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1、第一章矿井水害概述1.矿井矿井水害的概念水害的概念矿井水：是指在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，统称矿井水。矿井突水：凡是因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故，称为矿井突水。矿井水害：凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的、增加吨煤成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井水，都称为矿井水害。 常言道：水火无情。煤矿在生产建设过程中经常受到水的威胁。突水事故与顶板、瓦斯、火等事故相比，发生率不算高，但一旦发生，造成的人员伤亡和经济损失比顶板、机电、火灾等事故
2、等要大得多，危害相当严重。据统计，19491995年在我国煤矿一次死亡3人以上的事故中，以死亡人数计算，水害事故占15.72，仅次于瓦斯和顶板事故，位居第三；平均每次事故死亡7.06人，仅次于瓦斯和火灾事故，位居第三。 2.我国煤矿水害事故情况我国煤矿水害事故情况 按突水地点分：按突水地点分： 发生在掘进工作面111次，死亡1091人，占64.7%； 发生在采煤工作面49次，死亡328人，占19.47%； 发生在井巷的27次，死亡149人，占8.84%； 发生在其他地点16次，死亡117人，占6.94%。 3.煤矿透水事故的危害煤矿透水事故的危害 (1) 透水事故造成井下人员伤亡 透水事故是煤
3、矿五大灾害事故之一。俗话说：水火无情”、“火烧一线，水漫一片”。煤矿一旦发生透水,可能造成大量井下人员伤亡。 (2) 透水事故造成煤矿资源财产损失 1984年6月2日10:20,河北开滦范各庄矿2171综采工作面发生了一起世界采矿史上罕见的透水灾害,奥陶系岩溶强含水层的高压承压水经导水陷落柱溃入矿井,高峰期11h平均突水量2053m3/min,历时21h便淹没了一座年产310万t,开采近20年的大型机械化矿井,共有11名工人未及时撤出遇难。 6月6日15:30,涌水又突破范各庄矿和吕家坨矿己被人为削弱的矿界煤柱而溃入吕家坨矿,迫使该矿停产。 范各庄矿2171工作面透水事故使矿井停产一年,减产8
4、65万t,资产损失3.76亿元,仃工费0.87亿元,矿井恢复费3.08亿元,共达10.04亿元。 同时使奥灰水位下降111.09m,周围几十千米范围供水中断,使20万居民的生活和工农业生产都受到较大影响。 同时也影响到整个国民经济,国家不得不重新调整进口精煤计划,以保钢铁和其他工业生产的需要。 (3) 矿井水增加煤炭开采成本 由于矿井水的存在,在生产中必须进行排水工作,水量越大,排水费用越高,增加原煤成本。 焦作矿区吨煤排水占原煤成本20%.。 (4) 矿井水造成生产作业环境恶劣 顶板淋水、底板突水、两邦渗水等,对工人劳动条件和生产效率有很大影响。 (5)矿井水缩短机电设备、管材等使用年限 酸
5、性矿井水的腐蚀作用,使井下机电设备、器材的使用年限大大缩短。 (6)矿井水影响煤炭资源开采利用 防水煤柱造成资源滞呆。 (7)矿井大量排水使地下水位大幅度下降。 4. 水害事故多发原因分析水害事故多发原因分析 (1) 没有树立“安全第一，预防为主”的思想 有的矿井在突水事故前，已有明显的预兆，但那里的领导同志为了早出煤、多挣钱，仍不采取措施，还强令工人继续掘进。 有的井底水仓长期不清理，致使容量减少或水泵排水能力不足，在矿井发生突水时涌水量大于排水能力，眼看着矿井被淹。 有的巷道、硐室工程质量不好，水砂慢慢浸下，不及时分析原因，采取相应措施，处理与地表水相联的通道，导致地表水溃入井下。 (2)
6、水文地质情况不清 有些煤矿对井田范围内水文地质情况不清，资料不全，对地下水、老塘水心中无数，就盲目开井或采掘。 有的积水巷道位置测量错误或资料遗漏、不准。 有的知道有水源，但对其赋存状况及补给关系不清楚，特别是构造复杂、断层较多、老窑分布较广的地区，对水源位置不清，却盲目掘进，结果酿成突水事故。 (3)没有坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则 有些领导和作业人员思想麻痹，存有侥幸心理。图省事，怕麻烦，井巷已接近老空、充水断层、陷落柱、强含水断层，还不探水放水，结果造成突水事故。 (4)防排水工程质量低劣 有的矿井防水闸门长期不检修，已经失效，出水时不是关不上，就是不起作用。 有
7、的矿井挡水墙打在浮煤上，两边不掏槽，水压一大就被冲垮。 有的煤矿工业用水管线泄漏，长期不处理，在低洼处或塌陷处大量积水，造成事故隐患。 (5)无序开采，先天不足 有的煤矿特别是乡镇煤矿井口位置选择不当，紧靠河流、湖泊，个别井口标高过低，遇有地面洪水必然倒灌井下。 有的井口位置设计不合理，接近强含水层等水源，施工后在矿压和水压的共同作用下，围岩发生突水。有不少小煤窑就开在大矿的采区上方。 有的就在大矿的保安煤柱、防水煤柱上滥采滥掘，甚至已与大矿贯通，一到雨季时洪水从小煤窑灌入大矿井下，造成事故。 (6)职工安全意识淡薄，技术素质不高 有的矿井发生突水事故前已有明显征兆，但职工缺乏安全意识或经验不
8、足，没引起足够重视和采取相应措施。 有的矿井上山巷道冒落，里面有大量的水、煤、矸等杂物，而工人在处理时竟从下往上扒，导致突水而被淹。 有的工人见溜煤眼被堵，竟用水冲，致使眼内大量积水，有些透水事故就是捅溜煤眼时发生的。 第二章第二章 煤矿水害防治煤矿水害防治 基本知识基本知识1. 我国煤矿水害区域的划分我国煤矿水害区域的划分 我国煤矿床分布范围很广，储量丰富，除上海市外，我国煤矿床分布范围很广，储量丰富，除上海市外，全国全国3434个省市自治区都有煤矿床。个省市自治区都有煤矿床。 据资料统计，除西藏自治区和台湾省，在我国巳开据资料统计，除西藏自治区和台湾省，在我国巳开发的大小煤田中，含煤地层属
9、晚古生代石炭二叠纪的占发的大小煤田中，含煤地层属晚古生代石炭二叠纪的占38%,38%,这类煤田称华北型煤田；含这类煤田称华北型煤田；含煤地层属二叠、三叠纪的煤地层属二叠、三叠纪的占占30%,这类煤田称华南型煤田；含煤地层属中生代侏罗纪和白这类煤田称华南型煤田；含煤地层属中生代侏罗纪和白垩纪的的占垩纪的的占28%,这类煤田称华北、东蒙煤田；含煤地层属新生这类煤田称华北、东蒙煤田；含煤地层属新生代古近纪、新近纪的占代古近纪、新近纪的占4%。 在上述巳知煤田中含煤岩系的水文地质环境相当复杂，煤系地层形成时的沉积环境，包括岩相和岩性组合特征，煤系形成后的地质构造作用，以及现时所处的自然地理环境变化都很
10、大。 这些水文地质环境条件，决定了矿井在开采该煤系煤层时的矿井充水的强弱、水害的类型以及水害防治的方法和防治技术。 我国煤矿划分为6大矿井水害区，具体分布见图。 ( (1) 1) 华北石炭二叠系岩溶华北石炭二叠系岩溶裂隙水害区裂隙水害区 华北石炭二叠系岩溶裂隙水害区位于阴山构造带以南，昆仑秦岭构造带东段以北，贺兰山构造带以东地区，属亚湿润、亚干旱气候区。 该水害区矿井出水、突水较频繁，涌水量大，影响煤矿安全生产或发生淹井事故。目前矿井中深部下组煤层受煤系地层底板强含水层威胁，有几百亿吨防隔水煤柱煤不能开采。 (2) (2) 华南晚二叠统岩溶水害区华南晚二叠统岩溶水害区 华南晚二叠统岩溶水害区位
11、于昆仑秦岭构造带东段以南，川滇构造带以东地区，属湿润气候区，年降水量为12002000mm。该水害区矿井突水量大，约为270027000m3/h，矿井正常涌水量为30008000 m3/h，矿井担负着巨额的排水电费4001500万元；矿区地面塌陷严重，矿井安全生产受到严重威胁，在雨季，浅部煤层开采受水害危险更大。(3) (3) 东北侏罗系裂隙水水害区东北侏罗系裂隙水水害区 东北侏罗系裂隙水水害区位于阴山构造带以北地区，属东北侏罗系裂隙水水害区位于阴山构造带以北地区，属湿润湿润亚湿润气候区，年降水量为亚湿润气候区，年降水量为400800mm。该水害区。该水害区矿井涌水量不大，部分矿区由于受地表水
12、、第四系松散层水矿井涌水量不大，部分矿区由于受地表水、第四系松散层水和由地表水与第四系松散层水补给含水层的威胁，易发生矿和由地表水与第四系松散层水补给含水层的威胁，易发生矿井突水事故。井突水事故。 (4) (4) 西北侏罗系裂隙水水害区西北侏罗系裂隙水水害区 西北侏罗系裂隙水水害区位于昆仑秦岭构造带西段以北，贺兰构造带以西地区，属干旱气候区，局部为亚干旱区，年降水量为25100mm。该水害区严重缺水，存在供水问题，部分矿区存在地表水和老窑水形成的煤矿水害事故。 (5) 西藏西藏滇西中生代裂隙水水害区滇西中生代裂隙水水害区 西藏滇西中生代裂隙水水害区和台湾第三系裂隙、孔隙水水害区、新生代煤田储量
13、仅占全国储量的0.1，水文地质条件比较简单，水害也不严重。(6) 台湾第三系煤田的裂隙台湾第三系煤田的裂隙孔隙水孔隙水水害区水害区 2.我国煤矿水害类型及特点我国煤矿水害类型及特点 ( 1 ) 老空积水透水水害老空积水透水水害 老空积水是指年代久远且采掘范围不明的老窑积老空积水是指年代久远且采掘范围不明的老窑积水、矿井周围缺乏准确测绘资料的乱掘小窑积水、矿水、矿井周围缺乏准确测绘资料的乱掘小窑积水、矿井本身自掘的废巷老塘水和煤层采空区积水。井本身自掘的废巷老塘水和煤层采空区积水。 老空积水水体的特点是：老空积水水体的特点是： 水体压力传递迅速，流动与地表水流相同，不同水体压力传递迅速，流动与地
14、表水流相同，不同于含水层中地下水的渗透。大兴煤矿的水害即如此。于含水层中地下水的渗透。大兴煤矿的水害即如此。广东省大兴煤矿广东省大兴煤矿老空积水特大水灾事故老空积水特大水灾事故 2005年年8月月7日日13时时13分，大兴煤矿发生分，大兴煤矿发生特大透水事故，造成特大透水事故，造成121人死亡，伤人死亡，伤1人，直接人，直接经济损失经济损失4391.02万元万元。 广广东东省省梅梅州州市市兴兴宁宁市市黄黄槐槐镇镇大大兴兴煤煤矿矿原原为为地地方方国国有有煤煤矿矿，1999年年破破产产改改制制为为民民营营股股份份制制企企业业，由由于于开开采采30年年，该该矿矿上上部部老老采采空空区区存存在在大大量
15、量积积水水。改改制制后后经经有有关关部部门门设设计计留留设设条条带带隔隔水水煤煤柱柱，对对深深部部煤煤层层进进行行开开采采，设设计计能能力力3万万t/a。事故中一对失去亲人的祖孙事故中一对失去亲人的祖孙 事故中失去亲人的母子事故中失去亲人的母子 20052005年年8 8月月7 7日日广广东东梅梅州州大大兴兴煤煤矿矿透透水水事事故故，121121人遇难人遇难 兴宁矿难透水事故中伤亡兴宁矿难透水事故中伤亡矿工家属伤痛欲绝矿工家属伤痛欲绝 兴宁矿难透水事故兴宁矿难透水事故中失去矿友的矿工中失去矿友的矿工呆坐在井口呆坐在井口 事故中伤亡家属在祭事故中伤亡家属在祭拜亲人拜亲人 20052005年年8
16、8月月7 7日日广广东东梅梅州州大大兴兴煤矿透水事故，煤矿透水事故，121121人遇难人遇难 兴宁矿难透水事故死兴宁矿难透水事故死亡矿工尸体亡矿工尸体 20052005年年8 8月月7 7日日广广东东梅梅州州大大兴兴煤煤矿透水事故，矿透水事故，121121人遇难人遇难 兴宁矿难透水事故的矿井远景兴宁矿难透水事故的矿井远景 兴宁矿难透水事故救援人员兴宁矿难透水事故救援人员 20052005年年8 8月月7 7日日广广东东梅梅州州大大兴兴煤矿透水事故，煤矿透水事故，121121人遇难人遇难 1 . 矿井积水区的形成矿井积水区的形成 1999年11月，因小煤窑开采破坏，当年降水量大，矿井排水能力不足
17、及排水费用过高，矿井采区被淹，井下巷道大量积水，为了保护矿井不被淹掉和减少排水费用，各矿均在-180m水平以上，各水平构筑了井下堵水闸墙，6对矿井共构筑29处堵水闸墙，使-180m水平以上采空区逐步充满，形成1500万2000万m3积水区。从+262m平硐溢出。 2 .积水区下煤炭开采的形成积水区下煤炭开采的形成 2000年5月，大兴煤矿委托北京煤炭设计研究院编制完成了永丰煤炭延深方案设计和防水闸墙施工计算咨询。 该设计从-180m水平至-290m水平留设垂高110m防水隔离煤柱，延深开采老空积水区下深部煤炭资源。 2001年2月26日由广东省经贸委审查通过该设计，该矿开始向深部延伸开采。 3
18、.水害事故发生经过水害事故发生经过 2005年年8月月7日日13时时13分分左右，发生透水，透水发生后，左右，发生透水，透水发生后，主、副井井筒均有雾气冒出，出现反风现象。主、副井井筒均有雾气冒出，出现反风现象。 13时时30分分，副井调度室接到，副井调度室接到-290m水平西三暗斜井绞车水平西三暗斜井绞车房（房（-281m）电话，说）电话，说“水很大，我跑不出去了，水很大，我跑不出去了，”，但话，但话未说完电话就断了，说明此时水已涨至未说完电话就断了，说明此时水已涨至-281m绞车房。绞车房。 14时时，水已涨至离主井口，水已涨至离主井口80m（斜长），此时水位为（斜长），此时水位为+245
19、m。透水后原四望嶂一矿明斜井水位从。透水后原四望嶂一矿明斜井水位从+262m降至降至+255.5m，下降，下降6.5m，经专家估算，矿井总透水量约为，经专家估算，矿井总透水量约为25万万m3。 4. 水害事故的原因分析水害事故的原因分析 经调查和专家组技术鉴定，认定在主井东翼四煤经调查和专家组技术鉴定，认定在主井东翼四煤-400m石石门以东门以东150m附近，由于煤层倾角大（附近，由于煤层倾角大（75度左右）、厚度大度左右）、厚度大（34m），小断层发育，煤质松散易塌落，），小断层发育，煤质松散易塌落，-400m以上各水以上各水平在生产过程中煤层均发生过严重抽冒。平在生产过程中煤层均发生过严重
20、抽冒。 在此抽冒严重的情况下，大量出煤，超强度开采，致使在此抽冒严重的情况下，大量出煤，超强度开采，致使-180m水平至水平至-290m水平防水煤柱抽冒，导通了水平防水煤柱抽冒，导通了+262m水平至水平至-180m水平的老空积水区，造成上部水平的老空积水区，造成上部老空老空积水大量溃入，导致积水大量溃入，导致事故的发生。事故的发生。 王家岭煤矿老空积水王家岭煤矿老空积水 特大水灾事故特大水灾事故 2010年年3月月28日日13时时40分左右，王家岭矿分左右，王家岭矿20101工作面回风巷掘进头发生发生导通老空积水区透透水事故水事故,选成选成153名矿工被淹，经过急时抢救，名矿工被淹，经过急时
21、抢救，115人被救，人被救，38人人遇难。遇难。 事发前曾两次接到渗水报告,多名工人发现异常。 承建工程的某部经理说,28日11时10分,当班的一名副经理升井汇报,井下27队的工作面800m处右下角底板处有少量渗水；安排正在井下的技术经理到出水点观察。 11点50分,这名经理升井汇报,出水没有压力,水是清的,无异味.并向在场的一位技术人员询问,该人说曾对该位置进行了探测,探测报告说：在820m之内可以正常堀进。 记者在采访中,部分工人反映：25日就巳发现工作面”掌头煤层压力增大,煤壁挂汗并出现异味”,并向调度室进行了汇报,但没有引起重视. 不抛弃不放弃的信念创造生命奇迹 4月4日晚,山西王家岭
22、透水事故救援队准备下井救人.。他们头上的矿灯,连成了一条救助生命的光明通道。 4月5日凌晨,第一批获救的9名遇险工人成功升井，其后又相继救出了106名遇险矿工，创造了人类矿抢救和生命奇迹。 王家岭煤矿3日28日发生的透水事故,在对事故原因进行追究、反思的同时,媒体和公众关注的目光,更多地聚焦对井下遇险工人的抢救。 153名工人的生命安危,时刻牵动着全国人民的心,人们在一种并不抱有太大希望的期待中,渴望着生命的奇迹.。 应该承认,事故发生后的几天里,虽然有党中央、国务院的高度重视,和中央政府到社会各界的全力救援,但通过媒体传达给公众的信息,却并不让人乐观。 按照以往各种矿难报道中所获知的常识,煤
23、矿透水与互斯爆炸,是各种矿难中伤亡人数最大的事故。井下透水往往会在瞬间淹没井下巷道,对井下遇险工人造成灭顶之灾。加之往往与透水事故伴生的互斯突出,更会对遇险人员的生命造成二次伤害。 所以，115名矿工的获救创造了人类矿难抢救史上和生命的奇迹。 (2)(2)地表水害地表水害 地表长年有水的河流、湖泊、水库、塘坝、煤矿塌陷区水地表长年有水的河流、湖泊、水库、塘坝、煤矿塌陷区水体等，由于井下防水煤（岩）柱留设不当、采掘工程活动不当体等，由于井下防水煤（岩）柱留设不当、采掘工程活动不当导致煤层顶板煤（岩）体发生抽冒、工作面区域内存在导水断导致煤层顶板煤（岩）体发生抽冒、工作面区域内存在导水断裂地质构造
24、、超采防水煤柱等，使采掘工作面与地表水体产生裂地质构造、超采防水煤柱等，使采掘工作面与地表水体产生水力联系，地表水迅速灌入井下，发生突水事故。如水力联系，地表水迅速灌入井下，发生突水事故。如： 2007年年7月月22日，山西省吕梁市兴县魏家滩镇马圜圜煤矿，因山洪暴日，山西省吕梁市兴县魏家滩镇马圜圜煤矿，因山洪暴发，造成河床下采空区发生塌陷，沉陷面积约发，造成河床下采空区发生塌陷，沉陷面积约800m2，洪水经采空区溃入矿，洪水经采空区溃入矿井，导致井，导致11人死亡。人死亡。 某煤矿一号井南翼某煤矿一号井南翼502工作面地表水、黄泥溃入示意图工作面地表水、黄泥溃入示意图 (3) (3) 第四系松
25、散孔隙含水层和第三系砂砾含第四系松散孔隙含水层和第三系砂砾含水层水害水层水害 第四系松散孔隙充水含水层、第三系砂砾含水层呈不整第四系松散孔隙充水含水层、第三系砂砾含水层呈不整合覆盖在煤系地层上，直接接受大气降水和展布其上的河流、合覆盖在煤系地层上，直接接受大气降水和展布其上的河流、湖泊、水库等地表水体的渗透补给，形成在剖面和平面上结湖泊、水库等地表水体的渗透补给，形成在剖面和平面上结构极其复杂的松散孔隙充水含水体。如：构极其复杂的松散孔隙充水含水体。如： 安徽皖北祁东煤矿新矿井首采面刚刚推进安徽皖北祁东煤矿新矿井首采面刚刚推进40m40m后后, ,发生了发生了第四系松散孔隙含水层第四系松散孔隙
26、含水层水溃入淹井。水溃入淹井。某矿某矿704工作面松散冲积层突水示意图工作面松散冲积层突水示意图(4) (4) 煤层顶板充水含水层水害煤层顶板充水含水层水害 煤系地层中一般存在多层可采煤层，在煤系地煤系地层中一般存在多层可采煤层，在煤系地层上部同时发育有多层充水含水层，有的是强岩溶层上部同时发育有多层充水含水层，有的是强岩溶充水含水层，如南方型龙潭组煤系地层的顶部就发充水含水层，如南方型龙潭组煤系地层的顶部就发育有长兴灰岩含水层。如：育有长兴灰岩含水层。如： 2009年年11月神华宁煤分公司红柳煤矿首采面月神华宁煤分公司红柳煤矿首采面推进推进56m发生顶板砂岩溃水，瞬时水量发生顶板砂岩溃水，瞬
27、时水量1817m3/h。 (5) (5) 煤层底板承压充水含水层水害煤层底板承压充水含水层水害 煤层底板承压充水含水层水害是我国煤矿煤层底板承压充水含水层水害是我国煤矿水害频率最高、危害程度最大的一种灾害，多水害频率最高、危害程度最大的一种灾害，多次造成突水淹采煤工作面、淹采区、淹水平、次造成突水淹采煤工作面、淹采区、淹水平、淹整个矿井的恶性事故。淹整个矿井的恶性事故。 水体水体上水害状况上水害状况 水体上水害约占矿井水害的一半。水体上水害约占矿井水害的一半。 上世纪上世纪8080年代与年代与5050年代相比，突水频率增长年代相比，突水频率增长2.572.57倍。倍。 1956-1986195
28、6-1986年年3030年间，淹井年间，淹井222222起，突水起，突水16001600次，次，13181318人丧生。人丧生。 1984-19851984-1985年一年间，全国因底板突水而淹井年一年间，全国因底板突水而淹井事故事故2222起，仅开滦、焦作、肥城起，仅开滦、焦作、肥城 就有就有6 6对井被淹。对井被淹。峰值水量高达峰值水量高达20502050m/minm/min，世界之最。，世界之最。水上威胁矿井数量和煤量水上威胁矿井数量和煤量 目前受水威胁的矿井约目前受水威胁的矿井约300处，约处，约占大型矿井的一半占大型矿井的一半 受水威胁储量近百亿受水威胁储量近百亿吨。吨。 山东淄博北
29、大井于山东淄博北大井于1935年年5月月13日日透水，透水， 三天内矿井全部淹没，有三天内矿井全部淹没，有538名名矿井下遇难，为世界罕见的突水事故。矿井下遇难，为世界罕见的突水事故。神华骆驼山煤矿神华骆驼山煤矿 底板奥灰岩溶底板奥灰岩溶承压承压特特大水灾事故大水灾事故 2010年月日时分左右，骆驼山煤矿在基建巷道施工中发生透水事故。 骆驼山煤矿于年月开工建设，由神华集团乌海能源有限责任公司建设，中煤西安设计工程有限责任公司负责设计，设计生产能力为每年万t 。当班井下共有作业人员名，经抢救有人相继升井，其中人死亡，人受伤，人被困井下。 事故原因初步判断是掘进过程中掘进工作面底板奥灰水突水造成的
30、，突水的具体位置大致在施工的井下16号煤层掘进工作面。 骆驼山煤矿透水事故暴露出了掘进施工探放水管理和工程承包中安全责任不落实、不到位等问题。 (6) 岩溶陷落柱水害岩溶陷落柱水害 由于煤系地层在地质历史时期中不断向由于煤系地层在地质历史时期中不断向奥灰溶洞垮落，冒落的岩块不断冲填形成奥灰溶洞垮落，冒落的岩块不断冲填形成一个质地疏松岩溶陷落柱，导水性很强，一个质地疏松岩溶陷落柱，导水性很强，同时由于陷落柱的赋存条件孤立而隐蔽，同时由于陷落柱的赋存条件孤立而隐蔽，事前难以探查发现，防治难度极大，所以事前难以探查发现，防治难度极大，所以造成灾难性的岩溶陷落柱水害。造成灾难性的岩溶陷落柱水害。 19
31、84年年6月开滦范各庄矿在回采距煤层底板奥陶月开滦范各庄矿在回采距煤层底板奥陶系灰岩含水层超过系灰岩含水层超过200m的第七号煤层时，这个岩溶的第七号煤层时，这个岩溶陷落柱是一个短轴陷落柱是一个短轴46m、长轴、长轴67m的椭圆形岩溶陷的椭圆形岩溶陷落柱，柱体冒落高度竟达落柱，柱体冒落高度竟达200m，顶部直到七号煤层，顶部直到七号煤层顶板，由于岩溶陷落柱沟通了煤系地层与奥灰强充顶板，由于岩溶陷落柱沟通了煤系地层与奥灰强充水含水层的水力联系，发生了突水量高达水含水层的水力联系，发生了突水量高达2053m3/h的恶性突水淹井事故，损失巨大，在世界采矿史上的恶性突水淹井事故，损失巨大，在世界采矿史
32、上留下了令人难以置信的案例。留下了令人难以置信的案例。 (7) 断层破碎带突水水害断层破碎带突水水害 断层破碎带突水水害，本身是矿井一大水害，也可与老空水、煤断层破碎带突水水害，本身是矿井一大水害，也可与老空水、煤层顶板含水层、底板承压含水层、地表水体等发生水力联系而引起层顶板含水层、底板承压含水层、地表水体等发生水力联系而引起突水水害，是煤矿水害类型中最普遍的一类。断层破碎带可以沿断突水水害，是煤矿水害类型中最普遍的一类。断层破碎带可以沿断层走向很长一段范围内普遍含（导）水而引发水害，也可以是局部层走向很长一段范围内普遍含（导）水而引发水害，也可以是局部的一小段、一个点导水而诱发突水水害。有
33、的断层破碎带原始状态的一小段、一个点导水而诱发突水水害。有的断层破碎带原始状态是不含（导）水的，但由于采动条件下引起顶板导水裂隙提高了上是不含（导）水的，但由于采动条件下引起顶板导水裂隙提高了上限或底板岩体裂隙的存在，断层破碎带发生活化而转化为导水断层，限或底板岩体裂隙的存在，断层破碎带发生活化而转化为导水断层，发生矿井突水水害。如：发生矿井突水水害。如： 1982年年8月月23日日 江西丰城矿务局云庄煤矿因遇断层两次淹井。江西丰城矿务局云庄煤矿因遇断层两次淹井。 3.矿井突水预兆与充水条件分析矿井突水预兆与充水条件分析 (1)(1)矿井突水一般预兆矿井突水一般预兆 矿井采掘工作面煤层变潮湿、
34、松软；矿井采掘工作面煤层变潮湿、松软； 煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水由小变大；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水由小变大； 有时煤帮出现铁锈色水迹；有时煤帮出现铁锈色水迹； 矿井采掘工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味；矿井采掘工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味； 矿井采掘工作面有时可听到水的矿井采掘工作面有时可听到水的“嘶嘶嘶嘶”声；声； 矿井采掘工作面矿压增大，发生片帮、冒顶及底鼓。矿井采掘工作面矿压增大，发生片帮、冒顶及底鼓。(2)(2)不同类型水源的透水特点不同类型水源的透水特点冲积层水。冲积层水一般开始涌水量较少，夹带泥砂，冲积层水。冲积层水一般开始涌水量较少，夹带泥砂，水色发黄
35、，以后水量急剧增大的特点。冲积层水一般水色发黄，以后水量急剧增大的特点。冲积层水一般不至于构成对人体的伤害。不至于构成对人体的伤害。小窑、老空水一般积存时间长，水量补给差，属于小窑、老空水一般积存时间长，水量补给差，属于“死水死水”，所以有，所以有“挂红挂红”、酸度大、水味发涩的特点，、酸度大、水味发涩的特点，出现雾气。出现雾气。断层水。常常出现工作面来压，淋水增加，有时还可断层水。常常出现工作面来压，淋水增加，有时还可在岩缝中见到淤泥。断层水混浊，多为黄色，很少在岩缝中见到淤泥。断层水混浊，多为黄色，很少“挂红挂红”，水无涩味。，水无涩味。岩溶水。当采掘巷道与其接近时，可出现顶板来压、岩溶水
36、。当采掘巷道与其接近时，可出现顶板来压、柱窝和裂缝渗水现象，有时也有柱窝和裂缝渗水现象，有时也有“挂红挂红”现象。现象。大气降水。大气降水对矿井涌水的影响，取决于降水大气降水。大气降水对矿井涌水的影响，取决于降水量的大小和含水层接受大气降水的条件。量的大小和含水层接受大气降水的条件。 (3)(3)矿井充水通道分析矿井充水通道分析 1 1）矿井充水天然通道）矿井充水天然通道 A.A.点状岩溶陷落柱型通道点状岩溶陷落柱型通道 岩溶陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的巨厚岩溶陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的巨厚可溶岩体，在地下可溶岩体，在地下 水溶蚀作用下，形成巨大的岩水溶蚀作用下，形成巨大的岩溶空洞。当空
37、洞顶部岩层失去对上覆岩体的支撑能溶空洞。当空洞顶部岩层失去对上覆岩体的支撑能力时，上覆岩体在重力作用下向下垮落，充填于溶力时，上覆岩体在重力作用下向下垮落，充填于溶蚀空间中。蚀空间中。 B.线状断裂(裂隙)带型通道 断裂(裂隙)带型通道成为充水通道主要取决于断裂带本身水力性质和矿床开采时人为采矿活动方式与强度。 矿区含煤地层中存有数量不等的断裂构造，它使断裂附近岩石破碎、位移，也使地层失去完整性，成为各种充水水源涌人矿井的通道。 国内外大量统计资料表明，由于揭露或靠近断层而引起突水事故占70%一80%，可见矿井突水事故的发生多与断层导水有关。 c. 窄条状隐伏露头型通道 我国大部分煤矿山。煤系
38、地层灰岩充水含水层、中厚砂岩裂隙充水含水层多呈窄条状的隐伏露头与上覆第四系松散沉积物地层呈不整合接触。 多层充水含水层组在隐伏露头部位垂向水力交替补给的影响因素主要有两个：一个是隐伏露头部位基岩风化带的渗透能力大小;另一个是上覆第四系底部卵石孔隙含水层组底部是否存在较厚层的黏性土隔水层。 一般地说，基岩风化带的风化程度太强或太弱。其地下水的渗透性均较弱。 d. 面状隔水层变薄区型通道 根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析，华北型煤田的北部，煤系含水层组主要以厚层状砂岩裂隙充水含水层组为主，在厚层状砂岩裂隙含水层组之间沉积了以粉细砂岩、细砂岩为主的隔水层组。 在地质历史的多期构造应力作用下，这
39、些脆性的隔水岩层在外力作用下以破裂形式释放应力，致使隔水岩层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理，形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。 e. 地震通道 根据开滦唐山矿在唐山地震时矿井涌水量和矿区地下水水位的长期观测资料。地震前区域含水层受张时，区域地下水水位下降。矿坑涌水量减少。 当地震发生时，区域含水层压缩，区域地下水水位瞬时上升数米。矿坑涌水量瞬时增加数倍。 2）矿井人为充水通道）矿井人为充水通道 a.a.开采造成顶板冒裂开采造成顶板冒裂 煤层开采后，采空区上方的岩层因下部被采煤层开采后，采空区上方的岩层因下部被采空而失去平衡，相应地产生矿山压力，从而对采场空而失去平衡，相应地产生矿
40、山压力，从而对采场产生破坏作用，必然引起顶部岩体的开裂、垮落和产生破坏作用，必然引起顶部岩体的开裂、垮落和移动。塌落的岩块直到充满采空区为止，顶板自下移动。塌落的岩块直到充满采空区为止，顶板自下而上分别称为冒落带、裂隙带、弯曲带。（见图）而上分别称为冒落带、裂隙带、弯曲带。（见图）而冒落裂隙带则成为导水通道。而冒落裂隙带则成为导水通道。 b.地面岩溶塌陷地面岩溶塌陷 随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和疏干开随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和疏干开采实践活动的开展，煤矿区及其周围地区的地表岩溶采实践活动的开展，煤矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑直接充塌陷
41、随处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑直接充入井下，有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥入井下，有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与水一起溃入矿坑。砂与水一起溃入矿坑。 岩溶塌陷通道的存在极易引起第四系孔隙水、地岩溶塌陷通道的存在极易引起第四系孔隙水、地表水大量下渗和倒灌，使大量水和泥砂涌入矿井，对表水大量下渗和倒灌，使大量水和泥砂涌入矿井，对矿井安全生产造成极大的威胁。矿井安全生产造成极大的威胁。c.封孔质量不佳钻孔封孔质量不佳钻孔 由于矿区钻孔封孔质量不佳，这些钻孔转变为由于矿区钻孔封孔质量不佳，这些钻孔转变为矿井突水的人为导水通道。造成矿坑的涌（突）水矿井突水的人为导水通道。造成矿
42、坑的涌（突）水事故（见图）。如：事故（见图）。如： 陕西彬县下沟煤矿钻孔封孔质量不佳溃水。陕西彬县下沟煤矿钻孔封孔质量不佳溃水。导水钻孔形成突水通道示意图导水钻孔形成突水通道示意图第三章水害防治技术1、地面水害防治、地面水害防治 地面防治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。对于以降水和地表水为主要水源的矿井，地面防治水尤为重要，是矿井防水的第一道防线。 （1）严格按规程规定选择井筒及工业广场 井口和工业广场内建筑物的高程必须高于当地历年的最高洪水水位；若井口及工业广场内建筑物的高程低于当地历年最高洪水水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。 （2）防止地
43、表渗水，井田范围内的河流、沟渠等地表水，可以通过裂隙渗透到井下造成水害。因此，应将其疏干或改道移至矿区以外。 （3）防止地面积水，对井田开采范围内的地面低洼处、塌陷区等易积水区，应设法填平，防止积水，积水量大时，要用水泵排出。 （4）对可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、废弃钻孔等，应及时用粘土充填或用水泥堵塞。 （5）加强防洪防讯工作，在每年的雨季来临之前和雨季期间，要加强对矿区内防洪工程的检查和防讯抢险工作，发现问题及时处理。 填塞通道 排除积水 挖排洪沟 筑防洪堤 整铺河底 河流改道 井筒位置选择合理2、井下水害防治、井下水害防治（1）做好水文观测工作与矿井地质工作）做好水文观测工作与矿井地质
44、工作 做好水文观测工作 a、收集地面气象降水量与河流水水文资料；查明地表水的分布、水量补给、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。 b、通过探孔和水文观测孔，观测各种水源的水压、水位和水量的变化规律，分析水质等。 c、查明矿井水的来源及矿井水和地下水、地表水的补给关系，观察矿井涌水量及季节性变化规律等。 做好矿井地质工作 a、地表以下冲积层厚度、岩性、地质构造、透水性、含水性等。 b、断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度，破坏范围和含水、导水性。 c、含水层与导水层的位置、厚度、岩性。各含水层的涌水量，水压，渗透性，补给、排泄条件，及其到开采煤层的距离。 d、调查老窑及开采
45、小窑的开采范围，开采经过；开采煤层及深度，积水区域及分布状况，勘探钻孔的填实情况及其透水性能。 e e、开采过程中围岩破坏范围及地表塌陷情况；、开采过程中围岩破坏范围及地表塌陷情况； 观察塌陷带、裂隙带、沉降带的高度，以及采动观察塌陷带、裂隙带、沉降带的高度，以及采动对涌水量的影响，判断是否透水等情况。对涌水量的影响，判断是否透水等情况。 f f、井巷出水点的位置极其水量，老窑积水的、井巷出水点的位置极其水量，老窑积水的范围、标高和积水量，都必须绘在采掘工程平面范围、标高和积水量，都必须绘在采掘工程平面图上。水淹区应标出探水线的位置。图上。水淹区应标出探水线的位置。（）留设防水煤（岩）隔离柱（
46、）留设防水煤（岩）隔离柱 a、留设防水煤柱可以防止地下水溃入井下。防水隔离煤柱的种类有：井田边界隔离煤柱、预防断层、被淹井巷、陷落柱、冲积层的防水煤柱等。 b、防水隔离煤柱的尺寸应根据相邻矿井的地质构造、水文地质条件、煤层附存条件、围岩性质、开采方法积岩层移动的规律等因素，在矿井设计中加以规定。 （3）保证安全厚度：）保证安全厚度： 煤层顶板以上和底板以下与含水层的距 离要符合安全厚度。（4）建防水建筑物：防水墙、水闸门等）建防水建筑物：防水墙、水闸门等（5）疏放水）疏放水（6）注浆堵水）注浆堵水（7）井下探放水）井下探放水 探放水的原则：探放水的原则： “有疑必探，先探后掘”是防止井下水害的
47、基本原则。凡是井下受水害威胁的地区，都必须坚持这一原则。 采掘工作面遇到下列情况之一时，必须探水：采掘工作面遇到下列情况之一时，必须探水：a、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时b、接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时c、打开隔水煤柱放水时d、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时e、接近有出水可能的钻孔时f、接近有水的灌浆区时g、接近其它可能出水地区时h、底板原始裂隙有透水危险时i、接近水文复杂区域，或有出水征兆时透水预兆透水预兆挂挂红、挂汗、空气、挂汗、空气变冷、出冷、出现雾气、水叫、气、水叫、顶板淋水加大、板淋水加大、顶板来板来压、底板鼓起、水色、底板鼓起
48、、水色发浑、有臭味、工作面有害气体增加、裂隙出、有臭味、工作面有害气体增加、裂隙出现渗水。渗水。发现预兆兆时，必，必须停止作停止作业，采取措施，立，采取措施，立即即报告告矿调度室，度室，发出警出警报，撤出所有受水威，撤出所有受水威胁地点的人地点的人员。钻进时注意事项钻进时注意事项钻进时，发现煤岩松煤岩松软、片帮、来、片帮、来压或或钻孔中孔中的水的水压、水量突然增大，以及有、水量突然增大，以及有顶钻等异状等异状时，必必须停止停止钻进，但不得拔出，但不得拔出钻杆，杆，现场负责人人员应立即向立即向矿调度室度室报告，并派人告，并派人监测水情。如水情。如发现情况危急情况危急时，必，必须立即撤出所有受水威
49、立即撤出所有受水威胁地区地区的人的人员，然后采取措施，然后采取措施，进行行处理。理。第四章矿井水害事故的处理措施及注意事项1 1、在场人员的行动原则、在场人员的行动原则 发生透水事故时，在场人员应尽量了解或判断事故的发生透水事故时，在场人员应尽量了解或判断事故的地点和灾害的程度，在保证人员安全的条件下，迅速组织地点和灾害的程度，在保证人员安全的条件下，迅速组织抢救，尽可能就地取材，加固工作面，设法堵住出水点，抢救，尽可能就地取材，加固工作面，设法堵住出水点，以防止事故的继续扩大，如无法抢救，则应根据当时当地以防止事故的继续扩大，如无法抢救，则应根据当时当地的实际情况，有组织的沿规定的避灾路线，
50、避开压力水源，的实际情况，有组织的沿规定的避灾路线，避开压力水源，迅速撤到涌水地点的上部水平或地面，而不能进入出水点迅速撤到涌水地点的上部水平或地面，而不能进入出水点附近的独头巷道。如果独头上下山的唯一出口被淹或被堵附近的独头巷道。如果独头上下山的唯一出口被淹或被堵没有办法撤退时，则可在独头巷道内躲避，以免受涌水的没有办法撤退时，则可在独头巷道内躲避，以免受涌水的伤害，这时独头巷道上山附近的空气会因水位的上升逐渐伤害，这时独头巷道上山附近的空气会因水位的上升逐渐压缩，能保持一定的空间和一定的空气量。井下人员万一压缩，能保持一定的空间和一定的空气量。井下人员万一来不及全部撤到安全地点，而被堵在其
51、它巷道内，应保持来不及全部撤到安全地点，而被堵在其它巷道内，应保持镇静，避免体力过渡消耗，坚信组织上一定会努力营救。镇静，避免体力过渡消耗，坚信组织上一定会努力营救。2 2、被困时的避灾自救措施、被困时的避灾自救措施 迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾，或选迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾，或选择合适地点快速建筑临时避难硐室。迫不得已时择合适地点快速建筑临时避难硐室。迫不得已时可爬上巷道中高冒空间待救。如系老空透水，则可爬上巷道中高冒空间待救。如系老空透水，则需在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘，防止被需在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘，防止被涌出的有毒有害气体伤害。进入避难硐室前，应涌出的有毒有
52、害气体伤害。进入避难硐室前，应在避难硐室外留设明显标志。在避难硐室外留设明显标志。 在避灾期在避灾期间，要情，要情绪安定、意志安定、意志坚强强，轮流流观察水情，减少体力和空气消耗。察水情，减少体力和空气消耗。 避灾避灾时要用敲要用敲击方法有方法有规律、不律、不间断地断地发出呼出呼救信号。救信号。 断断绝食物后不要嚼食食物后不要嚼食杂物充物充饥。需要。需要饮用井下用井下水水时，应选择适宜水源，并用适宜水源，并用纱布或衣服布或衣服过滤。 长时间被困井下，被困井下，发觉救救护人人员到来到来营救救时，避灾人避灾人员不可不可过度度兴奋和慌乱，以防和慌乱，以防发生意外。生意外。 3 3、透水事故的抢救措施
53、、透水事故的抢救措施a、各级领导应准确检查井下人员，如发现尚有人、各级领导应准确检查井下人员，如发现尚有人员被堵于井下时，应首先制定营救措施。员被堵于井下时，应首先制定营救措施。b、立即通知泵房人员，要将水仓水位降到最低程、立即通知泵房人员，要将水仓水位降到最低程度，以争取较长的缓冲时间。度，以争取较长的缓冲时间。c、水文地质人员要分析判断突水来源和最大突水、水文地质人员要分析判断突水来源和最大突水量，测量涌水量大小及其变化，察看水井及地表水量，测量涌水量大小及其变化，察看水井及地表水体的水位变化，判断突水量的发展趋势，采取必要体的水位变化，判断突水量的发展趋势，采取必要的措施，防止淹没矿井。
54、的措施，防止淹没矿井。d、检查和维护所有的排水设施和供电线路，了解水仓、检查和维护所有的排水设施和供电线路，了解水仓的现有容量，如果水中携带大量泥沙和浮煤时，应在水的现有容量，如果水中携带大量泥沙和浮煤时，应在水仓进口处的大巷内分段建筑临时挡墙，使其沉淀，减少仓进口处的大巷内分段建筑临时挡墙，使其沉淀，减少水仓淤塞。在水泵头被堵塞时，应组织会水人员清除龙水仓淤塞。在水泵头被堵塞时，应组织会水人员清除龙头上的杂物。头上的杂物。e、检查防水闸门是否灵活、严密、并派专人看守，清、检查防水闸门是否灵活、严密、并派专人看守，清理淤渣，拆除短节轨道等，做好准备，待命关闭。在关理淤渣，拆除短节轨道等，做好准
55、备，待命关闭。在关闭水闸门时，必须查清人员时否已全部撤出。闭水闸门时，必须查清人员时否已全部撤出。f、采取上述应急措施仍不能阻挡淹井时，井下人员应向、采取上述应急措施仍不能阻挡淹井时，井下人员应向高处撤退，迅速向安全出口转移，安全上井。高处撤退，迅速向安全出口转移，安全上井。4 4 、被淹井巷的恢复、被淹井巷的恢复 在排水复井的过程中，有被水封柱的瓦斯或其他在排水复井的过程中，有被水封柱的瓦斯或其他有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施：有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施： （1）经常检查瓦斯浓度。当井筒空气中瓦斯浓度达）经常检查瓦斯浓度。当井筒空气中瓦斯浓度达1%时，应停止向井下输电
56、排水，并加强通风，使瓦斯时，应停止向井下输电排水，并加强通风，使瓦斯浓度降到浓度降到1%以下；以下； （2）对井下气体要定期进行取样分析，在排水时，）对井下气体要定期进行取样分析，在排水时，每班取样一次；当水位接近井底时，每两小时取样一每班取样一次；当水位接近井底时，每两小时取样一次。发现有害气体，必须进行处理；次。发现有害气体，必须进行处理；（3）严禁在井筒内或井口附近使用明火或其他火源，）严禁在井筒内或井口附近使用明火或其他火源，以防止井下瓦斯突然涌出时引起爆炸；以防止井下瓦斯突然涌出时引起爆炸；（4）在井筒内安装排水管或其他工作人员，都必须）在井筒内安装排水管或其他工作人员，都必须佩带安全带和自救器；佩带安全带和自救器；（5）在修复井巷时，应特别注意防止冒顶与坠井事）在修复井巷时，应特别注意防止冒顶与坠井事故的发生。故的发生。使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！ 谢谢大家谢谢大家
