矿井水害培训教案【业界优制】

1、防治水培训教案,1,扶风书屋,一、基本概念：,矿井水：在矿井生产过程中，渗入、淋入、 流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源的水，统称矿井水。 含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。岩性主要为灰岩、石英砂岩、粗粒砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩、砂层等 隔水层：不能透过并给出一定水量的岩层。岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粘土等,2,扶风书屋,二、矿井水灾的危害,1、恶化生产环境。 2、增加排水费用（增加生产成本）。 3、损失煤炭资源。 4、缩短生产设备使用寿命。 矿井水有腐蚀作用，对设备、轨道、支架有腐蚀作用 5、引起瓦斯积聚、爆炸或硫化氢中毒 6、发生突水。 涌水量超过排水能力或突水，可造成淹没工作面

2、，甚至矿井，威胁井下作业人员安全。,3,扶风书屋,三、矿井水害发生的基本条件,1、有水源： A大气降水：包括降雨和降雪 B地表水：包括河流、湖泊、诏泽、池塘、水库、采后塌陷积水等 【例】2005年8月7日广东梅州市兴宁市大兴煤矿发生重大透水事故，为透地表水体（水库）而发生的淹井事故。原因是发生“抽冒”，造成突水,4,扶风书屋,C地下水: 松散层水 砂岩裂隙水,【例】新集一矿111311工作面收作时，发生突水，最大涌水量达400m3/h，突水水源为13-1煤以及以上煤层顶板砂岩水，造成淹没工作面。,5,扶风书屋,岩溶裂隙水,【例1】1984 年6 月2 日，开滦范各庄矿2171 综采工作面发生世

3、界采矿史上罕见的岩溶陷落柱透水灾害，最大涌水量为12.318万m3/h，矿井被淹没（310万吨/年），相邻的吕家坨煤矿淹没，林西矿受严重威胁停产，赵各庄矿、唐家庄矿受威胁告急迫使该矿井处于停产状态，并危及临近矿井，直接经济损失10亿元。 【例2】1996年任楼煤矿首采面曾因隐伏导水陷落柱突水,最大涌水量达11854m3/h引发淹井灾害,造成3.5 亿元的重大经济损失。,6,扶风书屋,7,扶风书屋,8,扶风书屋,9,扶风书屋,10,扶风书屋,11,扶风书屋,12,扶风书屋,13,扶风书屋,14,扶风书屋,老空区水,15,扶风书屋,2、有导水通道： A 人为通道：井筒、开采裂隙，未封闭钻孔 B 自

4、然通道：裂隙、断层、溶隙（主要危害为陷落柱） 3、失控：对矿井充水水源和导水通道的管理达不到预定的要求，导致淹没矿井甚至人员伤亡等情况的发生。,16,扶风书屋,四、水害产生的原因,1、地面防洪、防水措施不当 地面洪水由井巷、塌陷、裂隙等通道进入井下造成矿井水灾。 2、井田水文地质资料不清 井巷或采掘工作面接近老空积水区、充水巷道、导水断层、强含水层、 陷落柱、老钻孔等充水水源和充水通道时未采取措施，造成透水事故。 3、井巷位置选择不合适 井巷布置在水文地质复杂或离强含水层较近，导致顶、底突水。 4、技术决策失误。 防治水措施、乱挖防水煤柱等 5、工程质量差 包括巷道工程质量不合格，造成抽冒，导

5、通强含水层。另外，探放水钻孔施工质量不合格等。 6、排水设备能力不足或机电事故影响。 7、防水闸门未按设计要求施工或质量低劣不能起到防水作用。 8、思想麻痹大意。,17,扶风书屋,新集五矿井筒探水注浆时，注浆孔按高压钻孔设计，发生突水（第8个孔），钻孔最大水量达594m3/h，水柱喷高达10余米，钻杆冲出30米左右，淹没井筒事故，即为思想麻痹大意造成。,【例】,18,扶风书屋,五、防治水技术措施,19,扶风书屋,防探放水十六字方针： 预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采。,20,扶风书屋,综合防治水措施，归纳为“七”字：,防：防水设施及防治水措施 排：排水设施、排水能力 探：井下探水（包括物

6、探和钻探） 放：超前探放老空区水、顶板砂岩水 疏：疏水降压或疏干含水层 截：留设各种防水煤柱 堵：注浆堵出水口，加固裂隙带，充填岩溶裂隙等,21,扶风书屋,六、新集一矿主要充水水源,新集一矿构造部位属淮南复向斜的一部分，位于谢桥向斜南翼。含煤地层为近东西走向的单斜构造，倾向北，其下伏地层为太原组，含灰岩1213层，基底为奥陶系石灰岩。由于阜凤逆冲断层的作用，将下元古界、寒武系以及部分奥陶系、石炭、二叠系（夹片）推覆于煤系地层之上。推复体近东西向展布，其掩盖区域为本矿中部和南部，掩盖面积约占全矿3/4。上部为第三、第四系松散沉积物。,22,扶风书屋,23,扶风书屋,矿井开采主要受新生界松散孔隙水

7、、推覆体片麻岩裂隙水、推覆体夹片灰岩岩溶裂隙水、推覆体寒武系灰岩岩溶裂隙水、煤系砂岩裂隙水、底板太原组灰岩岩溶裂隙水、断层水及采空区水的威胁。,24,扶风书屋,七、水害防治,25,扶风书屋,（一）地表水 2005年8月7日广东梅州市兴宁市大兴煤矿发生重大透水事故，均是为透地表水体（水库）而发生的淹井事故。原因是发生“抽冒”，造成突水,主要防治措施 （1）在矿井设计时，符合煤矿安全规程，如井口工业广场的标高，要高于当地最高洪水位标高；如井口工业广场的标高低于当地最高洪水位标高，采取建拦洪坝、截水沟等防洪工程，目的防止地表水从主井、副井、风井口直接灌入井下。 （2）钻孔、报废孔必须全孔封闭。,26

8、,扶风书屋,（二）新生界松散层 我国中部和东部矿区、煤系地层上覆盖有新生界松散层，由于后者分布面积较大，能广泛接受和储存古(现)代大气降水，并与下伏基岩含水层呈角度不整合接触而使两者的水力联系较好，因而它不仅成为压在矿坑上方的一个巨大的含水体，而且也是矿井涌水的补给来源。我国煤矿开采史上，曾有过多次新生界松散层水透水恶性事故。,1、查明条件： 新生界松散层赋存、岩性与分层结构、岩性组合、厚度、富水性、隔水性，特别要查明新生界底部含水层、隔水层的富水性及厚度变化，查明采区上方基岩顶面的起伏变化、标高，新生界松散层与地表水体及其它含水层之间可能存在的水力联系等 。,27,扶风书屋,2、留设合理煤岩

9、柱类型和高度：（1）在查明条件基础上，确定留设煤岩柱类型；（2）结合煤系地层倾角、风化带的性质、采高和煤层顶板岩组的力学特性等， 并通过开展“开采上限”研究，结合按“三下”开采规程留设相应的安全煤(岩)柱合理高度。,【例】淮北矿业集体芦岭煤矿发生突水事故即矿井提高回采上限开采时，留设的防水岩柱不合理，导致新生界四含水溃入井下。,28,扶风书屋,3、不同条件下预先采取不同措施：,（1）新生界松散层底部含水层富水性较弱、静储量有限的块段地区，可在井下实施疏干排放； （2）底部含水层富水性中等和较强，留设合理防水煤(岩)柱。 （3）新生界地层覆盖较薄地区开采 煤系地层倾角较大的地区，必须根据实际情况

10、，留设足够的煤柱，防止抽冒发生。开采时严格按开采设计控制采高和上风巷的标高，严格做到上、下层及上、下阶段(指急倾斜煤层)之间的间歇开采,29,扶风书屋,（三）煤系砂岩水,砂岩裂隙水为赋存于煤层顶、底板砂岩裂隙的水体，一般其富水性及危害程度较地表水体、松散层底部含水层和灰岩水的小一些。 由于受裂隙非均匀性分布控制，以及上覆含水层的补给影响，变得琢磨不定，在生产过程中，常以“游击战”的形式出现。往往对掘进和开采产生影响。 如果通过导水断裂、陷落柱等通道得到地表水、喀斯特水补给，成为矿井涌水、突水的直接水源。 【例】新集一矿111311工作面收作时发生突水，最大涌水量达400m3/h，突水水源为13

11、-1煤以及以上煤层顶板砂岩水，造成淹没工作面。,30,扶风书屋,防治的主要措施：,1、弄清砂岩裂隙水源，查清砂岩裂隙分布特征，采取物探方法进行探测顶板砂岩的富水性及分布规律；一、煤层顶板导水裂隙带范围内分布有含水层时，必须防探顶板水 2、采取针对性措施，如封堵其与补给水源的构造联通部位、截断其主要的补给水源等，再进行打钻疏放顶板砂岩水。先期探放水孔，一般从开切眼起，可按30、50、100米的间距布置。往后可视具体情况而定。孔位应尽可能结合地质构造布设在疏水效果好的部位。 3、在生产中也可利用支护锚干进行对裂隙水的引流疏放；,31,扶风书屋,4、评价煤层开采引起的冒落带、裂隙带波及砂岩裂隙的高度

12、与范围，运用正确合理的方法评价开采后砂岩裂隙的补给量。 5、当涌水量较大可能影响正常生产时，在工作面机巷建立强排水系统和施工专门的泄水巷。 【例】新集一矿南东翼采区151107工作面，在工作面回采前采用矿井瞬变电磁法进行超前探测，探测顶板砂岩富水规律，然后采取打钻疏放、锚索机疏放，同时在工作面机巷建立强排水系统，最终保证了工作面安全回采。（工作面回采时最大涌水量达120m3/h，未影响工作面生产）。,32,扶风书屋,（四）灰岩水防治,在石炭二叠纪煤系地层下部含有数层太原组灰岩。太原组灰岩与奥陶系灰岩之间不整合接触，且奥灰的喀斯特裂隙、溶洞又都比较发育，在构造断裂的作用下，不仅其本身的含水性较好

13、，而且有的还与相邻的薄层灰岩、松散含水层及奥陶系灰岩等有较好的水力联系，因而在开采该类煤层时，常常会发生突水事故。,33,扶风书屋,【例1】1984 年6 月2 日，开滦范各庄矿2171 综采工作面发生世界采矿史上罕见的岩溶陷落柱透水灾害，最大涌水量为12.318万m3/h，矿井被淹没（310万吨/年），相邻的吕家坨煤矿淹没，林西矿受严重威胁停产，赵各庄矿、唐家庄矿受威胁告急迫使该矿井处于停产状态，并危及临近矿井，直接经济损失10亿元。 【例2】1996年任楼煤矿首采面曾因隐伏导水陷落柱突水,最大涌水量达11854m3/h引发淹井灾害,造成3.5 亿元的重大经济损失。,34,扶风书屋,防治措施

14、,35,扶风书屋,1、建立各含水层的长期动态观测系统；采用物探、化探、钻探和放水、联通试验等综合探查方法，查明：,各条主要断层(指贯入奥陶系灰岩的断层)的空间位置； 各条断层导水性和两盘主要含水层的对接关系； 奥陶系灰岩与可采煤层之间的间距和岩性结构变化； 奥陶系灰岩与“中间含水层”的水力联系、主要补给通道和可能的补给量等； 奥陶系灰岩顶界面以上可能存在的“原始导水带高度”，或其顶界面以下可能存在的弱含水段的高度。对前者要切实防范，对后者要尽可能改造利用。,36,扶风书屋,2、注浆堵水截堵奥陶系灰岩水对太原组灰岩的补给通道，摆脱奥陶系灰岩水对煤层开采的直接威胁。 3、用注浆的办法，改造“中间含

15、水层”，扩大隔水岩组的范围、改善岩组的结构，提高岩组的综合抗水压能力，变含水层为隔水层。 4、对奥陶系灰岩的界面(含原始导水带的顶面)、导水断层、导水陷落柱和钻入奥陶系灰岩而封堵不良的钻孔等，除预先按规程留设防水煤(岩)柱外，还要划定警戒线，禁止任何井巷工程进入。 5、“突水系数”高于安全临界值时，必须采取疏堵结合，疏水降压或扩大、改善隔水岩组等方法，使其符合安全带压开采的要求。其中，奥陶系灰岩水的疏降水位，以雨季可能回升的最高水位作为计算、评定的依据，达不到要求时，切忌冒险开采。,37,扶风书屋,(五)老空、老塘水的防治,1、老空、老窑水的危害 老空、老窑水积存于生产、开拓水平以上，虽然水量

16、不很大，一般不致造成淹井的危害，但水量集中，来势迅猛，一旦揭露，就会以“有压管道流”的形式突然溃出，迅猛异常，具有很大的冲击力和破坏力，对人身安全的危害极大。,38,扶风书屋,2、水害防治 防治的基本对策主要就是“探”，坚持先探后掘，坚持不探明、不放净不回采。,（1）对于浅部老窑、小煤井积水区防治 通过地面物探手段先在总体上圈定出老窑积水区的大体边界，然后再据此划定“缓冲安全带”，确定起探标高，先探后掘。,39,扶风书屋,（2）矿井自身老空、老窑水的防治,A、及时填绘图纸，建立“盲巷”台帐。 B、在采掘工程图上标明积水区及其最洼点的具体位置和积 水外缘标高，并外推60米用红色圈出积水老空区的警

17、戒线，进行探放水设计，进行探放水。 C、以平面图、剖面图确切反映积水区与采掘工作面的空间 关系。对于缓倾斜、近水平复煤层或厚煤层分层回采的上覆采空区，应绘制小等高距的采空区底板等深线图，以表明积水区的构造和形状。要分析其主要的充水因素，预计可能的积水量和动水量。 D、掘进工作面进入积水警戒线后，必须超前探放水，并在 距积水实际边界30米处停止掘进，进行打钻放水，在确证积水已被基本放净后，才允许继续掘进。 E、探放水钻孔必须具有孔口控水装置。探放大范围老空水或工作面上方的老硐水时，应预计各放水孔的最大放水量，以供生产部门合理组织排、泄水使用。 F、对另有水源补给者，必须先封堵水源，尔后再进行放水

18、。 G、探放老空积水时，要制定预防有害气体溢出伤人的专门措施。,40,扶风书屋,（六）封闭不良钻孔防治,1、调查历史上已有的废孔，有无封孔不良。 2、编制含水层的等水位线图，结合井下出水点和矿井涌水量变化及可能出现的高、低水位异常区，研究确定是否有导水钻孔存在。 3、对封孔不良的钻孔，够在地面进行透孔处理。 4、井上下均难处理的，必须按规程留设防水煤(岩)柱。,41,扶风书屋,（七）、断层水,1、应核准（包括补钻探明）断层产状、位置。分析断层带的富（导）水性，并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。 2、井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水，探水线（探水起点）至断层交面线

19、的最小距离不得小于20米，水压大于20公斤力时应按比例增大。 3、当井巷通过含（导）水断层时，要严防来压冒顶突水或滞后突水（突泥砂），并及时建议采掘部门采取相应的防水措施，如加强支护、砌 石旋、注浆封闭等。 4、对与强含水层连通的导水断层，必须按规定留设防隔水煤柱。采掘工作面接近断层煤柱前，要复查煤柱的可靠性。,42,扶风书屋,八、突水预兆,1、煤层发潮发暗，巷道壁或煤壁“挂汗”。 由于压力水渗过微小裂隙凝结到岩石和煤壁表面形成许多水珠或使煤层发潮 发暗（挖掉一层仍潮湿）。 水珠呈尖形，而煤层自燃发火预兆“挂汗” 呈平行水珠，为蒸汽凝结于顶板所形成的 2、出现雾气 巷道温度较高，积水渗到煤壁后引起蒸发而形成雾气。 3、空气变凉； 工作面接近积水区，气温骤冷，煤壁发凉。 4、顶板来压，出现压力水流，煤层有水挤出，并产生“嘶嘶”水叫声，有时能听到空洞泄水声， 5、工作面瓦斯、二氧化碳、硫化氢等有害气体增加； 6、巷道顶板来压，底鼓或产生裂隙出现渗水； 7、巷道壁或煤壁“挂红