煤矿水害是仅次于瓦斯事故的重大灾害，易发生群死群伤重大事故。水灾造成淹没工作面或矿井，直接经济损失很大；并且抢险难度大、时间长、费用高。据初步统计，我国国有重点煤矿中，水文地质条件属于复杂和极复杂的矿井约占25.1%；受水害威胁的矿井占40.5%以上，全国受水害威胁较严重的煤炭储量达570亿t以上，主要分布在华北地区石炭二叠系煤田，占全国产量60%以上，其煤系地层下伏巨厚奥陶系灰岩含水层，承压水高，矿井水文地质条件非常复杂，煤炭资源开采受水害威胁严重。随煤矿采深增大，在高承压水和采动耦合作用下，煤层底板奥灰突水概率增加。特别是10多年来，随矿井采深不断加大，突水频率增长近157%，承压水害已经成为华北型煤田深部开采的严重安全威胁。据统计，2012年，较大水害事故占全国煤矿较大事故总数的11.3%，重大水害事故占全国煤矿重大事故总数的31.3%。
我国中、东部地区煤炭开发早，长期高强度开采，大部分矿井转入深部开采，而且以每年12～25m的速度延深。截至2013年年底，全国已有47个矿井采深超过1000m，大多分布在华北地区，开采深度最深达到1501m。其中，邯邢矿区采深超过1000m的矿井有4个，最深达1340m;开采下组煤矿井7个，面临着煤层底板高承压突水威胁曰趋凸显，矿井防治水形势非常严峻。另外，华北地区深部优质煤炭资源是21世纪煤炭主体能源的后备储量之一，其安全开采是稳定中、东部地区煤炭产量规模的物质基础。
河北省是全国主要煤炭消费大省，年煤炭消耗量2.7亿t以上。现省内煤炭产量500万t/a左右，缺口约1.8亿t，煤炭产能和综合煤炭供给能力已成为河北工业发展不可忽视的掣肘因素。目前，以河北省南部的邯邢矿区为代表的华北型煤田各矿区，普遍面临着上组煤多年高强度开采，后备资源严重不足的严峻局面。但河北省南部矿区深部下组煤受承压水威胁的优质煤炭资源量近100亿t。为此，研究安全开采受奥灰水威胁的深部煤炭资源和下组煤的系列难题，是稳定老矿井产能的有效途径之一。
邯邢矿区煤系基底奥陶系灰岩为巨厚含水层，是典型的华北型煤田大水矿区，水头压力高，陷落柱、断层及裂隙发育，已成为深部煤炭资源及下组煤安全开采亟须解决的难题。以往浅至中等采深矿井防治水经验随采深加大己不能保证矿井深部安全开采，10多年来，发生了8次煤层底板承压突水，造成了很大的经济损失。冀中能源集团为解决上组煤可采储量严重不足，后备煤炭资源匮乏和如何保持现有煤炭生产规模问题，在大采深高承压水矿井及下组煤开采条件下，首次提出“区域超前治理”奥灰水害、保护地下奥灰水环境及水资源理念、思路及原则；首次将多分支顺层定向钻探技术研究应用于煤矿底板含水层改造和水害超前治理，为受奥灰水害威胁的煤炭资源安全、保水开采提供新途径，创新丰富了矿井防治水理论、方法和技术。大量的开采实践证明，削弱底板突水物质基础最直接的方法是注浆充填、阻隔底板直接充水含水层的裂隙、断层和岩溶等导水通道及储水空间，使其变性为相对隔水层。在“区域超前治理”奥灰水害、降低损害奥灰水环境程度和保护水资源理念及思路指导下，创新了多分支顺层定向钻探关键技术；并以此为核心，形成了大采深矿井及下组煤安全开采系列成套技术。该技术丰富了矿井防治水方法与技术，为华北型煤田深部及下组煤安全、保水开采创出了一条新途径。
赵庆彪，辽宁海城人，博士，教授级高级工程师，现任冀中能源集团有限责任公司总工程师，煤矿开采及安全工程学科带头人。主要研究方向为煤矿绿色开采、矿井水害防治和煤巷锚杆支护等。1996年享受国务院特殊津贴：2002年以来连续四届被评为河北省省管优秀专家。获国家科技进步奖2项，省部级科技进步特等奖2项，一等奖11项；在中文核心期刊及以上发表学术论文81篇，出版专著5部。获得“煤炭工业技术创新优秀人才”和“河北省优秀科技工作者”等多项荣誉称号，现兼任河北省煤炭学会理事长。
序
前言
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 煤层底板突水机理国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 深部开采岩体力学研究现状
1.3.1 “深部矿井”的概念
1.3.2 深部开采岩体力学及工程灾害控制研究
1.4 矿井突水主要预防与治理技术
1.5 水资源保护开采研究进展
1.5.1 国外水资源保护性采煤研究进展
1.5.2 国内水资源保护性采煤研究进展
1.6 邯邢矿区大采深矿井及带压开采下组煤防治水技术发展及现状
1.6.1 试验研究起步阶段(1972～1982年)
1.6.2 浅、中深部小规模试采下组煤研究阶段(1982～2000年)
1.6.3 浅部大规模试采阶段(2000～2008年)
1.6.4 大采深高承压水条件带压开采阶段(2008年至今)
第2章 邯邢矿区地质及水文地质条件
2.1 邢台矿区地质及水文地质条件
2.1.1 矿区自然地理概况
2.1.2 矿区地质特征
2.1.3 矿区水文地质条件
2.2 邯郸峰峰矿区地质及水文地质条件
2.2.1 矿区位置与自然地理概况
2.2.2 矿区地质特征
2.2.3 矿区水文地质条件
第3章 高承压奥灰水上安全开采所面临问题及对策
3.1 承压开采矿井以往采取的防治水技术路线
3.1.1 上组煤开采矿井以往防治水技术路线
3.1.2 下组煤开采矿井以往防治水技术路线
3.2 深部奥陶系灰岩水对矿井安全开采的影响
3.2.1 邯邢矿区底板突水概述
3.2.2 邯邢矿区深部煤层底板突水特点
3.2.3 导水陷落柱对大采深矿井上组煤安全开采突水威胁大
3.2.4 矿井深部极难探查的小型陷落柱造成底板突水
3.2.5 高承压水开采条件下底板裂隙带成为导水通道
3.3 矿井深部开采奥灰水防治存在的主要问题
3.4 大采深高承压带压开采防治水对策
第4章 奥灰含水层顶部隔水特性及改造可行性
4.1 华北地区奥陶系岩溶发育特征
4.1.1 奥陶系岩溶发育分期
4.1.2 华北煤矿区奥陶系灰岩储水空间特征
4.1.3 奥陶系岩溶发育层控作用
4.2 邯邢矿区深部奥陶系峰峰组岩溶发育特征
4.2.1 奥陶系峰峰组地层结构特征
4.2.2 奥陶系峰峰组岩溶发育特征
4.2.3 奥陶系峰峰组富水性特征
4.2.4 水化学特征
4.3 华北型煤田奥陶系灰岩顶部隔水特性
4.3.1 华北型煤田奥灰顶部相对隔水段成因
4.3.2 奥陶系顶部充填带隔水层特征
4.3.3 奥灰含水层顶部“三带”的划分
4.3.4 奥灰含水层顶部岩层阻水带及阻水能力确定
4.4 邯邢矿区奥灰岩层顶部富水性分析
4.4.1 邢台矿区东庞矿奥灰顶部富水性分析
4.4.2 章村矿奥灰顶部富水性分析
4.4.3 九龙矿奥灰顶部富水性分析
4.4.4 梧桐庄矿奥灰顶部富水性分析
4.5 邯邢矿区奥灰顶部注浆改造可行性分析
……
第5章 区域超前治理奥灰岩溶水害原理及技术路线
第6章 煤层底板突水危险性区域预评价方法
第7章 大采深高承压水煤层底板“分时段分带突破”突水机理
第8章 大采深4.O～5.0m煤层开采底板采动破坏深度测试
第9章 采场底板隔水层阻水性评价方法
第1O章 裂隙含水层水平孑L注浆“三时段”浆液扩散机理与数值模拟
第11章 区域超前治理奥灰岩溶水害系列支撑技术”
第12章 大采深高承压水矿井区域超前治理水害工程示范”
第13章 薄层灰岩含水层改造区域超前治理防治水技术
第14章 保水开采技术与矿井水循环利用模式
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