本書從介紹我國(guó)礦井水害的現(xiàn)狀及原因分析入手，簡(jiǎn)要介紹了水文地質(zhì)條件研究的內(nèi)容，對(duì)礦井水文地質(zhì)工作、礦井充水條件與水文地質(zhì)類型劃分和礦井涌水量預(yù)測(cè)等內(nèi)容進(jìn)行了較為系統(tǒng)分析與論述，重點(diǎn)介紹了當(dāng)前礦井水害防治的技術(shù)與方法、注漿堵水技術(shù)和礦井排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，對(duì)煤礦突水事故的搶險(xiǎn)與救災(zāi)技術(shù)予以必要的介紹，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境與水污染的防治進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)。為了學(xué)以致用，書中提供了近40個(gè)不同類型、具有較大影響的典型煤礦突水事故與案例。    本書可作為高等院校地質(zhì)、采礦、安全、測(cè)繪、環(huán)境等學(xué)科專業(yè)的高年級(jí)學(xué)生作為礦井水害防治課程的教學(xué)用書，也可作為礦井防治水領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)。

我國(guó)是世界上煤炭消耗最多的國(guó)家,原煤總產(chǎn)量的95%來(lái)自井工開(kāi)采。我國(guó)煤田地質(zhì)條件十分復(fù)雜,是世界上煤礦開(kāi)采受水害最嚴(yán)重的國(guó)家之一,受水威脅的煤炭?jī)?chǔ)量占探明儲(chǔ)量的27%。煤礦在生產(chǎn)與建設(shè)過(guò)程中,頻繁發(fā)生的突(涌)水災(zāi)害嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn),輕則影響礦井正常生產(chǎn),重則直接危及職工生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全。

隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展,礦井開(kāi)采的范圍和深度不斷加大,尤其是隨著現(xiàn)代化開(kāi)采設(shè)備的使用和開(kāi)采方法的改進(jìn),大縱深、大面積、大采高、快速度的現(xiàn)代化高效開(kāi)采,大大提高了開(kāi)采量和開(kāi)采強(qiáng)度。開(kāi)采過(guò)程中所面臨的地質(zhì)問(wèn)題越來(lái)越多,受水害的影響越來(lái)越強(qiáng),煤礦水害事故發(fā)生的條件、威脅程度及水害形成機(jī)理都在發(fā)生變化。大氣降水、地表水、地下水、老窯(空)水、陷落柱和斷層帶水等引發(fā)的礦井突水、突泥(砂)事故頻發(fā),特別是群死群傷重大事故時(shí)有發(fā)生,給國(guó)家和人民帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失巨大,人身傷害、意外死亡極其慘痛。故此,礦井水害防治工作越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注,促使各級(jí)政府和企業(yè)高度重視。

我國(guó)幅員遼闊,煤炭種類多,分布范圍廣,成煤環(huán)境與地質(zhì)條件差異大,煤礦水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜。加之,煤礦水文地質(zhì)人才缺乏,研究方法與技術(shù)裝備不夠先進(jìn),對(duì)礦井水文地質(zhì)的研究程度不夠,從而造成水文地質(zhì)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)難度很大。

當(dāng)前,煤炭行業(yè)雖然受“限能壓產(chǎn)”等政策性、結(jié)構(gòu)性調(diào)整的影響,產(chǎn)量有所降低,但是,礦井防治水形勢(shì)依然嚴(yán)峻,為了預(yù)防礦井水害,減少水害的威脅,一方面需要提出礦井水害防治的新技術(shù)、新方法,探索新理論,研發(fā)新設(shè)備;另一方面需要認(rèn)真踏實(shí)地做好日常的礦井水文地質(zhì)工作,準(zhǔn)確作出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),合理使用防治措施,確保煤礦安全生產(chǎn)。

本書緊密結(jié)合當(dāng)前礦井水害防治的實(shí)際,大量參考我國(guó)各類礦井水害防治的理論和實(shí)踐,廣泛汲取前人的研究成果,較為全面地吸納各家之所長(zhǎng),相對(duì)完善地集成了礦井水害防治的理論、原理與方法,凝聚作者多年教學(xué)與科研工作的體會(huì),結(jié)合高等教育的特點(diǎn),以安全生產(chǎn)為目標(biāo),從知識(shí)結(jié)構(gòu)上,盡可能保證知識(shí)與理論體系的完整性;從內(nèi)容上,盡可能吸納我國(guó)目前防治水領(lǐng)域的最新成果,力求翔實(shí)、全面。

本書的特點(diǎn)可以用“四個(gè)注重”來(lái)表述,其一注重理論聯(lián)系實(shí)際,結(jié)合案例教學(xué),增強(qiáng)了實(shí)用性;其二注重現(xiàn)場(chǎng),特別是突出生產(chǎn)一線礦井水害防治工作的內(nèi)容、方法與技術(shù)要求;其三注重操作性,本書編寫過(guò)程注重各種行業(yè)規(guī)范、規(guī)定的應(yīng)用,彌補(bǔ)了其他教材在此方面的不足;其四注重知識(shí)體系的完整性,既重視基礎(chǔ)理論,又突出水害防治的實(shí)踐效果。

本書大量參閱了前人的文獻(xiàn)和同類教材與專著,以無(wú)比崇敬之心,在認(rèn)真品讀的基礎(chǔ)上,擷取各家之所長(zhǎng)而聚于此,在此深表感激與謝意。統(tǒng)稿與修改過(guò)程中得到西安科技大學(xué)夏玉成教授的精心指導(dǎo),提出了許多寶貴意見(jiàn)和建議,在章節(jié)安排、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上均有了很大改善。在編寫過(guò)程中,得到了蔣澤泉、姬中奎、徐建民、梁俊峰、牛超等同志的大力協(xié)助與支持,

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他們提供了大量的現(xiàn)場(chǎng)資料,完善了相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容。參與整理材料、清繪圖件的有周英、袁延西、劉美樂(lè)、楊韜、高哲等,他們?yōu)楸緯木帉憽⒔M稿付出了艱辛的勞動(dòng)。

本書的編寫得到了西安科技大學(xué)教務(wù)處、西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院、陜西煤業(yè)化工集團(tuán)和國(guó)土資源部煤炭資源勘察與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位、領(lǐng)導(dǎo)和專家的大力協(xié)助與支持,在此一并表示衷心的感謝。

由于編者水平有限,書中難免有錯(cuò)誤與不妥之處,敬請(qǐng)批評(píng)指正。

作者

2016年3月

第一章 礦井水害現(xiàn)狀及原因分析…………………………………………………………… 1

第一節(jié) 礦井水害的概念………………………………………………………………… 1

第二節(jié) 我國(guó)煤礦水害事故的現(xiàn)狀……………………………………………………… 2

第三節(jié) 我國(guó)煤礦水害分區(qū)……………………………………………………………… 4

第四節(jié) 礦井水害類型………………………………………………………………… 11

第五節(jié) 礦井水害的管理原因………………………………………………………… 14

第六節(jié) 礦井水害的技術(shù)原因………………………………………………………… 15

第七節(jié) 礦井水害防治技術(shù)概述……………………………………………………… 19

第二章 水文地質(zhì)條件研究………………………………………………………………… 23

第一節(jié) 巖石的水文地質(zhì)特征………………………………………………………… 23

第二節(jié) 巖石的水理性質(zhì)……………………………………………………………… 31

第三節(jié) 蓄水構(gòu)造與地層富水性……………………………………………………… 34

第四節(jié) 地下水的分類及其特征……………………………………………………… 38

第五節(jié) 控水構(gòu)造及水文地質(zhì)單元…………………………………………………… 47

第六節(jié) 地下水系統(tǒng)…………………………………………………………………… 51

第七節(jié) 地下水的運(yùn)動(dòng)………………………………………………………………… 55

第八節(jié) 地下水化學(xué)分析與分類……………………………………………………… 61

第三章 礦井水文地質(zhì)工作………………………………………………………………… 66

第一節(jié) 礦區(qū)水文地質(zhì)勘探…………………………………………………………… 67

第二節(jié) 水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探…………………………………………………………… 69

第三節(jié) 礦井水文地質(zhì)調(diào)查…………………………………………………………… 76

第四節(jié) 礦井水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)觀測(cè)……………………………………………………… 105

第五節(jié) 綜合物探技術(shù)的應(yīng)用………………………………………………………… 108

第六節(jié) 放水試驗(yàn)……………………………………………………………………… 111

第七節(jié) 示蹤連通試驗(yàn)………………………………………………………………… 114

第八節(jié) 礦井水文地質(zhì)圖……………………………………………………………… 116

第四章 礦井充水條件與水文地質(zhì)類型劃分……………………………………………… 131

第一節(jié) 礦井充水水源………………………………………………………………… 131

第二節(jié) 礦井充水通道………………………………………………………………… 148

第三節(jié) 礦井充水強(qiáng)度………………………………………………………………… 160

第四節(jié) 水文地質(zhì)類型劃分方法……………………………………………………… 166

第五節(jié) 礦床水文地質(zhì)勘查類型劃分………………………………………………… 167

第六節(jié) 礦床水文地質(zhì)類型的基本特點(diǎn)……………………………………………… 169

第七節(jié) 礦井水文地質(zhì)類型劃分……………………………………………………… 176

第五章 礦井涌水量預(yù)測(cè)…………………………………………………………………… 183

第一節(jié) 礦井涌水量預(yù)測(cè)的內(nèi)容、方法、步驟與特點(diǎn)………………………………… 183

第二節(jié) 經(jīng)驗(yàn)公式法…………………………………………………………………… 186

第三節(jié) Q-S 曲線外推法……………………………………………………………… 188

第四節(jié) 相關(guān)分析法…………………………………………………………………… 200

第五節(jié) 解析法………………………………………………………………………… 203

第六節(jié) 數(shù)值法………………………………………………………………………… 226

第七節(jié) 水均衡法……………………………………………………………………… 235

第八節(jié) 作圖法………………………………………………………………………… 238

第九節(jié) 灰色系統(tǒng)法…………………………………………………………………… 239

第十節(jié) 常用預(yù)測(cè)礦井涌水量的數(shù)值模擬軟件……………………………………… 241

第六章 礦井水害防治技術(shù)………………………………………………………………… 243

第一節(jié) 地面防治水…………………………………………………………………… 244

第二節(jié) 井下防治水…………………………………………………………………… 253

第三節(jié) 疏放排水技術(shù)………………………………………………………………… 288

第四節(jié) 帶壓開(kāi)采技術(shù)………………………………………………………………… 299

第七章 注漿堵水技術(shù)……………………………………………………………………… 308

第一節(jié) 注漿堵水中的水文地質(zhì)工作………………………………………………… 308

第二節(jié) 注漿堵水的施工要求………………………………………………………… 309

第三節(jié) 注漿堵水材料………………………………………………………………… 313

第四節(jié) 常見(jiàn)漿液的配制……………………………………………………………… 317

第五節(jié) 注漿堵水工程設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 322

第六節(jié) 注漿施工中的疑難問(wèn)題及處理方法………………………………………… 327

第七節(jié) 淹沒(méi)井巷的處理與注漿堵水………………………………………………… 329

第八節(jié) 幾種常見(jiàn)注漿堵水的技術(shù)要求……………………………………………… 332

第八章 礦井排水系統(tǒng)……………………………………………………………………… 346

第一節(jié) 水泵…………………………………………………………………………… 346

第二節(jié) 排水管、排水溝與水倉(cāng)……………………………………………………… 348

第三節(jié) 排水系統(tǒng)選型………………………………………………………………… 350

第四節(jié) 排水系統(tǒng)的維護(hù)……………………………………………………………… 354

第五節(jié) 強(qiáng)排系統(tǒng)……………………………………………………………………… 355

第九章 突水事故搶險(xiǎn)與救災(zāi)……………………………………………………………… 357

第一節(jié) 礦井突水事故綜合分析……………………………………………………… 357

第二節(jié) 礦井突水事故搶險(xiǎn)救災(zāi)工作的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急…………………………………… 359

第三節(jié) 救災(zāi)過(guò)程的控水、排水與堵水技術(shù)………………………………………… 363

第四節(jié) 救災(zāi)中的水文地質(zhì)工作……………………………………………………… 367

第五節(jié) 防水閘門的使用……………………………………………………………… 375

第六節(jié) 礦井水災(zāi)應(yīng)急救援預(yù)案……………………………………………………… 376

第十章 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境與水污染…………………………………………………………… 385

第一節(jié) 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題…………………………………………………………… 387

第二節(jié) 礦井水污染特征及其資源化………………………………………………… 407

附錄 煤礦突水事故與案例分析…………………………………………………………… 423

附錄一 地表水體引發(fā)的水害事故…………………………………………………… 423

附錄二 松散層(沖積層)水引發(fā)的水害事故………………………………………… 430

附錄三 老窯(空)積水引發(fā)的水害事故……………………………………………… 435

附錄四 煤層底板水害事故…………………………………………………………… 450

附錄五 煤層頂板水害事故…………………………………………………………… 483

附錄六 防水閘門、防水閘墻突水事故……………………………………………… 487

附錄七 封堵不良鉆孔、斷層及陷落柱等水害(突泥)事故………………………… 490

附錄八 煤礦綜合防治水……………………………………………………………… 501

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 506