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愿得一心人，白首不相离
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堆场岩溶的发育规律及岩溶渗漏研究
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双线铁路隧道信息化施工技术及研究.pdf 59页
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西南交通大学硕士研究生学位论文
隧道工程信息化施工是为了达到减少隧道施工风险而建立的一套系统详细的
隧道监测计划，同时尽量减少工程成本和对隧道施工的干扰。目前我国隧道的施
工方法大多以新奥法为主，新奥法本质上也是一种信息化方法。监控量测是新奥
法设计施工过程中的一个必不可缺的部分。隧道的开挖过程是一个复杂的动态力
学过程，而我们无法从施工前的勘察和试验中取得准确的地质、围岩参数和设计
荷载参数等数据。为了及时掌握隧道施工过程中围岩和支护结构的工作状态，必
须在隧道施工阶段进行监控量测，及时收集分析由掌子面开挖所引起的围岩和支
护结构的应力和位移变化信息，从而对施工过程和支护参数进行调整。
本论文以贵广铁路斗蓬山隧道为工程依托，在现场监控量测的基础上对双线
铁路隧道信息化施工技术进行了深入的分析和研究。主要内容如下：介绍了监控
量测的设计、监测内容、监控量测数据的分析技术和信息反馈系统。对现场观测
的拱顶沉降和水平收敛数据进行整理和回归分析，得出了不同围岩级别下拱顶下
沉和水平收敛的变形规律，在回归分析的基础上根据一定的判断准则评价围岩稳
定性和支护结构的工作状态，确定二次衬砌的施作时间。通过数值拟得到了开挖
过程中掌子面在时间和空间上的影响规律。最后将数值模拟结果与现场实测结果
进行对比，分析观测点布置位置和时机的重要性。
关键词：双线铁路隧道、信息化施工、监控量测、信息反馈
西南交通大学硕士研究生学位论文
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informational
systematic
Tunnelingengineering
oftunnelconstructionandthe
whichbuildtoreducetherisk
monitoringplan
interferenceoftunnelconstruction．At
COStandthe
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essence．Monitoring
newaustrian
andconstructionof
tunnelling
indispensablepart
excavationisa
mechanical
method．Thetunnel
processcomplexdynamic
process，and
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《煤矿防治水规定》培训课件第四课
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国投新集能源股份有限公司新集二矿《煤矿防治水规定》
第四节& 水闸门与水闸墙
第六十六条 水文地质条件复杂、极复杂的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。
本条是关于水文地质条件复杂、极复杂矿井设置防水闸门或安装潜水电泵排水系统的规定。
（一）防水闸门对防止突水淹井有一定作用。多年实践证明，防水闸门确实能够起到分区隔离、减少矿井水害损失的作用、如焦煤集团公司通过关闭防水闸门，防止了矿井淹没。所以，有条件的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门。
防水闸门在实际生产应用过程中，也存在很多问题：如质量要求高，建设困难，建筑成本高；耐水密封性检测困难，维护费用高，每年关闭实验困难；常与生产互有干扰；突水后井下人员是否全部撤出，井底防水闸门能否下决心关闭；需关闭水闸门时过水量大、水中杂物多等，人工关闭、关严困难等。
&（二）高扬程、大排量潜水泵已在煤矿使用。随着现代科学技术的发展，目前已经有了排水量大、扬程高的潜水泵。其优点是：能在地面控制，泵房淹没后仍能正常工作。新矿井可以利用卧泵加潜水泵方案代替传统的井底中央泵房加水闸门方案。孙疃和梧桐庄等煤矿在这方面做了有益尝试。
（三）水文地质条件复杂、极复杂的矿井，可以选择在井底车场周围设置防水闸门，也可选择用潜水电泵排水系统代替防水闸门。
第六十七条 在矿井有突水危险的采掘区域，应当在其附近设置防水闸门。不具备建筑防水闸门的隔离条件的，可以不建筑防水闸门，但应当制定严格的其他防治水措施，并经煤矿企业主要负责人审批同意。
本条是关于矿井在突水危险采掘区域设置防水闸门的规定。
在矿井有突水危险的采掘区域设置水闸门，主要是防止突水后影响整个矿井安全。在矿井有突水危险的采掘区域不建筑防水闸门的，要制定严格的措施和应急预案，并经煤矿企业主要负责人审批同意。
第六十八条 建筑防水闸门应当符合下列规定：
（一）防水闸门由具有相应资质的单位进行设计，
门体采用定型设计；
（二）防水闸门的施工及其质量，符合设计要求。闸门和闸门硐室不得漏水；
（三）防水闸门硐室前、后两端，分别砌筑不小于5 m的混凝土护碹，碹后用混凝土填实，不得空帮、空顶。防水闸门硐室和护碹采用高标号水泥进行注浆加固，注浆压力符合设计要求；
（四）防水闸门来水一侧15-25 m处，加设1道挡物箅子门。防水闸门与箅子门之间，不得停放车辆或堆放杂物。来水时，先关箅子门，后关防水闸门。如果采用双向防水闸门，在两侧各设1道箅子门；
（五）通过防水闸门的轨道、电机车架空线、带式输送机等能够灵活易拆。通过防水闸门墙体的各种管路和安设在闸门外侧的闸阀的耐压能力，与防水
闸门所设计压力相一致。电缆、管道通过防水闸门墙体处，用堵头和阀门封堵严密，不得漏水；
（六）防水闸门安设观测水压的装置，并有放水管和放水闸阀；
（七）防水闸门竣工后，按照设计要求进行验收。对新掘进巷道内建筑的防水闸门，进行注水耐压试验；水闸门内巷道的长度不得大于15 m，试验的压力不得低于设计水压，其稳压时间在24 h以上，试压时有专门安全措施。
本条是关于建筑防水闸门的规定。
（一）严格设计。门体采用定型设计，设置防水闸门要全面考虑围岩性质，承受的水头压力等，由具有资质的单位进行设计。
（二）严格施工。按设计要求施工，保证施工质量。
（三）耐压试验。制定实验方案和应急措施，确保试压安全。
（四）组织验收。由矿井总工程师组织相关人员验收。
第六十九条 防水闸门应当灵活可靠，并保证每年进行2次关闭试验，其中1次在雨季前进行。关闭闸门所用的工具和零配件应当由专人保管，并在专门地点存放，任何人不得挪用丢失。
本条是关于防水闸门日常维护管理的规定。
一、日常维护和管理
（一）井下防水闸门必须制定专用技术管理制度，制定专责单位，明确专人管理，定期进行检查、维护。
（二）每半年要对每个防水闸门进行1次不承压关门试验，其中1 次在雨季前。应检查门的密合程度、硐室围岩有无变化、附件是否齐全、设施有无损坏及制度执行情况。发现问题及时研究解决。
（三）关闭闸门所用的工具和零配件应由专人保管，并在专门地点存放，任何人不得挪用丢失。
二、防水闸门的关闭
（一）当井下发生突然涌水或出现突水征兆危及矿井安全时，必须立即做好关闭防水闸门的准备工作，同时轻视抢险救灾指挥部，批准后方可关闭防水闸门。
在正常情况下，由于采区报废或按计划暂停采区生
产，要求关闭防水闸门时，须提前写出专题报告。其内容包括：采区尚余储量、涌水量、水源水的静止水位、关闭防水闸门原因、今后打算，以及关闭防水闸门的安全技术措施等。该专题报告报请企业负责人批准。
关闭防水闸门时，矿井负责人要深入井下检查准备情况，具体指挥关闭工作。
（二）关闭防水闸门以前，需先做好以下工作：
1、撤退水害影响地区的全部人员，并在各通道口设岗警戒，防止人员误入封闭区。
2、准备妥当全部防水闸门硐室的所有设施，如放水截门、水头压力表、管子堵头板、活动短轨等。
3、清理干净防水闸门附近和水沟内的杂物。
4、防水闸门以外的防水避灾路线畅通无阻。
5、检修排水设备，每台均要达到完好标准；清挖水仓，将水仓内的积水排至最低水位。
6、防水闸门附近的临时局部通风机和临时直通地面电话安装妥当。
7、防水闸门以里的栅栏门全部关好。
8、应急预案及安全措施落实到位。
以上各项工作都已完成，由抢险救灾指挥部发布关门命令。
（三）有几个防水闸门或水闸墙需要一次关闭时，其关闭顺序是：先关闭所在位置较低的，然后关闭
&&& 所在位置较高的，依次进行。
（四）关闭防水闸门以前，要以书面材料通知邻近各有关矿井，说明本矿井水闸门的关闭时间、封闭地区位置、最高静止水位和可能造成的影响，并要求近期内对井下各涌水点水量变化和井上各水文钻孔的水位变化进行定时观测。各矿的观测资料要及时进行交流，互通情报。
（五）防水闸门关闭以后，除定时派人观测本矿其他区域的水量和水位变化外，还必须在防水闸门附近的安全地点设人（每班不少于2人）值班，观测防水闸门附近的水头压力变化、漏水情况、硐室巷道压力有无异常。值班人员要做出观测记录，定时向矿调度室汇报；特殊情况及时汇报处理。
（六）防水闸门关闭，水头压力稳定7日以后，如
果无特殊情况发生，按正常情况定时进行观测。
三、防水闸门的开启
（一）防水闸门开启必须编制开启防水闸门的安全技术措施，经企业负责人审批后，方准进行开启防水闸门工作。
（二）防水闸门开启前，要对井下排水、供电系统进行一次全面检查。排水能力要与防水闸门硐室放水管的放水量相适应，水仓要清理干净。水沟要畅通无阻。
（三）开启防水闸门要先打开放水管，有控制地泄压放水。当水源已经封闭或已经疏干时，水头压力必须降到零位，方能打开防水闸门；如果水头压力降不到零位，必须承压开启时，矿井总工程师可在
不损坏防水闸门的情况下，制定出安全措施和规定最低水头压力后，方可强制开门。
（四）同时有几个防水闸门需要开启时，应按先高后低依次开启。
（五）防水闸门打开以后，首先由救护队员进入，检查瓦斯和巷道情况。只有在恢复通风系统，消除一切不安全因素后，才准许其他人员进入闸门以内工作。
第七十条 井下需要构筑水闸墙的，应当由具有相应资质的单位进行设计，按照设计进行施工，并按照规定进行竣工验收；否则，不得投入使用。
本条是关于水闸墙设计、施工和验收的规定。
井下构筑的水闸墙，要承受一定的水头压力，技术要求较高，要由具有资质的单位进行设计。矿井不得自行设计构筑水闸墙。
【案例】日，江西省萍乡市上栗县赤山镇永胜煤矿，自行在井下构筑防水密闭墙，未按有关规范进行设计和施工，在雨季大量充水后发生垮塌，使大量老空积水溃入矿井，导致15人死亡。
第七十一条 报废巷道封闭时，在报废的暗井和倾斜巷道下口的密闭水闸墙应当留泄水孔，每月定期进行观测，雨季加密观测。
本条是关于报废巷道密闭时水闸墙设置的规定。
为了加强矿井安全和通风管理，对于报废巷道一般要进行封闭管理。在报废的暗井和倾斜巷道下口的
&& 密闭水闸墙应当留设泄水孔，防止积水引起密闭墙突然垮塌，引发水害事故。
加强日常观测，雨季加密观测，如有异常，立即撤出受水威胁区域的作业人员。
【案例】日，贵州省黔西县羊场乡拢华煤矿发生一起重大水害事故，溃水量7000m3，造成12人死亡，2人受伤。矿井正在进行该扩建，由6万t/a变为30万t/a。垅华煤矿地质及开采资料不全，也为配备水文地质专业技术人员。设置的密闭水闸墙没有留泄水孔。由于矿区连续降大到暴雨，大量雨水不断通过地表裂隙渗透，充满矿井边界西侧的老窑采空区，致使行人斜井210m处西帮老窑密闭墙内的老窑积水溃决，冲毁井壁灌入井下，导致正在修水泵、检修瓦斯的14名人员被困（包括矿长和副矿长）。
第五节 疏干开采和带压开采
第七十二条 煤层（组）顶板导水裂缝带范围内分布有富水性强的含水层，应当进行疏干开采。
垮落带与导水裂缝带最大高度可根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的有关公式计算和现场实测等方法综合确定。
本条是关于煤层顶板疏干范围规定方法的有关规定。
一、采场顶部岩石的破坏分节
按采矿对顶部岩石造成的破坏程度和特征，大致分为以下三个不同的开采影响带：
（一）跨落带，是指由采煤引起的上覆岩层破裂并向采空区跨落得岩层范围。它具有以下特性：一是无序性，跨落岩块大小不一无规则地堆积在采空区内。二是碎胀性，它是使跨落带能自行停止的根本原因。三是可压缩性，跨落岩块间的空隙随着时间的延长和采动程度的加大，在一定程度上可得到压实；跨落带的高度主要取决于采出煤层厚度和上覆岩石的碎胀系数，通常为采出煤层厚度的3～5倍。
（二）导水裂缝带，是指开采煤仓上方一定范围内的岩层发生跨落和断裂，产生裂缝，且具有导水性的岩层范围。这一层具有成层性、连通性和导水性的特点。
（三）弯曲带，是指位于裂缝带之上直至地表的岩层范围。其特点是具有隔水性，岩层的移动过程是连续且有规律，其发育高度主要受开采深度的影响
顶板岩层移动分带图
二、垮落带与导水裂缝带最大高度的确定方法
&为了确定疏干范围，必须预测导水裂缝带发育高度，该高度主要与煤层开采厚度和开采面积、覆岩岩性和组合方式、煤层倾角和埋深、煤层开采方法和顶板管理方法等因素有关。
确定煤层覆岩垮落带和导水裂缝带最大高度的方法有经验公式法、现场实测法和数值模拟法等。有条件的矿井，要采用多种方法综合确定。
（一）经验公式法，见表4-1、表4-2和表4-3。
表4-1 厚煤层（00～540）分层开采的垮落带高度计算公式
表4-2 厚煤层（00～540）分层开采的导水裂缝带高度计算公式
表4-3 急倾斜煤层（550～940）煤层垮落带、导水裂缝带高度计算公式
（二）现场实测法。该方法主要在煤矿采空区上方施工钻孔，通过观测钻孔中冲洗液漏失量和钻孔中水位变化来确定垮落带和导水裂缝带高度。具体测定方法可参阅有关标准。此外，在现场运用地球物理勘探方法测定垮落带和导水裂缝带发育高度，最后用钻探实测结果校正，也是常常采用的一种实测方法。
表4-1、表4-2和表4-3中经验公式适用于分层开采的情形。但今年来，由于普及综放开采具有高产高效的优点，因此在我国得到迅速普及。在目前尚未总结出适合综放开采计算两带高度的经验公式条件下，采用现场实测法是较好的选择。
（三）数值模拟法。用有限元法或者有限差分法等
& 模拟确定导水裂缝带的高度，已有现成程序，如Flac-2D、Flac-3D、Ansys-2D等。
经验公式法、现场实测法和数值模拟法这三种方法各有优缺点，有条件的矿井可采用多种方法综合确定。
第七十三条 被松散富水性强的含水层覆盖且浅埋的缓倾斜煤层，需要疏干开采时，应当进行专门水文地质勘探或者补充勘探，以查明水文地质条件，并根据勘探评价成果确定疏干地段、制定疏干方案，经煤矿企业总工程师审批同意后执行。
本条是关于被松散富水性强的含水层覆盖且浅埋的缓倾斜煤层疏干开采的规定。
（一）进行专门水文地质补充勘探。疏干勘探是以
疏干为目的的补充水文地质勘探，采用物探、化探和钻探等手段，查明疏干含水层的厚度、富水性、渗透性、水文地质边界条件、地下水的补给条件与运动规律、渗流场分布、矿井涌水量，以及疏干工程的出水能力、疏干水量、残余水头、疏干时间等；其目的是进一步查明矿区疏干所需要的水文地质资料，确定疏干的可能性，最后提出专门水文地质补充勘探报告。
&（二）编制疏干方案。根据专门水文地质补充勘探报告，确定疏干地段，疏干工程的布置、规模、种类、质量，施工设备，施工工艺及完工时间等，编制疏干方案。疏干方案编制一般应遵循的原则是：应与煤矿建井、开采阶段相适应；疏干能力要超过充水含水层的天然补给量；疏干工程应靠近防
护地段，并尽可能从充水含水层底板地形低洼处开始；疏干钻孔应采用多种方案进行试算，孔间干扰要求达到最大值；水平充水含水层应采用环状疏干系统，倾斜充水含水层应采用线状疏干系统。疏干方案的编制是在水文地质勘探基础上进行的，在试验性疏干结束后，应根据实际情况对疏干方案做进一步修订。
（三）疏干方案需经审批执行。疏干开采技术难度大，还要考虑经济成本、水资源和生态环境保护等。因此，需经煤矿企业总工程师审批执行。在实施疏干开采过程中，要加强现场管理，加强地面和井下水文地质情况的监测。
第七十四条 疏干开采半固结或者较松散的古近系、新近系含水层覆盖的煤层时，开采前应当遵守下列规定：
（一）查明流砂层的埋藏分布条件，研究其相变及成因类型；
（二）查明流砂层的富水性、水理性，预计涌水量和预测可疏干性，建立动态观测网，观测疏干速度和疏干半径；
（三）在疏干开采试验中，应当观测研究导水裂缝带发育高度，水砂分离方法、跑砂休止角，巷道开口时溃水溃砂的最小垂直距离、钻孔超前探放水安全距离等；
（四）研究对溃水溃砂引起地面塌陷的预测及处理方法。
本条是关于在易形成流沙的半固结或较松散含水层下开采的有关规定。
在流砂层下采煤极易造成涌水溃砂灾害。涌水溃砂产生的条件：
（一）上覆含水层中存在厚度大于0.25m的粉细砂层，砂土的含水率大于3%或孔隙率大于43%，土的组成中粉砂含量大于75%。
（二）覆岩含水层富水性强，向矿井涌水的水利坡度应达到或大于临界水力坡度。临界水力坡度一般用扎马林公式确定：
（三）采矿破坏形成的垮落带和导水裂缝带贯通含水层。
（四）采空区和巷道有足够大空间容纳溃入的水砂。
防止煤矿涌水溃砂的主要方法是疏干降压，减小动水压力。因此，必须查明含水层和粉细砂岩的埋藏分布规律和成因类型，含水层的颗粒级配、富水性、水理性质、渗透系数、贮（释）水系数，给水度、地下水水位和水质动态变化等，编绘地下水水位和基岩顶面等值线图，计算垮落带和导水裂缝带发育高度等，确定疏干地段和疏干方案，并预测涌水溃砂可能引起的地面塌陷及其预防处理方法。
第七十五条 如果煤层顶板受开采破坏后，其导水裂缝带波及范围内存在富水性强的含水层（体）的，在掘进、回采前，应当对含水层采取超前疏干措施；进行专门水文地质勘探和试验，并编制疏干方案，选定疏干方式和方法，综合评价疏干开采条件和技术经济合理性。疏干方案由煤矿企业总工程师审定。
本条是关于矿井疏干开采方案编制和审批的规定。
煤层开采过程或顶板破坏后，其导水裂缝带波及范围内存在富水性强的含水层（体），在具备疏干的条件下，在采掘前要进行专门水文地质疏干勘探和试验，编制疏干方案，选定疏干方式与方法，对含
& 水层（体）采取超前疏干措施。
对导水裂缝带可能波及到的诸如老空水等强富水体，必须预先彻底疏干或疏放，方可开采。
第七十六条 在矿井疏干开采过程中，应当进行定性、定量分析，可以应用&三图双预测法&进行顶板水害分区评价和预测。有条件的矿井可以应用数值模拟技术，进行导水裂缝带发育高度、疏干水量和地下水流场变化的模拟和预测。
本条是关于矿井在疏干开采过程中应当采用新技术预测预报的规定。
为了使矿井疏干方案更具合理性，应采用新方法和新技术进行导水裂缝带发育高度、充水含水层富水性、顶板水害分区评价和疏干水量预测等研究。
&三图-双预测法&是一种解决煤层顶板充水水源、通道和强度三大关键技术问题的顶板水害预测评价方法。
（一）&三图&，是指煤层顶板充水含水层富水性分区图、顶板冒裂安全性分区图和顶板涌（突）水条件综合分区图。
充水含水层富水性分区图，可通过影响控制含水层富水程度的厚度和岩性、地质构造、渗透特性、单位涌水量、钻孔岩芯描述和采取率、冲洗液消耗量、抽（放）水试验和井下涌（突）水形成的地下水渗流分析、地下水水化学场和地球物理勘探场分析等资料，根据多源信息复合原理，应用GIS的叠加功能编制形成。
顶板冒裂安全性分区图，是指由煤层回采过程中诱
发的顶板导水裂缝带加保护层总高度与煤层至含水层之间覆岩厚度之差绘制的图，它是煤层回采过程中顶板突水灾害发生的前提。顶板导水裂缝带发育总高度受控因素多，具有非常复杂的非线性特征，除了受控于煤层覆岩岩性组合、塑性与脆性岩沉积厚度比值和其沉积位置、倾角和构造条件以及原岩地应力分布等自然因素外，开采工艺、采高和工作面斜长以及具体的顶板管理方式等人为因素也同等重要的控制其发育总高度。导水裂缝带发育总高度一般可采用经验公式或数值模拟计算评价，也可采用井下现场实测确定。&
顶板涌（突）水条件综合分区图，是指应用GIS的多源信息复合叠加功能，将前述的煤层顶板充水含水层富水性分区图与顶板冒裂安全性分区图复合叠加处理后编制而成的图。
（二）&双预测&，是指在天然和人为改造状态下的采煤工作面分段和整体工程涌水量预测。
天然和人为改造状态下的采煤工作面分段和整体工程涌水量预测，是根据研究矿井具体的充水水文地质物理概念模型，建立地下水流系统的三维数值模拟模型，在反演识别基础上，根据采煤工作面周期来压步骤，分别预测在天然和人为改造两种不同状态下的采煤工作面分段和整体工程涌水量。
第七十七条 当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值大于实际水头值时，开采后，隔水层不容易被破坏，煤层底板水突然涌出可能性小，可以进行带压开采，但应当制定安全措施，由煤矿企业总工程师审批。
安全隔水层厚度和突水系数计算公式见附录四。
本条是关于矿井带压开采的规定。
（一）带压开采评价。测定底板隔水层平均重度、平均抗拉强度和底板隔水层承受的水头压力，根据附录四安全隔水层厚度和突水系数计算公式，评价是否可以带压开采。
（二）制定带压开采方案。在带压开采过程中，要加强动态监测，制定现场应急预案，防止误揭断层或破碎带等导水地质构造。带压开采方案需经煤矿企业总工程师组织审批。
第七十八条 当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时，开采前应当遵守下列规定：
&（一）采取疏水降压的方法，把承压含水层的水
头值降到隔水层能允许的安全水头值以下，并制定安全措施，由煤矿企业总工程师批准。总结适合本矿区（井）的安全水头值，指导安全生产。矿井排水考虑与矿区供水、生态环境保护相结合，推广应用矿井排水、供水、生态环保三位一体优化结合的管理模式和方法；
（二）承压含水层的集中补给边界已经基本查清情况下，可以预先进行帷幕注浆，截断水源，然后疏水降压开采；
（三）当承压含水层的补给水源充沛，不具备疏水降压和帷幕注浆的条件时，可以酌情采用局部注浆加固底板隔水层和改造含水层为弱含水层的方法，但应当编制专门的设计，在有充分防范措施的条件下进行试采，并制定专门的防止淹井措施，由煤矿企业总工程师批准。安全水头压力值计算公式见附录五。
本条是关于矿井疏水降压开采的规定。
（一）疏水降压开采的条件。根据附录五安全水头压力值计算，如果承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时，就要进行降压开采，防止突水淹井。
疏水降压地下水管理模型为：
式中，Z为目标函数，Wi为疏水孔水量，约束条件除了一般的非负约束和水流方程外，还有用附录五中公式（5-2）计算的安全水头值H。
（二）降压开采的管理模式和方法。在疏水降压开采过程中，应积极推广应用矿井排水、供水、生态环保三位一体优化结合的管理模式和方法，有效的解决由于煤矿大流量、大降深疏排地下水而导致的矿区所在城市与周围地区的供水困难和生态环境恶化的难题。根据矿井所在区域的具体水文地质条件和经济社会发展对水资源的需求，在取水建筑物选型中，要多方面考虑，不仅选择在井下打专门疏（放）水孔，也可选择在矿井地面打抽水孔，或在承压含水层的浅部隐伏露头补给区处打地面浅排
孔。排、供、生态环保三位一体优化结合管理模型是在矿区地下水流数值模拟基础上，应用运筹学的数学规划理论和方法，在保证矿井安全生产和生态环境质量等约束前提下，寻求满足供给矿区和周围地区一定数量水资源或产生一定经济效益目标的水资源供给和分配方案。这样一方面提高了三位一体结合系统整体运行的安全可靠性，另一方面，使矿井疏排水预测和供水资源管理以及生态环境质量评价工作同步进行。不仅在经济上可避免三个部门大量重复的地质勘探和专门评价管理工作，为国家节约大量资金，而且在技术上由于利用一个模型同时全面系统地考虑了各工程设施所形成的地下水渗流场之间的相互干扰和影响，从而确保了预测、管理和评价工作的精度。
&（三）降低疏水降压开采成本。为了减少疏水降压排水费用，当承压含水层的集中补给边界基本查
清时，可预先对其进行帷幕注浆，截断补给水源，然后再进行疏水降压开采。
（四）注浆加固底板隔水层。当承压含水层的补给水源充沛，不具备疏水降压和建立帷幕注浆条件时，可以采用局部注浆加固底板隔水层和改造含水层为弱含水层的方法，预防突水事故发生。此项工作应当预先编制专门注浆设计，由煤矿企业工程师批准。
第七十九条 有条件的矿井可以采用&脆弱性指数法&或者&五图双系数法&等方法，对底板突水危险性进行综合分区评价，可以采用比拟法、解析法和数值模拟法等方法预计最大涌水量。
本条是关于矿井采用新技术、新方法对底板突水危险性进行预测评价和预计最大涌水量的规定。
一、脆弱性指数法
脆弱性指数法，是一种将可确定底板突水多种主控因素权重系数的信息融合方法与具有强大空间信息分析处理功能的GIS耦合于一体的煤层底板突水预测评价方法，它是指评价在不同类型构造破坏影响下、由多岩性多岩层组成的煤层底板岩段在矿压和水压联合作用下突水风险的一种预测方法。它不仅可以考虑煤层底板突水的众多主控因素，而且可以刻画多因素之间相互复杂的作用关系和对突水控制的相对&权重&比例，并可实施脆弱性指数法包括：基于GIS的ANN型脆弱性指数法、基于GIS的证据权重法型脆弱性指数法、基于GIS的贝叶斯法型脆弱性指数法等；线性脆弱性指数法包括基于GIS的AHP型脆弱性指数法等。
脆弱性指数法评价的具体步骤：
（一）根据对矿井充水水文地质条件分析，建立煤层底板突水的水文地质物理概念模型；
（二）确定煤层底板突水主控因素；
（三）采集收集各突水主控因素基础数据，并进行归一化无量纲分析和处理；
（四）应用地理信息系统，建立各主控因素的子专题层图；
（五）应用信息融合理论，采用非线性数学方法，如ANN法、证据权重法、Logistic回归法或其他方法；或线性数学方法，如AHP等其他方法。通过模型的反演识别或训练学习，确定出煤层底板
突水的各主控因素的&权重&系数，建立煤层底板突水脆弱性的预测预报评价模型；
（六）根据研究区各单元计算的突水脆弱性指数，采用频率直方图的统计分析方法，合理确定突水脆弱性分区阀值；
（七）提出煤层底板突水脆弱性分区方案；
（八）进行底板突水各主控因素的灵敏度分析；
（九）研发煤层底板突水脆弱性预测预报的信息系统；
（十）根据突水脆弱性预测预报结果，制定底板水害防治的对策措施与建议。
一、五图-双系数法
&五图-双系数法&是一种带压开采工作面评价的方法。该方法用于采煤工作面评价时涉及许多细致的工作内容，其中最重要的是围绕&五图&、&双系数&和&三级判别&来进行，详见图4-1。
& （一）&五图&的概念和意义如下：
1.在工作面回采过程中，由于矿压等因素综合作用的结果，在每层底板产生一定深度的破坏，这种破坏后的岩层具有导水能力，故称之为&导水破坏深度&。通过试验和计算可以获得该值的分布状况。据此绘制&底板保护层破坏深度等值线图&（第一图）。
2.煤层底面至含水层顶面之间的这段岩层称为&底板保护层&。它是阻止承压水涌入采掘空间的屏障，需查明其厚度及其变化规律。据此绘制&底板保护层厚度等值线图&（第二图）
3.煤层底板以下含水层的承压水头将分别作用在不同标高的底板上。根据计算绘制&煤层底板上的水头等值线图&（第三图）。
4.把导水破坏深度从底板保护层厚度中减去，所剩厚度称为&有效保护层&。它是真正具有阻抗水头压力能力且起安全保护作用的部分。据此绘制&有效保护层厚度等值线图&（第四图）。
5.最后根据有效保护层的存在与否和厚度大小，依照&双系数&和&三级判别&综合分析，即可绘制带压开采技术的最重要图件&带水头压力开采评价图&（第五图）。
（三）&双系数&和&三级判别&的概念和意义如下：
1.在研究保护层时，要同时进行保护层阻抗水头压力能力的测试，根据所获参数计算保护层的总体&带压系数&。它是表示每米岩层可以阻抗多大水头压力的指标，是双系数之一。另一系数是&突水系数&，它是&有效保护层厚度&与作用其上的水头值之比。
2.&三级判别&是与双系数配合用来判别突水与否、突水形式和图水量变化的三个指标：I级判
& 别，是判别工作面必然发生直通式突水的指标；II级判别，是判别工作面发生非直通式突水可能性及其突水形式的指标；III级判别，是判别以被II级判别定位突水工作面其突水量变化状况的指标。
（2）底板采动活化构造裂隙突水
杨庄煤矿在Ⅱ61采区突水部位与刘桥一矿Ⅱ62采区突水部位的底板结构
底板岩体阻水能力评价要素
底板采动后的阻水能力是考虑底板隔水层受采动破坏后的残余阻水能力，主要与三个要素有关，即采动破坏厚度、残余隔水层的厚度及其阻水能力。由于残余隔水层厚度一般考虑为底板隔水层厚度（采前）与采动破坏厚度的差值，因此，确定采动底板阻水能力涉及底板隔水层厚度（采前）、采动破坏厚度及采后底板隔水层阻水能力等三个参数。
1、采前底板隔水层厚度
采前底板隔水层厚度一般是综合煤底与底板充水含水层天然间隔厚度和岩性构成两方面确定。煤系岩层底板岩性主要为泥质软岩、砂质岩和灰岩，对于未经构造变动影响的底板岩层，从隔水性角度，因泥质软岩透水性较差而一般被视为完全隔水层并赋予一定系数予以量化（一般为1），砂质岩、灰岩等脆性岩层则视其裂隙性程度而赋予一定系数对其隔水性作一定折减（如下表），并据此结合实际底板岩性构成及其厚度确定出底板隔水层厚度。 &&相对隔水层厚度
2、底板采动破坏厚度
从隔水性角度，严格意义上的采动破坏厚度应是指底板上部完全丧失隔水能力的深度范围。然而，现行理论和生产实践中，大都是将采动变形带等同于破坏带考虑，现有评价方法如突水系数、有效隔水层厚度和安全水头等也是如此处理。
实际上，采动引起的底板岩层变形是具有分带特征的，严重破坏导致隔水性丧失的只是采动影响范围的一部分，其下的扰动带虽然岩层产生变形，但并未破坏，仍然具有一定的阻水性能。由于扰动变形带一般厚度较大，在评价采动底板阻水性时，应考虑扰动带范围岩层的残余阻水强度，否则，会导致判断结果过于保守。
然而，在评价采动底板阻水性能时如何合理考虑扰动变形带的残余阻水强度，不但涉及到许多复杂的理论问题，处理方法上也存在较大的技术难度。
3、采后底板隔水层阻水能力
采后底板隔水层阻水能力是指采后底板所能抵抗的临界水压力。岩层抗水压力可通过现场压水试验直接测得，由于现场实测技术环节复杂、费用较高，所以实践中通常是根据已有的实测数据通过岩层岩性及其结构特点类比确定。
底板岩体阻水能力评价方法
1、评价方法
煤层底板主要由砂岩、粉砂岩、泥岩等沉积岩层组成，为层状结构。对于采动底板的阻水性能评价，应合理反映不同岩性组成的岩层其阻水能力差异，且考虑到底板采动扰动带的阻水性能。采动底板阻水能力评价方法：
1）评价参数的确定
（1）破坏带及扰动带厚度
确定底板采动破坏带和扰动带厚度的比较可靠方法是通过现场原位实测。目前现场测试底板变形破坏范围（深度）主要有两种方法：一是钻孔注水测试，即采前、采后对底板分段进行低压注水，通过对比开采前、后注水量的变化情况确定底板变形破坏深度，根据渗透性变化程度区分出破坏带和扰动带。与破坏带完全丧失阻水能力相比，扰动带采后渗透性可能较采前略有增强，但并不一定就意味着岩层完全丧失了阻水能力，只能说其隔水能力下降了；另一种是利用物探方法（如声波、电磁波等）测试采动底板的变形破坏深度。由于物探参数的变化与底板岩层的损伤程度有关，依据采前、采后参数的对比分析，不但可以确定出采动波及深度，也能够大致划分出破坏带和扰动带。
（2）平均阻水强度
从技术可靠性角度，确定底板平均阻水强度（包括有效隔水层和扰动带）最好通过现场压水进行原位实测。尤其是扰动带的平均阻水强度，采用其他方法只能近似确定，而通过现场原位压水则可以根据实际注水压力予以直接确定。
在无原位实测资料情况下，扰动带的平均阻水强度可参考断层带测试结果近似取值，而有效隔水层则可通过取样进行室内伺服渗透试验间接确定，或根据已有同类岩性的测试结果类比取值。
（3）断层带
式（1）同样适用于断层带的阻水能力计算，只是阻水强度&取值不同而已。
第六节 注浆堵水
第八十条 井筒预注浆应当符合下列规定：
（一）当井筒预计穿过较厚裂隙含水层或者裂隙含水层较薄但层数较多时，可以选用地面预注浆；
（二）在制定注浆方案前，施工井筒检查孔，以获取含水层的埋深、厚度、岩性及简易水文观测、抽（压）水试验、水质分析等资料；
（三）注浆起始深度，确定在风化带以下较完整的岩层内。注浆终止深度，大于井筒要穿过的最下部含水层的埋深或者超过井筒深度10-20 m；
（四）当含水层富水性较弱时，可以在井筒工作面直接注浆。
本条是关于井筒预注浆的规定。
井筒预注浆，是指在井筒开凿之前的地面预注浆，其目的是在井筒周围形成封闭的隔水帷幕，将井筒涌水量减少至最低限度，是井筒安全顺利地通过含水层，从而改善井筒作业环境，为建井工程安全和快速施工创造良好的条件。
（一）井筒预注浆的实施条件。在厚度较大的裂隙含水层或者虽然单层含水层厚度不大但单层涌水量大于10m3/h，且层数多，层段又较集中的情况下，选择地面预注浆方法比较经济合理。当含水层距地表很深又是单一含水层，或含水层富水性较差，或单层涌水量大于10m3/h，但含水层层数少、层段分散，选用工作面预注浆方法较为适宜。
（二）井筒预注浆的要求。井筒预注浆前，必须施
工井筒检查孔来了解井筒附近含水层的厚度、层数、水头压力、涌水量等，为注浆参数设计提供依据。
当井筒设计深度马头门位于受注含水层时，一般地，注浆钻孔的终孔深度超过井深10～20m；若含水层在立井设计深度之上时，钻孔终孔深度应超过含水层底板10～20m。
第八十一条 注浆封堵突水点应当符合下列规定：
（一）圈定突水点位置，分析突水点附近的地质构造，查明降压漏斗形态，分析突水前后水文观测孔和井、泉的动态变化，必要时需进行连通（示踪）试验；
（二）探明突水补给水源的充沛程度或者来水含水层的富水性，以及突水通道的性质和大小等；
（三）封堵突水点，注浆前，做连通试验和压（注）水试验；注浆前后，做好矿井排水对比分析；
（四）编制注浆堵水方案，经煤矿企业总工程师组织审查同意后实施。
本条是关于注浆封堵突水点的规定。
注浆封堵突水点具有减轻矿井排水负担、恢复被淹矿井、保护地下水资源、改善井下劳动条件的作用，是煤矿防治水的重要技术方法之一。为了正确选择注浆堵水方案，判断突水水源、圈定突水电位置是首先需要开展的工作。一般地，确定突水水源采用水化学、水位动态变化分析和连通（示踪）试验等方法。为了注浆钻孔能够命中关键部位，圈定突水点位置、确定通道性质（类型、大小）显得尤
为重要。通常，采用直流电法、瞬变电磁法、三位地震等物探方法，结合定向钻进技术及工艺进行定点探查。打钻命中设计靶域是注浆堵水的关键。一般通过矿井排水对比分析来检查注浆堵水效果。井下突水点注浆堵水方案由煤矿企业总工程师组织审查同意后实施。
第八十二条 采用帷幕注浆方案前，应当对帷幕截流进行可行性研究。
帷幕注浆方案经论证确定后，应当查清地层层序、地质构造、边界条件，帷幕端点是否具备隔水层或闭合性断层及其隔水性能、地下水向矿井的渗流量、地下水流速和流向等水文地质条件。
编制帷幕注浆方案，经煤矿企业总工程师组织审查同意后实施。
本条是关于帷幕注浆的规定。
帷幕截流技术，是指沿地下水集中补给通道断面布置注浆钻孔、建造帷幕状人工阻水体截断地下水流的一种治水方法。帷幕截流构筑的基本条件：一是过水断面狭窄；二是具有不透水边界；三是受注层具有良好的可灌注性；四是帷幕截流工程具有工程量大、工期长、造价高等特点，应该结合构筑帷幕的基本条件进行可行性论证。本条提出了围绕建造帷幕的可行性研究需要开展的主要水文地质工作。帷幕注浆方案由煤矿企业总工程师组织审查同意后实施。
第八十三条 当井下巷道穿过与河流、湖泊、溶洞、含水层等存在水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱等构造时，应当探水前进。如果前方有水，应当超前预注浆封堵加固，必要时可预先构筑防水闸门或者采取其他防治水措施。否则，不准施工。
& 穿过含水层段的井巷，应当按照防水的要求进行壁后注浆处理。
本条是井下巷道穿过导水构造时应采取的防治水方法的规定。
充水水源（河流、湖泊、含水层）与导水通道（断层、裂隙带、陷落柱、封闭不良钻孔）二者之间的有机结合构成矿坑充水条件，井下巷道穿过上述水源存在水力联系的导水通道时，在巷道掘进过程中，具有突水危险性需要进行超前探水，根据探水情况采取预注浆加固巷道围岩、建筑防水闸门进行隔离等措施。因此，巷道掘进过程中探水注浆作业是确保安全施工的一项常规的、重要的矿井水文地质工作，尤其是巷道接近上述水文地质异常体时，一定要坚持探水注浆制度；否则，不能掘进。为了减少井巷工程涌水量，给掘进作业创造良好的工作环境，对已已经穿越含水层的井巷，淋水较大
& 时，应当进行壁后注浆，一般会收到良好的效果。
第八十四条 当回采工作面内有导水的断层、裂隙或陷落柱时，应当按照规定留设防隔水煤（岩）柱，也可以采用注浆方法封堵导水通道；否则，不准采煤。注浆改造的工作面可以先进行物探，查明水文地质条件，根据物探资料打孔注浆改造，再用物探与钻探验证注浆改造效果。
本条是关于采煤工作面内有导水构造时应采取的防治水方法的规定。
注浆加固、注浆改造和留设防隔水煤（岩）柱是采煤工作面主要的防治水方法，防隔水煤（岩）柱留设与注浆加固、注浆改造往往配合使用。对于具有一定规模的导水断层、陷落柱通过计算留设一定宽度的防隔水煤（岩）柱通常是经济、合理的。对于小型断层裂隙带等异常含（导）水体通过局部注浆加固消除突水隐患，不仅能够保证正常回采，而且
& 可以节约工作面投产时间。但是，对于大型断层和陷落柱往往需要留设几十甚至上百米的防水煤柱，使大量的煤炭资源成为受水威胁的呆滞资源。为了解放这部分煤炭资源，通过注浆方法切断其与强含水层或水体的水力联系，则能达到提高煤炭资源回采率的目的，尤其对于面临资源枯竭的老矿井。注浆改造作为改变岩体（层）水文地质条件的方法与手段，其基本原理是：注浆在一定压力、一定时间内，受注层原来被水占据的空隙或通道内脱水、固结或胶凝，是结石体或胶凝体与围岩岩体形成阻水整体，将强含水层与煤层之间的薄含水层（一般小于10m）改造成隔水层或相对隔水层，从而增加煤层底板隔水层厚度提高其阻水抗压能力。无论采用哪一种注浆方法，均需要通过物探、钻探相互配合，以钻探为主、以查明采煤工作面水文地质条件为前提，并验证注浆效果。
第八十五条 涌水量大、有突水威胁的矿区，应当建立注浆专业队伍，负责注浆堵水工作。
本条是关于矿井建立注浆专业队伍的规定。
涌水量大、有突水威胁的矿区或矿井，井下探水注浆任务量大，组建专业注浆队伍，一方面能够满足日常矿井防治水工作的需要；另一方面，一支经验丰富的专业注浆队伍对做好矿区（井）的防治水工作是十分有利的。
第八十六条 工作面煤采完后，对于已经失去使用价值而需关闭的局部疏水降压钻孔，应当进行注浆封闭，并在有关图纸上标明其位置。
本条是关于对失去使用价值的疏水降压钻孔进行封闭的规定。
封闭不良钻孔诱发的矿井水害事故不乏其例。一些钻孔是由于煤田地质勘探和实验工程的需要而设置的，这些钻孔往往会切穿不同地层，尤其可能会将强含水层地下水或其他水体导入采掘空间，给煤矿安全生产带来十分不利的影响。因此，做好废弃勘探钻孔的封孔工作是非常重要的。一般地，要求提供完整的封孔报告并将钻孔可靠位置准确标注在采掘工程平面图上，为采掘工程布置提供可靠依据。
第八十七条 废弃矿井闭坑淹没前，应当采用物探、化探和钻探等方法，探测矿井边界防隔水煤（岩）柱破坏状况及其可能的透水地段，采用注浆堵水工程隔断废弃矿井与相邻生产矿井的水力联系，避免
& 矿井发生水害事故。
本条是关于废弃矿井闭坑的规定。
废弃矿井积水（俗称老空水、老窑水）作为充水水源经常会引起危害性（往往造成群死群伤）极大的透水事故。此类事故发生的主要原因是：采空区位置不清、侧向或垂向防水煤柱不足。因此，准确掌握废弃矿井位置、积水情况并按要求留设防水煤柱是避免发生透水事故的一项重要任务。采用物探、化探和钻探等方法，探测矿井边界防隔水煤（岩）柱破坏状况及其可能的透水地段并采用注浆堵水工程后构建密闭墙隔断废弃矿井与相邻生产矿井的水力联系，不仅是保证相邻生产矿井安全的一种现实需要，也是做好煤矿安全生产监察工作的一种管理需要。
第五章 井下探放水
第八十八条 对于采掘工作面受水害影响的矿井，应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，进行充水条件分析，并遵守下列规定：
（一）每年年初，根据每年的采掘接续计划，结合矿井水文地质资料，全面分析水害隐患，提出水害分析预测表及水害预测图；
（二）在采掘过程中，对预测图、表逐月进行检查，不断补充和修正。发现水患险情，及时发出水害通知单，并报告矿调度室，通知可能受水害威胁地点的人员撤到安全地点；
&（三）采掘工作面年度和月度水害预测资料及时报送矿井总工程师及生产安全部门。
采掘工作面水害分析预报表和预测图模式见附录六。
本条是关于矿井采掘工作面水害分析和隐患排查治理的规定。
&（一）进行水害分析。矿井采掘工作面在掘进回采前必须进行水害分析，组织专业技术人员全面收集采掘工作面区域的水文地质资料，按照预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，认真分析采掘区域的水文地质条件，对可能发生水害进行分析，提出水害预测表、图和报告；水文地质条件不清的，要进行补充勘探。按照附录六的要求对矿井水害进行预测。
（二）制定隐患排查治理方案。根据水害分析预测报告，对逐头逐面得水害制定治理措施，一般在月初由矿井总工程师召开1次水害分析会，确定水害治理重点，月底进行1次检查验收。
（三）落实隐患排查治理责任。水害预测报告及时报送矿井总工程师及生产安全部门。任何部门、任何人在井下发现水患险情后，都要及时报告矿调度室，将受水害威胁的人员撤到安全地点。
第八十九条 水文地质条件复杂、极复杂的矿井，在地面无法查明矿井水文地质条件和充水因素时，应当坚持有掘必探的原则，加强探放水工作。
本条是关于水文地质条件不清的矿井必须坚持有疑必探的规定。
我国煤矿开采历史悠久，历史上留存了大量的废气关闭矿井，在加上近几年各地政府关闭了大量不具备安全生产条件的小煤矿，废弃关闭矿井存有大量的老空积水，使得我国煤矿安全开采条件变的十分复杂。要全面查清矿井水文地质资料，其工程量大，同时，也十分困难。为了保障矿工生命安全，坚持以人为本的原则，本条规定在水文地质条件复杂或极复杂的矿井，在地面难以查明矿井充水水文地质条件时，要执行有掘必探的原则，只要井下有采掘工程，必须先按规定进行探放水，排除隐患后，采可掘进回采。实际上，有的地方和企业早已规定实施了有掘必探的原则。
第九十条 在矿井受水害威胁的区域，进行巷道掘进前，应当采用钻探、物探和化探等方法查清水文地质条件。地测机构应当提出水文地质情况分析报告，并提出水害防范措施，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行施工。
本条是关于在矿井受水害威胁区域进行巷道掘进前必须查清水文地质条件的规定。
（一）查清水文地质条件。在掘进前通过物探、化探和钻探等综合方法查清水文地质条件，分析矿井充水因素。
（二）提出水害分析报告。地测部门根据查清的水
文地质条件和矿井充水因素，提出掘进工作面的主要水害类型、水害特点和预防措施。
（三）审查水害分析报告。矿井总工程师组织有关专业技术人员对水害分析报告进行认真审查，对重大水害隐患先治理后掘进。
（四）加强日常监督。专业技术人员要经常深入井下了解实际揭露的水文地质情况，不断完善水害防范措施。发现重要异常情况，及时报告，矿井总工程师组织专业技术人员及时研究发现新问题，有效的防范水害事故。
【案例】日，四川省华蓥山龙潭滩煤点有限责任公司龙滩矿井（在建）发生透水事故，
28人死亡。龙滩煤矿于2003年6月开工建设，采用平硐开拓，矿井建设期间全部采用局部通风机压入式通风方式，平硐自流排水。开拓巷道在长兴组灰岩中。
事故直接原因：事故当班作业人员为按规定施工探水钻孔，违章掘进施工，放炮诱发岩溶突水。
第九十一条 矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等情况。地测机构应当提出专门水文地质情况报告，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行
回采。发现断层、裂隙和陷落柱等构造 充水的，应当采取注浆加固或者留设防隔水煤（岩）柱等安全措施。否则，不得回采。
本条是关于矿井工作面回采前必须进行水文地质工作的规定。
其要求和工作程序同九十条。如果工作面回采过程中发现断层、裂隙和陷落柱等构造突水的情况，要分析原因，加强监测，并及时上报有关部门。同时，要加强预警，一旦突水增大后，应立即撤人到安全地点。
第九十二条 采掘工作面遇有下列情况之一的，应当进行探放水：
（一）接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿；
（二）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱；
（三）打开防隔水煤（岩）柱进行放水前；
（四）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带；
（五）接近有出水可能的钻孔；
（六）接近水文地质条件复杂的区域；
（七）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水；
（九）接近其他可能突水的地区。
探水前，应当确定探水线并绘制在采掘工程平面图上。
本条是关于矿井实施探放水对象的规定。
本条规定是在大量水害事故教训基础上总结确定的。矿井应对本条规定的9种情况进行全面排查。探水前应当确定探水警戒线并绘制在采掘工程平面图上。如需进行探放水，应预先编制探放水设计，严格按照探放水设计进行探水。
探水警戒线应根据探放水对象的位置、范围、水文地质条件和资料可靠程度等因素确定。
【案例】日，河北邯郸市武安市德胜煤矿发生1起透水事故，造成矿井被淹，29人下落不明。与其相邻的邯郸煤业集团陶一煤矿、陶二煤矿等生产矿井受到严重水害威胁。德胜煤矿主要开采下组煤，受奥灰水影响严重，矿井设计生产能力1.5晚t/a，采用立井单水平开拓方式。
事故直接原因：概况1841工作面上不遇到落差1.5m左右的张性断层，工作面底板隔水层岩石破碎，在水头压力和采动影响等多种因素的作用下，奥灰承压水从工作面后方采空区的断层破碎带发生滞后突水，导致矿井被淹。
第九十三条 采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计由地测机构提出，经矿井总工程师组织审定同意，按设计进行探放水。
本条是关于矿井探放水设计的规定。
（一）探放水设计的编制。对水患威胁区域确定探放措施后，要收集资料，编制设计。设计内容主要包括：探放水地区的水文地质条件；探放水巷道的开掘方向、施工次序、规格和支护形式、探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距与帮距；探放水施工与掘进工作的
安全规定；受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定；通风措施和瓦斯检查制度，要制定防止在探水过程中瓦斯或其他有害气体涌出的防治措施；防排水措施，如水闸门、水闸墙等的设计以及水仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排等；水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。
&（二）探放水钻孔及其超前距的布置。探放水钻孔的布置按本规定第九十四条执行；探放水钻孔的超前距离按本规定第九十八条执行。
（三）探放水设计的审查，地测部门提出探放水设计后，矿井总工程师组织审查后，方可实施。
第九十四条 布置探放水钻孔应当遵循下列规定：
（一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3 m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5 m；
（二）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个；
（三）煤层内，原则上禁止探放水压高于1 MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水；
（四）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔30-50 m掘1个联络巷，并设挡水墙。
本条是关于探放水钻孔布置的规定。
一、探水钻孔主要参数的确定
（一）超前距。探水从探水线开始向前方打钻孔，在超前探水时，钻孔很少一次就能打到积水目标区，常是探水&掘进&再探水&再掘进，循环进行；探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离，该距离称超前距。
（二）允许掘进距离。经探水证实无任何水害威
胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。
（三）帮距。为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，呈扇形布置在最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮得距离称为帮距；其值应与超前距相同，帮距一般20m，有时帮距可比超前距小1～2m。
（四）钻孔密度（孔间距）。钻孔密度是指允许掘进距离终点横剖面上探水钻孔之间的间距。
二、探水钻孔的布置方式
（一）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行探索性探放积水目标区，其探水钻孔多按扇形布置，如图5-2所示。
（二）半扇形布置。对于积水区肯定在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置，如图5-3所示。
扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准， 厚煤层内各钻孔终孔的垂距不得超过1.5m。
（二）探放断裂构造水和岩溶水时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个。
（三）每层内，原则上禁止探放水头压力高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水灯。如果确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并由防水闸墙外向内探放水。
&（四）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水；另一条用来安全撤人。双巷间每隔30～50m掘1个联络行，并设挡水墙。
四、矿井探放水与掘进之间的配合
（一）双巷配合掘进交叉探放水。当掘进上山时，如果上方有积水区存在，巷道受水威胁，一般多采用双巷交叉探放水，如图5-4所示。
（二）双巷掘进单巷超前探放水。在倾斜煤层中沿走向掘进平巷时，一般是用上方巷道超前探放水，探水钻孔呈扇形布置。
（三）平巷与开切眼互相配合探放水。其方式如图5-5所示。
第九十五条 井下探放水应当使用专用的探放水钻机。严禁使用煤电钻探放水。
本条是关于矿井探放水钻机的规定。
矿井探放水工作存在高承压水突出的危险，必须保证在一定的安全距离才能实施探放。矿井钻用探放水钻机具有钻探深度大且可固定防喷性能；而煤电钻钻探距离有限，一般只用于在煤层中探查煤的厚度等，起不到预先探放水的作用。因此，矿井探放水必须用专用探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。
在煤层内用煤电钻探放水，可能导致包括探放水作业人员在内的大量人员伤亡。
第九十六条 在安装钻机进行探水前，应当符合下列规定：
（一）加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头
打好坚固的立柱和拦板；
（二）清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备；
（三）在打钻地点或其附近安设专用电话；
（四）依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量；
（五）在预计水压大于0.1 MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；
（六）钻孔内水压大于1.5 MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。
本条是关于井下探放水钻机安装和施工前的有关规定。
（一）探放水钻探现场规定。探放水现场作业直接关系到探放水人员的安全，关系到探放水周围地区甚至整个矿井的安危，对钻探施工现场的安全环境和安全设施的严格要求非常重要。加强钻场附近的巷道支护，并在工作面打好坚固的立柱和拦板，可以防止冒顶、防高压水冲垮煤壁及支架等事故发生。为满足探放水钻孔出水畅通和施工人员安全撤离，必须清理巷道，挖好排水沟，在适当位置配备与探
放水量相适应的完好排水设备。
在打钻地点或附近安设专用电话，可以在遇到紧急险情时及时与有关领导和部门取得联系，汇报情况，以便及时采取有效措施。
为杜绝随意性，保证探放水钻孔准确打到靶位，确保钻孔标定准确，在确定主要探放水钻孔位置、方位、倾角、深度以及钻孔数目时，测量以及负责探放水的技术人员必须亲临现场，根据已批准的设计给予确定，未经批准，不得擅自改变设计。
（二）探放水钻孔承压套管的安装和加固。为确保探放水钻孔出水后能有效控制放水量，确保安全，在预计水压大于0.1MPa的地点探放水时，都应预先安装孔口承压套管。为确保承压套管的牢固可靠，
开孔位置应选择在岩层比较完整、坚硬的地方，承压套管的长度按本规定第九十八条执行。目前一般采用的是双层套管，考虑钻孔出水会影响套管的下放，因此外层套管长度一般较短，尽可能下在无水段。承压套管要用套管要用高压注浆泵进行水泥固结，使套管和岩体成为一体，套管下放凝固至规定时间后，进行扫孔，然后进行压水耐压试验，试验的压力不得小于设计水头压力，稳压时间必须至少保持半小时，孔口周围不漏水，孔口管牢固不活动，即为合格；否则必须重新注浆。这样才能保证孔口管在钻孔出水后不被冲出，孔口管下好后要安装控制闸阀，这样才能在钻孔一旦出水后能有效控
制水量，防止因排水能力不足且放水孔又不能有效控制而影响矿井安全。
在水文地质条件复杂和水头压力、水量大的情况下，按照探放水规定要求，安装孔口承压套管和控制闸阀进行钻进。
（三）探放高压水应采取的措施。在高压水的探放过程中，当钻孔揭露含水层后，水头压力和水量会猛增，若不能有效控制，除直接影响钻进效率外，还特别容易出现高压水喷出或钻具被顶出等伤人事故。因此，在钻孔内水压大于1.5MPa的高压水地区施工探放水钻孔时，钻进和退钻应采用反压和有防喷装置的方法进行钻进和控制钻杆。反压就是给一
个与水头压力反向的作用力；防喷就是防水、防钻杆、防孔内碎岩石块喷出。在高压水地区施工钻孔时，如果不采用反压、防喷装置时非常危险的。如某矿在井下施工探放奥灰高压水钻孔时，由于未采取这些措施，就曾发生突然出水后钻杆无法控制、顷刻间被高压水顶出并被顶到巷道，近百米钻杆像面条一样被扭曲成麻花状、险些酿成人员伤亡事故。因此，在高压水地区施工钻孔时，防喷问题必须引起高度重视。
第九十七条 探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径一般不得大于75 mm。
本条是关于矿井探放水钻孔终孔孔径的规定。
探放水钻孔的终孔孔径规定一般不得大于75mm，主要是从探放水现场的围岩稳定性方面考虑的。这样，探放水钻孔的开孔孔径也能得到控制，终孔对围岩的破坏性小，即使遇到不可预测的高压水及其他危险情况，也能够得到有效控制。
井下现场空间有限，施工不便，为了提高效率和降低成本，在对井下钻孔设计时要考虑一孔多用，如探查构造、煤层的钻孔或兼做堵水、疏水之用等。
第九十八条 探水钻孔超前距离和止水套管长度，应当符合下列规定：
（一）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30 m，止水套管长度不得小于10 m；
（二）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表5-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。
表5-1 岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度
本条是关于探水钻孔超前距离和止水套管长度的规定。
&（一）探放老空水钻孔的超前水平距最少不得小于30m，止水套管长度不得小于10m。
（二）在岩层中探放水，在水头压力小于1.0MPa时，超前水平距不小于10m，止水套管不小于5m；随着水头压力的增大，超前水平距和止水套管都要相应增加，在水头压力大于3.0MPa时，超前水平距要大于25m，止水套管要大于20m。
第九十九条 在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇报，派人监测水情。发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。
本条是关于在探放水过程中出现透水征兆时应采取措施的规定。
人们在与矿井长期斗争中积累了宝贵的经验，总结出在钻进时接近或揭露强含水体的一般征兆。在钻进时，当煤岩出现松软、片帮、来压或钻孔中的水头压力、水量突然增大以及顶钻等异状时，说明前
方已经接近或揭露了强含水体。当遇到这种异常情况时，如果继续钻进或将钻杆拔出，极有可能造成难以控制的更大出水，以及钻杆在拔出的过程中被高压水顶出伤人事故，后果不堪设想，因此必须及时停止钻进，将钻杆固定，严禁移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免钻杆伤人。
在钻孔出现涌水异常情况时，应及时将现场情况向矿调度室汇报。调度室接到上报的情况后，应立即派人监测水情。如果发现现场情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。
第一百条 探放老空水前，应当首先分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。当钻孔接近老空时，预计可能发生瓦斯或者其他有害气体涌出的，应当设有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理。
本条是关于老空水探放过程的规定。
（一）查明老空区积水情况。探放老空水首先要收集资料，走访调查，分析查明老空水体的空间位置、积水量和水头压力，做到心中有数。
（二）探放老空积水。探放水钻孔要打中老空水体，至少有一个孔要打中老空水体底板，才有可能放完老空水，排除隐患。如井下老空区水与地表水体存在密切的水力联系，在雨季可接受大量雨水或地表水补给，且老空区的积水量较大，水质不好（如酸性水），为避免矿井承受长期排水的经济负担，矿井可首先对这种老空积水区实行注浆封堵，切断或减少地表水等对其的补给，然后再实施探放水；如果切断或减少老空区的补给水源有困难而无法进行有效的探放水，生产矿井必须对老空积水留设足够尺寸的防隔水煤（岩）柱，使其与生产区隔开，待矿井生产后期条件成熟后再进行水体下采煤。如老空区积水量大且水压高，应先从煤层顶、底板
岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探放水钻孔。
（三）制定应急预案。当钻孔接近老空时，矿山救护队员要在现场值班，随时检查空气成分，如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理；在探放水场地应备用一定的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯和斧等，以便在探放水过程中意外出水或钻孔水压突然增大时及时处理；探放水施工巷道现场发现有松动或破损的支架要及时修整或更换，并仔细检查帮顶是否背好；探放水施工现场及后路的巷道水沟中的浮煤、
碎石等杂物，应立即清理干净，若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即疏通；探放水施工过程中所设计的避灾路线内不许有煤炭、木料或煤车等阻塞，应随时保证畅通无阻。
第一百零一条 钻孔放水前，应当估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量，防止淹井；放水时，应当设有专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。如果水量突然变化，应当及时处理，并立即报告矿调度室。
本条是关于钻孔放水的规定。
钻孔放水应根据矿井排水系统的能力，控制放水量，防止淹井。钻孔在放水前，应安排专人监测孔内初始水压；在放水过程中，也应安排专人监测
放水孔出水情况，观测水量和残存水压，做好记录，及时分析，直至把水放净。如果放水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度室；若水量突然变小，有可能是放水孔被堵塞，为了确保正常放水，可采用钻杆透孔及时处理，但未安装孔口管的不得透孔。
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