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1、煤矿水文地质基础知识,肖 亮Tel：13980064651 QQ:147050516 四川安全技术中心,一、矿井水害发生的基本条件及机理 二、矿井水害事故的主要类型、特点及典型案例分析 三、矿井水害防治的安全管理知识与技术措施,内 容 提 要,1、中华人民共和国安全生产法（2002年主席令第70号） 2、煤矿安全规程（2010） 3、煤矿防治水规定（2009年12月1日实施） 4、四川省煤矿防治水细则（2010年6月2日制定） 5、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号） 6、培训教学计划四川安全技术中心,主 要 依 据,思考题,什么叫矿井水害？ 矿井水害对煤矿安全生产
2、有什么影响? 矿井水害是怎样导致的？ 矿井水害事故发生有什么规律可循？ 矿井水害应该怎样进行防治？ 矿井水害事故发生后如何应对？,第一章 矿井水害发生的基本条件及原因,一、什么是矿井水害？矿井水：在矿井开拓、采掘过程中，渗入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，通称矿井水。 矿井水害：指影响矿井正常生产活动，对矿井安全生产构成威胁以及使矿井局部或全部被淹没的矿井涌水事故，都称之为矿井水害（灾）。,二、矿井水害会给我们安全生产造成哪些危害？ 1、恶化工作环境 2、缩短生产设备的使用寿命 3、引起巷道变形（增加开采成本） 4、降低资源开采率（保安防水煤柱） 5、易引起瓦斯积聚、爆炸或中
3、毒 6、失控易造成淹井及人员伤亡,三、矿井水害发生需要哪些条件？ 1、充水水源 2、充水途径 3、充水强度 4、失控,（一）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,大气降水特点： 1）矿井涌水量的大小与该区的降水量大小、降水性质及延续时间有关。 2）矿井涌水量的大小随季节的不同而变化。 3）大气降水渗入量随开采深度的增加而减少。,2、地表水是指矿井附近表面的湖泊、河流、沼泽、池塘、堰塞湖、水库、水池、采后塌陷区等处积蓄的水。特点：1）煤层距地表水体越近，矿井涌水量越大。2）常年性水体，其水体
4、越大，矿井涌水量越大。3）多数季节性河流，在旱季地表虽然断流，但地下径流却依然存在。仍然起到补给含水层的作用。 3、地下水按来源主要分成五类:,1、孔隙水：储存于疏松岩层孔隙中的水 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 3、岩溶水（地下暗河）、陷落溶洞水 4、老空积水 5、断层水,1、岩层的孔隙岩层的孔隙多存在于疏松的沉积物中。其透水性能的好坏取决于孔隙的大小和连通情况，如砾石、粗砂等松散的碎屑沉积物中孔隙比较大，连通程度好，其透水性好，巷道穿过时往往会引起井巷充水，且涌水量大。2、岩层的裂隙岩层的风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙等都能构成矿井充水的通道。对矿井具
5、有普遍而严重威胁的是构造裂隙（断裂），其中包括各种节理、断层等。,3、陷落柱陷落柱既可以积聚地下水，又是连通富水层的良好通道。当采掘工程接近本身导水且穿过富水层的陷落柱时，就可能引发矿井突水事故。4、老空水特点：来势凶猛，在短暂时间内可有大量的水涌入井巷，且水中常携带着煤块、石块等，有时含有有害气体，破坏性极大。老窑积水一般为酸性水，对金属有腐蚀性，易损坏井下的金属设备。若老空水与其他水源无水力联系，易疏干；若与其他水源有水力联系时，则可造成稳定的涌水，危险性极大。,（二）充水途径,1、构造通道： 断层、裂隙等。,2、采矿扰动导水通道：例如：顶板垮落带、底板破裂、煤柱击穿等。,Q=1620m3
6、/h,3、人类工程类导水通道：封闭不良钻孔、小煤窑等,4、陷落柱、卡斯特溶洞等,（三）充水强度 根据涌水量情况分为四类：指单位时间内正常涌入矿井的水量Q（m3/min）涌水量小的矿井： Q 2m3/min涌水量中等的矿井： 2m3/min Q 5m3/min涌水量大的矿井： 5m3/min Q 15m3/min涌水量极大的矿井： Q 15m3/min,矿井涌水量及其预测：矿井涌水量是指矿井建设和生产中通过各种途径注入矿井的水流量（或称矿床涌水量）。矿井涌水量按其范围不同可分为矿井总涌水量、井筒涌水量、开采水平涌水量、采区涌水量、巷道涌水量和专门疏干工程涌水量等。矿井涌水量预测工作，一般应从以下
7、三个方面开展分析研究：1）查清条件，建立矿井水文地质模型；2）确定合适的计算方法，建立数学模型；3）解算数学模型和评价预测结。,根据突水点突水量的等级划分标准 1、小突水点：60m3/h 2、中等突水点：60600m3/h 3、大突水点：6001800m3/h 4、特大突水点：1800m3/h,（四）失控失控： 是指对矿井充水水源和充水通道的管理达不到预定的要求，导致淹井停产甚至人员伤亡等情况的发生。,四、矿井水害发生(失控）的原因有哪些？ 1、地面防洪措施不当； 2、井下水文资料不清，盲目施工； 3、井巷（筒）位置设计不合理； 4、探放水设备未有效发挥作用； 5、施工措施不力，工程质量差，赶
8、进度等； 6、乱采乱挖破坏了防水煤柱； 7、井下排水系统不完善或管理不到位； 8、麻痹大意、违章作业； 9、有突水预兆没及时采取措施； 10、管理不重视，制度落实力度不够等。,五、矿井水文地质条件及其分类,为了有针对性地做好煤矿防治水工作，从矿区水文地质条件和井巷充水特征出发，矿井根据受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度、类型以及防治水工作难易程度，矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂等4种。,我国不仅是世界主要产煤国，而且也是受水害严重的国家之一。据统计，我国大中型煤矿中，水文地质条件复杂、极复杂类型的煤矿
9、占25.04%，属于简单的煤矿占39.49%，48%的煤矿水灾危险严重。四川省按照煤矿防治水规定的要求，对现已经调研的398个矿井查明水文地质情况并进行了分类，其中，极复杂类水文地质矿井18个，复杂类水文地质矿井82个，中等类水文地质矿井78个，简单类水文地质矿井220个。其余煤矿正在进行水文地质调查和分类工作。,六、矿井突水机理,矿井突水征兆大量地下水突然集中涌入井巷的现象称矿井突水。 突水前，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常统称为“突水征兆”。 一般预兆（煤矿安全规程266条） 1、煤层变潮湿、松软； 2、煤帮出现滴水、淋水现象； 3、有时煤帮上出现铁锈色水迹； 4、工作面
10、温度降低、有雾气或有臭鸡蛋气味； 5、有时可以听到水声。,不同类型水源的透水特点 1、冲积层水：开始涌水量较小，夹带泥沙，水色发黄，之后水量急剧增大； 2、断层水：当采掘工作面接近断层时，常出现工作面来压，淋水增加；有时可在岩缝中见到淤泥；多属“活水”补给充分，一旦突水，来势凶猛，涌水量大；持续时间长；在不封堵水源的情况下不易疏干；混蚀，多为黄色，很少“挂红”，水味不发涩；,3、老空水：属于“死水”，所以有“挂红”、酸度大，水味发涩的特点。一旦突水，来势凶猛，涌水量大，破坏性强；持续时间短，易疏干；一般伴有害气体涌出；4、岩溶水：多为灰色，带有臭味，有时也有“挂红”现象；当采掘巷道接近时，可出
11、现顶板来压、柱窝和裂缝渗水现象；当岩溶范围小，与其他水源无水力联系时，虽然来势凶猛、破坏性强，但持续时间短，易于疏干。但如岩溶范围大，与其他水源有水力联系时，则持续时间长，不易疏干。,第二章 矿井水害事故的主要类型、特点及典型案例分析,思考题 1、煤矿常见的水害事故类型有哪些？ 2、各类水害事故发生的特点是什么？ 3、主要原因是什么？,溪（河）水倒灌型大强度降水、泥石流涌入型上部老窑透水 水害事 老窑透水型 侧向老窑透水 故类型岩溶突水型断层突水型冒顶塌落突水型,矿井水害主要类型,一、暴雨引发地表水倒灌型,案例： 山东华源煤矿溃水事故(地面灌水）.doc,二、老窑透水,上部老窑透水,侧向老窑透
12、水,案例： 王家岭煤矿发生透水事故（老窑突水）.doc,三、岩溶突水特点：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 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）、长兴组（P2c）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：四川龙滩煤矿透水事故（岩溶突水）.doc,四、断层突水,以断层为采掘边界，断层另一侧（盘）为岩溶强含水层，易发生岩溶-断层突水,五、陷落柱、卡斯特溶洞等突水 开滦范各庄煤矿淹井事故.doc,六、其他突水类型无效水闸门、电路故障、排水系统不完善、测量严
13、重误差等原因，易导致淹井事故。,讨论题,如果你矿井所在区域突降暴雨，此时刚好遇上全矿停电，而且柴油机没油，请问你如何处理？重点工作怎么安排？,思考题,我们应该从哪些方面进行预防水害事故的发生？,第三章 矿井水害防治的安全管理知识与技术措施,主要目的：对事故进行预防和控制。事故预防指通过采用及时和管理手段使事故不发生，从根本上消除危险源。事故控制指通过采取技术和管理手段，使事故发生后不造成严重后果或使后果尽可能减小。安全技术对策着重解决物的不安全状态问题，安全教育和安全管理对策主要着眼于人的不安全行为问题。,一、认真落实矿井水害防治责任制 1、煤矿企业法定代表人是矿井水害防治工作的第一责任人；总
14、工程师（技术负责人）对矿井水害防治负技术责任。2、建立健全水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度。3、煤矿企业、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。 全省煤矿防治水工作开展情况通报（摘录）.doc,4、井下探放水应当使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。（罚则）5、水文地质条件复杂、极复杂的煤矿企业、矿井，应当设立专门的防治水机构。应当装备必要的防治水抢险救灾设备。,二、加强矿井水文地质基础工作 矿井水文地质基础工作必须做到：1、按要求进行矿井水文地质综合勘探，查清矿井
15、的水文地质条件；2、预测评价矿井涌水量；3、进行矿井防排水系统的设计；4、建立防治水基础台帐；5、定期收集核对本矿及相邻煤矿的废弃老窑、采空区积水情况；6、编制防治水基础图件；7、编制矿区水害防治规划、年度水害防治计划和水害应急预案，并负责组织实施。,三、建立完善矿井防排水系统 （一）地面 1、做好矿区地面水文地质动态观测工作； 2、建立强大的疏、防、排水系统； 3、慎重选择井筒位置，防止井筒灌水和地表渗水； 4、加强雨季前、雨季间的 “三防”准备和检查工作。,（二）井下 矿井排水系统应按照煤矿安全规程的要求配备： 1、水泵2、水管3、水仓4、排水沟5、配电设备6、闸门系统注：防治水规定第六十
16、五条规定：生产矿井延深水平，只有在建成新水平的防、排水系统后，方可开拓掘进。,1、水泵必须有工作、备用和检修水泵，其中：工作水泵：20小时内排出矿井24小时的正常涌水量；备用水泵：不小于工作水泵的70；工作水泵和备用水泵的总能力：20小时内排出矿井24小时的最大涌水量；检修水泵：排水能力应不小于工作水泵能力的25；水文地质复杂或极复杂的矿井：主泵房预留安装一定数量水泵位置，或者增加相应的排水能力。,2、水仓主要水仓：要有主仓和副仓。 新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平：(1)正常涌水量在1000m3/h以下时：主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。(2)正常涌水量在1000m3/h以上时：主要水仓的有效容量V2(Q+3000)，Q为矿井每小时正常涌水量。,3、配电设置应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。 4、排水管路必须有工作、备用的水管，工作能力应与泵相匹配。,
