与条件
隔水关键层
天 然 构 造 采 动 裂 隙
内容3 预测预 报理论 与方法
内容2 裂隙演 化与渗 流突变
突水通道
内容4 控制突 水的采 煤方法
突水
973项目研究内容汇报
四、主要研究思路
课题1 地质结构模 式及条件 课题2 地质动力学 及控制因素
水源
内容1
地质结 构特征 与条件
演化及渗流突变规律
采动引起的应力场和裂隙场变化是导通 陷落柱和断层，以及形成新的导水通道 的前提条件。 渗流突变是突水致灾的根源，现有的基 础研究还不能揭示渗流突变的机理。
973项目研究内容汇报
二、关键科学问题
采动裂隙直接导通含水层突水实例
广东兴宁大 兴煤矿，下层煤 开采时，采动裂 隙扩展破坏了上 层煤开采所留设 的防水煤柱，导 致特大突水，死 亡123人。
突水
973项目研究内容汇报
四、主要研究思路 （1）通过煤矿突水水源、通道和隔水关键 层的地质结构分析，建立不同含导水地质结构 的矿井突水模式。 （2）通过采动岩体裂隙渗流突变研究，揭 示矿井突水的成灾机理。 （3）通过矿井突水信息演化规律研究，建 立突水预报理论。 （4）基于隔水关键层原理，建立控制煤矿 突水事故的水资源保护性采煤理论和方法。
973项目研究内容汇报
二、关键科学问题
科学问题3：矿井突水预测与控制的 基础理论与方法
目前没有建立针对不同突水类型的预测预 报理论模型，还不能实现临突预报。
传统采煤理论强调了矿井水的灾害性，忽
视了水的资源性，并把水作为灾害的根源
加以处理，“疏干”、“排水”等矿井防
治水方法造成大量水资源浪费。
三、主要研究内容
课题编号
课题名称
课题 负责人
单 位
2007CB209401 2007CB209402
矿井突水的水文地质结构模式及形成条件 矿井突水的动力学特征及控制因素 采动岩体裂隙演化及隔水关键层的形成条件 采动岩体渗流规律与突变机理 矿井突水的危险性评价理论与方法 矿井突水的水量预测理论与方法 突水前兆信息演化规律及实时监测理论 控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法
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三、主要研究内容
1、矿井突水的水文地质结构 特征及形成条件 2、采动岩体破裂结构运动及 渗流突变理论
重点研 究内容
3、矿井突水的预测预报理论 与方法 4、控制矿井突水的水资源保 护性采煤理论与方法
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三、主要研究内容
1、矿井突水的水文地质结构模式及形成条件
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四、主要研究思路
研究对象
矿井突水治理与水资源保护
科学问题
矿井突水的含导 水构造地质特征 及条件
采动岩体结构破坏 与裂隙演化及渗流 突变规律
矿井突水预测与 控制的基础理论 与方法
研究内容
矿井突水的 水文地质结 构特征及形 成条件
采动岩体破裂 结构运动及采 动岩体渗流突 变理论
矿井突水的 预测预报理 论与方法
国家重点基础研究发展计划（973项目2007CB209400）
立项概况
首席科学家：缪 协 兴
二○○八年十二月七日
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汇报提纲
一、重要立项背景
二、关键科学问题
三、主要研究内容
四、主要研究思路 五、主要研究目标
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一、重要立项背景
煤矿突水造成重特大事故十分严重
谢谢大家！
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孙亚军 王家臣 许家林 唐春安 孟召平 刘树才 李术才 缪协兴
中国矿业大学① 中国矿业大学（北京）① 中国矿业大学① 大连理工大学① 中国矿业大学（北京）① 中国矿业大学① 山东大学① 中国矿业大学①
课 题 设 置
2007CB209403 2007CB209404 2007CB209405 2007CB209406 2007CB209407 2007CB209408
2、矿井突水的动力学特征及控制因素
8 个 研 究 课 题
3、采动岩体裂隙演化及隔水关键层的形成条件 4、采动岩体渗流规律与突变机理
5、矿井突水的危险性评价理论与方法
6、矿井突水的水量预测理论与方法 7、突水前兆信息演化规律及实时监测理论 8、控制矿井突水的水资源保护性采煤理论与方法
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2、采动岩体结构破坏与裂 隙演化及渗流突变规律
3、矿井突水预测与控制的 基础理论与方法
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二、关键科学问题
科学问题1 ： 矿井突水的含导水构造 地质特征与条件
我国大部分矿区水文地质与构造地质条 件十分复杂，65%左右的矿井受严重突 水危胁。 现有研究对陷落柱和断层等导水构造的 发育规律、地下水的赋存和运移规律等 认识不足。
元。突水造成的
煤矿经济损失列 各类事故之首。
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一、重要立项背景
近年来矿井突水灾害越来越严重
近年来，矿井突水 灾害呈不断上升趋 势，近 5 年所发生的 矿井突水事故比前 10年的总和还多。
随着矿井水文地质 条件的复杂化，突 水事故还会越来越 严重。
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五、主要研究目标
本项目紧紧围绕煤矿突水基础研究的 3 个关键科学问题，开展4个方面的重点研究， 形成4个创新点，并将取得一批具有国际影 响的研究成果，培养本领域的优秀科学家 及创新团队，建立具有国际水平的矿井突 水防治研究平台，相关成果要在实践中得 到验证和应用。
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一、重要立项背景
树立治水与保水并重的理念
传统治水忽视了水的 资源性，主要采用 “排水降压”、“疏 干”等方法。
现在，我国每年排出 矿井水60亿m3左右， 只利用 25% 左右，造 成矿区水源枯竭、水 与生态环境的破坏。
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一、重要立项背景
研究不足
针对中国煤矿开采面临特别复杂的构造地质
2002 2003
38
93 92
176
387 424
2004
2005 2006
61
104 38
254
593 267
2007
总计 973项目研究内容汇报
38
473
423
2622
一、重要立项背景
煤矿水灾对企业造成严重的经济损失
过 去 20 年 间 ， 有 250 多对矿井被水 淹没，直接经济 损失高达 350 多亿
课题5 危险评价理 论与方法
内容3
隔水关键层
天 然 构 造 采 动 裂 隙
预测预 报理论 与方法
课题6 水量预测理 论与方法 课题7 前兆信息与 临突预报
课题3 隔水关键层 与裂隙演化 课题4 采动裂隙渗 流与突变
内容2
裂隙演 化与渗 流突变
内容4
突水通道
控制突 水的采 煤方法
课题8 保水采煤与 煤水共采
我国煤矿生产中的重 特大事故仍然十分严 重，突水列瓦斯灾害 之后排第二位。
我国60%的矿区为石 碳二叠系含煤地层, 其中80%受到严重的 突水危险。
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一、重要立项背景
2000~2007年间煤矿重特大突水事故统计
年份 2000 事故次数 9 死亡及失踪人数 98
2001