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1、矿井灾害防治理论与技术,矿井水灾及其防治,第一节 基本概念及理论概述 第二节 矿井防治水 第三节 矿井突水事故处理,第一节 基本概念及理论概述,什么是水灾事故？ 为什么会发生水灾事故？ 水灾事故会造成哪些危害？ 发生水灾事故该怎么办？ 如何预防和治理水灾事故？,2011年度煤矿水灾事故,5.29 贵阳富宏煤矿透水事故 6.20 湖南省耒阳三都煤矿透水事故 6.28 山东淄博市一私开煤井发生透水事故 7.2 贵州黔南州平塘煤矿透水事故 8.7 陕煤集团韩城矿业公司桑树坪煤矿透水事故 8.23 黑龙江七台河煤矿透水事故 8.24 内蒙古乌海市长富煤矿 8.29 四川曾家沟煤矿发生透水事故 9.16
2、 山西中煤金海洋元宝湾煤矿透水事故 11.13 甘肃景泰县通达煤矿发生透水事故 11.18 内蒙古锡林郭勒盟源林煤矿发生透水事故 12.17 云南红河飞龙马煤矿发生顶板透水事故,水灾类型分布情况,1、华北石炭二叠系煤田岩溶-80平方公里70%，底板突出（碳酸盐岩溶裂隙水，老空水） 2、华南晚二叠系煤田(雨季防洪、老空水） 3、东北侏罗纪煤田（砂岩裂隙裂隙水） 4、西北侏罗纪煤田（很少，矿区的供水问题） 5、西藏、滇西中生代煤田（0.1%,) 6、台湾（无）,矿井水：是地表水和地下水的统称。,地表水：江河、湖泊、池沼、水库、废弃的露天坑、塌陷坑积水、雨水、冰雪融化水。,1015%水害来自地表水！
3、,第一节 基本概念及理论概述,地下水：含水层水、断层裂隙水和老空积水。,第一节 基本概念及理论概述,基本概念 1、矿井水：在矿井开拓、采掘过程中，渗入、淋入、流入、涌出和溃入井巷或工作面的水。 2、矿井突水（矿井透水）：井巷、工作面与水源接近或沟通而突然导致的出水事故。 3、矿井水灾：当矿井的涌水量超过了矿井的正常排水能力时，造成矿井水泛滥成灾的现象，叫矿井水灾。,单位时间内流入矿井的水量,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾发生基本条件,水灾发生的基本条件,有水源,有涌水通道,失控,大气降水,地表水,地下水,是地下水的主要补给来源， 直接或间接影响矿井充水。,是地表积聚的水源，是地下水的补给
4、水源。,孔隙水：松软岩层空隙中的水、位于表土层，威胁井筒,裂隙水：坚硬岩层裂隙中的水,岩溶水：石灰岩裂隙或溶洞中的水， 水压大、水量多,老空水：一般成酸性，对金属有腐蚀作用,活水,死水,人为因素：顶板冒落裂隙带；地表岩溶塌陷带；钻孔,自然因素：空隙、裂隙、节理、层理、溶洞、孔洞、断层,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的发生原因 发生的矿井水灾往往在于水文情况不清、设计不当、措施不力、管理不善和人的思想麻痹所致。具体有： 1、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。 2、水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，
5、未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水，但措施不当,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的发生原因 发生的矿井水灾往往在于水文情况不清、设计不当、措施不力、管理不善和人的思想麻痹所致。具体有： 3、井巷位置设计不当。如将井巷置于不良地质条件中或过分接近强含水层等水源，导致施工后，因地压和水压共同作用而发生顶、底板透水。如此案例国内曾有发生，但为数不多。 4、井巷施工质量伪劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂导致透水，或工程钻孔在固井止水前误穿巷道，导致顶板含水透水。 5、测量错误，导致巷道穿透积水区。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的发生原因 发生的矿井水灾往往在于水文情况不清、
6、设计不当、措施不力、管理不善和人的思想麻痹所致。具体有： 6、井下无防水闸门或虽有而管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井。 7、出现透水预兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。 8、排水设备能力不足或设备不完好或排水设备平时维护不当。如水仓不按时清挖，储水能力不足而淹井。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的危害 主要表现在以下几个方面： 1、恶化生产环境。可造成巷道积水，顶板淋水使工作面及附近巷道空气潮湿，工作环境恶化，影响个人身体健康。 2、增加排水费用，提高顿煤成本。矿井水的大小直接关系到排水设施、设备和排水费用。 3、缩短生产设备的使用寿命。水对金属设备、设施具有腐蚀作用。,第一节
7、 基本概念及理论概述,矿井水灾的危害 主要表现在以下几个方面： 4、损失煤炭资源。主要是指隔离煤柱的煤损。 5、引起瓦斯积聚、爆炸和硫化氢中毒。 6、当矿井水的水量超过矿井的排水能力或发生突然涌水时，轻则造成矿井局部停产或局部巷道被淹没，重则造成矿井淹没、人员伤亡，被迫停产、关井。,第一节 基本概念及理论概述,矿井充水程度指标 生产矿井常用含水系数（KB ）或矿井涌水量(Q)两个指标来表示矿井充水程度。 1. 含水系数含水系数又称富水系数，它是指生产矿井在某时期排出水量Q（m3）与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。即矿井每采1t煤的同时，需从矿井内排出的水量。含水系数KB的计算公式为：KB =
8、 Q/P,第一节 基本概念及理论概述,矿井充水程度指标 生产矿井常用含水系数（KB ）或矿井涌水量(Q)两个指标来表示矿井充水程度。 1. 含水系数 根据含水系数的大小，将矿井充水程度划分为以下4 个等级： 充水性弱的矿井：KB 10 m3t 。,第一节 基本概念及理论概述,矿井充水程度指标 生产矿井常用含水系数（KB ）或矿井涌水量(Q)两个指标来表示矿井充水程度。 2. 矿井涌水量 矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量，用符号 Q 表示，单位为m3d 、m3h、m3min。根据涌水量大小，矿井可分为以下4个等级： 涌水量小的矿井：Q 15 m3min。,第一节 基本概念及理论概述,矿井充
9、水程度指标 生产矿井常用含水系数（KB ）或矿井涌水量(Q)两个指标来表示矿井充水程度。 3. 矿井突水点突水量等级划分 其等级标准是： 小突水点涌水量：Q1m3min； 中等突水点涌水量：1 m3min 30m3min。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾发生必须具备的基本条件,第一节 基本概念及理论概述,煤矿常见的水源,矿井水灾发生必须具备的基本条件 大气降水,第一节 基本概念及理论概述,自然界中水的循环,矿井水灾发生必须具备的基本条件 地表水地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的主要来源是大气降水，也有的来自地下水。煤矿在开采浅部煤层时，地表水经过有关通道会进入煤矿
10、井下，形成水患，给生产和建设带来灾害。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾发生必须具备的基本条件 潜水 埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水称为潜水。,第一节 基本概念及理论概述,潜水图 1潜水面；2潜水层；3第一隔水层； 0-0基准面（测量高程水准面）,矿井水灾发生必须具备的基本条件 承压水 处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流 水），如图所示。,第一节 基本概念及理论概述,承压水图 1含水层；2隔水层；3地下水流向； 4自流井；5喷泉；6断层； a补给区；b承压区（分布区）；c排泄区； 0-0基准面（测量水准面）；H静止水位；P承压水头,矿井水灾发生必须具备的基本条件 老空
11、积水已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水 断层水 处于断层带中的水，称为断层水。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的通道 水源与煤矿井下巷道等工作场所的通道是多种多样的，主要有： （1）煤矿的井筒。 （2）断层裂隙。 （3）采后塌陷坑。 （4）石灰岩溶洞陷落柱。 （5）古井老塘及封堵不严的钻孔。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的影响因素 影响水源进入矿井井巷造成水灾的因素可分为自然的和人为因素。 （一）自然因素 地形。盆形洼地，降水不易流走，大多渗入井下，补给地下水，容易成灾。 围岩性质。 围岩为松散的砂、砾层及裂隙、溶洞发育的硬质砂岩
12、、 灰岩等组成时，可赋存大量水，这种岩层属强含水层或 强透水层，对矿井威胁大；围岩为孔隙小、裂隙不发育 的粘土层、页岩、致密坚硬的砂岩等，则是弱含水层或 称隔水层，对矿井威胁小。当粘土厚度达5米以上时， 大气降水和地表水几乎不能透过。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的影响因素 影响水源进入矿井井巷造成水灾的因素可分为自然的和人为因素。 （一）自然因素 地质构造。 地质构造主要是褶曲和断层。充水岩层的出露条件和接受补给条件。 充水岩层的出露条件，直接影响矿区水量补给的大小。 充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条 件。,第一节 基本概念及理论概述,矿井水灾的影响因素 影响水源进入
13、矿井井巷造成水灾的因素可分为自然的和人为因素。 （二）人为因素 1.顶板塌陷及裂隙。 2. 老空积水。3. 未封闭或封闭不严的勘探钻孔。,第一节 基本概念及理论概述,造成矿井水灾的主要原因 总结过去发生的矿井水灾，往往是安全思想不牢，思想麻痹，从而情况不明，措施不当所致。其主要原因可归结如下几个方面： (1)地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水灾； (2)水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水,但措施不当；。 (3)井巷位置设计不当。,第一节 基本概念及理论概述,造成矿井水灾的主要
14、原因 总结过去发生的矿井水灾，往往是安全思想不牢，思想麻痹，从而情况不明，措施不当所致。其主要原因可归结如下几个方面： (4)施工质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、 跑砂，导致透水；(5) 乱采乱掘，破坏防水煤岩柱造成突水；(6)测量错误，导致巷道穿透积水区；(7)无防水闸门或虽有而管理、组织不当，造成透水 时无作用而淹井； (8)排水设备能力不足或机电事故造成； (9)排水设施平时维护不当。水仓不按时清挖，突水 时煤、岩块堵塞水井，致使排水设备失去效用而淹井等。,第一节 基本概念及理论概述,一、地面水防治技术 地面防水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水渗入矿井。 1
15、. 慎重选择井筒位置 2河流改道 3铺整河底 4填堵通道 5挖沟排（截）洪 6排除积水 7加强雨季前的防汛工作,第二节 矿井防治水,二、井下防治水技术 （一）做好矿并水文观测与水文地质工作 水文地质工作是各项防治水工作的基础和依据。 1做好水文观测工作 （1）收集地面气象、降水量与河流水文资料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；查明洪水泛滥对矿区、工业广场及居民点的影响程度。 （2）通过探水钻孔和水文地质观测孔、观测各种水源的水压、水位和水量的变化规律，分析水质等。 （3）观测矿井涌水量及季节性变化规律等。,第二节 矿井防治水,二、井下防治水技术 （
16、一）做好矿并水文观测与水文地质工作 查明矿井水源和可能涌水的通道，为防治水提供依据。为此必须： 2做好矿井水文地质工作 （1）掌握冲击层的厚度和组成，各分层的透水、含水 性； （2）掌握断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度， 破碎带范围及其含水和导水性能； （3）掌握含水层与隔水层数量、位置、厚度、岩性， 各含水层的涌水量、水压、渗透性、补给排泄条件及其 到开采矿层的距离，勘探钻孔的填实状况及其透水性能,第二节 矿井防治水,二、井下防治水技术 （一）做好矿并水文观测与水文地质工作 查明矿井水源和可能涌水的通道，为防治水提供依据。为此必须： 2做好矿井水文地质工作 （4）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水 及分布状况，观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉 降带的高度及采动对涌水量的影响； （5）在采掘工程平面图上绘制和标注井巷出水点的位 置及水量，老窑积水范围、标高和积水量，水淹区域及 探水线的位置。,
