煤礦水害是僅次于瓦斯事故的重大災害，易發生群死群傷重大事故。水災造成淹沒工作面或礦井，直接經濟損失很大；并且搶險難度大、時間長、費用高。據初步統計，我國國有重點煤礦中，水文地質條件屬于復雜和極復雜的礦井約占25.1%；受水害威脅的礦井占40.5%以上，全國受水害威脅較嚴重的煤炭儲量達570億t以上，主要分布在華北地區石炭二疊系煤田，占全國產量60%以上，其煤系地層下伏巨厚奧陶系灰巖含水層，承壓水高，礦井水文地質條件非常復雜，煤炭資源開采受水害威脅嚴重。隨煤礦采深增大，在高承壓水和采動耦合作用下，煤層底板奧灰突水概率增加。特別是10多年來，隨礦井采深不斷加大，突水頻率增長近157%，承壓水害已經成為華北型煤田深部開采的嚴重安全威脅。據統計，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%。
我國中、東部地區煤炭開發早，長期高強度開采，大部分礦井轉入深部開采，而且以每年12～25m的速度延深。截至2013年年底，全國已有47個礦井采深超過1000m，大多分布在華北地區，開采深度最深達到1501m。其中，邯邢礦區采深超過1000m的礦井有4個，最深達1340m;開采下組煤礦井7個，面臨著煤層底板高承壓突水威脅曰趨凸顯，礦井防治水形勢非常嚴峻。另外，華北地區深部優質煤炭資源是21世紀煤炭主體能源的后備儲量之一，其安全開采是穩定中、東部地區煤炭產量規模的物質基礎。
河北省是全國主要煤炭消費大省，年煤炭消耗量2.7億t以上。現省內煤炭產量500萬t/a左右，缺口約1.8億t，煤炭產能和綜合煤炭供給能力已成為河北工業發展不可忽視的掣肘因素。目前，以河北省南部的邯邢礦區為代表的華北型煤田各礦區，普遍面臨著上組煤多年高強度開采，后備資源嚴重不足的嚴峻局面。但河北省南部礦區深部下組煤受承壓水威脅的優質煤炭資源量近100億t。為此，研究安全開采受奧灰水威脅的深部煤炭資源和下組煤的系列難題，是穩定老礦井產能的有效途徑之一。
邯邢礦區煤系基底奧陶系灰巖為巨厚含水層，是典型的華北型煤田大水礦區，水頭壓力高，陷落柱、斷層及裂隙發育，已成為深部煤炭資源及下組煤安全開采亟須解決的難題。以往淺至中等采深礦井防治水經驗隨采深加大己不能保證礦井深部安全開采，10多年來，發生了8次煤層底板承壓突水，造成了很大的經濟損失。冀中能源集團為解決上組煤可采儲量嚴重不足，后備煤炭資源匱乏和如何保持現有煤炭生產規模問題，在大采深高承壓水礦井及下組煤開采條件下，首次提出“區域超前治理”奧灰水害、保護地下奧灰水環境及水資源理念、思路及原則；首次將多分支順層定向鉆探技術研究應用于煤礦底板含水層改造和水害超前治理，為受奧灰水害威脅的煤炭資源安全、保水開采提供新途徑，創新豐富了礦井防治水理論、方法和技術。大量的開采實踐證明，削弱底板突水物質基礎最直接的方法是注漿充填、阻隔底板直接充水含水層的裂隙、斷層和巖溶等導水通道及儲水空間，使其變性為相對隔水層。在“區域超前治理”奧灰水害、降低損害奧灰水環境程度和保護水資源理念及思路指導下，創新了多分支順層定向鉆探關鍵技術；并以此為核心，形成了大采深礦井及下組煤安全開采系列成套技術。該技術豐富了礦井防治水方法與技術，為華北型煤田深部及下組煤安全、保水開采創出了一條新途徑。
趙慶彪，遼寧海城人，博士，教授級高級工程師，現任冀中能源集團有限責任公司總工程師，煤礦開采及安全工程學科帶頭人。主要研究方向為煤礦綠色開采、礦井水害防治和煤巷錨桿支護等。1996年享受國務院特殊津貼：2002年以來連續四屆被評為河北省省管優秀專家。獲國家科技進步獎2項，省部級科技進步特等獎2項，一等獎11項；在中文核心期刊及以上發表學術論文81篇，出版專著5部。獲得“煤炭工業技術創新優秀人才”和“河北省優秀科技工作者”等多項榮譽稱號，現兼任河北省煤炭學會理事長。
序
前言
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 煤層底板突水機理國內外研究現狀
1.2.1 國外研究現狀
1.2.2 國內研究現狀
1.3 深部開采巖體力學研究現狀
1.3.1 “深部礦井”的概念
1.3.2 深部開采巖體力學及工程災害控制研究
1.4 礦井突水主要預防與治理技術
1.5 水資源保護開采研究進展
1.5.1 國外水資源保護性采煤研究進展
1.5.2 國內水資源保護性采煤研究進展
1.6 邯邢礦區大采深礦井及帶壓開采下組煤防治水技術發展及現狀
1.6.1 試驗研究起步階段(1972～1982年)
1.6.2 淺、中深部小規模試采下組煤研究階段(1982～2000年)
1.6.3 淺部大規模試采階段(2000～2008年)
1.6.4 大采深高承壓水條件帶壓開采階段(2008年至今)
第2章 邯邢礦區地質及水文地質條件
2.1 邢臺礦區地質及水文地質條件
2.1.1 礦區自然地理概況
2.1.2 礦區地質特征
2.1.3 礦區水文地質條件
2.2 邯鄲峰峰礦區地質及水文地質條件
2.2.1 礦區位置與自然地理概況
2.2.2 礦區地質特征
2.2.3 礦區水文地質條件
第3章 高承壓奧灰水上安全開采所面臨問題及對策
3.1 承壓開采礦井以往采取的防治水技術路線
3.1.1 上組煤開采礦井以往防治水技術路線
3.1.2 下組煤開采礦井以往防治水技術路線
3.2 深部奧陶系灰巖水對礦井安全開采的影響
3.2.1 邯邢礦區底板突水概述
3.2.2 邯邢礦區深部煤層底板突水特點
3.2.3 導水陷落柱對大采深礦井上組煤安全開采突水威脅大
3.2.4 礦井深部極難探查的小型陷落柱造成底板突水
3.2.5 高承壓水開采條件下底板裂隙帶成為導水通道
3.3 礦井深部開采奧灰水防治存在的主要問題
3.4 大采深高承壓帶壓開采防治水對策
第4章 奧灰含水層頂部隔水特性及改造可行性
4.1 華北地區奧陶系巖溶發育特征
4.1.1 奧陶系巖溶發育分期
4.1.2 華北煤礦區奧陶系灰巖儲水空間特征
4.1.3 奧陶系巖溶發育層控作用
4.2 邯邢礦區深部奧陶系峰峰組巖溶發育特征
4.2.1 奧陶系峰峰組地層結構特征
4.2.2 奧陶系峰峰組巖溶發育特征
4.2.3 奧陶系峰峰組富水性特征
4.2.4 水化學特征
4.3 華北型煤田奧陶系灰巖頂部隔水特性
4.3.1 華北型煤田奧灰頂部相對隔水段成因
4.3.2 奧陶系頂部充填帶隔水層特征
4.3.3 奧灰含水層頂部“三帶”的劃分
4.3.4 奧灰含水層頂部巖層阻水帶及阻水能力確定
4.4 邯邢礦區奧灰巖層頂部富水性分析
4.4.1 邢臺礦區東龐礦奧灰頂部富水性分析
4.4.2 章村礦奧灰頂部富水性分析
4.4.3 九龍礦奧灰頂部富水性分析
4.4.4 梧桐莊礦奧灰頂部富水性分析
4.5 邯邢礦區奧灰頂部注漿改造可行性分析
……
第5章 區域超前治理奧灰巖溶水害原理及技術路線
第6章 煤層底板突水危險性區域預評價方法
第7章 大采深高承壓水煤層底板“分時段分帶突破”突水機理
第8章 大采深4.O～5.0m煤層開采底板采動破壞深度測試
第9章 采場底板隔水層阻水性評價方法
第1O章 裂隙含水層水平孑L注漿“三時段”漿液擴散機理與數值模擬
第11章 區域超前治理奧灰巖溶水害系列支撐技術”
第12章 大采深高承壓水礦井區域超前治理水害工程示范”
第13章 薄層灰巖含水層改造區域超前治理防治水技術
第14章 保水開采技術與礦井水循環利用模式
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