煤礦水害防治科技發展對策（2014）

煤礦水害防治科技發展對策

(2014)

國家安全監管總局

國家煤礦安監局

2014 年 11 月

1

目

錄

一、我國煤礦水害及防治技術現狀 ............................................................... 2

1.1 煤礦水害現狀 ........................................................................................... 2

1.2 煤礦水害防治技術現狀 .......................................................................... 11

二、我國煤礦水害防治存在的主要問題 ..................................................... 14

2.1 煤礦水害防治基礎理論存在的主要問題............................................... 14

2.2 現有煤礦水害防治技術與裝備存在的主要問題 ................................... 14

2.3 平台建設存在的主要問題 ...................................................................... 16

2.4 煤礦水害防治管理工作存在的主要問題............................................... 16

三、我國煤礦水害防治科技發展對策 ......................................................... 19

3.1 我國煤礦水害防治總體發展思路 .......................................................... 19

3.2 我國煤礦水害防治科技發展對策 .......................................................... 19

四、工作建議 ................................................................................................ 30

2

一、我國煤礦水害及防治技術現狀

1.1 煤礦水害現狀

1.1.1 我國煤礦水害的分區特征

根據我國聚煤區的不同水文地質特征和自然地理條件，以及礦井

水對生產的危害程度，可將全國煤礦水害劃分為 6 個水害區，見圖

1-1。

(1)華北石炭二疊紀岩溶—裂隙水水害區

主要分布在河北、山東、山西、河南、陝西、江蘇、安徽等省份。

煤礦突水較頻繁，湧水量大或特大(1000～123180m3/h)，水害主要

致災因素包括奧灰水、斷層、陷落柱等。

(2)華南晚二疊世岩溶水水害區

位於我國淮陽古陸以南、川滇古陸以東的長江流域，包括蘇南、

皖南、江西、湖南、廣東、廣西、貴州、雲南、四川等。煤礦突水頻

繁，突水量大(2700～27000m3/h)，容易造成淹井，礦井正常湧水量

大(3000～8000m3/h)。水害主要致災因素包括岩溶水(岩溶管道)、

地表水等。

(3)東北侏羅紀煤田裂隙水水害區

位於東北和內蒙古東部的新華夏係巨型沉降帶內。煤礦受山間穀

地河流地表水和第四係鬆散層水影響嚴重。水害主要致災因素包括煤

層頂板水和導水裂縫帶等。

(4)西北侏羅紀煤田裂隙水水害區

位於昆侖—秦嶺構造帶以北，包括新疆、青海、甘肅、寧夏、陝

西北部和內蒙古西南部廣大地區。該區頂板水害突出，第四係水害較

嚴重。水害主要致災因素包括煤層頂板水和導水裂縫帶等。

3

圖 1-1 我國煤礦水害分布特征圖

圖中：1.華北石炭二疊紀岩溶—裂隙水水害區;2.華南晚二疊世岩溶水水害區;

3.東北侏羅紀煤田裂隙水水害區; 4.西北侏羅紀煤田裂隙水水害區;

5.西藏—滇西中生代煤田裂隙水水害區;6.台灣古近紀煤田裂隙—孔隙水水害區。

(5)西藏—滇西中生代煤田裂隙水水害區

該區主要分布在昆侖山以南，西昌—昆明以西的廣大區域。該區

主要聚煤期為晚三疊世和早白堊世。該區屬於濕潤—亞濕潤氣候區，

年降雨量為300～600mm的地區約占55%，年降雨量為800～1000mm

的地區約占 35%，年降雨量為 1000～2000mm 的地區約占 10%。區

內煤礦的特點是開采規模小，受水害威脅尚不嚴重。

(6)台灣古近紀煤田裂隙—孔隙水水害區

4

該區主要分布在台灣省區域。該區屬於濕潤氣候區，年降雨量為

1800～4000mm的地區約占95%以上。區內煤礦的特點是開采規模小，

受水害威脅尚不嚴重。

綜上所述，我國煤礦水害主要分布在華南、華北、東北和西北 4

大區域，據統計，近 5 年發生的水害事故均在上述 4 大區域見表 1-1。

表 1-1 我國主要水害區近 5 年發生的水害事故及死亡人數統計表

年份

華北水害區

華南水害區

東北水害區

西北水害區

水害事故

起數

死亡

人數

水害事故

起數

死亡

人數

水害事故

起數

死亡

人數

水害事故

起數

死亡

人數

2009 年

4

6

36

118

7

42

0

0

2010 年

8

60

23

65

3

44

4

55

2011 年

6

30

24

108

11

40

3

14

2012 年

5

34

10

37

6

47

3

4

2013 年

5

28

11

32

2

22

3

7

合計

28

158

104

360

29

195

13

80

1.1.2 我國煤礦水害的主要類型

我國煤礦地質條件複雜，煤礦突水與地質構造、采礦活動、地應

力、地下水水力特征等因素有關。水害類型，按水源劃分可以分為：

地表水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水;按導水通道劃分可以分

為：斷層水、裂隙水、陷落柱水、鑽孔水;按與煤層的相對位置劃分

可以分為：頂板水、底板水。

1.1.3 我國煤礦的水文地質類型

截至 2012 年 6 月 30 日，全國共有 11504 個礦井開展了水文地質

類型劃分。其中極複雜型礦井 78 個，占總數的 0.68%;複雜型礦井

827 個，占 7.19%;中等型礦井 4141 個，占 36%;簡單型礦井 6458

個，占 56.14 %，見圖 1-2。

5

圖1-2 全國11504個礦井水文地質類型劃分結果對比圖

水文地質類型複雜、極複雜煤礦共有 905 個，主要分布在：山西、

黑龍江、安徽、山東、河南、湖南、重慶、四川、貴州、甘肅、河北、

陝西、江西等地區，見圖 1-3。這些地區常發生重特大透水事故，是

煤礦水害防治工作重點監管監察的地區(注：由於尚未對各礦井上報

的水文地質類型劃分結果開展複審工作，部分礦井的劃分結果可能不

完全符實，有待進一步審核確認)。

圖 1-3 我國各省份礦井水文地質類型為複雜、極複雜煤礦數量分布圖

1.1.4 我國大水煤礦分布特征

大水煤礦指礦井正常湧水量超過 1000m

3/h 的煤礦。根據國家煤

礦安監局 2012 年統計資料，全國共有 61 個大水煤礦。其中井工礦湧

水量最大的是陝西的錦界煤礦，正常湧水量為 4900m

3/h，最大湧水量

6

為 5499 m

3/h;露天礦湧水量最大的是內蒙古元寶山煤礦，正常湧水

量為 11250 m

3/h，最大湧水量為 12500 m

3/h。全國各省份大水煤礦統

計數據見表 1-2 和圖 1-4。

可以看出，全國大水煤礦主要集中在河南、河北、山東、內蒙古、

黑龍江等地區，水害類型主要為老空水、岩溶水、地表水、頂板水等。

表 1-2 全國各省份大水煤礦統計數據一覽表

地區

大水礦井

數量(個)

礦井湧水量(m

3/h)

主要水害類型

正常湧水量

最大湧水量

河北

11

1050～1999

1348～2550

岩溶水、老空水、構造水

山西

2

1400～1800

1500～2000

岩溶水、老空水、頂板水

內蒙

6

1140～11250

1358～12500

岩溶水、地表水、裂隙水

遼寧

1

1015

1134

老空水、頂板水

黑龍江

5

1034～2300

1540～2811

老空水、頂板水、地表水

江蘇

1

1200

1500

岩溶水、老空水

安徽

1

1000

1157

岩溶水、老空水、地表水

江西

1

1000

6870

岩溶水、老空水、地表水

山東

7

1001～2045

1560～2700

岩溶水、老空水、地表水

河南

18

1033～4500

1057～5940

岩溶水、老空水、地表水

廣西

2

1500～1860

1800～11500

岩溶水、老空水、地表水

四川

3

1270～1810

1763～3000

岩溶水、老空水

陝西

3

1050～4900

1200～5499

頂板水、老空水、地表水

注：1. 大水煤礦指礦井正常湧水量超過 1000m

3/h 的煤礦。

2. 隨著煤礦生產條件的變化，其礦井湧水量大小也在不斷變化，表中各省份大水煤礦

的數量為 2012 年統計結果，僅供參考，各個煤礦具體湧水量數據以實時觀測結果為準。

圖 1-4 全國各省份大水煤礦數量對比圖

7

1.1.5 近年來煤礦水害事故特征

近年來水害事故特征主要表現在以下幾個方麵：

一是重大事故仍然多發，甚至出現反彈。2011 年，全國煤礦發

生水害事故 44 起，同比上升 15.8%。其中較大水害事故 16 起，死亡

78 人，同比分別上升 23.1%和 30%。2013 年，全國煤礦共發生水害

事故 21 起，死亡 89 人。較大水害事故 10 起，死亡 47 人。重大水害

事故 2 起，死亡 28 人。2009~2013 年事故起數和死亡人數對比情況

見圖 1-5。

0

10

20

30

40

50

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年

年份

事故起數(起)

0

50

100

150

200

250

死亡人數(人)

事故起數(起)

死亡人數(人)

圖 1-5 2009~2013 年水害事故起數和死亡人數對比圖

二是較大以上事故所占比例大。2012 年較大水害事故占全國煤

礦較大事故總數的 11.3%;重大水害事故占全國煤礦重大事故總數的

31.3%;2013 年較大事故占全國煤礦較大事故總數的 21.7%，重大水

害事故占全國煤礦重大事故總數的 14.3%。

三是老空水、灰岩水和地表水為主要水害水源。近 5 年來，63

起較大水害事故中，老空水 58 起，占 92%;灰岩水 3 起，占 4.8%;

地表水 2 起，占 3.2%。23 起重大事故中，老空水 18 起，占 78.3%;

灰岩水 2 起，占 8.7%，地表水 3 起，占 13%，見表 1-3、圖 1-6 和圖

1-7。

8

表 1-3 近 5 年水害事故水源情況表

年份

較大事故

重大以上事故

老空水

灰岩水

地表水(洪水、

河流潰水等)

老空水

灰岩水

地表水(洪水、

河流潰水等)

2009 年

14

1

1

3

1

0

2010 年

12

1

0

4

1

1

2011 年

15

1

0

5

0

1

2012 年

8

0

0

4

0

1

2013 年

9

0

1

2

0

0

合計

58

3

2

18

2

3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

事故起數(起)

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年年份

老空水

灰岩水

地表水

圖 1-6 近 5 年較大水害事故水源統計柱形圖

0

1

2

3

4

5

6

事故起數(起)

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年

年份

老空水

灰岩水

地表水

圖 1-7 近 5 年重大以上水害事故水源統計柱形圖

四是鄉鎮煤礦水害事故最為嚴重。近 5 年來全國煤礦發生水害事

故按所有製統計情況見表 1-4、圖 1-8 和圖 1-9。

9

表 1-4 近 5 年來全國煤礦發生水害事故按所有製統計表

年份

國有重點煤礦

國有地方煤礦

鄉鎮煤礦

起數

人數

起數

人數

起數

人數

2009 年

2

2

5

12

40

152

2010 年

7

82

5

12

26

130

2011 年

8

30

4

6

32

156

2012 年

3

8

3

23

18

91

2013 年

6

37

4

12

11

40

合計

26

159

21

65

127

569

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

事故起數(起)

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年

年份

國有重點煤礦

國有地方煤礦

鄉鎮煤礦

圖 1-8 近 5 年全國煤礦發生水害事故數量按所有製對比圖

0

20

40

60

80

100

120

140

160

死亡人數(人)

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年

年份

國有重點煤礦

國有地方煤礦

鄉鎮煤礦

圖 1-9 近 5 年全國煤礦水害事故死亡人數按所有製對比圖

五是掘進工作麵為主要透水部位。近5年來，較大透水事故和重

大及以上透水事故中，在掘進工作麵發生的事故數分別占總數的

63.49%和69.57%。相關統計情況見表1-5，圖1-10，圖1-11，圖1-12

和圖1-13。

10

表1-5 近5年來水害事故發生部位統計表

年份

較大事故礦井

重大及以上事故礦井

掘進工作麵

采煤工作麵

其他

掘進工作麵 采煤工作麵 其他

2009年

10

1

5

3

1

0

2010年

9

1

3

5

0

1

2011年

9

5

2

4

1

1

2012年

6

1

1

3

2

0

2013年

6

3

1

1

1

0

合計

40

11

12

16

5

2

19.05%

17.46%

63.49%

掘進工作麵

采煤工作麵

其他

圖 1-10 近 5 年來全國煤礦較大透水事故發生部位分布圖

8.70%

21.74%

69.57%

掘進工作麵

采煤工作麵

其他

圖 1-11 近 5 年來全國煤礦重大及以上透水事故發生部位分布圖

11

0

2

4

6

8

10

12

事故起數(起)

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年

年份

掘進工作麵

采煤工作麵

其他

圖 1-12 近 5 年全國煤礦較大透水事故發生部位對比圖

0

1

2

3

4

5

6

事故起數(起)

2009年

2010年

2011年

2012年

2013年

年份

掘進工作麵

采煤工作麵

其他

圖 1-13 近 5 年全國煤礦重大及以上透水事故發生部位對比圖

1.2 煤礦水害防治技術現狀

煤礦水害防治技術分為預防與治理兩個方麵。水害預防技術包括

探測、預測、監測技術等，其中探測技術手段有物探、鑽探、化探等;

水害治理技術是根據具體的礦井水文地質條件和水害類型與特點，通

過專門的水害防治設備和工程，對水害進行治理的技術方法。

1.2.1 煤礦水害防治探測技術與裝備發展現狀

(1)物探技術與裝備

目前，地麵物探技術手段包括二維和三維地震勘探、瞬變電磁法、

高密度電法、直流電法、可控源音頻大地電磁測深、地質雷達、瑞利

12

波和孔間透視等，其中：三維地震勘探是煤礦隱伏地質構造、不良地

質體探查的最佳手段，地麵瞬變電磁法在探測地下含水低阻地質體方

麵具有獨特優勢，如充水采空區、含水陷落柱等。

井下物探技術手段包括無線電波透視、瞬變電磁法、直流電法，

高密度電法、便攜式探水 CT、地質雷達、音頻電透視等電磁波探測

技術以及槽波地震、MSP(礦井地震)、微震監測、瑞利波勘探、多

分量地震探測等彈性波探測技術。上述方法手段中，直流電法、瞬變

電磁法、地質雷達法、瑞利波勘探、礦井地震探測技術與裝備的應用

較廣。

(2)鑽探技術與裝備

用於煤礦水害防治的鑽探技術包括井下和地麵兩種類型，使用的

鑽探技術有常規回轉鑽進和定向鑽進技術。近年來取得較大進展的鑽

探技術有精確定位與造斜分支鑽探技術、井下長距離近水平定向鑽探

技術、地麵大口徑定向鑽探技術等。定向鑽進技術以先進的隨鑽測控

技術為依托，可對鑽孔軌跡進行實時測量和精確控製，使鑽孔在目的

層位延伸或精確中靶。

(3)化探技術與裝備

水文地球化學探測技術是礦井水害防治工作中的一種重要手段，

在礦井突水水源判別方麵效果顯著，是一種快速、經濟、實用的方法。

多年來的理論研究和實踐表明，水化學和同位素方法是探查地下水成

因、賦存條件、分布特征、運移規律等的重要方法。

常規水化學分析主要從離子含量、礦化度、硬度、堿度、pH 值、

Eh 值等進行分析。利用離子含量分析可以大概得出地下水的運移情

況、水交替強度、水力聯係強弱等。除了常規水化學分析外，應用同

位素理論與方法可以解決許多有關地下水的滲流問題，如：測定地下

水年齡，研究地下水起源、形成與分布規律，示蹤地下水的運動，測

定水文地質參數，研究地下水化學組分的來源。目前應用最多的環境

同位素有2H、3H、18O 以及13C、14C 等。

1.2.2 煤礦水害預測技術發展現狀

13

目前煤礦水害預測技術主要包括礦井湧水量預測和頂、底板突水

預測。礦井湧水量預測計算方法主要有經驗公式法、解析法、數值法、

人工智能法，其中經驗公式法、解析法、數值法在現場實際工作中應

用較為廣泛。常用突水預測方法包括：頂板透水“三圖—雙預測”法、

底板突水“脆弱性指數”法、“突水係數”法、“五圖—雙係數”法等。

1.2.3 煤礦水害監測預警技術與裝備發展現狀

突水監測工作是實現水體上或水體下安全采煤的前提條件。根據

監測環境不同，頂板或底板水的監測可分為地麵監測和井下監測;根

據監測對象不同，可分為地下水動態監測和突水監測;根據監測條件

不同，可分為自然條件下監測和采礦條件下監測。

在國內，已開發了一係列突水監測數據采集係統、數據處理技術

和相關軟件。此外，在監測方法上，提出了監測中間指示層地下水位

方法、實時監測含水層富水性物探方法;在監測指標上，常用的預警

指標有水量、水壓、水溫、水質和視電阻率等。

1.2.4 煤礦水害治理技術與裝備發展現狀

煤礦水害治理技術可分為水害隱患治理技術和災後治理技術兩

個方麵。其中，應用較廣的隱患治理技術包括煤層底板注漿加固與改

造技術、井筒預注漿技術、構造預注漿技術及帷幕注漿技術等;近年

來取得較大發展的災後治理技術有災害治理前期的導水通道綜合物

探探查技術、導水通道定向導斜與分支鑽探技術，以及後期的巷道阻

水牆和陷落柱止水塞建造技術。

1.2.5 煤礦水害應急救援技術與裝備發展現狀

近年來，國內水害應急救援技術的發展主要集中在大型潛水泵追

排水技術、快速鑽進技術、大口徑救援鑽孔技術、快速注漿封堵救援

技術、突水水源快速檢測與識別技術等。國外水害應急救援技術優勢

主要在救援孔作業方麵，有美國雪姆 T 係列車載移動鑽機、阿特拉斯

公司的 RD 係列鑽機、寶峨公司的 RB 係列鑽機和土力公司的 G 係列

鑽機等。我國中煤科工集團西安研究院現已研製出與國外鑽機功能接

近的應急救援鑽機。

14

二、我國煤礦水害防治存在的主要問題

2.1 煤礦水害防治基礎理論存在的主要問題

2.1.1 老空水害隱患探查的地球物理基礎研究不足

目前，針對不同深度、不同尺寸、冒落或未冒落、充水或未充水

等不同賦存狀態的老空區，其地球物理特征的基礎研究嚴重不足;對

於老空區地球物理探測技術與裝備的有效探測距離、探測精度等，理

論分析、數值模擬、物理模擬以及實物驗證等基礎研究均嚴重滯後。

2.1.2 深部煤層底板突水機理認識和研究不足

隨著煤礦向深部延伸開采，煤礦開采的水文地質條件變得越來越

複雜，水害隱患越來越嚴重，以往對煤層底板突水機理的認識已不能

滿足深部煤層開采水害防治工作的需求。

2.1.3 頂板含水層透水機理認識和研究不足

西北侏羅紀煤田裂隙水水害區位於幹旱半幹旱氣候區，但是在幹

旱少雨的情況下一些礦井卻水害不斷，時常發生水害事故。說明對頂

板含水層透水機理認識和研究不足，需要進一步強化頂板含水層透水

機理的研究，為西北侏羅紀煤田的安全高效開采提供可靠的理論基

礎。

2.2 現有煤礦水害防治技術與裝備存在的主要問題

2.2.1 探測技術與裝備存在的主要問題

(1)物探技術與裝備

井下物探技術盡管現有技術與裝備種類繁多，但是由於煤礦井下

特有的非半空間、非全空間條件下物探技術的基礎理論研究比較薄

弱，且煤礦井下存在較為嚴重的電磁幹擾環境等，導致煤礦井下電磁

法勘探存在多解性、漏報率與誤報率偏高等問題。

地麵物探技術受探測距離、地形影響等，探測精度相對較低。例

如，三維地震技術可以查明落差大於 5m 的斷層、長軸直徑 30m 以上

的陷落柱、老窯采空區的範圍，但該技術受地質條件的製約較大，隨

15

著探測深度增加其探測精度相應降低，對小型陷落柱、小斷層、采掘

巷道等探測精度仍然不夠;地麵瞬變電磁技術由於受地形影響大、深

度定位精度低以及低阻屏蔽等問題的存在，同樣難以實現對小型陷落

柱、奧灰頂部富水性等精確探測。

(2)探放水技術與裝備

探放水技術與裝備方麵，無論是常規回轉鑽進技術與裝備，還是

近年來發展較快的定向鑽進技術與裝備，都存在高水壓含水層鑽進困

難、堅硬地層鑽進效率低、鬆軟破碎地層無法成孔以及探測目標層控

製範圍小等問題。

(3)化探技術與裝備

水化學探查技術近年來在水質數據分析和水源快速判別理論方

麵取得了一定的進展，但部分礦區尚未建立充水水源水化學特征數據

庫，無法滿足突水水源快速判別的需求。此外，利用常規水化學分析

方法對某些類型突水水源判別仍存在較大偏差。

2.2.2 監測預警技術與裝備存在的主要問題

煤礦水害監測監控技術在數據采集係統、數據處理技術、可視化

技術等方麵仍然麵臨一些技術難題。如：突水監測預警閾值難以確定;

老空透水、隱伏導水陷落柱、斷層突水等重大突水災害在掘進、回采

過程中難以精確監測等。

2.2.3 治理技術與裝備存在的主要問題

注漿封堵技術在煤礦突水事故的搶險救災及突水點治理過程中

發揮了至關重要的作用。然而，目前對動水條件下漿液的擴散與固結

規律研究不足，對不同水動力條件下的注漿堵水工藝尚缺乏係統的實

驗研究。

2.2.4 應急救援技術與裝備存在的主要問題

目前地麵大直徑救援鑽孔快速施工技術及配套鑽具與救援裝備

需進一步發展完善，對突水水源的現場快速檢測與識別技術裝備還需

進一步推廣應用。此外，地麵與井下被困人員之間的通信問題尚未有

效解決。

16

2.3 平台建設存在的主要問題

平台建設是推進煤礦水害防治技術創新及專業資源社會共享的

重要基礎。然而，目前尚未成立由國家安全監管總局授權、國內水害

防治專業機構承擔(或牽頭)的煤礦水害防治工程技術中心，缺乏從

礦井、礦業集團、駐地煤礦安監機構到國家煤礦安監局的水害綜合信

息管理平台，在水害防治國家重點實驗室和工程示範基地建設方麵還

存在不足。

2.4 煤礦水害防治管理工作存在的主要問題

2.4.1 部分煤礦企業重視程度不夠，水害防治安全投入不足

部分煤礦企業存在著“重生產輕安全”的現象，沒有把煤礦安全發

展擺到應有高度，對煤礦水患抱有僥幸心理，對國家煤礦水害防治工

作部署貫徹落實不力，對非生產性投入積極性不高，缺乏有效的煤礦

水害防治的投入保障機製。

據統計，全國有水害的煤炭企業共設立水害防治專業機構 10559

個，仍有 945 個未設水害防治專業機構。其中，廣西、陝西的水害防

治專業機構不到 70%。全國水害防治專業機構設立情況見圖 2-1。

圖 2-1 我國各省份水害防治專業機構設立情況對比圖

全國煤炭企業裝備探放水鑽機共有 23828 台，平均每個礦井約 2

台。其中北京、河北、山西和江蘇等地，每個礦井配備鑽機超過 4 台;

廣西、甘肅等地平均每個礦井不到 1 台，全國探放水鑽機配置情況見

17

圖 2-2。此外，在物探及化探裝備方麵，目前僅有部分大中型煤礦配

備。由於裝備數量不足，無法保障安全需要。

圖 2-2 我國各省份探放水鑽機配置情況對比圖

2.4.2 煤礦企業水害防治專業人員不足

煤礦水害防治工作是理論、技術和實踐性很強的工作，要求從業

人員具有一定理論知識和熟悉水害防治技能，還要有豐富的地質實踐

知識和較強的實踐經驗。因此，專業人才的培養周期較長，同時受煤

炭地質勘查、煤礦生產現場條件艱苦、收入待遇低等因素影響，吸引

不了人才、留不住人才，造成了專業技術人才嚴重不足的尷尬狀況。

據統計，全國現有水害防治專業技術人員共 18748 名，平均每個

礦井 1.63 名。其中，遼寧、湖北、廣西地區每個礦井平均不到 1 人

(見圖 2-3)，遠遠滿足不了煤礦水害防治工作的需要。

18

圖 2-3 我國各省份煤礦專業水害防治人員配備情況

另外，全國現有持證探放水工共 42181 名，平均每個礦井有 3.67

名。其中，福建、江西、湖北、湖南、四川、雲南、甘肅、青海、新

疆及新疆生產建設兵團平均每礦不到 2 名(見圖 2-4)。

圖 2-4 我國各省份煤礦持證探放水工配備情況

19

三、我國煤礦水害防治科技發展對策

3.1 我國煤礦水害防治總體發展思路

煤礦水害防治應堅持“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，

按照“預測預報，有疑必探，先探後掘，先治後采”的水害防治原則，

認真落實“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施。緊扣“兩個”煤礦

水害防治重點，加強“兩類”水害防治技術的推廣與研發，采取“四

項”煤礦水害防治科技發展對策，為實現煤礦安全形勢持續、穩定好

轉奠定堅實的科技基礎。

3.2 我國煤礦水害防治科技發展對策

3.2.1 緊扣“兩個”煤礦水害防治重點

一是以老空水、灰岩水突(透)水水源為防治重點;二是以垂向

導水斷層和陷落柱突水通道為防治重點。要在全麵加強水害防治工作

的基礎上，有針對性地加強老空水、灰岩水、斷層水和陷落柱水害的

探查、監測、預測及治理研究。

老空水、灰岩水突水水源，導水斷層、陷落柱突水通道，均屬隱

蔽致災因素。必須對受水害威脅嚴重的煤礦開展隱蔽致災因素普查，

有針對性地製定水害防治措施，並將防治措施報當地煤監機構審查備

案，督促落實。

針對以上“兩個”煤礦水害防治重點。老空水可采取的防治措施

包括老空區調查和探查、積水量估算、老空水疏放、防隔水煤(岩)

柱留設、防水閘牆設置等。

灰岩水可采取的防治措施包括灰岩水文地質條件多手段綜合探

查與試驗、帶(水)壓開采、防隔水煤(岩)柱留設、底板隔水層加

固或含水層改造等。

導水斷層可采取的防治措施包括多手段綜合探查、超前預注漿、

防隔水煤(岩)柱留設等。

20

導水陷落柱可采取的防治措施包括多手段綜合探查、中間指示層

放水試驗探查、超前預注漿、防隔水煤(岩)柱留設等。

3.2.2 加強“兩類”水害防治技術的推廣與研發

一是推廣現有先進成熟的水害防治技術與裝備，全麵提升礦井水

害防治能力(見表 3-1，表 3-2);二是加強水害防治亟需技術的研究，

引領技術與裝備的發展方向(見表 3-3)。

表 3-1 4 大主要水害區可推廣的成熟水害防治技術與裝備一覽表

水害區

主要水

害問題

可推廣應用的成熟技術

可推廣應用的成熟裝備

華北石炭

二疊係岩

溶—裂隙

水水害區

奧灰水、

斷層、陷

落柱

三維地震勘探技術

ARISE 數字地震勘探儀;408、428 係列地震儀;

Geovecteur Plus 地震數據處理係統

地麵及井下電法勘探技術

Terra TEM 瞬變電磁儀;YD32(A)礦用高分辨直

流電法儀; YTS625 礦用本安型探水 CT

地麵及井下超前鑽探與注

漿技術

美國雪姆 T130XD、T200XD 係列車載鑽機;MDY-60

型全液壓車載鑽機;ZDY 係列探放水鑽機;多功

能注漿站

水文地質條件綜合探查與

帶壓開采配套技術

突水水源水化學快速判別係統;礦井水情實時監

測係統;Feflow、Visual Modflow 地下水流數值

模擬軟件包

東北侏羅

紀煤田裂

隙水水害

區

煤層頂

板水、導

水裂縫

帶

＀維地震勘探技術

ARISE 數字地震勘探儀;408、428 係列地震儀;

Geovecteur Plus 地震數據處理係統

西北侏羅

紀煤田裂

隙水水害

區

地麵及井下電法勘探技術

Terra TEM 瞬變電磁儀;YD32(A)礦用高分辨直

流電法儀; YTS625 礦用本安型探水 CT

地麵及井下定向鑽探及疏

放頂板水技術

美國雪姆 T130XD、T200XD 係列車載鑽機;MDY-60

型全液壓車載鑽機;ZDY 係列探放水鑽機

華南晚二

疊世岩溶

水水害區

岩溶水

(岩溶

管道)、

地表水

地麵及井下電法勘探技術

Terra TEM 瞬變電磁儀;YD32(A)礦用高分辨直

流電法儀; YTS625 礦用本安型探水 CT

地麵及井下超前鑽探與注

漿技術

美國雪姆 T130XD、T200XD 係列車載鑽機;MDY-60

型全液壓車載鑽機;ZDY 係列探放水鑽機;多功

能注漿站

4 大水害分區共有問題

上述四大

水害分區

老空水

小煤窯非法超層越界地麵

實時監測技術

地麵被動地震監測儀

三維地震勘探技術

ARISE 數字地震勘探儀;408、428 係列地震

儀;Geovecteur Plus 地震數據處理係統

地麵及井下電法勘探技術

Terra TEM 瞬變電磁儀;YD32(A)礦用

高分辨直流電法儀; YTS625 礦用本安型

探水 CT

地麵及井下超前鑽探與注

漿技術

美國雪姆 T130XD、T200XD 係列車載鑽機;

MDY-60 型全液壓車載鑽機;ZDY 係列探放

水鑽機;多功能注漿站

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表 3-2 現有成熟可推廣的水害防治技術、裝備及供應商一覽表

序

號

水害防治技術

配套裝備

裝備供應商

1

三維地震勘探技術

ARISE 數字地震勘探儀

加拿大 GEO-X SYSTEM 公司

408、428 係列地震儀

法國 SERCEL 公司

Geovecteur Plus 地震數據處理係統

法國地球物理公司

2

電法勘探技術

Terra TEM 瞬變電磁儀

澳大利亞 Alpha 公司

YTS625 礦用本安型探水 CT

北京華安奧特科技有限公司

3

井下直流電法探查技術

YD32(A)礦用高分辨直流電法儀

中煤科工集團西安研究院

4

井下槽波地震探測技術

礦用防爆無纜地震儀

中煤科工集團西安研究院

5

小窯非法開采監測係統

地麵被動地震監測儀

中煤科工集團西安研究院

6

水文地質試驗技術

礦井水情實時監測係統

中煤科工集團西安研究院; 西

安科技大學;山東科技大學;華

北科技學院等

Feflow、Visual Modflow 地下水流數

值模擬軟件包

德國 Wasy 研究所(Feflow)

加拿大斯倫貝謝水務公司

(Visual Modflow)

突水水源水化學快速判別係統

中煤科工集團西安研究院

7

井下探放水技術

ZDY 係列探放水鑽機

中煤科工集團西安研究院

8

突水災害治理技術

美國雪姆 T130XD、T200XD 係列車載

鑽機

美國雪姆公司

MDY-60 型全液壓車載鑽機

中煤科工集團西安研究院

多功能注漿站

中煤科工集團西安研究院

我國煤礦水害主要分布在華北、西北、東北和華南 4 大水害區，

結合目前我國煤礦安全生產工作的實際情況，針對這 4 大水害區的特

征分別提出相應的成熟與亟需水害防治技術如下：

華北石炭二疊係岩溶—裂隙水水害區：需要加大推廣應用的技術

有三維地震勘探技術、地麵及井下電法勘探技術、地麵及井下充水水

源快速識別技術、地麵及井下超前鑽探與注漿技術、水文地質條件綜

合探查與帶壓開采配套技術等。

亟待研究的課題是導水斷層和陷落柱精細探測技術、井下高承壓

含水層定向鑽探及疏放技術、奧灰頂部利用與注漿改造技術、底板水

害實時監測與可視化預警技術、掘進巷道構造及富水性超前探測及在

22

線預警技術、深部煤層底板突水危險性評價技術等。

西北、東北侏羅紀煤田裂隙水水害區：需要加大推廣應用的技術

有地麵三維地震勘探技術、地麵及井下電法勘探技術、地麵及井下充

水水源快速識別技術、地麵及井下定向鑽探及疏放頂板水技術等。

亟待研究的課題是頂板含水層湧水量預測技術研究、掘進巷道構

造與富水性超前探測及在線預警技術、綜放條件下頂板含水層水害防

治技術研究等。

華南晚二疊世岩溶水水害區：需要推廣應用的技術有地麵及井下

電法勘探技術、地麵及井下充水水源快速識別技術、地麵及井下超前

鑽探與注漿技術等。

亟待研究的課題是岩溶管道探測與治理技術、頂底板水害實時監

測與預警技術、掘進巷道構造與富水性超前探測及在線預警技術、頂

底板灰岩突水危險性評價技術等。

針對四大水害區共有的老空水致災因素，在老空水探查方麵，采

用小煤窯非法超層越界地麵實時監測係統，可以及時發現老窯的非法

采掘活動，“防患於未然”;采用地麵三維地震與瞬變電磁法聯合探測

的手段，超前圈定小煤窯老空區的分布範圍，利用鑽探手段進行探查

驗證;同時，利用礦井物探、井下鑽探等手段，進行掘進工作麵跟蹤

探測，形成地麵與井下聯合的探測模式。

對於老空水防治方麵，亟待研究的課題是多手段綜合物探探測與

分析技術、地麵核磁共振電法探測技術、井下三維電磁探測技術與裝

備等。

3.2.3 采取“四項”煤礦水害防治科技發展對策

一是深入開展基礎理論研究;二是進一步加強關鍵技術與裝備研

發;三是積極推進平台建設;四是完善煤礦水害防治管理體係。煤礦

水害防治科技發展對策圖見圖 3-1。

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圖 3-1 煤礦水害防治科技發展對策圖

煤礦水害防治科技發展技術路線見圖 3-2。

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