《礦井防治水技術研究》課件

礦井防治水技術研究目錄1礦井水害概述定義、分類、現狀與危害2水文地質勘探地面勘探、井下補充勘探3水害預測預報評價方法、模擬應用防治水工程技術第一部分：礦井水害概述地下水害巖溶水、裂隙水、老空水地表水害河流、湖泊、水庫滲漏大氣降水暴雨引發(fā)的突發(fā)性水災礦井水害的定義和分類按水源分類地下水、地表水、大氣水1按發(fā)生方式滲水、涌水、突水2按危害程度輕微、一般、重大、特大3按發(fā)生位置井筒、巷道、工作面4中國煤礦水害現狀411億年經濟損失水害造成直接經濟損失32%事故比例煤礦事故中水害占比70%受威脅礦井存在不同程度水害威脅礦井水害的危害性人員傷亡突水事故導致礦工傷亡財產損失設備損壞、生產中斷環(huán)境影響地表塌陷、水資源污染社會影響能源供應中斷、社會穩(wěn)定礦井水文地質條件分類1簡單條件水文地質構造簡單2中等條件部分區(qū)域存在水害威脅3復雜條件多類型含水層，斷層發(fā)育4極復雜條件強富水性，構造復雜第二部分：礦井水文地質勘探1勘探準備資料收集，方案設計2地面勘探鉆探，物探，測試3井下補充井下鉆探，水文觀測4成果應用圖件編制，預測評價水文地質勘探的重要性識別水害風險發(fā)現潛在水源和通道保障安全生產為防治水提供基礎數據優(yōu)化開采設計合理規(guī)劃開采順序和方法水資源利用評估礦井水資源化潛力地面水文地質勘探方法鉆探工程取樣分析，水文測試地球物理勘探地震，電法，重力法遙感解譯衛(wèi)星影像，航空攝影水文地質試驗抽水試驗，注水試驗井下水文地質補充勘探井下鉆探工作面前探，底板探查物探測試地電阻率，聲波透射水文觀測水壓監(jiān)測，水質分析資料整合更新水文地質模型新型勘探技術應用3D地震勘探高精度探測含水構造地球物理測井多參數井下探測地質雷達精確探測薄層含水體無人機遙感地表水文特征監(jiān)測第三部分：礦井水害預測預報水文地質圖件基礎數據可視化突水風險評估多因素危險性分析數值模擬預測水流動態(tài)變化模擬水文地質圖件編制區(qū)域水文地質圖含水層分布，構造特征煤層底板等高線圖底板起伏，積水區(qū)預測含水層厚度等值線圖富水性分區(qū)，突水風險水文地質剖面圖垂直方向含水層關系突水危險性評價方法水文地質分析法基于勘探數據定性分析水壓計算法計算底板抗水壓強度突水系數法水壓與底板厚度比值多因素綜合評價模糊數學，神經網絡數值模擬在水害預測中的應用滲流場模擬水流方向，流速預測應力場模擬開采擾動影響分析耦合場模擬水-巖-采空相互作用三維可視化直觀展示預測結果人工智能預測技術神經網絡預測多參數非線性關系遺傳算法優(yōu)化自適應參數調整深度學習歷史數據挖掘分析專家系統(tǒng)知識庫輔助決策第四部分：礦井探放水技術探放水理論基礎預探先行，有疑必探先探后掘，先治后采分區(qū)管理，分類施策探放水技術體系地面鉆探放水技術井下鉆探放水技術定向鉆探技術應用綜合物探技術輔助探放水工作的原則和流程資料收集分析確定探放重點區(qū)域制定探放水方案布置鉆孔位置與參數實施鉆探工程鉆探過程監(jiān)測記錄水文地質分析評估安全條件編制報告提出防治措施建議地面鉆探放水技術井下鉆探放水技術150m常規(guī)探放距離工作面前方探測長度5°鉆孔傾角保證排水暢通30m鉆孔間距確保探測無盲區(qū)95%探測覆蓋率安全生產基本要求定向鉆探技術在探放水中的應用1增大探放范圍可達傳統(tǒng)鉆孔難以到達區(qū)域2提高探放精度精確探測特定含水層3降低鉆孔數量一孔多用，節(jié)約成本4實現遠距離探放探放水距離可達1000米以上第五部分：礦井防水工程技術防水煤柱防水巷道防水閘門注漿加固其他措施防水煤柱的留設與優(yōu)化防水煤柱類型永久性煤柱，臨時性煤柱煤柱尺寸計算水壓力，煤巖強度，安全系數優(yōu)化設計方法數值模擬，有限元分析監(jiān)測與評估位移監(jiān)測，應力監(jiān)測防水巷道的設計與施工巷道選線避開富水區(qū)域遠離斷層破碎帶保持足夠安全距離支護結構高強混凝土襯砌防水層設置排水系統(tǒng)設計施工工藝超前探測超前加固嚴格質量控制防水閘門的類型與安裝緊急防水閘門突水事故應急隔離永久性防水閘門長期隔水防護自動防水閘門智能監(jiān)測控制系統(tǒng)注漿加固技術帷幕注漿形成連續(xù)防水屏障裂隙封堵注漿填充水流通道區(qū)域注漿整體改善巖體性質第六部分：礦井治水工程技術應急處理突水事故快速處置疏排水系統(tǒng)有效排除礦井涌水阻隔措施防止水源進入礦井水資源循環(huán)利用變害為利，綜合利用地面預疏排水技術水文地質調查確定含水層分布鉆井布置科學規(guī)劃疏干井位抽水系統(tǒng)配置高效抽水設備監(jiān)測評估動態(tài)監(jiān)控疏干效果井下疏排水系統(tǒng)設計分區(qū)排水分區(qū)域收集與排放水倉系統(tǒng)臨時儲存礦井水泵站系統(tǒng)多級抽排水設施管路系統(tǒng)輸送排水管網水倉設計與建設36h最小容量要求滿足正常涌水量36小時儲存2倍安全容量考慮最大涌水量85%利用系數有效容積占總容積比例主排水泵站設計與管理泵站布置高位設置，多級排水設備選型根據流量揚程科學配置供電系統(tǒng)雙回路供電，防止斷電自動化控制水位監(jiān)測，智能啟停第七部分：特殊水害防治技術巖溶含水層治理技術防治原則疏排結合以疏為主，以堵為輔區(qū)域治理與局部治理結合主要技術地面長距離定向鉆孔疏水井下超前探放水帷幕注漿隔水水力參數監(jiān)測系統(tǒng)砂巖裂隙水防治技術特點分析分布廣泛，富水性變化大探測方法物探與鉆探結合，精確定位防治措施區(qū)域降壓，局部注漿監(jiān)測預警水位變化，涌水量動態(tài)監(jiān)測老空水害防治技術資料收集分析恢復老礦井采掘圖地球物理探測確定老空分布范圍預先疏干鉆孔排空積水充填處理注漿或充填材料封堵突水通道封堵技術通道識別水質分析，流量測定，示蹤試驗封堵材料選擇快凝材料，膨脹材料，化學漿液注漿工藝分段注漿，環(huán)形注漿，多重注漿效果評估壓水試驗，流量監(jiān)測，水質變化第八部分：新型材料在防治水中的應用化學注漿材料聚氨酯，水玻璃，環(huán)氧樹脂高性能混凝土抗?jié)B，抗裂，自愈合復合防水材料防水板，防水卷材，防水涂料納米材料納米硅，納米膨潤土高效防水材料研究進展抗?jié)B性能使用壽命施工難度新型堵水材料的應用快速反應材料秒級凝固，應急堵水膨脹性材料體積膨脹，密封裂隙柔性注漿材料適應變形，保持防水效果高強度材料承受高水壓，長期穩(wěn)定智能防水材料的發(fā)展趨勢感知型材料監(jiān)測滲漏狀態(tài)自修復材料自動愈合微裂縫響應型材料根據水壓變化調整性能多功能復合材料防水、加固一體化環(huán)保型注漿材料的使用傳統(tǒng)材料問題污染地下水對礦工健康危害生態(tài)環(huán)境影響環(huán)保材料優(yōu)勢低毒無害可降解固化物穩(wěn)定資源再利用典型環(huán)保材料植物纖維基生物基聚合物改性粉煤灰工業(yè)副產品復合第九部分：信息化和智能化防治水技術智能決策系統(tǒng)輔助防治水決策大數據分析平臺挖掘規(guī)律，預測風險地理信息系統(tǒng)空間數據管理與分析監(jiān)測傳感網絡實時數據采集與傳輸礦井水文監(jiān)測系統(tǒng)構建傳感設備水位，流量，水質，水壓數據傳輸有線無線結合，實時傳輸數據存儲分級分類，長期保存分析處理趨勢分析，異常報警GIS技術在防治水中的應用空間數據管理地質，水文，工程數據集成三維可視化直觀展示含水層與礦井關系空間分析緩沖區(qū)分析，疊加分析專題圖制作水害風險評價圖，突水預測圖大數據分析在水害預警中的作用模式識別識別突水前兆信息趨勢預測預測涌水量變化關聯分析發(fā)現多因素相互關系聚類分析風險區(qū)域自動劃分智能化防治水決策支持系統(tǒng)數據采集層多源數據實時獲取數據處理層信息融合，知識提取模型應用層預測模型，風險評估決策支持層方案生成，優(yōu)化比選第十部分：礦井水資源化利用礦井水處理分類凈化，達標排放生產回用洗煤，降塵，消防生態(tài)修復濕地建設，灌溉農田礦井水水質分類及處理技術清潔礦井水簡單處理即可回用1輕度污染水沉淀過濾后回用2中度污染水需深度處理后回用3重度污染水特殊工藝處理4礦井水回用技術礦井生產用水采煤機冷卻，液壓支架選煤廠用水煤泥水閉路循環(huán)防塵用水井下噴霧，道路灑水生態(tài)環(huán)境用水綠化，農業(yè)灌溉礦井水資源化利用案例分析95%回用率山西某礦處理后回用比例1200萬年處理量內蒙古某礦井水處理規(guī)模85%成本降低比傳統(tǒng)水資源使用節(jié)約成本礦井水利用的經濟效益分析第十一部分：防治水安全管理法規(guī)標準執(zhí)行相關法律法規(guī)和技術規(guī)范2責任制度明確各級防治水責任應急預案制定并演練水害應急預案教育培訓提高全員防治水技能防治水法規(guī)和標準體系法律法規(guī)安全生產法，煤礦安全規(guī)程技術標準防治水規(guī)定，技術規(guī)范企業(yè)規(guī)章防治水實施細則，操作規(guī)程防治水安全責任制度1礦長負責制全面負責防治水工作2部門分工負責各專業(yè)部門職責明確3區(qū)隊責任制落實區(qū)域防治水措施4班組和個人責任執(zhí)行具體防治水操作防治水應急預案編制與演練預案分級綜合預案，專項預案，現場處置方案關鍵內容應急組織，響應程序，處置措施演練方式桌面推演，功能演練，實戰(zhàn)演練評估改進總結分析，持續(xù)完善防治水技術培訓體系建設管理人員培訓決策能力，風險管理技術人員培訓專業(yè)知識，技術應用作業(yè)人員培訓操作規(guī)程，應急處置考核評估理論測試，實操考核第十二部分：礦井防治水技術發(fā)展趨勢智能化趨勢智能監(jiān)測，自動預警一體化趨勢防治結合，綜合應用生態(tài)化趨勢礦井水資源化，環(huán)境友好精準化趨勢精細勘探，定向