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1、郑志军Tel：13679032022四川矿山安全技术培训中心前言：防治煤矿水害的十六字原则及五项综合治理措施地下水基础一、矿井水害概念及发生的条件二、煤矿水害的主要类型及案例三、矿井水害发生的原因四、矿井水害的防治五、矿井水灾事故的施救及处理主要内容：防治煤矿水害的十六字原则及五项综合治理措施针对我国煤矿水文地质复杂和煤矿水害事故频发的实际情况，国家煤矿安全监察局在认真总结各方面教训、归纳提炼各地成功经验、组织专家广泛论证基础上，提出了煤矿水害防治“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。十六字原则 “预测预报”是水害防治的基础，要在查清
2、矿井水文地质条件的基础上，对矿井生产区域的 地质构造情况、水害类型等进行分析，提出预防 处理水害的措施。 “有疑必探”、“先探后掘”是水害防治的 关键，在“预测预报”工作的基础上，分析可能 构成水害威胁的区域，采用钻探、物探、化探等 综合技术手段查明水害隐患，提出水文地质分析 报告，确保井下采掘安全。 “先治后采”是水害防治的最终目标，对排 查的水害隐患，必须先治理后开采。五项综合治理措施“五项”措施科学的概括了水害治理的基本技术要求，是长期治理各类煤矿水害实践中总结出的行之有效的方法。主要含义和基本技术要求是：合理留设各类防水煤柱，注浆封堵具有突 水威胁的含水层，探放老空水和对承压含水层进行
3、疏水降压，完善矿井排水系统，加强地表水的截流治理。(“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施)地下水基本知识 1.含水层与隔水层透水性的强弱取决于土或岩石中孔隙和裂隙的大小，透水性的强弱以渗透系数K（m/d）或（cm/s）来表示。通常用渗透试验得出其值的大小。在透水性强的岩层中钻进，易 发生渗透漏失或涌水。 透水层：能被水透过的岩层 含水层：透水性能好且含地下水的岩层 隔水层：透水性能差的岩层(相对性) 实验室测得某些岩石的渗透性系数2.地下水分类 按埋藏条件，可分成三类： a) 上层滞水：埋藏在离地表不深的包气带中局部隔水层之上 的重力水。分布局限，水量少，季节性明显，对煤矿生产无 影响。 b
4、) 潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，且具有自 由水面的重力水。（1）潜水面潜水的自由水面。（2）潜水埋深地表到潜水面的垂深。 （3）潜水含水层厚度潜水面至其底板隔水层顶板之距。（4）潜水是矿井充水重要来源之一，必须重视。 c)承压水：充满于上、下两个稳定隔水层之间的含水层中的 重力水，又称为自流水。 承压水是矿井充水重要来源之一，需高度重视按含水层空隙性质可分成三类： 1.孔隙水：储存于疏松岩层孔隙中的水特点：岩石颗粒大而均匀，则孔隙大、透水性好、水量大。 2.裂隙水：埋藏于基岩裂隙中，可分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。1）风化裂隙水：多分布于基岩表面，大部分 为潜水，补给来
5、源为大气降水。2）成岩裂隙水：多存在于火成岩中，喷出岩 出露地表接受降水补给后可形成层状潜水；侵入 岩与围岩接触部分裂隙发育，形成富水带。3）构造裂隙水: 赋存在构造裂隙中。构造裂隙水对煤矿安全生产威胁很大。3 岩溶水1）埋藏于溶洞溶隙中的重力水。2）裸露石灰岩分布区的岩溶水为潜水，为其它岩石所覆盖的岩溶水深埋地下时则成承压水。3）特点：水量大、运动快、分布不均衡；易接受降水的渗入，在地下流动很快；埋藏深，常造成地水缺水在谷地常形成泉水出露；水量大，水质好，但对煤矿安全威胁极大一、矿井水害概念及发生的条件 一）矿井水害的概念矿井水害是指矿山在建设开发工程中，以不同形式、不同源头的水通过各种途径
6、进入矿坑，并给矿山建设和生产带来不利影响和灾害的过程和结果。 二）矿井水害形成和发生的条件1.充水水源是否存在，如果存在，有何种特征2.充水途径是否存在，如果存在，属何种类型3.充水强度如何，矿井一旦充水会带来怎样的后果因果关系一、矿井水害概念及发生的条件 1.充水水源(1)大气降水：雨、雪、冰雹等分水岭形大气降水充水矿床示意图喀斯特塌落洞型大气降水充水矿床示意图洼地汇水型大气降水充水矿床示意图一、矿井水害概念及发生的条件 （2）地表水是指矿井附近表面的湖泊、河流、沼泽、池塘、水库、水池、采后塌陷区等处积蓄的水 。三下采煤其中之一 （3）地下水间接充水水源：充水水源未直接接触矿体，通过某种导水
7、构造穿过隔水围岩进入矿床。直接充水水源：指含水层与矿床直接接触或矿山生产与建设直接揭露含水层，而导致含水层水进入矿井的充水含水层。底板灰岩通过断层间接充水直接顶板含水层间接充水一、矿井水害概念及发生的条件一、矿井水害概念及发生的条件 （4）自身充水水源矿体本身就是含水层。一旦对矿床进行开发，赋存于其中的地下水或通过某种形式补给给矿床含水层或直接涌入矿坑形成充水。一、矿井水害概念及发生的条件分析含水层属于那种类型的含水层？一、矿井水害概念及发生的条件 2.充水途径（1）构造通道：断层、裂隙等1980年峰峰二矿2671工作面断裂导通突水结构示意图Q=1310m3/h大型底板突水一、矿井水害概念及发
8、生的条件（2）采矿扰动导水通道：顶板垮落带、底板破裂、煤柱击穿等Q=1620m3/h一、矿井水害概念及发生的条件（3）人类工程类导水通道：封闭不良钻孔、小煤窑等（4）其他：陷落柱、卡斯特溶洞等 3.充水强度（1）含水系数含水系数KB又称富水系数，指生产矿井在某时期排出水量Q与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。矿井充水程度划分：充水性弱： KB2m3/t 充水性中等： 2m3/t KB 5m3/t充水性强： 5m3/t KB 10m3/t 充水性极强： KB 10m3/t一、矿井水害概念及发生的条件 2.矿井涌水量类型指单位时间内正常涌入矿井的水量Q（m3/h）。涌水量小的矿井： Q 2m3/h
9、涌水量中等的矿井： 2m3/h Q 5m3/h涌水量大的矿井： 5m3/h Q 10m3/h涌水量极大的矿井： Q 10m3/h突水点突水量的等级标准 一、小突水点：60m3/h。 二、中等突水点：60600m3/h。 三、大突水点：6001800m3/h。 四、特大突水点：1800m3/h。二、矿井水害的分类及案例 一）暴雨引发山洪倒灌入井中洪水洪峰来临时，洪水易冲毁矿井挡水墙后直奔井巷。如果是平硐开拓，洪水会淹没平硐并在洞口附近堆积大量泥沙和杂物；如果是平 硐-暗斜井开拓，洪水将沿暗斜井进入下山井巷 。一、矿井水害的分类案例河北省张家口市蔚县涌发煤矿 “624”特大洪水淹井事故 临近矿井8
10、#掘进7人 9#回采7人 井底车场2人 1人跟班巡查30min涌入量25000m3二、矿井水害的分类及案例启发： 1 . 四川煤矿井口多位于横向冲沟旁侧 ，坡度较大，雨季期大强度降水时，有一定汇水面积的冲沟流水可猛增上百 倍甚至数百倍，峰值流量可达每秒数立方米。 2 . 沟水洪峰峰值流量虽然短暂，一般为12小时，但它的势能大、冲击力强。 3 . 洪水携带有大量石块、杂物的冲沟洪水易冲毁冲沟旁侧挡水墙后溃入井巷。 二、矿井水害的分类及案例防治技术与措施： 规程253条规定“煤矿企业每年雨季前必须对防治水工作进行全面检查。雨季受水威胁的矿井，应制定雨季防治水 措施，并应组织抢险队伍，储备足够的防洪
11、抢险物资” （1）慎重选择井筒位置规程255条 “井口和工业场地内建筑物的高程必须高 于当地历年最高洪水位，并避开可能发生泥石流、滑坡的地 段” 。 （2）挖沟排（截）洪 在井口上方垂直来水方向布置排洪沟、渠，拦截洪水， 使洪水绕过矿区二、矿井水害的分类及案例 二）强降雨导致地表水涌入矿井四川有部分矿井存在大强度降水引发矿井涌水量陡然猛增而形成水害事故。特点：部分矿井地表采空冒落塌陷裂隙发育或岩溶发育，在洪讯期发生大强度降水时水力疏导强度猛增，并瞬间形成降水及地表水进入井巷的畅流通道，造成矿井涌水量短时增大数十至数百倍，原抽排水能力远远不能承受而发生淹井事故。矿井水文地质规程中规定：地表水调查
12、应调查与搜集故区河流、渠道、湖泊、积水 区、山塘、水库的历年水位，流量，积水量，最大洪水淹没范围，含泥砂量，水质 和地表水体与下伏僻水层的关系等。 二、矿井水害的分类及案例防治技术与措施： 1.充分调查当地的地形、地貌条件，编制地形地质图和基岩地形地质图，掌握基岩充水含水层出露及隐伏露头情况，正确确定地表分水岭、充水含水层的补给区，计算评价每一水系或排（防）洪沟渠的汇水面积，结合实际情况，进行矿坑充水条件分析。2.掌握不同降水强度下的地表和地下径流情况，一般要根据一定流域范围的岩层条件，进行连续几个水文年的小流域水均衡观测，以便取得实际材料。通常水利部门拥有较全面的观测资料。二、矿井水害的分类
13、及案例防治技术与措施： 3.根据煤层开采的“上三带”理论和导水裂隙带发育高度规律以及开采岩移塌陷规律，确定采动裂隙角影响范围内的含(隔)水层的破坏情况，分析地表水和大气降水的入渗补给条件和范围，结合井上、下实际观测资料，设计地表防治水的具体工程。4.要充分利用当地气象资料，根据大气降雨规律及降雨强度，比较准确地预测防（排）洪渠、堤坝、桥涵的瞬时流量，以确定防（排）洪的标准和断面。二、矿井水害的分类及案例防治技术与措施： 5.掌握和圈定矿区历史最高洪水水位的水淹范围，并做好汛期前的调查和汛期中的巡回观察。根据井下当年开采范围的扩大和以往影响地表的规律，分析可能出现的隐蔽古井筒或岩溶漏斗塌陷范围。
14、发现有陷落迹象的，应立即事前加以围堵。6.根据水利工程的要求，设计沟渠堤坝的抗洪强度和排泄能力。二、矿井水害的分类及案例 三）老窑透水受降水补给，老窑积水量逐年增大，水位抬升、静水压力增大。同时，经长期积水浸润-渗透作用，防水煤柱强度降低并向极限平衡状态靠近。由于降水或地表水的注入引起的 静水压力的正向突变或井下爆破震动的 驱动，防水煤柱瞬间 崩解或失稳倾倒，老 窑积水以强势能态倾 泻进入生产井巷，形 成老窑透水事故二、矿井水害的分类及案例案例湖南省邵阳市武冈市文坪镇红旗煤矿“515”特大透水事故6煤5人 5煤4人 装车3人救灾3人二、矿井水害的分类及案例 启发： 1 . 四川省废弃小煤窑较多
15、，且在建矿井或许多服务中的矿井对周围的废弃小煤窑调查不够详细，需要搜集、调查和核对矿区范围内现正在开采的小煤矿和废弃的老窑情况，并在矿图上标出小煤矿和老窑的井口位置、开采范围、开采年限、关闭时间、关闭原因、积水情况等，并估算积水量。2 . 在雨季，每次降雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近的地面有无裂缝和老窑陷落等现象。发现漏水情况 ，必须及时处理。 二、矿井水害的分类及案例3 .克服麻痹心理，避免疏忽大意。必须坚持“全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有异必探”的基本原则。合理留设防水煤岩柱.4.制定合理有效的防治对策。简单的讲老窑积水的主要防治方法就是“探放”，但是怎样探，怎样放。是要考
16、虑到全局的利弊，根据实际情况而定。二、矿井水害的分类及案例 四）岩溶突水岩溶暗河赋水性极不均一，承压水头高，水文地质勘探和矿井防治水难度较大1、我省晚二叠煤系地层易发生岩溶突水2、部分矿井与嘉陵江组（T1j）、飞仙关组（T1f）岩溶含水 层有关，仍易发生岩溶突水。 3、部分矿井埋藏有岩溶陷落柱，采掘揭露时，易发生岩溶 突水。案例1：龙滩矿井“10、4”突水事故 案例2：华蓥山隧道岩溶突水事故 加强超前探查，物探技术类别水源水源进入矿井的 途径或方式 岩 溶 水 水 害薄层 灰岩 水水 害主要为华北石炭二叠纪煤 田的太原群薄层灰岩岩溶 水（山东省一带为家庄灰 岩水），并往往得到中奥 陶系灰岩水补给采后冒裂带、断层带及 陷落柱，封孔不良的老 钻孔，或采掘工作面直 接揭露薄层灰岩岩溶裂 隙带突水 厚层 灰岩 水水 害煤层间接顶板厚层灰岩含 水层，并往往受地表水补 给
