深部煤层开采矿井防治水技术研究
矿井防治水安全技术探讨
第 ２ 卷 第 ３期 １
ｖ０ ． ． １２１ Ｎｏ． ３
辽宁工程技 术大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｆ ａ ｎｎ ｅ ｈ ｉａ ｉｅ ｓｔ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｏ ｏ ｉ ｇＴ ｃ ｎ ｃ ｌ ｌ Ｌｉ Ｕｎｖ ｒｉ ｙ（ ｔｒ Ｓ ｉｎ ｅ ｌ
关 键 词 ： 防治水；疏水；降压；调面 中 图 号 ：Ｔ ４ Ｄ７５ 文献标识码 ：Ａ
１ 矿井概 况
姹 城 煤 矿地 处 徐州 市 北郊 ，年 产量 ８ 万 吨 。 ０ 井 田走 向长 ９ ｍ，矿 井 开 采 上 限 为一５ ｋ ７ ｍ，下 限 为一 １ ０ ｍ，分 两 个 生 产 水 平 ，即 一６ 水平 和一５ 水 ００ ２０ ７０ 平 。两 个 辅助 水 平 ， 即一０ ６ ０和一０ ０ 水平 ，开采 煤 １０ 层 共 三 组六 层 ， 自上 而 下 为下 石盒 子 组 １ 、２煤 ， 山 西组 ７ 、９煤 ，太 原 组 ２ 、２ Ｏ １煤 。其 中 １ 、２煤
到 降 压 至 可采 压 时 ，需 要 ７ ８ 年 时 间 。 为节 约 时 — 间 早 日投 产 ，经 技 术 研 究 决 定 首 先 开 采 解 放 层 。
即 实 行 上 行 开 采 方 式 ， 采 采 区 下 部 煤层 ，后 采 上 先
部煤 层 ， 由于 最 下 部 工 作 面 先 开 采 后 形 成 老 空 区 ， 上 部 顶 板 灰 岩 水 经 裂 隙 （ 动 裂 隙 及 自然 裂 隙 ） 采 流 入 老 空 区 。 积 水 线 超 过 石 门标 高后 经 石 门沿 大 巷 流 出 。这 样 既 做 到 疏 水 降 压 保 证 安 全 ，又 及 时
的 第 四 系 松 散沉 积 物 。井 田北 西 深 部 第 四 系变 厚 。
深部煤炭资源开采现状与技术挑战
深部煤炭资源开采现状与技术挑战一、本文概述随着全球能源需求的不断增长，煤炭作为主要的能源来源之一，其开采和利用一直受到广泛关注。
特别是在中国，作为煤炭生产和消费大国，深部煤炭资源的开采显得尤为重要。
本文旨在全面概述深部煤炭资源的开采现状以及面临的技术挑战，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
文章首先界定了深部煤炭资源的概念，明确了研究范围，并简要介绍了中国深部煤炭资源的分布特点。
接着，文章详细分析了当前深部煤炭资源开采的主要技术方法，包括采煤方法、巷道布置、通风与排水等，并对这些技术的优缺点进行了评价。
在此基础上，文章深入探讨了深部煤炭开采面临的主要技术挑战，如高地应力、高温高压、瓦斯突出等问题，并提出了相应的解决方案和技术创新方向。
通过本文的阐述，旨在让读者对深部煤炭资源的开采现状和技术挑战有更加全面和深入的了解，同时也希望能够激发更多学者和从业者投入到这一领域的研究和实践中，共同推动深部煤炭资源开采技术的创新与发展。
二、深部煤炭资源开采现状随着全球能源需求的持续增长和浅部煤炭资源的逐渐枯竭，深部煤炭资源的开采已成为煤炭行业的重要发展趋势。
当前，深部煤炭资源的开采主要集中在地下数百米至数千米的深度范围内。
在这一区域内，煤炭资源储量丰富，但开采难度和技术要求也相应提高。
开采深度不断增加。
随着浅部资源的减少，煤炭开采逐渐转向地下更深处。
这使得开采环境更加复杂，对技术和设备的要求也更高。
开采条件更加恶劣。
深部开采面临着高温、高压、高瓦斯、高地应力等多重挑战。
这些恶劣条件不仅增加了开采难度，也对作业人员的安全构成了严重威胁。
再次，开采技术不断创新。
为了应对深部开采的种种挑战，煤炭行业不断探索和创新开采技术。
目前，已经形成了一系列适应深部开采的技术体系，包括高效钻进技术、智能采矿技术、瓦斯抽采技术等。
安全生产要求更加严格。
深部开采的安全风险较大，因此对安全生产的要求也更为严格。
企业和政府部门都加强了对深部开采的安全监管，通过制定严格的安全标准和监管措施，确保生产过程中的安全。
矿井水文地质条件分析及防治水工作情况汇报
科右中旗跃胜煤炭有限责任公司水文地质条件分析及防治水工作报告二0一四年三月矿井水文地质条件分析及防治水工作报告一.矿井概况一、位置与交通矿区位于兴安盟突泉县突泉镇东南40km，科右中旗白音胡硕镇东北60km，牤牛海煤田1区115～100勘探线之间（在矿区东部资源储量核实区的103～106勘探线之间），行政隶属科右中旗准太本苏木。
其地理坐标如下：东经：121°54′30″—121°57′00″，北纬： 45°11′45″— 45°12′55″矿区西北距突泉县城40km，有公路相通。
从突泉县向北沿111国道距乌兰浩特140km；向南距通～霍铁路白音胡硕火车站60km。
交通方便。
见交通位置图(图1-1-1)。
井田对应地表为草原丘陵地带，无建筑物。
二、自然地理与区域经济1、地形地貌核实区地处牤牛海泡子南3km草原丘陵地带，海拔标高185m～190m，相对高差为5m左右2、水系牤牛海泡子（鱼场）与核实区之间有一丘陵相隔，两者之间无水力联系。
3、气象本区属大陆性寒温带季风气候区，冬春干旱寒冷，夏季炎热，气温变化大，年最高气温+40.4℃，年最低气温-30.2℃，年平均降水量440mm，多集中在7～9月份，年蒸发量1820mm。
常年刮四至五级以上的西北风，大风日为38天，最大风速17m/s；霜冻期6～7个月，无霜期146天，最大冻土深度2.0m。
4、地震依据《中国地震参数区划图》（GB18306－2001），本区地震动峰值加速度为0.05,对照《中国地震裂度区划图》（1900），地震裂度为Ⅵ度,为弱震区，近年来未发生过破坏性地震。
5、区域经济区内以牧业为主，农业为辅，草原区适宜发展牧业生产，矿区东南5km 为准太本苏木殿吉嘎查。
矿区附近工业较发达，西10km有突泉县吉诚煤矿和三星煤矿，西北20km有庆业煤矿，西80km有孟恩套勒盖银铅矿，西南70km有布敦化铜矿，北60km有莲花山铜矿。
煤矿千米深井开采技术现状
煤矿千米深井开采技术现状1 国内外深井开采现状在我国已探明的煤炭资源中，约占50%的煤炭埋深超过千米。
随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，我国煤炭开采逐步转向深部，煤矿开采深度以8～12m/年的速度增加。
如何能够安全、高效、低成本地开采深部煤炭资源，将其转换为经济建设有力的能源保障，成为目前我国煤炭行业亟需寻求突破的重大技术难题。
1.1 国外深井开采现状煤矿深部开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题。
在世界主要采煤国家中，美国、澳大利亚、德国、英国、波兰、俄罗斯等国家采矿业较为发达，原西德和前苏联较早进入深部开采。
在20世纪60年代初，原西德埃森北部煤田中的巴尔巴拉矿的开采深度就已经超过1000 m，达到1200m；从1960~1990年，原西德煤矿的平均开采深度从730m 增加到900m 以上，最大开采深度从1200m 增大到1500m，并且以每年约10m 的速度递增。
前苏联在解体前的20年中，煤矿的开采深度以每年10~12m左右的速度递增。
在俄罗斯，仅顿巴斯矿区就有30个矿井的开采深度达到1200~1350m，波兰的煤矿开采深度已达1200 m，日本和英国的煤矿开采深度曾分别达到1125 m 和1100m。
1.2 国内深井开采现状近年，我国经济持续高速稳定发展，能源需求旺盛，煤炭产量大幅度增加，2012年生产原煤36.5亿t。
矿井开采延深速度加快，一大批矿井快速进入深部开采阶段。
东北及中东部地区的多数矿区开采历史长，开采深度相对较大。
预计在未来20年，很多煤矿的开采深度将达1000~1500m。
如现在新汶矿区平均最大回采深度达到1032m。
图我国煤矿千米深井分布图据国家煤矿安全监察局初步统计，我国已有平顶山、淮南和峰峰等43个矿区的300多座矿井开采深度超过600m，逐步进入深部开采的范畴，其中开滦、北票、新汶、沈阳、长广、鸡西、抚顺、阜新和徐州等近200处矿井开采深度超过800m，而开采深度超过1000m 的矿井全国有47处。
深部开采技术
近年来，采用应力解除法保护永久和半 永久巷道，预先用正规工作面回收保护 煤柱，然后在采空区的上下方掘进开拓 巷道(图3—1)，该巷由于处在应力释放 圈内，不会再受大的采动影响，容易维 护。这种布置方法对深井压力大和松软 地层内需长时间维护的巷道，具有明显
年代以来，美、澳两国不断创造综采工作面日产、
月产和年产的世界纪录，除了其开采自然条件好
外，这种多巷布置方式也是重要因素之一。
近年英国也引进了这种巷道布置方式，作为 促进其综采工作面实现高产高效的重要技术措施。
开采
图3—3长壁工作面的多巷布置
三、深井开采主要灾害防治
深部开采出现了一系列新问题和新
图3—7 巷道在采空区内的布置 a一 宽工作面掘进的留巷；
b一 采区上山布置在老采空区内； c一 回采巷道布置在老采空区内
图3—2 巷道在采空区内的布置 a一 宽工作面掘进的留巷； b一 采区上山布置在老采空区内；
c一 回采巷道布置在老采空区内。
3．长壁开采的多巷布置
传统的长壁工作面，其回采巷道多采用单
深井巷道矿压显现的显著特点之一是巷道 开挖就产生大的收敛变形量。这一特点是由深井 巷道围岩处于破裂状态和深井巷道围岩有较大的 破裂范围决定的。
俄罗斯和乌克兰的研究表明，随开采深度加 大，巷道变形量呈近似线性关系增大；从600m 开始，开采深度每增加100m，巷道顶底板相对 移近量平均增加10％～11％(图3—1)。
一、深部矿井开采的基本状况
1.概念与意义
深部矿井开采的深部标准，目前我国尚无 明确规定。根据我国煤矿的地质条件，开采技 术水平，矿井装备水平，巷道矿压显现的特征， 一般认为采深800m及以上为深部开采，软岩 矿井采深600m及以上为深部开采。
煤矿防治水细则
煤矿防治水细则第一章总则第一条为了加强煤矿防治水工作，防止和减少事故，保障职工生命安全和健康，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》和《煤矿安全规程》等，制定本细则。
第二条煤炭企业、煤矿和有关单位的防治水工作，适用本细则。
第三条煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施。
煤矿必须落实防治水的主体责任，推进防治水工作由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的转变，构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系。
第四条煤炭企业、煤矿的主要负责人（法定代表人、实际控制人，下同）是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师（技术负责人，下同）负责防治水的技术管理工作。
第五条煤矿应当根据本单位的水害情况，配备满足工作需要的防治水专业技术人员，配齐专用的探放水设备，建立专门的探放水作业队伍，储备必要的水害抢险救灾设备和物资。
水文地质类型复杂、极复杂的煤矿，还应当设立专门的防治水机构、配备防治水副总工程师。
第六条煤炭企业、煤矿应当结合本单位实际情况建立健全水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度、水害隐患排查治理制度、探放水制度、重大水患停产撤人制度以及应急处置制度等。
煤矿主要负责人必须赋予调度员、安检员、井下带班人员、班组长等相关人员紧急撤人的权力，发现突水（透水、溃水，下同）征兆、极端天气可能导致淹井等重大险情，立即撤出所有受水患威胁地点的人员，在原因未查清、隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。
第七条煤炭企业、煤矿应当编制本单位防治水中长期规划（5年）和年度计划，并组织实施。
煤矿防治水应当做到“一矿一策、一面一策”，确保安全技术措施的科学性、针对性和有效性。
煤矿防治水细则
煤矿防治水细则第一章总则第一条为了加强煤矿防治水工作，防止和减少事故，保障职工生命安全和健康，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》和《煤矿安全规程》等，制定本细则。
第二条煤炭企业、煤矿和有关单位的防治水工作，适用本细则。
第三条煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施。
煤矿必须落实防治水的主体责任，推进防治水工作由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的转变，构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系。
第四条煤炭企业、煤矿的主要负责人（法定代表人、实际控制人，下同）是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师（技术负责人，下同）负责防治水的技术管理工作。
第五条煤矿应当根据本单位的水害情况，配备满足工作需要的防治水专业技术人员，配齐专用的探放水设备，建立专门的探放水作业队伍，储备必要的水害抢险救灾设备和物资。
水文地质类型复杂、极复杂的煤矿，还应当设立专门的防治水机构、配备防治水副总工程师。
第六条煤炭企业、煤矿应当结合本单位实际情况建立健全水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度、水害隐患排查治理制度、探放水制度、重大水患停产撤人制度以及应急处置制度等。
煤矿主要负责人必须赋予调度员、安检员、井下带班人员、班组长等相关人员紧急撤人的权力，发现突水（透水、溃水，下同）征兆、极端天气可能导致淹井等重大险情，立即撤出所有受水患威胁地点的人员，在原因未查清、隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。
第七条煤炭企业、煤矿应当编制本单位防治水中长期规划（5年）和年度计划，并组织实施。
煤矿防治水应当做到“一矿一策、一面一策”，确保安全技术措施的科学性、针对性和有效性。
防治水安全技术措施
XXXXX有限公司XXXX煤矿防治水措施编制单位：XXXX煤矿编制时间：2018年1月目录一、建立健全防治水领导机构 0二、地形地貌 0三、地表水系 0四、气象 (1)五、矿区水文地质概况 (1)六、工程地质 (11)七、矿井水害的类型及易发突水事故的地点的分析 (16)八、矿井发生突水事故的预兆 (17)九、矿井水害防治的主要措施 (17)十、突水事故的应急预防措施及安全注意事项 (20)十一、防水煤柱留设 (24)十二、地表水防治措施 (24)十三、探放水原则 (25)十四、防治水措施 (25)十五、探水前应注意事项 (26)十六、探水时注意事项 (27)十七、放水时的注意事项 (27)十八、矿井水害防治的主要措施 (28)xxxx煤矿防治水措施为了更好地贯彻执行《煤矿防治水规定》切实抓好矿井防治水工作。
确保安全生产，特根据我矿实际编制矿井防治水措施及水害预警程序。
一、建立健全防治水领导机构1、成立了矿井防治水工作领导组组长：XXXX副组长：XXXX成员: XXXX XXXX XXXX等二、地形地貌矿区地处滇东北部的乌蒙山区，山脉走向近似于北东～南西向。
地势总体呈中部及东部高，西部低，最高点位于矿区中部黄石渣包包，海拔+2206m；最低点位于西北部干河沟谷，海拔+1876.6m，相对高差达329.4m，一般标高为+2000.0m～+2200.0m，属构造剥蚀、侵蚀的中山地貌。
三、地表水系区内地表水多为季节性山沟溪流，呈树枝状展布。
较大的溪流为矿权区西北部的干河、东北部的贮木站溪流及宝山小河。
以黄石渣包包山脊为分水岭，西部冲沟水汇入干河，东部冲沟水汇入宝山小河及贮木站溪流。
区内各溪流流距为500～2000m，一般流量为0.5～10l/s，各溪流具有暴雨骤涨，雨后骤降的特点，暴雨流量为0.5～1.5m3/s。
区内各溪流最终汇入北盘江，属北盘江流域，珠江水系。
四、气象区内属亚热带高原季风气候，春夏干湿分明，秋冬低温多雨，年平均日照2000小时，年平均气温15～16℃，最低气温-2℃，最高为37℃。
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深部煤层开采矿井防治水技术研究
摘要：深部煤层开采过程中，受到水文地质条件的影响，容易引发水害事故。
其中，突水是一种常见且危害性大的煤矿自然灾害之一。
因此，对于深部煤层开
采矿井而言，必须采取科学合理的防治水措施，以保障矿工生命财产安全和安全
生产。
关键词：深部煤层；矿井；防治水技术
引言
随着煤炭资源开发深度不断增加以及采掘空间日益狭小化，传统的防治水方
法已难以满足现代化矿井建设需要。
为此，近年来国内外学者逐渐将注意力转向
了基于新材料、新工艺、新理论的新型防治水技术方向，旨在提高矿井防治水效
率和减少矿井水害发生率。
1 矿井突水因素分析
1.1深部矿井主要充水水源
深部矿井主要突水水源为奥灰、寒灰等强含水层，区域资料表明奥陶系灰岩
强含水层其各组地层溶洞裂隙发育程度不均，富水性差异大，奥灰水压大，断裂
发育时，存在较大水害威胁。
如奥灰水通过裂隙、孔洞等通道进入矿井后将直接
影响着矿井生产安全与煤炭资源开发利用。
1.2 矿井深部开采可能存在的主要导水通道
1)断层。
井田内构造以断裂为主，断层较发育，且多为张扭性正断层，褶曲
不发育，井田边界发育多条规模较大的断层，其中以东西向为主，断层破碎带、
导水断层与其他主要含水层有水力联系时，会成为煤层深部开采时的主要突水通道。
断层落差较大时，煤层与含水层的间距变小，断层两侧裂隙发育，往往成为
富水带，并沟通上下含水层，这些断层及其影响带是未来矿井深部开采主要影响
区域，对矿井有较大威胁。
2)导水裂隙带。
巷道掘进或工作面回采，都会对周围岩体造成破坏，使周围
岩体垮落，采掘过程可使工作面内断层活化，增大冒裂带高度，并改变断层的导
水性质；同时垮落会产生裂隙，当裂隙沟通地表水体、井下积水区或地下含水层时，水就会沿裂隙涌入或渗入采掘工作面。
3)封闭不良钻孔。
在地质勘探工作中，地表勘探施工的钻孔揭露了不同深度
的岩层，使含水层之间发生水力联系，破坏了原始的地质环境。
钻孔自地面施工，绝大部分钻孔揭露煤层，向上、向下几乎贯穿所有含水层，甚至直接与地表水相
联系，各勘探阶段施工的钻孔封闭质量要求不一。
如果深部开采揭露封闭不良钻
孔时可能发生溃孔突水事故，威胁矿井安全。
2 深部煤层开采矿井防治水技术
2.1 运用多种勘探手段
2.1.1 地面物探与钻探相结合的综合勘探
在进行井下物探之前，需要对工作面周围一定范围内实施三维地震勘探，通
过采用瞬变电磁法、高密度电阻率法等先进探测手段，可以有效地查明地质构造
情况和物探异常区的分布位置及范围大小，为后续的钻探工程设计提供依据。
同
时还能够确定断层带的空间展布特征及其导水性强弱程度，为优化钻进方案和选
择合适的钻进液类型提供参考。
此外，利用地面物探结果还可初步分析评价水文
地质条件，圈定富水区域并估算涌水量，为后续的钻探施工提供指导意见。
2.1.2 井下物探为主，钻探为辅的探测手段
在进行深部煤层开采时，由于其深度较大、地质条件较为复杂，因此需要采
用多种探测手段相互配合。
其中，以井下钻探为主，物探为辅是一种有效的探测
方式。
通过对地下岩体和水文情况等参数的分析与判断，可以及时发现并排除可
能存在的安全隐患问题，确保煤矿生产工作能够顺利开展。
具体而言，井下物探主要包括地震勘探、电磁法勘探以及直流电法勘探等方法。
这些方法具有高效、准确、无损等优点，可广泛应用于煤炭资源开发领域中。
同时，针对部分无法直接观测到的区域或特殊地段，还需采取钻探手段进行辅助
探测。
例如，当钻进过程中遇到含水层或者断层带时，则需要结合实际情况选择
合适的钻进液及工艺措施，保证施工质量和效率。
此外，在使用井下物探和钻探相结合的探测手段时，应注意两者之间的协调
性和互补性。
即在不同的探测阶段，分别选用相应的探测方法，充分发挥各自的
优势，提高探测结果的可靠性和精度。
2.2 采用多种排水降压技术
一是定向长钻孔探放水试验为主的疏放水工艺。
当直接观测到的裂隙发育高度大或老窑积水量较大时，需采取相应措施进行
处理。
此时一般采用定向长钻孔探放水试验来解决问题。
该工艺具有以下优
点:①高效快速；②安全可靠；③经济实用。
具体步骤如下:首先按照预定方向布
置若干个定向长钻孔，然后将各孔段沿着煤层顶板依次钻进，到达目的深度后立
即进行探放水试验，获取相关参数数据。
最后根据数据分析结果，制定合理的疏
放水方案，确保工作面不发生淹井事故。
二是以大直径抗水管柱为主体的强排降压工艺。
针对某些受采动影响严重且
出水量较大的区域，传统的排水方式已无法满足生产要求。
因此，提出了一种新
型的强排降压工艺——大直径抗水管柱。
其主要由三部分组成:高压水泵、注浆
管路和抗水管柱。
其中，高压水泵负责将清水从水源处抽取出来并加压送至注浆
管路中；注浆管路由多节钢管连接而成，用于输送泥浆和加固地层；抗水管柱则
是一根长达数百米甚至数千米的空心圆柱形钢杆，内部充满水泥砂浆固结剂，起
到隔离地下水、支撑巷道底板和封堵裂隙的作用。
相比较其他排水方式而言，大
直径抗水管柱不仅排水效率高、效果好，而且安装方便、移动灵活，特别适用于
一些特殊环境下的煤矿生产。
结语
深部煤层开采过程中，由于受到多种水文地质因素的影响，易引发突水事故。
因此，为了保障煤矿生产安全和经济效益，必须对深部煤层开采矿井进行科学合
理的防治水工作。
在深部煤层开采矿井防治水中应当坚持“预测预报、有疑必探、先治后采、分区治理”十六字方针，并采取综合性措施来确保矿井防治水效果。
参考文献
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[4] 刘圣洁. 两软一硬煤层"三沿"开采老空水害防治综合技术实施[J]. 煤
矿现代化, 2022, 31(6):30-33.。