煤礦水害防治基本知識(shí).ppt

1、煤礦水害防治基本知識(shí)韓卓鵬,第一章 礦井水害概述,1.礦井水害的概念 礦井水：是指在礦井開拓、采掘過(guò)程中，滲入、滴入、淋入、流入、涌入和潰入井巷或工作面的任何水源水，統(tǒng)稱礦井水。 礦井突水：凡是因井巷、工作面與含水層、被淹巷道、地表水體或含水的裂隙帶、溶洞、洞穴、陷落柱、頂板冒落帶、構(gòu)造破碎帶等接近或溝通而突然產(chǎn)生的出水事故，稱為礦井突水。 礦井水害：凡影響生產(chǎn)、威脅采掘工作面或礦井安全的、增加噸煤成本和使礦井局部或全部被淹沒的礦井水，都稱為礦井水害。,常言道：水火無(wú)情。煤礦在生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常受到水的威脅。突水事故與頂板、瓦斯、火等事故相比，發(fā)生率不算高，但一旦發(fā)生，造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失

2、比頂板、機(jī)電、火災(zāi)等事故等要大得多，危害相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，19491995年在我國(guó)煤礦一次死亡3人以上的事故中，以死亡人數(shù)計(jì)算，水害事故占15.72，僅次于瓦斯和頂板事故，位居第三；平均每次事故死亡7.06人，僅次于瓦斯和火災(zāi)事故，位居第三。,2.我國(guó)煤礦水害事故情況,按突水地點(diǎn)分： 發(fā)生在掘進(jìn)工作面111次，死亡1091人，占64.7%； 發(fā)生在采煤工作面49次，死亡328人，占19.47%； 發(fā)生在井巷的27次，死亡149人，占8.84%； 發(fā)生在其他地點(diǎn)16次，死亡117人，占6.94%。,3.煤礦透水事故的危害 (1) 透水事故造成井下人員傷亡 透水事故是煤礦五大災(zāi)害事故之一。俗話說(shuō)：

3、水火無(wú)情”、“火燒一線，水漫一片”。煤礦一旦發(fā)生透水,可能造成大量井下人員傷亡。,(2) 透水事故造成煤礦資源財(cái)產(chǎn)損失 1984年6月2日10:20,河北開灤范各莊礦2171綜 采工作面發(fā)生了一起世界采礦史上罕見的透水災(zāi)害, 奧陶系巖溶強(qiáng)含水層的高壓承壓水經(jīng)導(dǎo)水陷落柱潰 入礦井,高峰期11h平均突水量2053m3/min,歷時(shí)21h 便淹沒了一座年產(chǎn)310萬(wàn)t,開采近20年的大型機(jī)械化 礦井,共有11名工人未及時(shí)撤出遇難。 6月6日15:30,涌水又突破范各莊礦和呂家坨礦己 被人為削弱的礦界煤柱而潰入?yún)渭役绲V,迫使該礦停 產(chǎn)。,范各莊礦2171工作面透水事故使礦井停產(chǎn)一年,減 產(chǎn)865萬(wàn)t,資

4、產(chǎn)損失3.76億元,仃工費(fèi)0.87億元,礦井 恢復(fù)費(fèi)3.08億元,共達(dá)10.04億元。 同時(shí)使奧灰水位下降111.09m,周圍幾十千米范圍 供水中斷,使20萬(wàn)居民的生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都受到較 大影響。 同時(shí)也影響到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì),國(guó)家不得不重新調(diào)整 進(jìn)口精煤計(jì)劃,以保鋼鐵和其他工業(yè)生產(chǎn)的需要。,(3) 礦井水增加煤炭開采成本 由于礦井水的存在,在生產(chǎn)中必須進(jìn)行排水工作, 水量越大,排水費(fèi)用越高,增加原煤成本。 焦作礦區(qū)噸煤排水占原煤成本20%.。 (4) 礦井水造成生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境惡劣 頂板淋水、底板突水、兩邦滲水等,對(duì)工人勞動(dòng) 條件和生產(chǎn)效率有很大影響。,(5)礦井水縮短機(jī)電設(shè)備、管材等使用年限 酸

5、性礦井水的腐蝕作用,使井下機(jī)電設(shè)備、器材 的使用年限大大縮短。 (6)礦井水影響煤炭資源開采利用 防水煤柱造成資源滯呆。 (7)礦井大量排水使地下水位大幅度下降。,4. 水害事故多發(fā)原因分析 (1) 沒有樹立“安全第一，預(yù)防為主”的思想 有的礦井在突水事故前，已有明顯的預(yù)兆，但那里 的領(lǐng)導(dǎo)同志為了早出煤、多掙錢，仍不采取措施，還 強(qiáng)令工人繼續(xù)掘進(jìn)。 有的井底水倉(cāng)長(zhǎng)期不清理，致使容量減少或水泵排 水能力不足，在礦井發(fā)生突水時(shí)涌水量大于排水能力， 眼看著礦井被淹。 有的巷道、硐室工程質(zhì)量不好，水砂慢慢浸下，不 及時(shí)分析原因，采取相應(yīng)措施，處理與地表水相聯(lián)的 通道，導(dǎo)致地表水潰入井下。,(2)水文地

6、質(zhì)情況不清 有些煤礦對(duì)井田范圍內(nèi)水文地質(zhì)情況不清，資料不 全，對(duì)地下水、老塘水心中無(wú)數(shù)，就盲目開井或采掘。 有的積水巷道位置測(cè)量錯(cuò)誤或資料遺漏、不準(zhǔn)。 有的知道有水源，但對(duì)其賦存狀況及補(bǔ)給關(guān)系不清 楚，特別是構(gòu)造復(fù)雜、斷層較多、老窯分布較廣的地 區(qū)，對(duì)水源位置不清，卻盲目掘進(jìn)，結(jié)果釀成突水事 故。,(3)沒有堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則 有些領(lǐng)導(dǎo)和作業(yè)人員思想麻痹，存有僥幸心理。圖省事，怕麻煩，井巷已接近老空、充水?dāng)鄬印⑾萋渲?、?qiáng)含水?dāng)鄬樱€不探水放水，結(jié)果造成突水事故。,(4)防排水工程質(zhì)量低劣 有的礦井防水閘門長(zhǎng)期不檢修，已經(jīng)失效，出水時(shí)不是關(guān)不上，就是不起作用。

7、有的礦井擋水墻打在浮煤上，兩邊不掏槽，水壓一大就被沖垮。 有的煤礦工業(yè)用水管線泄漏，長(zhǎng)期不處理，在低洼處或塌陷處大量積水，造成事故隱患。,(5)無(wú)序開采，先天不足 有的煤礦特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦井口位置選擇不當(dāng)，緊靠 河流、湖泊，個(gè)別井口標(biāo)高過(guò)低，遇有地面洪水必然 倒灌井下。 有的井口位置設(shè)計(jì)不合理，接近強(qiáng)含水層等水源， 施工后在礦壓和水壓的共同作用下，圍巖發(fā)生突水。 有不少小煤窯就開在大礦的采區(qū)上方。 有的就在大礦的保安煤柱、防水煤柱上濫采濫掘， 甚至已與大礦貫通，一到雨季時(shí)洪水從小煤窯灌入大 礦井下，造成事故。,(6)職工安全意識(shí)淡薄，技術(shù)素質(zhì)不高 有的礦井發(fā)生突水事故前已有明顯征兆，但職工缺 乏

8、安全意識(shí)或經(jīng)驗(yàn)不足，沒引起足夠重視和采取相應(yīng) 措施。 有的礦井上山巷道冒落，里面有大量的水、煤、矸 等雜物，而工人在處理時(shí)竟從下往上扒，導(dǎo)致突水而 被淹。 有的工人見溜煤眼被堵，竟用水沖，致使眼內(nèi)大量 積水，有些透水事故就是捅溜煤眼時(shí)發(fā)生的。,第二章 煤礦水害防治 基本知識(shí),1. 我國(guó)煤礦水害區(qū)域的劃分,我國(guó)煤礦床分布范圍很廣，儲(chǔ)量豐富，除上海市外，全國(guó)34個(gè)省市自治區(qū)都有煤礦床。 據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，除西藏自治區(qū)和臺(tái)灣省，在我國(guó)巳開發(fā)的大小煤田中，含煤地層屬晚古生代石炭二疊紀(jì)的占38%,這類煤田稱華北型煤田；含煤地層屬二疊、三疊紀(jì)的占30%,這類煤田稱華南型煤田；含煤地層屬中生代侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)的的占

9、28%,這類煤田稱華北、東蒙煤田；含煤地層屬新生代古近紀(jì)、新近紀(jì)的占4%。,在上述巳知煤田中含煤巖系的水文地質(zhì)環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，煤系地層形成時(shí)的沉積環(huán)境，包括巖相和巖性組合特征，煤系形成后的地質(zhì)構(gòu)造作用，以及現(xiàn)時(shí)所處的自然地理環(huán)境變化都很大。 這些水文地質(zhì)環(huán)境條件，決定了礦井在開采該煤系煤層時(shí)的礦井充水的強(qiáng)弱、水害的類型以及水害防治的方法和防治技術(shù)。 我國(guó)煤礦劃分為6大礦井水害區(qū)，具體分布見圖。,(1) 華北石炭二疊系巖溶裂隙水害區(qū) 華北石炭二疊系巖溶裂隙水害區(qū)位于陰山構(gòu)造帶以南，昆侖秦嶺構(gòu)造帶東段以北，賀蘭山構(gòu)造帶以東地區(qū)，屬亞濕潤(rùn)、亞干旱氣候區(qū)。 該水害區(qū)礦井出水、突水較頻繁，涌水量大，影響煤

10、礦安全生產(chǎn)或發(fā)生淹井事故。目前礦井中深部下組煤層受煤系地層底板強(qiáng)含水層威脅，有幾百億噸防隔水煤柱煤不能開采。,(2) 華南晚二疊統(tǒng)巖溶水害區(qū) 華南晚二疊統(tǒng)巖溶水害區(qū)位于昆侖秦嶺構(gòu)造帶東段以南，川滇構(gòu)造帶以東地區(qū)，屬濕潤(rùn)氣候區(qū)，年降水量為12002000mm。該水害區(qū)礦井突水量大，約為270027000m3/h，礦井正常涌水量為30008000 m3/h，礦井擔(dān)負(fù)著巨額的排水電費(fèi)4001500萬(wàn)元；礦區(qū)地面塌陷嚴(yán)重，礦井安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅，在雨季，淺部煤層開采受水害危險(xiǎn)更大。,(3) 東北侏羅系裂隙水水害區(qū) 東北侏羅系裂隙水水害區(qū)位于陰山構(gòu)造帶以北地區(qū)，屬濕潤(rùn)亞濕潤(rùn)氣候區(qū)，年降水量為40080

11、0mm。該水害區(qū)礦井涌水量不大，部分礦區(qū)由于受地表水、第四系松散層水和由地表水與第四系松散層水補(bǔ)給含水層的威脅，易發(fā)生礦井突水事故。,(4) 西北侏羅系裂隙水水害區(qū) 西北侏羅系裂隙水水害區(qū)位于昆侖秦嶺構(gòu)造帶西段以北，賀蘭構(gòu)造帶以西地區(qū)，屬干旱氣候區(qū)，局部為亞干旱區(qū)，年降水量為25100mm。該水害區(qū)嚴(yán)重缺水，存在供水問(wèn)題，部分礦區(qū)存在地表水和老窯水形成的煤礦水害事故。,(5) 西藏滇西中生代裂隙水水害區(qū) 西藏滇西中生代裂隙水水害區(qū)和臺(tái)灣第三系裂隙、孔隙水水害區(qū)、新生代煤田儲(chǔ)量?jī)H占全國(guó)儲(chǔ)量的0.1，水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，水害也不嚴(yán)重。,(6) 臺(tái)灣第三系煤田的裂隙孔隙水水害區(qū),2.我國(guó)煤礦水害類

12、型及特點(diǎn) ( 1 ) 老空積水透水水害 老空積水是指年代久遠(yuǎn)且采掘范圍不明的老窯積水、礦井周圍缺乏準(zhǔn)確測(cè)繪資料的亂掘小窯積水、礦井本身自掘的廢巷老塘水和煤層采空區(qū)積水。 老空積水水體的特點(diǎn)是： 水體壓力傳遞迅速，流動(dòng)與地表水流相同，不同于含水層中地下水的滲透。大興煤礦的水害即如此。,廣東省大興煤礦 老空積水特大水災(zāi)事故 2005年8月7日13時(shí)13分，大興煤礦發(fā)生特大透水事故，造成121人死亡，傷1人，直接經(jīng)濟(jì)損失4391.02萬(wàn)元。,廣東省梅州市興寧市黃槐鎮(zhèn)大興煤礦原為地方國(guó)有煤礦，1999年破產(chǎn)改制為民營(yíng)股份制企業(yè)，由于開采30年，該礦上部老采空區(qū)存在大量積水。改制后經(jīng)有關(guān)部門設(shè)計(jì)留設(shè)條帶

13、隔水煤柱，對(duì)深部煤層進(jìn)行開采，設(shè)計(jì)能力3萬(wàn)t/a。,事故中一對(duì)失去親人的祖孫,事故中失去親人的母子,2005年8月7日廣東梅州大興煤礦透水事故，121人遇難,興寧礦難透水事故中傷亡礦工家屬傷痛欲絕,興寧礦難透水事故中失去礦友的礦工呆坐在井口,事故中傷亡家屬在祭拜親人,2005年8月7日廣東梅州大興煤礦透水事故，121人遇難,興寧礦難透水事故死亡礦工尸體,2005年8月7日廣東梅州大興煤礦透水事故，121人遇難,興寧礦難透水事故的礦井遠(yuǎn)景,興寧礦難透水事故救援人員,2005年8月7日廣東梅州大興煤礦透水事故，121人遇難,1 . 礦井積水區(qū)的形成 1999年11月，因小煤窯開采破壞，當(dāng)年降水量大

14、，礦井排水能力不足及排水費(fèi)用過(guò)高，礦井采區(qū)被淹，井下巷道大量積水，為了保護(hù)礦井不被淹掉和減少排水費(fèi)用，各礦均在-180m水平以上，各水平構(gòu)筑了井下堵水閘墻，6對(duì)礦井共構(gòu)筑29處堵水閘墻，使-180m水平以上采空區(qū)逐步充滿，形成1500萬(wàn)2000萬(wàn)m3積水區(qū)。從+262m平硐溢出。,2 .積水區(qū)下煤炭開采的形成 2000年5月，大興煤礦委托北京煤炭設(shè)計(jì)研究院編制完成了永豐煤炭延深方案設(shè)計(jì)和防水閘墻施工計(jì)算咨詢。 該設(shè)計(jì)從-180m水平至-290m水平留設(shè)垂高110m防水隔離煤柱，延深開采老空積水區(qū)下深部煤炭資源。 2001年2月26日由廣東省經(jīng)貿(mào)委審查通過(guò)該設(shè)計(jì)，該礦開始向深部延伸開采。,3.水

15、害事故發(fā)生經(jīng)過(guò) 2005年8月7日13時(shí)13分左右，發(fā)生透水，透水發(fā)生后，主、副井井筒均有霧氣冒出，出現(xiàn)反風(fēng)現(xiàn)象。 13時(shí)30分，副井調(diào)度室接到-290m水平西三暗斜井絞車房（-281m）電話，說(shuō)“水很大，我跑不出去了，”，但話未說(shuō)完電話就斷了，說(shuō)明此時(shí)水已漲至-281m絞車房。 14時(shí)，水已漲至離主井口80m（斜長(zhǎng)），此時(shí)水位為+245m。透水后原四望嶂一礦明斜井水位從+262m降至+255.5m，下降6.5m，經(jīng)專家估算，礦井總透水量約為25萬(wàn)m3。,4. 水害事故的原因分析 經(jīng)調(diào)查和專家組技術(shù)鑒定，認(rèn)定在主井東翼四煤-400m石門以東150m附近，由于煤層傾角大（75度左右）、厚度大（3

16、4m），小斷層發(fā)育，煤質(zhì)松散易塌落，-400m以上各水平在生產(chǎn)過(guò)程中煤層均發(fā)生過(guò)嚴(yán)重抽冒。 在此抽冒嚴(yán)重的情況下，大量出煤，超強(qiáng)度開采，致使-180m水平至-290m水平防水煤柱抽冒，導(dǎo)通了+262m水平至-180m水平的老空積水區(qū)，造成上部老空積水大量潰入，導(dǎo)致事故的發(fā)生。,王家?guī)X煤礦老空積水 特大水災(zāi)事故,2010年3月28日13時(shí)40分左右，王家?guī)X礦20101工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)頭發(fā)生導(dǎo)通老空積水區(qū)透水事故,選成153名礦工被淹，經(jīng)過(guò)急時(shí)搶救，115人被救，38人遇難。,事發(fā)前曾兩次接到滲水報(bào)告,多名工人發(fā)現(xiàn)異常。 承建工程的某部經(jīng)理說(shuō),28日11時(shí)10分,當(dāng)班的一名副經(jīng)理升井匯報(bào),井下27

17、隊(duì)的工作面800m處右下角底板處有少量滲水；安排正在井下的技術(shù)經(jīng)理到出水點(diǎn)觀察。 11點(diǎn)50分,這名經(jīng)理升井匯報(bào),出水沒有壓力,水是清的,無(wú)異味.并向在場(chǎng)的一位技術(shù)人員詢問(wèn),該人說(shuō)曾對(duì)該位置進(jìn)行了探測(cè),探測(cè)報(bào)告說(shuō)：在820m之內(nèi)可以正常堀進(jìn)。 記者在采訪中,部分工人反映：25日就巳發(fā)現(xiàn)工作面”掌頭煤層壓力增大,煤壁掛汗并出現(xiàn)異味”,并向調(diào)度室進(jìn)行了匯報(bào),但沒有引起重視.,不拋棄不放棄的信念創(chuàng)造生命奇跡 4月4日晚,山西王家?guī)X透水事故救援隊(duì)準(zhǔn)備下井救人.。他們頭上的礦燈,連成了一條救助生命的光明通道。 4月5日凌晨,第一批獲救的9名遇險(xiǎn)工人成功升井，其后又相繼救出了106名遇險(xiǎn)礦工，創(chuàng)造了人類礦

18、搶救和生命奇跡。,王家?guī)X煤礦3日28日發(fā)生的透水事故,在對(duì)事故原因進(jìn)行追究、反思的同時(shí),媒體和公眾關(guān)注的目光,更多地聚焦對(duì)井下遇險(xiǎn)工人的搶救。 153名工人的生命安危,時(shí)刻牽動(dòng)著全國(guó)人民的心,人們?cè)谝环N并不抱有太大希望的期待中,渴望著生命的奇跡.。,應(yīng)該承認(rèn),事故發(fā)生后的幾天里,雖然有黨中央、國(guó)務(wù)院的高度重視,和中央政府到社會(huì)各界的全力救援,但通過(guò)媒體傳達(dá)給公眾的信息,卻并不讓人樂觀。,按照以往各種礦難報(bào)道中所獲知的常識(shí),煤礦透水與互斯爆炸,是各種礦難中傷亡人數(shù)最大的事故。井下透水往往會(huì)在瞬間淹沒井下巷道,對(duì)井下遇險(xiǎn)工人造成滅頂之災(zāi)。加之往往與透水事故伴生的互斯突出,更會(huì)對(duì)遇險(xiǎn)人員的生命造成二

19、次傷害。 所以，115名礦工的獲救創(chuàng)造了人類礦難搶救史上和生命的奇跡。,(2)地表水害 地表長(zhǎng)年有水的河流、湖泊、水庫(kù)、塘壩、煤礦塌陷區(qū)水體等，由于井下防水煤（巖）柱留設(shè)不當(dāng)、采掘工程活動(dòng)不當(dāng)導(dǎo)致煤層頂板煤（巖）體發(fā)生抽冒、工作面區(qū)域內(nèi)存在導(dǎo)水?dāng)嗔训刭|(zhì)構(gòu)造、超采防水煤柱等，使采掘工作面與地表水體產(chǎn)生水力聯(lián)系，地表水迅速灌入井下，發(fā)生突水事故。如： 2007年7月22日，山西省呂梁市興縣魏家灘鎮(zhèn)馬圜圜煤礦，因山洪暴發(fā)，造成河床下采空區(qū)發(fā)生塌陷，沉陷面積約800m2，洪水經(jīng)采空區(qū)潰入礦井，導(dǎo)致11人死亡。,某煤礦一號(hào)井南翼502工作面地表水、黃泥潰入示意圖,(3) 第四系松散孔隙含水層和第三系砂礫

20、含水層水害 第四系松散孔隙充水含水層、第三系砂礫含水層呈不整合覆蓋在煤系地層上，直接接受大氣降水和展布其上的河流、湖泊、水庫(kù)等地表水體的滲透補(bǔ)給，形成在剖面和平面上結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的松散孔隙充水含水體。如： 安徽皖北祁東煤礦新礦井首采面剛剛推進(jìn)40m后,發(fā)生了第四系松散孔隙含水層水潰入淹井。,某礦704工作面松散沖積層突水示意圖,(4) 煤層頂板充水含水層水害 煤系地層中一般存在多層可采煤層，在煤系地層上部同時(shí)發(fā)育有多層充水含水層，有的是強(qiáng)巖溶充水含水層，如南方型龍?zhí)督M煤系地層的頂部就發(fā)育有長(zhǎng)興灰?guī)r含水層。如： 2009年11月神華寧煤分公司紅柳煤礦首采面推進(jìn)56m發(fā)生頂板砂巖潰水，瞬時(shí)水量181

21、7m3/h。,(5) 煤層底板承壓充水含水層水害 煤層底板承壓充水含水層水害是我國(guó)煤礦水害頻率最高、危害程度最大的一種災(zāi)害，多次造成突水淹采煤工作面、淹采區(qū)、淹水平、淹整個(gè)礦井的惡性事故。,水體上水害狀況 水體上水害約占礦井水害的一半。 上世紀(jì)80年代與50年代相比，突水頻率增長(zhǎng)2.57倍。 1956-1986年30年間，淹井222起，突水1600次，1318人喪生。 1984-1985年一年間，全國(guó)因底板突水而淹井事故22起，僅開灤、焦作、肥城 就有6對(duì)井被淹。峰值水量高達(dá)2050m/min，世界之最。,水上威脅礦井?dāng)?shù)量和煤量 目前受水威脅的礦井約300處，約占大型礦井的一半 受水威脅儲(chǔ)量近

22、百億噸。 山東淄博北大井于1935年5月13日透水， 三天內(nèi)礦井全部淹沒，有538名礦井下遇難，為世界罕見的突水事故。,神華駱駝山煤礦 底板奧灰?guī)r溶承壓特大水災(zāi)事故,2010年月日時(shí)分左右，駱駝山煤礦在基建巷道施工中發(fā)生透水事故。 駱駝山煤礦于年月開工建設(shè)，由神華集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司建設(shè)，中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為每年萬(wàn)t 。當(dāng)班井下共有作業(yè)人員名，經(jīng)搶救有人相繼升井，其中人死亡，人受傷，人被困井下。,事故原因初步判斷是掘進(jìn)過(guò)程中掘進(jìn)工作面底板奧灰水突水造成的，突水的具體位置大致在施工的井下16號(hào)煤層掘進(jìn)工作面。 駱駝山煤礦透水事故暴露出了掘進(jìn)施工探放水管理和工程

23、承包中安全責(zé)任不落實(shí)、不到位等問(wèn)題。,(6) 巖溶陷落柱水害 由于煤系地層在地質(zhì)歷史時(shí)期中不斷向奧灰溶洞垮落，冒落的巖塊不斷沖填形成一個(gè)質(zhì)地疏松巖溶陷落柱，導(dǎo)水性很強(qiáng)，同時(shí)由于陷落柱的賦存條件孤立而隱蔽，事前難以探查發(fā)現(xiàn)，防治難度極大，所以造成災(zāi)難性的巖溶陷落柱水害。,1984年6月開灤范各莊礦在回采距煤層底板奧陶系灰?guī)r含水層超過(guò)200m的第七號(hào)煤層時(shí)，這個(gè)巖溶陷落柱是一個(gè)短軸46m、長(zhǎng)軸67m的橢圓形巖溶陷落柱，柱體冒落高度竟達(dá)200m，頂部直到七號(hào)煤層頂板，由于巖溶陷落柱溝通了煤系地層與奧灰強(qiáng)充水含水層的水力聯(lián)系，發(fā)生了突水量高達(dá)2053m3/h的惡性突水淹井事故，損失巨大，在世界采礦史上

24、留下了令人難以置信的案例。,(7) 斷層破碎帶突水水害 斷層破碎帶突水水害，本身是礦井一大水害，也可與老空水、煤層頂板含水層、底板承壓含水層、地表水體等發(fā)生水力聯(lián)系而引起突水水害，是煤礦水害類型中最普遍的一類。斷層破碎帶可以沿?cái)鄬幼呦蚝荛L(zhǎng)一段范圍內(nèi)普遍含（導(dǎo)）水而引發(fā)水害，也可以是局部的一小段、一個(gè)點(diǎn)導(dǎo)水而誘發(fā)突水水害。有的斷層破碎帶原始狀態(tài)是不含（導(dǎo)）水的，但由于采動(dòng)條件下引起頂板導(dǎo)水裂隙提高了上限或底板巖體裂隙的存在，斷層破碎帶發(fā)生活化而轉(zhuǎn)化為導(dǎo)水?dāng)鄬樱l(fā)生礦井突水水害。如： 1982年8月23日 江西豐城礦務(wù)局云莊煤礦因遇斷層兩次淹井。,3.礦井突水預(yù)兆與充水條件分析 (1)礦井突水一般

25、預(yù)兆 礦井采掘工作面煤層變潮濕、松軟； 煤幫出現(xiàn)滴水、淋水現(xiàn)象，且淋水由小變大； 有時(shí)煤幫出現(xiàn)鐵銹色水跡； 礦井采掘工作面氣溫降低，或出現(xiàn)霧氣或硫化氫氣味； 礦井采掘工作面有時(shí)可聽到水的“嘶嘶”聲； 礦井采掘工作面礦壓增大，發(fā)生片幫、冒頂及底鼓。,(2)不同類型水源的透水特點(diǎn),沖積層水。沖積層水一般開始涌水量較少，夾帶泥砂，水色發(fā)黃，以后水量急劇增大的特點(diǎn)。沖積層水一般不至于構(gòu)成對(duì)人體的傷害。 小窯、老空水一般積存時(shí)間長(zhǎng)，水量補(bǔ)給差，屬于“死水”，所以有“掛紅”、酸度大、水味發(fā)澀的特點(diǎn)，出現(xiàn)霧氣。 斷層水。常常出現(xiàn)工作面來(lái)壓，淋水增加，有時(shí)還可在巖縫中見到淤泥。斷層水混濁，多為黃色，很少“掛紅

26、”，水無(wú)澀味。,巖溶水。當(dāng)采掘巷道與其接近時(shí)，可出現(xiàn)頂板來(lái)壓、柱窩和裂縫滲水現(xiàn)象，有時(shí)也有“掛紅”現(xiàn)象。 大氣降水。大氣降水對(duì)礦井涌水的影響，取決于降水量的大小和含水層接受大氣降水的條件。,(3)礦井充水通道分析 1）礦井充水天然通道 A.點(diǎn)狀巖溶陷落柱型通道 巖溶陷落柱是指埋藏在煤系地層下部的巨厚可溶巖體，在地下 水溶蝕作用下，形成巨大的巖溶空洞。當(dāng)空洞頂部巖層失去對(duì)上覆巖體的支撐能力時(shí)，上覆巖體在重力作用下向下垮落，充填于溶蝕空間中。,B.線狀斷裂(裂隙)帶型通道 斷裂(裂隙)帶型通道成為充水通道主要取決于斷裂帶本身水力性質(zhì)和礦床開采時(shí)人為采礦活動(dòng)方式與強(qiáng)度。 礦區(qū)含煤地層中存有數(shù)量不等的

27、斷裂構(gòu)造， 它使斷裂附近巖石破碎、位移，也使地層失去完 整性，成為各種充水水源涌人礦井的通道。 國(guó)內(nèi)外大量統(tǒng)計(jì)資料表明，由于揭露或靠 近斷層而引起突水事故占70%一80%，可見礦井突 水事故的發(fā)生多與斷層導(dǎo)水有關(guān)。,c. 窄條狀隱伏露頭型通道 我國(guó)大部分煤礦山。煤系地層灰?guī)r充水含水層、中 厚砂巖裂隙充水含水層多呈窄條狀的隱伏露頭與上覆第 四系松散沉積物地層呈不整合接觸。 多層充水含水層組在隱伏露頭部位垂向水力交替補(bǔ) 給的影響因素主要有兩個(gè)：一個(gè)是隱伏露頭部位基巖風(fēng) 化帶的滲透能力大小;另一個(gè)是上覆第四系底部卵石孔隙 含水層組底部是否存在較厚層的黏性土隔水層。 一般地說(shuō)，基巖風(fēng)化帶的風(fēng)化程度太強(qiáng)

28、或太弱。其 地下水的滲透性均較弱。,d. 面狀隔水層變薄區(qū)型通道 根據(jù)含煤巖系和礦床水文地質(zhì)沉積環(huán)境分析，華北型煤田的北部，煤系含水層組主要以厚層狀砂巖裂隙充水含水層組為主，在厚層狀砂巖裂隙含水層組之間沉積了以粉細(xì)砂巖、細(xì)砂巖為主的隔水層組。 在地質(zhì)歷史的多期構(gòu)造應(yīng)力作用下，這些脆性的隔水巖層在外力作用下以破裂形式釋放應(yīng)力，致使隔水巖層產(chǎn)生了不同方向的較為密集的裂隙和節(jié)理，形成了較為發(fā)育的呈整體面狀展布的裂隙網(wǎng)絡(luò)。,e. 地震通道 根據(jù)開灤唐山礦在唐山地震時(shí)礦井涌水量和礦區(qū)地下水水位的長(zhǎng)期觀測(cè)資料。地震前區(qū)域含水層受張時(shí)，區(qū)域地下水水位下降。礦坑涌水量減少。 當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，區(qū)域含水層壓縮，區(qū)域

29、地下水水位瞬時(shí)上升數(shù)米。礦坑涌水量瞬時(shí)增加數(shù)倍。,2）礦井人為充水通道 a.開采造成頂板冒裂 煤層開采后，采空區(qū)上方的巖層因下部被采空而失去平衡，相應(yīng)地產(chǎn)生礦山壓力，從而對(duì)采場(chǎng)產(chǎn)生破壞作用，必然引起頂部巖體的開裂、垮落和移動(dòng)。塌落的巖塊直到充滿采空區(qū)為止，頂板自下而上分別稱為冒落帶、裂隙帶、彎曲帶。（見圖）而冒落裂隙帶則成為導(dǎo)水通道。,b.地面巖溶塌陷 隨著我國(guó)巖溶充水礦床大規(guī)模抽放水試驗(yàn)和疏干開采實(shí)踐活動(dòng)的開展，煤礦區(qū)及其周圍地區(qū)的地表巖溶塌陷隨處可見，地表水和大氣降水通過(guò)塌陷坑直接充入井下，有時(shí)隨著塌陷面積的增大，大量砂礫石和泥砂與水一起潰入礦坑。 巖溶塌陷通道的存在極易引起第四系孔隙水、

30、地表水大量下滲和倒灌，使大量水和泥砂涌入礦井，對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成極大的威脅。,c.封孔質(zhì)量不佳鉆孔 由于礦區(qū)鉆孔封孔質(zhì)量不佳，這些鉆孔轉(zhuǎn)變?yōu)榈V井突水的人為導(dǎo)水通道。造成礦坑的涌（突）水事故（見圖）。如： 陜西彬縣下溝煤礦鉆孔封孔質(zhì)量不佳潰水。,導(dǎo)水鉆孔形成突水通道示意圖,第三章 水害防治技術(shù),1、地面水害防治 地面防治水是指在地表修筑各種防排水工程， 防止或減少大氣降水和地表水滲入礦井。對(duì)于以 降水和地表水為主要水源的礦井，地面防治水尤 為重要，是礦井防水的第一道防線。 （1）嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定選擇井筒及工業(yè)廣場(chǎng) 井口和工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)建筑物的高程必須高于當(dāng) 地歷年的最高洪水水位；若井口及工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)建

31、筑物的高程低于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水水位時(shí)，必須 修筑堤壩、溝渠或采取其他防排水措施。,（2）防止地表滲水，井田范圍內(nèi)的河流、溝渠等地表水，可以通過(guò)裂隙滲透到井下造成水害。因此，應(yīng)將其疏干或改道移至礦區(qū)以外。 （3）防止地面積水，對(duì)井田開采范圍內(nèi)的地面低洼處、塌陷區(qū)等易積水區(qū)，應(yīng)設(shè)法填平，防止積水，積水量大時(shí)，要用水泵排出。 （4）對(duì)可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、廢棄鉆孔等，應(yīng)及時(shí)用粘土充填或用水泥堵塞。 （5）加強(qiáng)防洪防訊工作，在每年的雨季來(lái)臨之前和雨季期間，要加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)內(nèi)防洪工程的檢查和防訊搶險(xiǎn)工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 填塞通道 排除積水 挖排洪溝 筑防洪堤 整鋪河底 河流改道 井筒位置選擇合理

32、,2、井下水害防治 （1）做好水文觀測(cè)工作與礦井地質(zhì)工作 做好水文觀測(cè)工作 a、收集地面氣象降水量與河流水水文資料；查明地表水的分布、水量補(bǔ)給、排泄條件；查明洪水泛濫對(duì)礦區(qū)、工業(yè)廣場(chǎng)及居民點(diǎn)的影響程度。 b、通過(guò)探孔和水文觀測(cè)孔，觀測(cè)各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。 c、查明礦井水的來(lái)源及礦井水和地下水、地表水的補(bǔ)給關(guān)系，觀察礦井涌水量及季節(jié)性變化規(guī)律等。,做好礦井地質(zhì)工作 a、地表以下沖積層厚度、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、透水性、含水性等。 b、斷層和裂隙的位置，錯(cuò)動(dòng)距離，延伸長(zhǎng)度，破壞范圍和含水、導(dǎo)水性。 c、含水層與導(dǎo)水層的位置、厚度、巖性。各含水層的涌水量，水壓，滲透性，補(bǔ)給、

33、排泄條件，及其到開采煤層的距離。 d、調(diào)查老窯及開采小窯的開采范圍，開采經(jīng)過(guò)；開采煤層及深度，積水區(qū)域及分布狀況，勘探鉆孔的填實(shí)情況及其透水性能。,e、開采過(guò)程中圍巖破壞范圍及地表塌陷情況； 觀察塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度，以及采動(dòng) 對(duì)涌水量的影響，判斷是否透水等情況。 f、井巷出水點(diǎn)的位置極其水量，老窯積水的范圍、標(biāo)高和積水量，都必須繪在采掘工程平面圖上。水淹區(qū)應(yīng)標(biāo)出探水線的位置。,（）留設(shè)防水煤（巖）隔離柱 a、留設(shè)防水煤柱可以防止地下水潰入井下。防 水隔離煤柱的種類有：井田邊界隔離煤柱、預(yù)防斷 層、被淹井巷、陷落柱、沖積層的防水煤柱等。 b、防水隔離煤柱的尺寸應(yīng)根據(jù)相鄰礦井的地質(zhì) 構(gòu)造

34、、水文地質(zhì)條件、煤層附存條件、圍巖性質(zhì)、 開采方法積巖層移動(dòng)的規(guī)律等因素，在礦井設(shè)計(jì)中 加以規(guī)定。,（3）保證安全厚度： 煤層頂板以上和底板以下與含水層的距 離要符合安全厚度。 （4）建防水建筑物：防水墻、水閘門等 （5）疏放水 （6）注漿堵水,（7）井下探放水 探放水的原則： “有疑必探，先探后 掘”是防止井下水害的基本原則。凡是井下 受水害威脅的地區(qū)，都必須堅(jiān)持這一原則。,采掘工作面遇到下列情況之一時(shí)，必須探水： a、接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時(shí) b、接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時(shí) c、打開隔水煤柱放水時(shí) d、接近可能與河流、湖泊、水庫(kù)、蓄水池、水井等 相通的斷層破

35、碎帶時(shí) e、接近有出水可能的鉆孔時(shí) f、接近有水的灌漿區(qū)時(shí) g、接近其它可能出水地區(qū)時(shí) h、底板原始裂隙有透水危險(xiǎn)時(shí) i、接近水文復(fù)雜區(qū)域，或有出水征兆時(shí),透水預(yù)兆 掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來(lái)壓、底板鼓起、水色發(fā)渾、有臭味、工作面有害氣體增加、裂隙出現(xiàn)滲水。 發(fā)現(xiàn)預(yù)兆時(shí)，必須停止作業(yè)，采取措施，立即報(bào)告礦調(diào)度室，發(fā)出警報(bào)，撤出所有受水威脅地點(diǎn)的人員。,鉆進(jìn)時(shí)注意事項(xiàng) 鉆進(jìn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來(lái)壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時(shí)，必須停止鉆進(jìn)，但不得拔出鉆桿，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員應(yīng)立即向礦調(diào)度室報(bào)告，并派人監(jiān)測(cè)水情。如發(fā)現(xiàn)情況危急時(shí)，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員，然后采取措施，進(jìn)行處理。,第四章 礦井水害事故的處理措施及注意事項(xiàng),1、在場(chǎng)人員的行動(dòng)原則 發(fā)生透水事故時(shí)，在場(chǎng)人員應(yīng)盡量了解或判斷事故的地點(diǎn)和災(zāi)害的程度，在保證人員安全的條件下，迅速組織搶救，盡可能就地取材，加固工作面，設(shè)法堵