落差（m）
200～300 700～1000 300～1000 200 300 170～300 279
控水性质
强径流带，曾造成特大型突水，突 水量320m3/min 强径流带，岩溶发育 强径流带，岩溶水排泄中心，泉流 量720m3/min 强径流带，多次造成底板突水 弱透水，断层两侧水头差70～150m 强导水，岩溶发育，多次造成突水 强导水，岩溶发育
大裂隙
中裂隙
小裂隙
微裂隙
图2-2 焦作矿区内主要的大中裂隙分布
表2-2 焦作矿区大中裂隙性质
编号
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
名称
凤凰岭断层 朱村断层 九里山断层 方庄断层 赵庄断层 39号井断层 3号井断层
方向
EW EW NE NW NE NE NE
长度（m）
70000 20000 70000 10000 35000 9500 4600
图4-3 建水闸墙、放水管示意图
演马庄矿西大巷突水点于1966年发生突水现 在水量18.5m3/min，水压1.4Mpa，该段巷道已废 弃。朱村矿一5煤南区报废，将水闸门关闭后， 轨道巷水闸门仍漏水2.5 m3/min，每年排水电费 达50万元，堵水率为100％。
打钻动水注浆堵水技术
煤矿井下一些突水点由于受种种条 件限制，其他堵水方法施工困难或采用 其他方法经济上不合理时，可采用施工 注浆孔方法对突水点进行封堵。
注浆堵水基本步骤
（一）确定堵水部位或地段，堵住主要水源通道； （二）方案设计内容： （1）确定注浆范围、注浆层位和部位以及注浆孔、 观测孔、检查孔孔数及其布设方式；（2）确定注浆 深度，划分注浆段，选择注浆方式和注浆方法；（3） 选择注浆材料，提出配方试验要求；（4）确定注浆 参数及质量检查和评价的方法；（5）选择钻探设备， 确定钻孔结构及施工方法；（6）注浆设备选用及注 浆站布置；（7）确定主要安全技术措施（含注浆操 作规程）；（8）估计材料消耗量，编制设备、材料 及试验用仪表等清单和资金概算；（9）确定施工劳 动组织与工期安排；（10）编制相应的图件。
建止浆垫注浆堵水
注浆材料
可按注浆材料的主剂进行分类。无机系：单液 水泥类，水泥--粘土类，水泥--水玻璃类，水玻璃 类；有机系：丙烯酰胺类，铬木素类，聚氨酯类， 糠醛树脂类，脲醛树脂类。
水灰比 0.5:1 0.6:1 0.75:1 1:1 1.25:1 1.5:1 2:1 水泥（kg） 1200 1100 950 750 650 550 450 水（L） 600 660 712 750 812 825 900 制成浆量（m3） 1000 1026 1029 1000 1029 1008 1050
使用从粗到细、从软到硬的各种骨料进行堵水；研制开发 了高压止水器，解决了注浆堵水钻孔提前出水止水的难题； 实现了由地表堵水向井下堵水的转化，开创了井下堵水的 先例。 （4）该项技术的应用具有显著的经济效益、环境效益 和社会效益，同时对于水资源的保护也具有十分重要的意 义，为华北其它大水矿区的矿井涌水封堵提供了可借鉴的 方法和手段，具有广阔的推广应用前景。
图4-2 利用地面造浆系统注浆示意图
九里山矿14041工作面煤层底板含水层注浆改造 时。韩王矿25091工作面突水点水量5.5m3/min，水 压1.8Mpa。堵水率100%。
建水闸墙堵水或建水闸墙注浆堵 水技术
该方法主要应用于弃地区或巷道中的 突水点堵水，是在废弃地区与外界联通的巷 道或突水点巷道两端建立水闸墙，将突水点 用水闸墙封堵起来。对接受深层水补给的突 水点，在水闸墙封好后可通过预埋注浆管对 突水点进行注浆封堵深层水的补给通道。
表2-1 裂隙规模分类
裂隙分类 性质描述 长度10km以上、落差百米以上、导水性能强的大断层。此类裂 隙贯穿于整个研究区，控制着基岩水的分布和径流。 长度100m～10km、落差20～100m、较强导水性能的中等规模断 层。此类裂隙多张开性较好、与大裂隙相连，控制着大裂隙间 基岩水的径流 长度几米～几十米、落差小于20m、具有导水性能的小断层。此 类裂隙分布密集、与中裂隙相连，构成基岩水的储水空间 长度在数米内、隙宽小于30～50mm的裂隙和解理。此类裂隙发 育密集、连通性较好，对岩块的储水性影响较大，对基岩水的 流向影响不大
5.项目实施效果及效益分析
项目实施效果 效益分析
项目实施效果
减少矿井涌水量 几年来共封堵矿井突水点13处，堵住水 量3000m3/h。 改善生产条件，提高资源回收率 抑制恶性水害发生，确保矿井安全生产
效益分析
经济效益 通过封堵井下突水点工程，焦煤集团公司矿井涌水量由过去 的18000m3/h减至目前的15000m3/h，减少水量3000m3/h，每年节约 排水费用1300万元；改善了井下生产环境，为建设高产高效矿井 提供了安全保证；每年安全采出煤炭215万吨，年创产值64500万 元 。 环境效益 实施封堵井下突水点工程后，减少了矿坑排水量，因此不但 降低了环境污染程度，而且对水资源的保护也起到了积极的作用。 社会效益 矿井排水造成了宝贵水资源的浪费，尤其是对于缺水地区掠 夺了人们赖以生存的水资源，加剧了水资源不足的矛盾。实施封 堵井下突水点工程后，减少了矿井排水，节约了宝贵的水资源。
F8
F9 F10 F11
天官区断层
中站断层 王封断层 冯封断层
NE
NE EW NE
10000
5000 8000 9000
120～300
60～110 60～120 80～120
导水，连接凤凰岭和朱村断层
垂向导水，引起奥灰陷落柱突水， 突水量89 m3/min 导水，曾造成二灰和奥灰突水 导水，连接凤凰岭和朱村断层
F12
李庄断层
NE
11000
100
导水，多次引起中马矿突水
3.突水点井下动水注浆封堵设计
注浆系统设计 井下注浆堵水方案 注浆材料 注浆施工的注意事项
注浆系统设计
地面注浆系统
井下注浆站
地面注浆系统
图3-1 注浆站示意图
粘土
皮带运输机
N12型制浆 过滤 粗浆池 旋流净化器 精浆池
图1-1 我国煤矿水害分布图
焦作矿区水害防治理论及技术 研究现状
焦作矿区除了正常留设底板隔水岩柱外，自上世 纪50年代还投入了大量的人力物力，开展了一系列的 防治水理论研究工作并采取了多种防治水措施。如： 上世纪50年代即先后在富水矿区采用大流量水泵进行 工作；1965～1966年在演马矿进行了“天窗”漏斗的 黄土注浆试验工作；1981～1982年在演马庄矿进行了 F3断层进水口的注浆截流试验；1986～1988年开展了 国家工业性试验项目《华北型煤田奥灰岩溶水综合防 治工业性试验》的研究工作；1986～1990年在九里山 矿开展了浅部帷幕注浆截流；1995年在冯营矿开展了 控放水试验。
图4-4 动水注浆封堵突水点注浆孔布置示意图
朱村矿东北区泵房口突水点，水量为 3m3/min，水压1.5Mpa，突水水源为L8灰岩岩溶 水。
打止浆垫注浆堵水技术
该堵水方法主要用于巷道离含水层较近或围 岩比较破碎的突水点。由于围岩不能抵抗高水压 因此需要打止浆垫以提高围岩的抗压性。中马村 矿23皮带巷突水点水量240m3/h，水压1.40Mpa巷 道距突水含水层仅6.5m。堵水率100%。朱村矿东 北区总回风巷三号井断层突水点水量72m3/h，水 压1.30Mpa，水源为L8灰岩岩溶水。断层带非常破 碎，且L8灰岩含水层直接位于巷道，采用打钻注 浆堵水很难成功。堵水率99.92%。
表3-1 常用水泥浆的配制
注浆施工的注意事项
注浆孔
注浆系统试运转及管路设施耐压试验
注浆 观测与记录 注浆结束后压水 洗洗孔外注浆管路及设施等 开孔口阀提取止浆塞或再次注浆 封孔 分析检查注浆效果
4.井下突水点动水注浆技术应用 实例
壁后注浆堵水技术 利用煤层底板含水层注浆改造系
统注浆堵水技术 建水闸墙堵水或建水闸墙注浆堵 水技术 建水闸墙注浆堵水 打钻动水注浆堵水技术 打止浆垫注浆堵水技术 注浆堵水基本步骤
壁后注浆堵水技术
壁后注浆堵水主要应用于巷道淋水。焦煤集团公 司朱村矿北区石门大巷；焦煤集团演马庄矿东四底板 回风巷，淋水巷道长140m，涌水量120m3/h，注浆后残 余水量9m3/h，堵水率达92.5％。实践证明，壁后注浆 堵水是治理巷道淋水的有效手段。
图4-1 注浆钻孔布置图
利用煤层底板含水层注浆改造系统 注浆堵水技术
该堵水方法主要应用于实施煤层底板含水 层注浆改造开采工作面附近的突水点或煤层底 板含水层注浆改造系统中的输浆管路所能达到 的突水点。该堵水方法是利用底板含水层注浆 系统和注浆改造过程中施工的与突水点联通的 注浆孔或在突水点附近施工注浆孔，采用特殊 的注浆材料和方法将突水点封堵。
井下突水点动水注浆技术研究的 可行性
各矿井水文地质条件已经查明，有利 于井下封堵突水点 煤层底板含水层注浆改造技术为突水 点井下动水注浆封堵创造了有利条件 强大的专业注浆队伍是井下封堵突水 点的有力保障

2.矿区水文地质特征
概况 煤系地层与含水层
图 2-1 矿区煤系地层综合柱状图
实施动水注浆的必要性和可行性
华北型煤田存在的水文地质问 题
矿井突水频繁突水量大且时刻受到
特大型突水的威胁（如图1-1所示） 水害压煤数量大 经常性涌水量大、排水费用高
图例：（1）华北石炭二叠纪煤田的岩溶——裂隙水水害区；（2） 华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区；（3）东北侏罗纪煤田的裂 隙水水害区；（4）西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；（5）西藏、 滇西中生代煤田的裂隙水水害区；（6）台湾第三纪煤田的裂 隙——孔隙水水害区
流量计
清水
测试
测试
散装水泥 水泥计量 一次搅拌 二次搅拌池
水泥泵
送料孔