GB 51070-2014 煤炭矿井防治水设计规范 （完整版）
1 总 则
1.0.1 为了执行国家现行法律、法规和政策，贯彻以人为本、安全、科学发展的理念，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，确保煤炭矿井防治水设计可靠、技术先进、经济合理，保障矿井安全生产，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、改建、扩建及生产的煤炭矿井防治水设计。
1.0.3 煤炭矿井防治水设计应根据矿井水文地质条件和防治水安全要求，积极推广使用国内外已有的科研成果和成熟经验，因地制宜地采用新技术、新工艺、新材料、新设备，设计应遵循安全、环保、节能、高效、技术经济合理的原则。
1.0.4 煤炭矿井防治水设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2.0.1 采空区 goal
采煤以后不再维护的地下空间。
2.0.2 老空区 old goaf
采空区、老窑和已报废井巷的总称。
2.0.3 矿井正常涌水量 mine normal inflow
矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。
2.0.4 矿井最大涌水量 mine peak inflow
矿井开采期间，正常情况下矿井涌水量的高峰值。
2.0.5 安全水头 safety water head
不致引起矿井突水的承压水头最大值。
2.0.6 开采上限 upper mining limit
水体下采煤时用安全煤(岩)柱设计方法确定的煤层最高开采标高。
2.0.7 防水安全煤(岩)柱 waterproof safety coal(rock)pillar
为确保水体下(上)安全采煤而留设的煤层开采上(下)限至水体底(顶)界面之间的煤岩层区段。
2.0.8 防砂安全煤(岩)柱 sand prevention safety coal(rock) pillar
在松散弱含水层底界面至煤层开采上限之间设计的用于防止水、砂溃入井巷的煤岩层区段。
2.0.9 防塌安全煤(岩)柱 anti-falling safety coal(rock)pillar
在松散黏土层或已疏干的松散含水层底界面至煤层开采上限之间设计的用于防止泥砂溃入采空区的煤岩层区段，也称防塌煤柱。
2.0.10 探放水 exploration and discharge
探水和放水的总称。
2.0.11 探水 exploration
采用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方等水体的空间位置和状况等情况的行为。
2.0.12 放水 discharge
为预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将水放出的行为。
2.0.13 垮落带 caving zone
由采煤引起的上覆岩层破裂，并向采空区垮落的岩层范围。
2.0.14 导水裂缝带 water flowing fractured zone
开采煤层上方一定范围内的岩层发生垮落和断裂，产生裂缝，且具有导水性的岩层范围。
2.0.15 底板阻水带 bottom water blocking tape
煤层底板采动导水破坏带以下、底部含水体以上具有阻水能力岩层的范围。
2.0.16 松散层 loose layer
第四系、新近系未成岩的沉积物，如冲积层、洪积层、残积层等。
2.0.17 水体底界面 bottom interface of warer body
地表水体或地下含水体(层)的底部界面。
2.0.18 底板采动导水破坏带 floor mining water conducted zone
煤层底板岩层受采动影响而产生的采动导水裂隙范围，其深度为自煤层底面至采动破坏带最深处的法线距离。
2.0.19 承压水导升带 lifting belt of confined water
煤层底板承压含水层的水在水压力和矿压作用下上升到其顶板岩层中的范围。
2.0.20 带压开采 mining under water pressure
在具有承压水压力的含水层上进行的采煤。
2.0.21 隔水层厚度 waterproof stratum thickness
开采煤层底(顶)面至含水层顶(底)面之间隔水的完整岩层厚度。
2.0.22 防水闸门 water door
在井下可能受水害威胁地段，为预防地下水突然涌入其他巷道而专门设置的截水闸门。
2.0.23 防水闸门硐室 water door chamber
井下用于设置防水闸门和相关设施的硐室。
2.0.24 防水闸墙 waterproof dam；bulkhead
在井下受水害威胁的巷道内，为防止地下水突然涌入其他巷道而设置的截流墙。
2.0.25 防水闸墙硐室 waterproof dam chamber
井下用于设置防水闸墙的硐室。
2.0.26 矿井正常排水系统 mine natural drainage system
为保证矿井安全生产而设置的能满足排出矿井正常涌水量和最大涌水量的排水系统，包括排水设备、排水管路、电控设备、辅助设施、设备硐室和水仓等。
2.0.27 矿井抗灾排水系统 mine disaster resistance drainage system
除矿井正常排水系统外，为应对矿井突发的水害事故而设置替代井底车场附近的防水闸门的潜水电泵排水系统，包括潜水电泵、排水管路、电气设施、辅助设施、设备硐室及水仓等。
3 基本规定
3.0.1 矿井防治水设计应按“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，编制防、堵、疏、排、截等综合防治水技术措施。
3.0.2 矿井防治水设计应配设专门的探放水作业队伍和满足工作需要的防治水专业技术人员，并应选配专用的探放水设备。
3.0.3 矿井防治水设计所采用的技术措施，应根据矿区和矿井水文地质条件、开拓开采系统、巷道布置、老窑和采空区情况，以及地表水体、邻近矿井及条件类似矿井的防治水经验等因素，经技术经济比较后确定。
3.0.4 矿井防治水设计应根据矿井水害类型和可能发生水害事故的区域，确定避灾线路和紧急避险系统。
3.0.5 矿井水文地质类型划分应符合国家现行有关煤矿防治水的规定。
4 水文地质及基础资料分析
4.0.1 新建矿井防治水设计应根据评审备案的井田地质勘探报告及其他相关资料编制，水文地质条件复杂、极复杂的矿井防治水设计，还应根据经企业组织审查的水文地质勘探报告编制。
4.0.2 改建、扩建矿井及生产矿井的防治水设计，除应具备本规范第4.0.1条规定的基础资料外，还应有矿井建井地质报告、生产矿井地质报告及矿井水文地质资料或水文地质补充勘探资料。
4.0.3 矿井防治水设计应对井田勘探报告及其他相关资料进行分析评价，必要时，还应提出水文地质补充勘探要求。
5 开拓开采
5.0.1 井筒、井底车场、主要硐室及主要巷道布置时，宜避开富水性强的含水层、导水构造带等受水害威胁的煤、岩层。
5.0.2 井筒穿过表土层、断层破碎带、富水性强的含水层，用普通法施工难以通过时，经技术经济论证后，应采用注浆、冻结、帷幕或钻井等特殊施工方法。
5.0.3 井巷不应穿过老(采)空区，当井巷确需穿过老(采)空区时，应采取相关安全技术措施。
5.0.4 井下巷道宜设置坡度不小于3‰的排水沟，水沟断面应按过水量设计。
5.0.5 煤层顶、底部有强承压含水层时，主要巷道应布置在不受水害威胁的层位中，并应分区隔离开采。
5.0.6 在有底板突水危险的区域进行井田开拓、开采布置时，应符合下列要求：
1 应按本规范附录A计算突水系数；
2 在底板构造破坏块段突水系数不大于0.06MPa／m，且正常块段不大于0.10MPa／m的区域，可布置开拓巷道；
3 在底板构造破坏块段突水系数大于0.06MPa／m，且正常块段大于0.10MPa／m的区域，应采取疏水降压、注浆加固等措施，并应对其突水危险性进行评价后，再布置开拓开采巷道。
5.0.7 采用仰斜开采时，回采工作面应设置相应的排水系统。
5.0.8 巷道低洼处有可能积水的区域应设置相应的排水设施。
5.0.9 采掘工作面接近或穿过导水构造时，应提出探、防、堵等综合防治水措施。
5.0.10 当布置的采掘工作面需接近煤层(组)顶板导水裂缝带范围内富水性强的含水层或积水区时，应采用以钻孔探水为主、物探等其他方法为辅的综合探测方法，并应查清积水范围和水量、水压等参数，再设计采用超前疏干、放水等方法排除水害威胁。
6 水体下采煤
6.0.1 在河流、湖泊、水库和海域等地面水体下采煤时，应留设防隔水煤(岩)柱。在松散含水层下开采时，应按水体采动等级留设不同类型的防隔水煤(岩)柱。
6.0.2 在水体下采煤时，应根据矿井水文地质及工程地质条件、开采方法、开采高度和顶板控制方法等，按有关水体下开采的规定，控制开采范围和开采高度，并应留设防隔水煤(岩)柱。防隔水煤(岩)柱应按本规范附录B的方法计算。
6.0.3 在基岩含水层(体)、地面水体或含水断裂带下布置采煤工作面时，应对开采前后覆岩的渗透性及含水层之间的水力联系进行分析评价，并应采用留设防隔水煤(岩)柱、疏干开采或充填开采等防治水措施进行安全开采。
6.0.4 水体下布置采掘工作面时，应符合下列要求：
1 在水体下的急倾斜煤层中，严禁布置采掘工作面。
2 矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和富水性强的含水层导通的煤层，不应采用放顶煤开采。
3 在工作面范围内存在高角度断层时，应提出防止断层导水或沿断层带抽冒破坏的措施。
4 在水体下开采缓倾斜及倾斜厚煤层时，宜采用倾斜分层长壁开采方法，并宜减少第一、第二分层的采高。
5 上下分层同一位置的采煤间歇时间应根据顶板岩性确定，且不应小于6个月。
6 开采煤层组时，应采用间隔式开采顺序，并应满足安全开采的间歇要求。
6.0.5 在水体下布设采、掘工作面时，应配置水情和水体底界面变形的监测系统，并应配设相应设备。
7 探测及探放水
7.0.1 矿井防治水设计应根据水文地质条件确定探测方法，并应配备相应类型的探测设备及仪器仪表。
7.0.2 矿井防治水设计应根据水文地质条件配备水文观测系统。
7.0.3 采掘工作面遇有下列情况之一时，应进行探放水设计：
1 接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿；
2 接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱；
3 打开防隔水煤(岩)柱进行放水前；
4 接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带；
5 接近有出水可能的钻孔；
6 接近水文地质条件复杂的区域；
7 采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤(岩)柱厚度不清楚可能发生突水；
8 接近有积水的灌浆区；
9 接近其他可能突水的区域。
7.0.4 采掘工作面探放水前应编制探放水设计，并应根据水患威胁区的积水范围、水位标高、积水量等资料，确定积水线、探水线、警戒线的位置，同时应绘制在采掘工程平面图上。
7.0.5 采掘工作面探放水设计应根据水头高低、煤(岩)层厚度和硬度等条件，确定探放水参数，并应配备相应的探放水设备。
7.0.6 井下探放水应根据超前探放距离等因素，选用专用的探放水钻机及相应的配套设备和仪器仪表。
7.0.7 探放水钻孔参数的确定，应符合下列要求：
1 放水钻孔孔径应根据煤(岩)层坚硬程度、放水孔深度等因素确定。
2 放水钻孔数量应结合积水区静储量或老窑、老空区总积水量、钻孔孔径，依据单孔出水量、平均放水量计算确定。
7.0.8 探放水钻机及配套设备的选型，应根据钻孔孔径、探放水深度、放水钻孔数量等确定。
7.0.9 探放水钻机及配套设备的数量应与井下需要进行探放水的采掘工作面数量匹配，其备用量不应低于30％。
7.0.10 井下探放水钻孔除兼作堵水或疏水用的钻孔外，终孔孔径不应大于75mm。
7.0.11 探放水设计的探水钻孔超前距离和止水套管长度，应符合下列要求：
1 探放老空积水的超前钻距应根据水压、煤(岩)层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不应小于30m，止水套管长度不应小于10m。
2 沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，探水钻孔超前钻距和止水套管长度应符合表7.0.11的要求。
表7.0.11 探水钻孔超前钻距和止水套管长度
7.0.12 探放水钻孔应配设与水压匹配的固定套管、放水控制阀门、压力观测系统等孔口安全装置，并应具有防喷、反压、分流、带杆密闭的功能。
7.0.13 钻场所在巷道不具备自排条件时，应配备与钻孔放水能力相匹配的由临时水仓、水泵、排水管路及配套设施等组成的排水系统。
8 防隔水煤(岩)柱的留设
8.0.1 受水害威胁的区域应留设防隔水煤(岩)柱。防隔水煤(岩)柱应根据地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩物理力学性质、开采方法及岩层移动规律等因素，通过计算确定，计算方法应符合本规范附录B的规定。
8.0.2 在水体下采煤时，当同一水体的底界面至煤层间距、基岩厚度、各煤层采高、倾角及煤层之间岩性差别悬殊时，应在倾斜剖面和走向剖面上分别计算确定安全煤(岩)柱。
8.0.3 相邻矿井边界处保护煤柱的设置，应符合下列要求：
1 水文地质条件简单到中等型的矿井，煤柱留设的总宽度不应小于40m，且每矿不应小于20m。
2 水文地质条件复杂和极复杂型的矿井，煤柱留设的宽度除应符合本条第1款的要求外，还应根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水裂缝带高度等因素计算确定。
3 以断层为界的矿井，其边界防隔水煤(岩)柱应按断层防水煤柱留设，同时相邻两矿的开采不应破坏邻矿的保护煤柱。
8.0.4 有突水历史或带压开采的矿井，应分水平或分采区实行隔离开采，并应编制相应的综合防治水措施。
9 疏干开采和带压开采
10 防水闸门与防水闸墙设施
11 排水系统设计
12 供配电与控制
12.0.1 主排水泵站、下山采区排水泵站和抗灾潜水泵站变(配)电所的供电线路不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。主排水泵站、下山采区排水泵站和抗灾潜水泵站变(配)电所的供电线路应来自不同的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。
12.0.2 不兼作矿井主排水或下山采区排水的井下煤水泵、井底水窝水泵变(配)电所，宜由两回线路供电。
12.0.3 煤矿井下排水泵站的配电设备的能力应与工作、备用和检修水泵的能力相匹配，并应能保证全部水泵同时运转。
12.0.4 矿井正常排水系统和抗灾排水系统供电及控制设备的安装地点，应符合下列要求：
1 抗灾潜水泵站的供电及控制设备应安装在地面。
2 当抗灾排水系统采用接力排水时，在保证安全的前提下，经技术经济比较后，其供电和控制设备可设置在上部水平的电控室内。
3 水文地质条件复杂或极复杂的矿井，采用潜水泵作为矿井正常排水系统主排水泵时，其供电及控制设备宜安装在地面或上部水平的电控室内。
4 当矿井正常排水系统主排水泵采用吸入式矿用多级离心水泵，且主泵站与井下主变(配)电所相邻时，主排水泵的高、低压变配电装置宜布置在井下主变(配)电所内。
5 当采区排水泵采用吸入式矿用多级离心水泵且泵站与井下采区变(配)电所相邻时，采区排水泵的高、低压变配电装置宜布置在井下采区变(配)电所内。
12.0.5 排水泵高压电动机的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和低电压释放保护功能。低压电动机的控制设备应具有短路、过负荷、单相断线、低电压、漏电保护装置。
12.0.6 排水泵的电动机选型及启动应符合下列要求：
1 主排水泵电动机宜选用笼型电动机，并宜采用直接启动方式。当电网条件不允许时，可采用降压起动。
2 主排水泵的高、低压电动机采用直接启动时，其变(配)电所母线上的电压不宜低于额定电压的85％。
3 配电室设置在井下时，排水泵电动机容量在630kW及以上应采用高压供电，630kW以下时，供电电压等级应进行技术经济比较后确定。
12.0.7 用于煤矿井下排水潜水泵的电力电缆和控制电缆，除应符合矿用电缆要求外，还应符合防水、耐压要求。
12.0.8 主排水泵、下山采区排水泵和抗灾潜水电泵等井下主要水泵站，以及其电气控制设备所在的井下中央变电所、向下山采区排水泵供电的变电所和抗灾潜水泵站地面电气控制室，应设置直通矿调度室的电话。
12.0.9 排水泵电动机及井下各电气设备应做接地保护，其接地干线应与井下总接地系统相接。
12.0.10 排水泵站的照明灯具，应采用矿用防爆节能灯，排水泵站硐室底板上高度为0.8m水平面处的最低照度不应小于75lx。
12.0.11 矿井正常排水系统应设计为自动化排水系统，并应具有手动功能，同时应符合下列要求：
1 应装设电动机电流及温度、启动水泵时真空度、水泵出口压力、排水管流量、水仓水位等监测装置，并应集中显示，同时应能实现超限报警。
2 应根据水仓水位及水位变化率完成水泵的自动注水、闸阀的自动操作和多功能水泵控制阀的监测，自动开停水泵，并应能实现水泵的自动轮换工作。
3 主控装置与排水泵站分设时，应设置标志明显的启动联系信号。
4 应具备机旁及远程紧急停车功能。
12.0.12 抗灾潜水电泵应采取地面集中控制。集中控制系统应具有潜水电泵电流、温度、内腔贫水、动静态绝缘、轴承温度和排水管流量、水仓水位等监测功能，并应集中显示，同时应能实现超限报警。
12.0.13 矿井正常排水系统和抗灾排水系统应设置水仓水位传感器和设备开停传感器，其信号应接入矿井安全监控系统。
12.0.14 井底水窝水泵宜采用自动控制，其声光信号应接到有人值班的场所。
12.0.15 防水闸门供配电及控制系统的电源应引自非来水侧，并应采用双回路供电。电源应来自不同的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。
12.0.16 防水闸门处应装设集中监控装置，控制系统应具备就地和远程控制功能，并应能实现故障报警，同时应能将防水闸门的状态及闸门内巷道的水位、水压等监测信息传入矿井安全监控系统。
12.0.17 防水闸门电气设备硐室应设固定照明和直通电话。
12.0.18 防水闸门内外应设置下列装置：
1 工业电视监视器；
2 声光报警装置；
3 固定照明。
12.0.19 防水闸门硐室处应设置人员定位监控基站。
13 地面防治水
13.0.1 井口及工业场地的防洪设计标准，应符合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215的有关规定。
13.0.2 矿井地面防治水的疏水、防水和排水系统设计，应根据矿区及其附近地表水系统的汇水、渗漏及当地历年降水量和最高洪水位等因素确定。
13.0.3 当工业场地位于山坡地带时，应在场地上方设置截水沟。截水沟设计应符合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215的有关规定。
13.0.4 工业场地地面排水坡度不宜小于5‰，条件困难时不应小于3‰。
13.0.5 当内涝或洼地积水有可能浸入井下时，应采用拦截疏导、压实防渗、填矸造田或设泵站排出等消除矿井水害措施，并应符合当地农田水利和环境保护规划的有关规定。
13.0.6 场地雨水排放宜采用管道或明沟加盖板为主的排水系统。
13.0.7 在洪水、河流冲刷到的地段，严禁设置矸石、炉灰、垃圾等堆放场地。
附录A 安全水头压力值计算
A.0.1 掘进巷道底板隔水层安全水头压力，宜按下式计算：
式中：p——底板隔水层能够承受的安全水压，MPa；
t——隔水层厚度(m)；
L——巷道宽度(m)；
γ——底板隔水层的平均重度(MN／m3)；
Kp——底板隔水层的平均抗拉强度(MPa)。
A.0.2 采掘工作面安全水头压力，宜按下式计算：
式中：M——底板隔水层厚度(m)；
p——安全水压(MPa)；
Ts——临界突水系数(MPa／m)，应根据矿区资料确定，在具有构造破坏的地段按0.06计算，隔水层完整无断裂构造破坏地段按0.1计算。
附录B 防隔水煤(岩)柱设计计算方法
附录C 防水闸门硐室墙体长度计算方法
C.0.1 防水闸门(墙)硐室可根据承受水压的大小，选择圆柱形(图C.0.1-1)、楔形(图C.0.1-2)、倒截锥形(图C.0.1-3)结构形式。
图C.0.1-1 圆柱形防水闸门(墙)硐室结构形式示意
图C.0.1-2 楔形防水闸门(墙)硐室结构形式示意
图C.0.1-3 倒截锥形防水闸门(墙)硐室结构形式示意
C.0.2 防水闸门(墙)硐室采用混凝土支护时，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定，混凝土强度设计值应按表C.0.2选取。
表C.0.2 混凝土强度设计值
C.0.3 承受水压不大于1.6MPa的防水闸门(墙)硐室墙体长度计算，应符合下列要求：
1 圆柱形防水闸门(墙)硐室(本规范图C.0.1-1)，墙体尺寸可按下列公式计算：
2 楔形防水闸门(墙)硐室(本规范图C.0.1-2)，墙体尺寸可按下式计算：
式中：r——闸门墙体圆柱内侧半径(m)；
B——闸门墙体前、后巷道净宽(m)；
α——凸基座支承面与硐室中心线间夹角(°)。一般取20°～30°，围岩分类为Ⅰ、Ⅱ类时，取大值；其他类型围岩时，取小值；
L0——一段闸门墙体长度(m)；
n——闸门墙体分段段数；
fcc——素混凝土的轴心抗压强度设计值(MPa)。其值按混凝土轴心抗压强度设计值f c值乘以系数0.85确定；
r0——结构的重要性系数，取1.1；
rf——作用的分项系数，取1.3；
rd——结构系数，取1.20～1.75，硐室净断面积大时取大值；
P——防水闸门硐室设计承受的水压(MPa)；
H——闸门墙体前、后巷道净高(m)；
L——闸门墙体长度(m)。
C.0.4 承受水压大于1.6MPa的倒截锥形防水闸门(墙)硐室(本规范图C.0.1-3)，墙体尺寸可按下列公式计算：
式中：Li——闸门墙体应力衰减段计算长度(m)；
ln——自然对数符号；
rd——断面系数，取1.2～2.0，水压大、硐室净断面积大时取大值；
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)；
L0——闸门墙体应力回升段长度，取1.0m～2.0m；
S2——防水闸门硐室最大掘进断面积(m2)；
rsd——作用不定性系数，取1.2～2.0，水压大、围岩抗压强度较低时取大值；
S——闸门墙体前、后巷道净断面积(m2)；
E——闸门墙体嵌入围岩深度(含砌壁厚)(m)；
h3——闸门墙体前、后巷道墙高(m)；
图C.0.1-3中的倒截锥形防水闸门(墙)结构参数可按下列要求取值：
β——不小于50°；
γ——一般取20°；
l——围岩较软时所设的平直段(m)，取0.5～1.0，闸门墙体长度长时取大值，闸门墙体长度短时取小值。
