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1、煤矿防治水讲座,主要内容,1、煤矿防治水工作的必要性 2、国家有关规程、规定 3、预备知识 4、山西煤矿水害类型、发生原因及防治 措施,一、煤矿防治水工作的必要性,1、水害位居五大灾害之二 2、瓦斯可防、可控 ，技术成熟。水害技 术不成熟 3、事故频发，伤亡较大，损失严重 4、开采历史悠久，采空区积水及带压愈来愈严重,浅层煤矿床,浅层煤矿床,深层煤矿床,深层煤矿床,下组煤,深部煤,二、国家有关规程、规定,1984年5月15日原煤炭工业部颁布了矿井水文地质规程（试行）废止 1986年9月9日原煤炭工业部颁发了煤矿防治水工作条例废止 2009年8月17日国家安监局通过煤矿防治水规定，2009年12
2、月1日起施行。 2010年根据煤矿防治水规定对煤矿安全规程进行了修改。,煤矿防治水规定 （共十章，142条，六个附录）,防治水工作应当坚持 “预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取“防、疏、堵、截、排”的综合治理措施。 煤矿企业、矿井的主要负责人（法人、实际控制人）是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师具体负责防治水的技术管理工作。,矿井水文地质类型划分标准,（一）矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的； （二）矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清的； （三）矿井经采掘揭露煤岩层后，水文地质条件比原勘探报 告复杂的； （四）矿井经长期开采，水文地质条件已发生较大变化
3、，原 勘探报告不能满足生产要求的；,水文地质补充勘探条件,水文地质补充勘探条件,（五）矿井开拓延深、开采新煤系（组）或者扩大井田范围设计需要的；(六）矿井巷道顶板处于特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强 充水含水层，煤层底板带压，专门防治水工程提出特殊要求的； （七）各种井巷工程穿越强富水性含水层时，施工需要的。,煤矿安全规程主要条款,规程2011、3、1施行，共44条，本次修改39条。 1、明确了水害防治工作的责任主体是煤矿企业；提出了“矿井应当按照本单位的水害情况，配备满足工作需要的防治水专业技术人员，配齐专用探放水设备，建立专门的探放水作业队伍，建立健全防治水各项制度，装备必要的防治水抢险
4、救灾设备。水文地质条件复杂、极复杂的煤矿企业、矿井，还应设立专门防治水机构。”（251、267、282、285、286、288条都涉及该内容）,2、建立水害预防及预警机制。254条，灾害性天气预警及预防机制。266、291条，矿井有透水征兆时，撤出井下所有人员。 3、加强采掘工作面的探放水工作。267条“矿井采掘工作面探放水必须采用钻探方法，由专业人员和专职探放水队伍施工；不能用物探方法替代钻探进行探放水”。 268条“井田内含水层或老空积水影响安全掘进和采煤时，必须超前进行钻探，待彻底疏放水后，方可进行掘进回采” 285条“地面无法查明矿井全部水文地质条件和充水因素时，应当采用井下钻探方法，
5、坚持“有掘必探”的原则开展探放水工作，并确保探放水的效果”,4、加强新建矿井防治水工作。 271条“矿井建设和延深，当开拓到设计水平时，只有在建成防、排水系统后，方可向有突水危险地区开拓掘进” 。 282条“新建矿井揭露的水文地质条件比地质报告复杂的，应当进行水文地质补充勘探，及时查明水害隐患，采取可靠的安全防范措施”， 283条“井筒开凿到底后，必须优先施工 永久排水系统，在进入采区施工前应当建好永久 排水系统”。,5、强排系统 273条“水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵”,
6、三、预备知识,充水含水层与隔水层 导水构造 带压开采 突水系数 上三带、下三带及采空塌陷区,直接、间接充水含水层与隔水层,含水层能透过和给出相当水量的岩层，如：有各种砂岩、石灰岩、白云岩、柱状节理发育的玄武岩、风化后的变质岩。 直接充水含水层-受采、掘破坏或影响到的含水层（组），并对矿井和采、掘工作面构成直接充水的，称之为直接含水层（组）。 间接充水含水层-不受采、掘破坏或影响到的含水层（组），但和直接含水层（组）产生水力联系并对直接含水层（组）补给，形成间接充水的的含水层（组）。 隔水层不能透过和给出水量的岩层，如：页岩、泥岩、侵入性的火成岩，未风化的变质岩。,导水构造 断层,正 断 层：岩
7、层断裂后，上盘相对下降，下盘相对上升。 逆 断 层：岩层断裂后，上盘相对上升，下盘相对下降。 平推断层：岩层断裂后，两盘作水平移动。,导水构造,陷落柱,带压开采,突水系数,T=p/M T-突水系数，MPa/m; P-底板隔水层承受的水压，MPa; M-底板隔水层厚度，m。,上三带及采空塌陷区,煤矿在回采后形成顶板坍塌，按其岩石的破碎程度可划分成为冒落带(垮落带)、导水裂隙带(断裂带)、整体移动带(整体沉降弯曲带)，称这三个带为上三带。当三带达到地表，使地表发生下沉，称沉降的范围为采空塌陷区 。,上三带及采空塌陷区,下三带,煤层回采后，由于矿压对底板发生破坏，使底板岩石发生深度不同的破碎，此带称
8、为矿压破坏带。在含水层顶部，由于水压力的作用，顶板岩石有微小裂隙存在时，含水层中的水会沿此裂隙上升，此带称后原始导升带。在这两带中间完整的岩石称为有效保护带。此三带称为下三带。,下三带,四、山西省煤矿水害类型、发生原因及防治措施,地表水体水害 煤系围岩含水层水害 古、采空区水害 岩溶水水害,1、地表水体水害,地表水体水害有两类： 1、是井田内有河流或季节性河流，在丰水期洪水水位暴涨，导致洪水通过井口（或采空塌陷区）灌入矿井 2、在水体下采煤，导水裂缝带到达水体引 起地表水灌入井下等。,山西河流,流域面积大于10000km2的有5条， 黄河流域的汾河、沁河； 海河流域的桑干河、漳河、滹沱河。流域
9、面积在1000-10000km2的有48条。流域面积在100-1000km2的有397条。全省已建成水库631座，大型8座，中型64座，小型559座。,地表水体水害,发生原因 特点 实例 防治措施,地表水体水害发生原因,1、矿井的布置不合理，井口标高低于最高洪水位，且工业广场缺乏必要的防洪建筑。 2、由于缺乏气象和水文观测资料，最高洪水位的计算和选取有误。 3、由于在河道内占地建筑或排放废石渣等，人为改变了河道行洪条件，使实际洪水位高于原设计值。 4、水体下或附近开采方法不当，开采变形导致顶板隔水层破坏。 5、地面开采塌陷裂缝未能及时充填封堵，遗留下隐患。 6、与周边矿井和老窑之间的边界保安煤
10、柱留设不合理，导致地表水体沿小窑或古空溃入本矿井。,地表水体水害特点,水害来的突然而迅猛，瞬时水量巨大，巷道内形成的高速水流能量无法抗拒，其突水量远大于矿井的排水能力，常使得井下作业人员来不及撤出，被困井下而造成重大人员伤亡和财产损失。,地表水体水害实例,例1、1988年8月18日19时5分，潞安矿务局五阳矿760水平大巷因襄垣县侯堡乡红旗煤矿越界开采打通多处，正遇汛期来临，漳河水涨，漳泽水库、后湾水库同时向河床排水，河水漫出河床后经红旗煤矿采空塌陷区灌入井下。很快淹没760水平大巷并遍及全井，造成全矿停产两个多月，两名工人死亡，直接经济损失6000多万元。 例2、1996年8月太原西山连降暴
11、雨，引发山洪，淹没河谷两侧多个小煤窑，进而沿小窑溃入大矿，导致官地矿井下被淹，损失上亿元。,山西兴县马圐圙 煤矿,例3：兴县魏家滩镇麻焉塔沟一带突降暴雨，造成主河槽下面采空区塌陷，洪水经采空区溃入马圐圙煤矿工作面，致使11名矿工被困井下。,例4、临汾吉县盛平洪水灌井,2010年6月30日，山西煤销集团吉县盛平煤业有限公司发生洪水灌井事故。,大宁煤矿泄水涵洞被堵塞,河道备建筑物堵塞,防洪堤被洪水冲毁,洪水位灌入平峒,地表水体水害防治措施,合理选择井筒位置 1、井口标高必须高于当地300年一遇洪水位标高； 2、工业场地必须高于100年一遇最高洪水位标高。 3、当受地形限制时，不能满足上述条件时，应
12、采取修筑防水堤坝或改变水流方向等补救措施。,地表水体水害防治措施,河流改道或修筑排（截）水沟 若河流流入矿区附近或矿区内，并严重影响生产时，可在河流进入矿区的上游选择合适地点修筑水坝，将原河道阶段截断，用人工河道将河水引出矿区范围以外。若地形不允许改道，而河道本身又很弯曲时，可在矿区或井田范围内将河道截弯取直，以缩短河道流经矿区的长度，减少河流向井下渗透水量。在山地丘陵区，可在井田外缘或漏水区段的上游垂直水流方向修筑排水沟，将水排至影响范围以外。,地表水体水害防治措施,准确测定开采煤层与地表水体的相互位置关系，及水体的动态变化特征，留足防水煤柱。,地表水体水害防治措施,充分了解周边小窑及古空的
13、分布范围及与本矿的连通性，合理留设边界保安煤柱或补充防水设施。 对矿区地表的裂隙、洞穴及陷坑等漏水地带，用粘土堵塞、夯实，并稍高于地表，以防积水渗灌井下。,地表水体水害防治措施,河流铺底示意图,地表水体水害防治措施,密切关注汛期气象变化； 切实做好防汛值班工作； 作好水文观测； 落实暴雨期间井下撤人制度。,2、煤系围岩含水层水害,煤矿开采时，由于采动后围岩破坏，不可避免地会产生顶底板含水岩层向矿井充水。通常情况下，由于煤系地层中含水层富水性较弱，涌水量较小，且不具有突然性，一般不会造成灾害。在局部区域或地带含水层富水性较强，但含水层规模有限，初揭露时水量较大，随后即逐渐减小，较容易疏干；当与其
14、他强含水层或含水体连通时，则涌水量大且稳定，疏干难度较大，常造成淹井或被迫弃采。,煤系围岩含水层水害,煤层含水层组合关系 影响因素 特点 实例 防治措施,煤层、含水层关系柱状图,煤系围岩含水层水害影响因素,水文地质条件 地质构造特征 降水量与矿井排水量的关系 开采面积与排水量的变化规律 开采深度与矿井排水量的关系 开采沉陷与排水量的关系,煤系围岩含水层涌水特点,煤矿开采不同时期，矿井排水量变化很大，一般可分为四个阶段： 首先，煤矿开采初期，即由基建到达产期间，揭露的含水层相对多，各含水层处于自然饱和状态，含水性就强，随着开采面积的增大，就会逐步发生顶板冒落，勾通裂隙导水带，煤系顶部含水层中地下
15、水就会直接渗入矿坑。在有河沟地段煤层浅的矿井，地表水也可能渗入矿坑，在补给量大于排水量的条件下，矿井排水量将相对增大。,煤系围岩含水层水害特点,其次，当矿井开采进入中期以后，一般不会大面积揭露新的含水层，由于开采时间的增长，含水层水位不断降低，以矿井为中心的降落漏斗趋于稳定，部分含水层由承压转为无压，矿井排水量靠入渗量补给，处于补、径、排平衡状态。,煤系围岩含水层水害特点,第三，当矿井开采进入后期，含水层部分被疏干，导水裂隙带和节理裂隙逐步被充填，地表入渗补给量逐步减少，则矿井排水量逐步衰减。 第四，当矿井开采进入末期(停采)，在其影响范围内，矿坑排水变小或不排水。但由于煤系底部有隔水层存在，
16、采空区逐步积水成为“地下水库”。,煤系围岩含水层水害特点,需要指出的是：上述四个阶段是在正常条件下的全过程和共性，如有构造破坏或与地表水、岩溶水发生联系，特别是煤层底板发生岩溶水突水时，则会发生局部、暂时的突变，排水量就增大，这在山西煤矿开采过程中，也不乏实例。,煤系围岩含水层水害实例,例1、翼城牢寨煤矿，由于太原组灰岩与奥陶系岩溶水连通，1997年4月17日在副斜井施工放炮时突水，突水量400m3/h，涌水淹没了1660m巷道，设备22件。淹没回风巷，井底车及峒室，迫使全矿停产，基建停工。直接经济损失500余万元。 例2、清徐县边山各矿，由于奥灰间接充水，矿井排水量巨大，吨煤排水量甚至超过40m3，部分矿井由于涌水太大而放弃开采。而北部与之相邻的煤矿则涌水量很小。 例3、霍县9号煤层顶板K2灰岩含水丰富，但该水量亦是由O2灰岩水通过裂隙补给的。,采煤破坏地下水动储量模数统计表,煤系围岩含水层水害防治措施,
