【正文】 實際上，一個疏水巷可以用于兩個工作面泄水，或者第一個工作面的下泄水巷可以用作第二個工作面的上回采巷。疏水工程布置與疏水原理如圖 7圖 73 所示。所以，應對頂板碎屑巖水采用以疏放為主的方法進行治理，疏放工程應以專用頂板疏水工作面、巷道疏水和頂板鉆孔超前疏水相結(jié)合的方法為主。其底板 L78 薄層灰?guī)r含水層距二 1 煤層距離很近，隨著開采深度的增加， 二 1 煤與該含水層之間的隔水層很難阻抗該含水層水進入礦井。在這種條件下，可通過疏放水技術降低含水層中的水壓以達到實現(xiàn)帶壓開采的條件。為了減少初次冒裂后來自頂板的峰值水量，通常在工作面回采之前，通過井上或井下專門的疏水工程進行含水層水的預疏放。④ 煤層頂板間接含水層與煤層之間隔水層的厚度小于工作面頂板冒落帶與裂隙帶高度。③ 礦井主要充水含水層以靜儲水量為主，動態(tài)補給量有限。當含水層作為煤層的直接頂板或底板時，一旦巷道進入煤層或工作面回采后，由于缺乏工程層位與含水層之間的隔水保 32 / 39護層，含水層中的水會直接進入巷道或工作面給礦井生產(chǎn)造成影響或災害。為了減少或消除采掘過程中大量的水短時間涌入礦井給礦井正常生產(chǎn)與建設帶來影響或超過礦井設計的排水能力而造成淹井事故，需要在人工受控條件下預先對含水層水進行疏放。疏水降壓作為礦井水害防治的技術途徑之一有其特定或合理的應用條件，一般在下列礦井水文地質(zhì)條件下多采用疏水降壓的礦井防治水技術：① 礦井主要充水含水層屬于自身充水含水層。主要水害治理工程礦井水害治理技術主要包括疏水降壓、截流封堵和含隔水層注漿加固等，具體采用何種技術方法，要根據(jù)具體的水害條件選擇其中的一種或幾種方法的組合。實施監(jiān)測工程必須有專業(yè)人員進行專門的監(jiān)測設計。井 下 分 站地 面 中 心 站 電 話 線 信 息 傳 輸 電 纜 傳 感 器接 線 連 接 器接 線 盒分 站 隔 爆 電 源 箱圖 71 突水監(jiān)測系統(tǒng)示意圖根據(jù)告成礦水文地質(zhì)條件分析可知，隨著采掘深度的增加，二 1 煤層底板太原群薄層灰?guī)r含水層水及奧陶系灰?guī)r含水層水將越來越嚴重威脅礦井的安全生產(chǎn)，為此應進行典型回采工作面底板水害的實時監(jiān)測和超前預警。監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理：煤層底板突水監(jiān)測系統(tǒng)為由巖水多參數(shù)測定儀和傳感器組成的監(jiān)測系統(tǒng)。綜上所述，煤層底板監(jiān)測中的應力、應變狀態(tài)反映了底板隔水層在采動影響下所受破壞以及導水性能的變化狀況，監(jiān)測水壓則直接反映了底板承壓水向上導升情況和導升部位，監(jiān)測水溫則反映是否有深部承壓水的補給。當深部循環(huán)地下水通過裂隙通道進入隔水層內(nèi)部時，過水通道附近巖體溫度及煤系裂隙水的水溫會出現(xiàn)異常。 應變是用來度量巖體變形程度的量，其值的大小反映了底板巖體破壞程度和變形強弱，隨著工作面的推進→頂板懸空→頂板跨落，則底板變形出現(xiàn)壓縮→膨脹→壓縮，當?shù)装鍘r體裂隙或原生節(jié)理在應力場的作用下沿其結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生移動時，通過埋設在不同深度應變傳感器的監(jiān)測值將反映煤層底板移動或變形的程度。根據(jù)底板破壞試驗表明，底板應力小于原始應力時底板鉆孔出現(xiàn)耗水，應力越小，鉆孔耗水量越大，鉆孔耗水量峰值正好處于底板應力值谷底位置；從上述關系可看出，在工作面回采過程中底板破壞深度與導水性能，隨底板應力的增大而減小，反之隨底板應力的減小而增大。 底板突水條件實時監(jiān)測的指標與作用：在煤礦開采過程中煤層底板受采動影響產(chǎn)生破壞，底板隔水層應力場、應變場也會相應發(fā)生變化，同時受采動壓力和承壓水的共同作用，使隔水層裂隙進一步擴張或產(chǎn)生新的裂隙，地下水便沿裂隙“導升” ，導致煤層底板裂隙水的水壓和水溫發(fā)生相應變化。④ 通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析，對現(xiàn)行開采方式條件下二 1 煤層底板破壞規(guī)律進行研究，獲得相應的開采技術參數(shù)以指導其它工作面的防治水工作。② 監(jiān)測工作面突水危險區(qū)底板承壓含水層水導升高度及其變化規(guī)律。主要監(jiān)測試驗工作工作面回采過程中底板水害實時監(jiān)測與預警為確保工作面安全開采，避免突水災害事故發(fā)生，在查清工作面地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的基礎上，針對采面底板存在的可能發(fā)生突水的危險區(qū)，通過突水監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測采動過程中煤層底板隔水層中應力、應變、水壓、水溫等參數(shù)的變化規(guī)律，來 29 / 39確定二 1 煤回采過程中煤層底板隔水層的破壞帶和隔水層下伏的強含水層“ 導升”高度的變化狀況，即在煤層底板隔水層中安裝專用傳感器，通過監(jiān)測傳感器的參數(shù)變化，監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算和綜合分析，達到對可能發(fā)生突水的危險區(qū)突水前兆提前進行預報之目的 。（6）為評價不同含水層地下水流場特征，評價礦井正常涌水量和最大涌水量，特別是向深部延伸過程中的涌水量及其涌水特征，核定礦井排水能力，提出改擴建礦井排水系統(tǒng)方案提供重要的基礎資料。（4）定量評價礦井局部開采塊段實施頂板水超前疏水削峰安全采煤和底板灰?guī)r水實施疏水降壓或帶水壓安全采煤的可行性及其不同水平的疏水量、疏水工藝和疏降水工程設計參數(shù)。（2）探查和控制不同含水層的主要富水區(qū)、富水性與構(gòu)造發(fā)育以及其它地質(zhì)結(jié)構(gòu)體之間的關系、水量大小及其分布規(guī)律、二 1 煤底板下伏灰?guī)r承壓水原始導升高度及其控制因素。勘探工作的主要目的： 28 / 39（1）在現(xiàn)有礦井水文地質(zhì)觀測網(wǎng)的基礎上，進一步完善礦井水文地質(zhì)條件觀測孔系統(tǒng)，通過對不同含水層地下水位動態(tài)信息的長期監(jiān)測和分析，以達到了解不同含水層之間的水力聯(lián)系情況，地下水位動態(tài)與礦井開采及其涌水量之間的相關性關系，用以分析預測礦井地下水的可疏降性和防治水技術路線。對于這種同時受多個含水層水威脅的礦井必須要查明不同含水層的富水性和地下水補排關系，特別要查明不同含水層之間是否存在有水力聯(lián)系？水力聯(lián)系的方式和途徑是什么？一旦受到采礦擾動后其水力聯(lián)系條件是否會發(fā)生變化等？告成礦目前僅做過地面區(qū)域性水文地質(zhì)補勘和井下－110 水平以上二 1 煤開采過程中的井下簡易水文地質(zhì)觀測和分析工作，針對二 1 煤開采綜合防治水技術與方案，還沒有做過專門性的系統(tǒng)的水文地質(zhì)試驗、水文地質(zhì)計算和井下水文地質(zhì)勘探工作。⑦將采礦、含水層水文地質(zhì)特征及底板保護層的防突水條件結(jié)合起來綜合評價告成煤礦開采二 1 煤層礦井水害安全性條件，并進行安全性條件的分級分區(qū)研究，提出相應的安全開采防治水措施。⑤根據(jù)現(xiàn)有資料利用地質(zhì)統(tǒng)計方法并結(jié)合煤層底板保護層巖性的組構(gòu)關系、構(gòu)造特征、防突水效應等分析研究煤層底板保護層的防突水能力。③根據(jù)我國相似條件礦井的觀測資料并結(jié)合告成煤礦的具體水文地質(zhì)條件分析研究二 1 煤底板 L14 灰?guī)r含水層及奧陶系灰?guī)r含水層承壓水在本區(qū)煤層底板保護層中的導升高度與分布特點。具體研究內(nèi)容包括：①全面系統(tǒng)地分析研究告成礦區(qū)二 1 煤底板現(xiàn)有的地質(zhì)、采礦、水文地質(zhì)及其它與該項目研究有關的技術資料。（5）根據(jù)目前資料分析，在淺部煤炭資源回采過程中，頂板水和底板 L78 灰?guī)r水是礦井防治水工作的重點目標，因此，對于礦井淺部的工作面應進行頂板擾動與破壞規(guī)律和工作面回采過程中涌水量及其分布規(guī)律的分析計算并提出相應的防治水措施設計。 26 / 39（2）分區(qū)域、分含水層定量計算分析評價不同采區(qū)（工作面）二 1 煤回采地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，分別評價頂板水、底板薄層灰?guī)r水及其奧灰水對二 1 煤開采的威脅程度；根據(jù)目前資料初步分析，頂板水和 L78 灰水對二 1 煤開采的影響程度隨著開采標高的降低有減弱的趨勢，但 L14 灰?guī)r水和奧灰水對二 1 煤層開采的影響程度隨開采標高的降低會越來越嚴重，這一問題的深入分析研究會直接影響礦井防治水工作重點及其變化。針對告成礦的水文地質(zhì)條件和礦井水害特點，防治水技術工作的主要內(nèi)容與要求是：（1）全面系統(tǒng)分析現(xiàn)有資料，在本規(guī)劃總體框架的指導下，編制礦井二 1 煤安全回采單項防治水工程設計：基于告成煤礦僅在 1986 年做過地面區(qū)域性煤田地質(zhì)勘探，井下采區(qū)及工作面水文地質(zhì)條件主要是基于對礦井建設和生產(chǎn)過程中揭露的水文地質(zhì)現(xiàn)象和水害現(xiàn)象的分析，有針對性的專門礦井水文地質(zhì)勘探試驗和計算分析工作近乎空白，同時，由于該礦井屬多含水層充水型礦井，不同的含水層、不同的埋藏條件和不同的構(gòu)造位置含水層的富水性和充水條件差別較大，所以，僅以局部采區(qū)揭露的水文地質(zhì)資料難以達到對整個礦井水害條件特別是其變化規(guī)律的全面認識。 25 / 39礦井防治水工作的技術路線根據(jù)告成礦的水文地質(zhì)基本條件與礦井水害特點，本防治水規(guī)劃建議采用的防治水技術路線是疏堵結(jié)合以疏為主，技術途徑是準確預測礦井涌水量，合理設計礦井排水能力和井下疏排水系統(tǒng)，防治水工程實施的技術方法是井上下結(jié)合井下為主，? 疏降為主、疏堵結(jié)合，減少采掘涌水量，降低掘進頭和采煤工作面水壓力，改善掘進作業(yè)環(huán)境，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量；? 探堵結(jié)合，探查煤層底板隱伏導水構(gòu)造，注漿加固煤層底板薄弱區(qū)段。（4）控制設防二 1 煤頂板水，治理和受控疏放合理結(jié)合綜合防范頂板水害；以合理受控疏放為主，配套必要的封堵技術防治二 1 煤底板水。 24 / 39第五章 礦井防治水技術路線及原則礦井防治水工作的基本原則根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》等相關技術規(guī)范的要求，結(jié)合米村井田地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和防治水工作現(xiàn)狀，米村礦防治水工作應該遵循以下原則：（1）預防為主，有疑必探，探治結(jié)合，探采結(jié)合，先探后掘，先治后采；（2）以基礎水文地質(zhì)工作為平臺，井上探查手段以物探為主，鉆探為輔；井下探測手段物探先行，鉆探驗證。（8）對于深部開采的礦井，應詳細查明主要充水含水層的富水性及導水斷裂破碎帶向深部的變化規(guī)律。（7）在水文地質(zhì)條件勘探的基礎上，應根據(jù)礦井采掘條件和礦井采掘規(guī)劃，建立礦井涌水量預測預報模型，選擇適合礦井水文地質(zhì)條件的涌水量預測和計算方法，對全礦井涌水量、分水平涌水量、分采區(qū)涌水量進行計算預測。當深部有強含水層或采區(qū)地表有水體時，應查明主要充水的中間含水層從底部或地表獲得補給的途徑和部位。詳細查明地表水對井巷可能的充水方式、地段和強度，并分析論證其對煤層開采的影響，提出開采過程中對地表水的防治方案原則性建議。（3）詳細查明礦區(qū)或附近對礦坑充水有較大影響的構(gòu)造破碎帶的位置、規(guī)模、性質(zhì)、產(chǎn)狀、充填與膠結(jié)程度、風化及溶蝕特征、富水性和導水性及其變化、溝通各含水層以及地表水之間相互補給關系的程度，分析構(gòu)造破碎帶及其可能誘發(fā)的引起突水的地段，提出開采中對構(gòu)造水的防治方案原則性建議。（2）詳細查明礦區(qū)含（隔）水層的巖性、厚度、產(chǎn)狀，分布范圍、邊界條件、埋藏條件，含水層的富水性，礦床與頂?shù)装搴畬又g隔水層的厚度及穩(wěn)定性。（5）計算分析采掘過程中采區(qū)或工作面的涌水量，涌水特征及其安全疏降水量，為超前預防或治理工作面回采過程中發(fā)生意外突水的技術措施設計提供依據(jù)。明確各含水層地下水流場及其隨礦井生產(chǎn) 22 / 39排水的變化規(guī)律和趨勢。（2）查明采區(qū)或工作面范圍內(nèi)存在的小規(guī)模隱伏導水構(gòu)造，如斷層、裂隙發(fā)育帶及其分布與展布規(guī)律。（5） 初步建立了礦井水文地質(zhì)信息觀測系統(tǒng)。（3） 礦井充水的方式、途徑和突水產(chǎn)生的條件基本清楚。 21 / 39第四章 礦井水害特征及需要查明的主要水文地質(zhì)問題礦井已完成和基本查清的水文地質(zhì)問題告成煤礦屬于在生產(chǎn)礦井，已經(jīng)進行了大量的水文地質(zhì)勘探試驗工作，積累了大量的較為豐富的礦井水文地質(zhì)資料，應該說下列方面的礦井水文地質(zhì)問題已基本查清：（1） 主要充水含水層的分布、結(jié)構(gòu)、厚度及其埋藏條件已基本查清。而礦井底板 L78 薄層灰?guī)r含水層與二 1 煤層之間的相對隔水層厚度大多小于 15m，且部分巷道就掘進于該含水層。研究和探查導水裂隙的發(fā)育規(guī)律、空間展布規(guī)律和控制因素對有效預測和防范礦井水害具有重要意義。我們要充分研究和利用這一基本規(guī)律。含水層的埋藏條件和構(gòu)造開啟性條件：由于主要充水含水層受大氣降水的直接或間接補給，而大氣降水的補給強度和補給速度主要受含水層的埋藏條件、構(gòu)造裂隙發(fā)育條件和水循環(huán)開啟性條件控制。如果沒有大氣降水的補給，隨著礦井的生產(chǎn)排水，含水層水會逐漸趨于疏干，礦井的涌水量會逐漸減少。應給予高度重視。應該注意到的是 XXX 礦區(qū)雖然發(fā)育有煤層底板奧陶系灰?guī)r含水層，但由于本區(qū)奧陶系灰?guī)r含水層厚度相對較小，產(chǎn)生大規(guī)模溶洞和巖溶陷落柱的可能性較小，和華北其它礦區(qū)相比，陷落柱類導水構(gòu)造不發(fā)育。在采礦擾動和底板水壓的共同作用下，很容易產(chǎn)生工作面底板導水裂隙導通 L78 薄層灰?guī)r出水。底板采礦破壞導水裂隙導水。工作面回采后產(chǎn)生的頂板巖層冒裂帶會直接導通頂板斷層碎屑巖和砂巖含水層水進入礦井，特別是二 1 煤頂板并不存在明顯的隔水層，所以一旦發(fā)生頂板冒裂，且冒裂帶內(nèi)有水存在，必然會發(fā)生礦井突水。（3）突水通道具有隱蔽性和難以探知性：陷落柱的形成原因決定了其具有點狀導水構(gòu)造的特點，盡管有些陷落柱的直徑可達數(shù)百米，但和整個地質(zhì)結(jié)構(gòu)體相比，其仍具有很強的局部性，特別是在陷落柱的周邊區(qū)域，地層層序仍保持著正常狀態(tài)，這就形成了通過地層層序和構(gòu)造形態(tài)分析預測陷落柱變的十分困難，甚至不可能，陷落柱的隱蔽性和難以探知性，決定了陷落柱突水具有突發(fā)性和難以防范性。所以一旦發(fā)生陷落柱型突水，其突水水量往往較大。陷落柱與巖溶塌洞：由于我國廣泛分布的華北石炭二疊系煤層的基底發(fā)育有巨厚的奧陶系石灰?guī)r含水層（一般厚度在 600～800m） ，巨厚層可溶碳酸巖的存在，使得其在漫長的地質(zhì)歷史過程中形成了巨大的地下溶蝕空洞，這為陷落柱的發(fā)育形成創(chuàng)造了有利條件。由于封 18 / 39閉不良鉆孔在垂向上串通了多個含水層，