煤矿水害防治新技术.ppt

,,,,,中国煤地,,煤矿常见水害事故防治,,主要研究方向,,煤矿水害精细勘查与评价研究,水害防治工程技术研究,水害监测预警系统研究,煤矿区地下水环境控制与有效利用研究,2,,,,,,,,,,地-井-巷联合精细探查技术,全数字高密度三维地震,孔内物探技术,导水裂隙带高度探测技术,分层抽水技术,微震监测技术,1,,,2,3,4,5,6,煤矿水害探查与治理技术,采空区疏排技术,区域治理技术,7,8,动水通道钻孔控制高效注浆封堵技术,9,导水陷落柱快速封堵技术,,10,矿井探放水三维综合可视化监控系统,,11,钻孔轨迹管理系统,,12,,,,地-井-巷联合精细探查技术,地面物探无损探测、圈定异常部位,钻探、水文资料，验证异常、提供已知物性资料,井下物探贴近目标进一步精细探测,地,井,巷,煤矿水害探查与治理技术,1、地-井-巷联合精细探查技术,2、全数字高密度三维地震,解释小断层,解释小陷落柱,解释采空区,煤矿水害探查与治理技术,全数字高密度三维地震,,系统界面,临汾某矿采空区探测瞬变电磁数据三维可视化解释,煤矿水害探查与治理技术,全数字高密度三维地震,常规解释漏解陷落柱进行属性解释示意图,煤矿水害探查与治理技术,煤矿水害探查与治理技术,3、孔内物探技术,钻孔超前探水预报原理利用掘进巷道的钻孔进行物探探测。将测量探头从孔口慢慢推到孔底进行探测，可对钻孔周围及孔底2030米范围内进行探测预报，实现钻孔全方位超前探水功能，探测时仪器自动利用电导率法和激发极化法同时进行，并得到多种参数的探测数据，能将数据自动进行处理、分析和预报，可以对富水体及导水通道等有害地质体进行精细有效的探测预报，是一种全新的矿井巷道超前探水预报方法。,煤矿水害探查与治理技术,孔内物探技术,巷道的锚杆和锚网支护,巷道的钢槽和钢骨了架,巷道的机电设备和电缆,巷道掘进机,优势1避开井下人文和自然的强干扰背景，提高微弱信号的识别和处理能力。,煤矿水害探查与治理技术,孔内物探技术,巷道支护和传输架,巷道轨道、钢管及杂物,巷道排水设备和管道,巷道积水,煤矿水害探查与治理技术,优势2测试地层的电阻率和激化率两个参数克服了现有大多数矿井物探仅用单一电阻率参数的探测方式，而激化率参数又是探测评价含水层的主要特性指标。因此，为掘进探测含水地质体能提供更好的准确性，为指导掘进钻孔探水提供更科学的决策。,孔内物探技术,4、导水裂缝带高度探测技术,简易水文观测冲洗液漏失量,474-481m段689-697m段超声波成像,煤矿水害探查与治理技术,5、分层抽水技术,煤矿水害探查与治理技术,煤矿水害探查与治理技术,矿井突水是突发事件，但导水通道形成是一个渐变过程。采、掘过程中地下水运动异常，引发裂隙冲扩、破岩，形成微震事件，通过对这些数据的采集、分析，可以确定破裂发育的轨迹，反推导水通道形成过程，实现矿井水害的监测预警。,6、微震监测技术,煤矿水害探查与治理技术,微震监测技术,系统构成检波器、分站；主服务器。检波器、分站布置在煤矿井下，微震数据通过互联网实时、连续地传输到检测单位监控中心，由专业人员进行分析、解释。,煤矿水害探查与治理技术,微震监测技术,,,,,,,,01,02,03,底板岩溶水害监测,顶板导水裂缝带监测,采空区水害监测,矿井水害监测预警系统,微震能量、频次曲线（2010年）,突水区微震E-t图,突水区微震能量释放率,煤矿水害探查与治理技术,底板岩溶水害监测顶板导水裂缝带监测采空区水害监测,矿井水害监测预警系统,煤矿水害探查与治理技术,突水区域采掘平面图,SOS微震监测系统,矿井水害监测预警系统,煤矿水害探查与治理技术,分时分区监测方法,震动能量密度云图,微震活动空间分布图,矿井水害监测预警系统,煤矿水害探查与治理技术,煤矿水害探查与治理技术,7采空区疏排技术,多数矿井处于深部开采，奥灰高水压（＞8.0MPa）带来的突水威胁极为严重，一旦突水即为灾害性突水,深部发育的导水陷落柱隐伏性强，是引发突水的主要因素，对生产威胁巨大，目前探测手段达不到要求,深部矿井井下探查治理难度大，极易发生埋钻、卡钻等事故，钻探施工工期长；小构造识别困难，一旦误揭，将面临高水压、大流量水的极大威胁,8、区域治理技术,井下防治水工作严重影响采掘进度，生产与防治水矛盾突出,井下探查存在盲区，治理效果远不如地面效果好,目前主要防治水难题,区域治理概念,主孔,2222工作面,O2f7,O2f8,6煤,2下煤,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,区域治理优势,从以往一面一治理扩展到以采区或地质构造单元为治理范围，强调的是区域治理效果。,对充水含水层注浆改造，是源头治理，治根治本，安全性高。,探查、治理、效果验证三位一体。,提前主动治理，不受采掘生产和采掘巷道的影响。,施工效率高，经济合理。,水文局施工项目介绍,邢东矿北区区域治理探查工程,设计主孔1个，分支孔4个，分支孔总进尺2882m，平均进尺720m，水平段最大深度761m,水文局施工项目介绍,邢台矿西井首采区地面区域治理工程,设计主孔2个，分支孔15个，分支孔平均进尺625m水平段最大深度829m。,水文局施工项目介绍,设计主孔1个，分支孔20个，分支孔共进尺15868.4m分支孔平均进尺793m水平段最大深度1330m,邢东矿-980水平以深区域治理工程,完成1个主孔，13个分支孔。分支孔总进尺10800m分支孔平均进尺720m水平段最大深度1641m,羊东矿区域治理工程,峰峰集团辛安矿北翼地面区域治理,设计主孔3个，分支孔30个，分支孔总进尺36620m平均进尺1220m水平段最大深度1028m,煤矿水害探查与治理技术,9、动水通道钻孔控制高效注浆封堵技术（高分子材料膜袋）,固结体强度高，大于5MPa,单次有效注浆量不小于10m3,可形成大断面封堵体。固结体凝胶过程呈受控柔性状态，可依受注体形状凝胶。封堵能力、抗冲击能力较高。,高效快速，单袋2-4小时可快速充满。,煤矿水害探查与治理技术,10导水陷落柱快速封堵技术,主要研究方向,,煤矿水害精细勘查与评价研究,水害防治工程技术研究,水害监测预警系统研究,煤矿区地下水环境控制与有效利用研究,2,,,预测预警系统,硬件系统,软件系统,传感器,采集器,显示器,数据处理,仿真模拟,专家系统,,,,,,,,,监测网络体系,矿山重大突水灾害监测预警技术,,,,,,,,,,,,,,,,矿山重大突水灾害监测预警技术组成框图,预警系统构成,矿井水害监测预警系统,矿井突水监测预警系统硬件系统包括四部分（1）水情监测子系统（2）监测预警子系统（3）微震及分布式交流电法监测子系统（4）采掘环境综合监测子系统,预警系统构成,矿井水害监测预警系统,预警系统监测指标（1）水情监测子系统排水系统水位水量、钻孔水位、水温（2）监测预警子系统应力、应变、水压、地温、特征离子、声发射（3）微震及分布式交流电法监测子系统应用井下微震事件进行水害监测预警应用高密度电法原理，在工作面回采过程中对底板80米深度范围内电阻率的变化情况进行长期监测并自动对比分析变化趋势。（4）采掘环境综合监测子系统工作面温度、湿度、空气质量，突水征兆信息等,预警系统构成,矿井水害监测预警系统,系统建设平台--煤矿信息系统,综合水文地质图,矿井水害监测预警系统,山东济南--三维地质模型,数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,系统建设平台--煤矿信息系统,矿井水害监测预警系统,矿井水害监测预警系统,系统建设平台--煤矿信息系统,数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,,地层透明设计，叠加钻孔、等水位线,钻孔结构交互式查询,矿井水害监测预警系统,系统建设平台--煤矿信息系统,数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,,断层属性交互式查询,矿井水害监测预警系统,系统建设平台--煤矿信息系统,数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,,矿井水害监测预警系统,系统建设平台--煤矿信息系统,数字矿山与矿井充水条件可视化分析平台,钻窝与钻孔布置平面图,钻窝与钻孔布置剖面图,传感器埋设,监测预警子系统工程实例,矿井水害监测预警系统,监测系统连接,检测预警子系统工程实例,矿井水害监测预警系统,分布式交流电法监测子系统,矿井水害监测预警系统,矿井探放水三维综合可视化监控系统,煤矿井工开采必须对矿井地质构造、强含水层、老空区等一些充水因素探查清楚，否则会给矿井安全生产带来重大隐患。近年来，矿井水害事故屡有发生，防治水在矿井安全生产工作中的地位也日益重要。探放水工作存在如下问题在探放水工作中，由于牵涉部门多、工种多，任一环节和部门出现问题就会破坏探放水工作的连续性，导致工作效率低，不能及时完成任务；探放水工作现场管理难度大，施工中有些安全措施落实不到位，有些资源可靠性无法保证；由于地区、文化层次、年龄和阅历差异，煤矿职工对事物的认识差别较大。在探放水工作当中即使有突水征兆的出现，但由于每个人的看法不同，其得出的结论也会有差异。一旦出现误判，将错失把事故消灭在萌芽状态的良机；探水地点一般较远，现场信息传递不便，如探水地点探到不可控制的高压水或遭遇其他灾害，难以保证探水工能及时汇报并第一时间撤离人员，更难保证其他工作地点人员的安全撤离。,针对探放水工作存在的问题，在井下重点探放水部位安装视频监控系统、在井下人员行走线路上安装语音广播系统，再结合井下瓦斯监控系统、井下人员定位系统，以三维矿井“一张图”可视化的方式，融合呈现探放水工作点的视频、瓦斯浓度、人员信息，实现远程探放水综合可视化监控，并在应急事件发生时，联动语音广播系统，根据事先设定的程序，启动相关应急预案，指挥现场人员及时快速撤离。结合现场管理和远程监控，构筑了矿井防治水立体工作体系，使矿井抗灾能力和遇到突发事件时的应急处置能力得以全面提升。,矿井探放水三维综合可视化监控系统,矿井探放水三维综合可视化监控系统，在三维矿井巷道视图的基础上，融入了探放水地点视频、瓦斯浓度、人员信息，形成矿井探放水可视化“一张图”，使管理人员能远程在一个界面上就能清晰准确的监控整个探放水工作，并通过接口联动语音广播系统进行应急广播、远程指挥等。,矿井探放水三维综合可视化监控系统,矿井探放水三维综合可视化监控系统的优点是保持探放水工作的高效性和连续性；实现探放水工作的远程可视化监控；及时发现探放水地点的异常情况；提高矿井对事故的应急处置能力。,矿井探放水三维综合可视化监控系统,矿井探放水三维综合可视化监控系统，在三维矿井巷道视图的基础上，融入了探放水地点视频、瓦斯浓度、人员信息，形成矿井探放水可视化“一张图”，使管理人员能远程在一个界面上就能清晰准确的监控整个探放水工作，并通过接口联动语音广播系统进行应急广播、远程指挥等。,钻孔轨迹测量装备是主要针对矿井钻探精细化探测管理的装备。主要用途为1、矿山多孔联合轨迹显示功能，解决瓦斯抽排孔、水文地质孔等钻孔在探测后的轨迹测量与显示，以三维立体的显示技术做到多孔联合分析。2、钻孔纠偏，根据测量结果对已形成钻孔的测量位置，确定钻孔落点坐标，与实际预想坐标进行对比。从而对下一步钻孔的设计提供依据。主要应用于定向疏放水孔。3、钻孔现场管理功能设备实现现场取证、现场看图、记录等功能，可以在煤矿开孔、验孔过程中应用。,钻孔轨迹管理系统,YZG12钻孔轨迹仪,应用效果,三、矿井钻探精细化探测装备,YZG6.4钻孔轨迹仪,应用效果,钻孔轨迹管理系统,,,,,,中国煤地,谢谢,中国煤炭地质总局水文地质局（中煤地华盛水文地质勘察有限公司）周科（13613100179）,