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1、矿井主要水害的特征及防治技术,探放水工培训班,制 作：秦 忠 雄 盘县煤矿安全技术培训中心 2013年5月,2,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,教学目的与要求,1、熟练掌握孔隙水、裂隙水、岩溶水水害的特征及其防治技术； 2、熟练掌握地表水水害的特征及其防治技术； 3、熟练掌握老空水水害的特征及其防治技术； 4、熟练掌握断层水、陷落柱水、钻孔水水害的特征及其防治技术,3,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,第一部分 矿井主要水害的分类,1、孔隙水、裂隙水、岩溶水水害； 2、地表水水害； 3、老空水水害； 4、断层水、陷落柱水、钻孔水水害。,4,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,一、孔
2、隙水、裂隙水、岩溶水水害的特征及其防治技术,孔隙水、裂隙水、灰岩岩溶水或其它基岩裂隙水，其埋藏、分布和水动力的性质等都具有明显的不均匀性。 反映在同一含水岩层的不同方向或地段上，水力联系的差异性和水量大小相差极为悬殊。 如煤层顶、底板砂岩水、灰岩水等在某些(或某一)地段对采掘工作面没有任何影响；而在另一些地段却带来不同程度的危害。 为确保矿井安全生产，必须探清含 水层的水量、水压、补给水源等，才能予以治理。,5,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,底板厚层灰岩水突出，常给煤矿安全生产造成严重的危害和威胁，而砂岩裂隙水、煤系中薄层灰岩水常常给煤矿造成重大的经济损失。 如1997年2月18日张集
3、矿21煤底板隐伏陷落柱导通奥灰突水，最在突水量达24098m3/h，造成矿井淹没。 如1979年开滦范各庄矿九煤1093工作面，顶板砂岩裂隙含水层突水20m3/min，使综采工作面被淹，日减产2000多t煤，造成很大的经济损失。,6,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,1、 地下水动力环境,地下水动力环境，主要指地下水的补、迳、排条件。工作面顶板砂岩涌水量的大小及持续时间，与其关系较为密。 一方面与其埋深有关，砂岩含水层的补给区主要为浅部露头，一般来讲，位于浅部及中深部的砂岩含水层由于补给、迳流条件较好，其富水性相对较强，工作面涌水量大。深部的砂岩水基本上处于滞流区，以静储量为主，其富水性较
4、弱。,7,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,另一方面，地下水动力环境与其所处的构造部位有关，导水断裂带、褶曲轴部(尤其是向斜轴部)，地下水的迳流条件较好，处于该部位的砂岩含水层，其富水性亦相对较强，因此位于深部水平的工作面有时也能发生较大涌水量的砂岩含水层突水。,8,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,2、构造控水程度,构造复杂程度反映工作面顶板砂岩层的裂隙率及其储水空间的大小。工作面位于构造复杂区，其顶板砂岩层的裂隙率高，储水空间大，顶板垮落后，工作面涌水量较大。反之，如果工作面位于构造简单区，其顶板砂岩层的裂隙率低，储水空间小，顶板垮落后，工作面涌水量较小，甚至无水。,9,盘县煤矿安
5、全技术培训中心 秦忠雄制作,褶曲控水 褶曲是岩层在应力作用下挤压变形的产物，褶曲形成过程中一般伴生有大量的断裂构造，为地下水的存储、运移提供了便利条件。褶曲形态不同，其控水形式有明显的差异。褶曲控水主要表现在以下几个方面：背斜核部富水带，向斜核部构造富水带，褶曲轴转弯处开侧富水带，岩层膝折带富水区。,10,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,断裂构造控水 大中型断层既可形成地下水的渗流通道，亦可在其附近产生大量的派生小断层、裂隙，形成断裂富水带。徐州矿区工作面顶板砂岩涌水多数都与断裂构造有关。横向NWNWW 向的断裂多为正断层，其性质以张扭为主，富水、导水性较纵向断裂好。,11,盘县煤矿安全
6、技术培训中心 秦忠雄制作,陷落柱控水 陷落柱是由石灰岩、白云岩等可溶性岩层在地下水的溶蚀作用下产生的塌陷现象。陷落柱形成过程中对其围岩产生破坏，并伴生有大量的环状裂隙，使其具有一定的富水性。陷落柱具有垂向穿越各含水层的特点，因此陷落柱的存在对矿区的水文地质条件影响较大。采掘过程中揭露的陷落柱是否涌水，一方面取决于陷落柱形成的时间、规模及其内部充填情况；另一方面取决于采掘工作面揭露的陷落柱的部位。,12,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,砂岩层的岩性 砂岩层的岩性主要指岩石的坚硬程度、颗粒大小、胶结成份。硬度大的岩层脆性大，在构造应力作用下，岩层以破碎的形式释放应力，因而构造裂隙发育，储水量
7、大。颗粒粗的砂岩层，在水的物理化学作用后孔隙度高、储水空间大。胶结物的成份不同的砂岩层，其含水性差异较大。钙质胶结的砂岩含水层，由于受地下水的侵蚀作用，发育有大量的溶穴、溶洞，含水性好。 与砂岩含水层的厚度有关，在其它因素相同的情况下，砂岩层越厚，地下水的储存量越大，涌水量越大，累计出水量亦越大。,13,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,如：1998年8月8日，权台矿-800m水平东二采区34225综放工作面推进至215m处，顶板砂岩层突水，最大涌水量达250m3/h，累计出水量45万m3。分析认为，造成该面顶板砂岩涌水量、累计出水量如此之大的原因是多方面的，其中该面顶板砂岩层较之周围的砂
8、岩层厚度大是主要原因之一。,14,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,（一）顶板砂岩水防治,1、进行水文地质条件分析，确定矿井防治水的重点区域 一般情况下，井田水文地质条件具有一定的分区性，防治水工作的难度也有明显的差异。因此，应在收集、整理区域、井田水文地质资料的基础上，进行井田水文地质条件分区，明确矿井防治水的重点区域，从而采取针对性的防治措施。,15,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,2、应用物探技术进一步查明工作面顶板砂岩的富水异常带 目前地面瞬变电磁法勘探、井下瞬变电磁勘探、工作面音频电透视等电法勘探技术在防治水方面得到了广泛的应用，对查明含水层的富水性效果较好。另外还采用无线
9、电坑透技术探查工作面内部的隐伏断层、陷落柱等。通过先进的物探技术的应用，为我们在工作面探放水提高了准确性。,16,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,超前打钻疏放工作面顶板砂岩水 对于顶板砂岩含水层富水性较强工作面，采取超前疏放顶板砂岩水的技术措施，可大大减少综放工作面回采期间顶板砂岩含水层的涌水量。 如权台矿35120综放面设计时预计该面的最大涌水量将达到200m3/h，为减小回采过程中的涌水量，回采前根据物探富水异常区用钻机对其顶板砂岩含水层进行探放，共施工了15个钻孔，累计放水量达11万m3，放水后效果较，没有发生工作面顶扳突水。,17,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,在矿井的地
10、表存在着地表水体如河流、湖泊、塌陷区的积水等，如果地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水(多为雨季降水)大量灌人井下，造成水灾,（二）地表水水害的特征,18,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,1、矿井井口标高低于当地历年最高洪水位大量灌入井下。 如：案例 2002年6月24日，河北省张家口市蔚县北部山区突降大到暴雨，山洪暴发，由于涌发煤矿井口低于当地历年最高洪水位，使洪水倒灌井下，造成16 人死亡。,19,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,2、矿井井口附近或者塌陷区内外的地表水体通过采动裂隙溃入井下。 案例 2007年7月22日，山西省吕梁市兴县魏家滩镇马圆圈煤矿，因山洪暴发，造成河
11、床下采空区发生塌陷，沉陷面积约800 m2，洪水经采空区渍入矿井， 导致11人死亡。,20,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,3、矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段，淤塞河道、沟渠，造成灾害。 案例 2003年4月17日，山西省临汾市古县古阳镇江水坪煤矿发生1起洪水淹井事故，造成14人 死亡。 事故直接原因:突降大雨，形成洪峰，加之经江水坪煤矿旧井口的矸石堆，由于洪水受阻，行洪不畅，抬高了洪峰水头，洪峰夹以矸石、泥沙、树枝顺河而下，与塞了煤矿的排 水涵洞，洪水倒灌主斜井。,21,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,4、观测孔、注浆孔、电缆孔、与相通造成水害。 案例：1
12、999年6月18日，郑煤集团超化煤矿在井下21下山开拓时，发生交水，最大交水量达600m3/h，导致采区被淹。经认真分析，该突水处附近有一个未封孔的水文勘查孔，也未标绘在采掘工程平面图上，经重新封孔处理，才解除了水患。,22,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,5、报废的井口未按规定封闭，暴雨洪水灌入井下。 案例 2007年8月17日，山东省华源矿业有限公司发生洪水淹井事故，死亡172人，与其相邻的名公煤矿也被洪水淹没，致使9名矿工遇难。 16日至17曰，山东新泰市连续两天集中强降雨，16日4时至18日6时，柴汶河上游又突降大暴雨，降水量为262.3 mm，三天集中降雨量为50年一遇，而且主
13、要集中在17日2时至15时，这一时段降雨量占本次降雨量的70% ，为70年一遇。由于强暴雨导致山洪暴发，流经华源矿区的柴汶河水位暴涨浸过河岸，漫溢的洪水冲蚀河岸，掏空基础，最终冲开约65 m的决口， 冲入落差约5m的岸外低洼处，在洪水强烈冲刷作用下，形成三个集中溃水，起溃入井下。溃入井下的水量约1260万m3，砂石和粉煤灰约30万m3，导致淹井。由于溃水流量大、速度快，水流瑞急，增加了华源矿业有限公司井下撤人难度，当班井下作业人员756人，有584人安全升井， 172人被困井下遇难。,23,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,(三)地表水的防治技术,地表防水：是指在地表修筑防排水工程或采取其
14、它措施，以限制大气降水和地表水补给含水层或直接渗入井下，从而减少矿井涌水量，防止水害事故的发生。,24,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,地面防水工程包括： 挖截水沟：在地表容易积水的地点，应当修筑沟渠，排泄积水。 河流改道：将河水流改到煤层露头外。 整铺河床：在河底铺设防渗漏材料，防上地表水下渗。 堵塞通道 ：及时堵塞报废的井口，观测钻孔安装孔口盖。,25,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,韩桥煤矿为减少大气降雨、地表水对矿井涌水的补给，每年汛期在中央排洪道、西大洼建立2个强排站，有效地控制地表积水，减少了地表水渗入井下，总的排水能力达12000m3/h。 韩桥煤矿在井田内、外围修建
15、了三条排洪道，总长度24060m。外围东排洪道、新西排洪道可抵挡山洪水入侵矿区，井田内中央排洪道起导水、疏水作用。,26,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,韩桥煤矿对东排洪道附近7个耐火坑进行回填。对7个耐火坑坑底铺设了高强度聚氨酯薄膜，其上覆盖粘土，并进行夯实，人为地建起一道隔水层，有效地防止了地表水渗入井下。,27,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,（四）防治地表水措施,矿井应当安排专人负责对本井田范围内可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙以及可能影响矿井安全生产的水库、湖泊、河流、涵闸、堤防工程等重点部位进行巡视检查。 当接到暴雨灾害预警信息和警报后，应当实施24h不间断
16、巡查。在矿区每次降大到暴雨的前后，应当派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。,28,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,矿井应当编制暴雨洪水可能引发淹井等事故应紧预案。当发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井时，应当立即撤出作业人员到安全地点。经确认隐患完全消除后，方可恢复生产。,29,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,三、老空水水害的特征及其防治技术,老空水是指古井、水窑、废巷及采空区的积水。当采掘工作面接近或沟通时，老空水进入巷道或工作面，造成水害事故。 老空水是煤矿生产中的主要水害，据不完全统计，透水水源为老空（窑）区积水及地表洪水占事故90%以上。,30,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,采空区积水多以静储量为主,就像是一个地下水库,其突水具有时间短、破坏性强等特点，极易造成淹头、淹面和人员伤亡等重大灾害事故，严重威胁着矿井安全生产。,31,盘县煤矿安全技术培训中心 秦忠雄制作,（一）、探放水工程设计内容,探放水巷道、工作面周围的水文地质条件。 如老空积水范围、积水量、确切的水头高度（水压）、正常涌水量，老空与上、下采空区、相邻积水
