水害应急救援(科研处)

PAGEPAGE253.4矿井水害主要危险因素及隐患排查煤矿水害是影响矿井安全生产的重大灾害。矿井一旦发生水灾，轻则淹巷道、淹工作面、淹采区、重则淹没整个矿井，造成重大经济损失或人员伤亡。矿井发生水灾的必要条件是存在一定强度的充水水源和充水途径。充水水源是指矿井水的来源，充水途径就是水源进入矿井的通道。深入研究分析矿井水来源和矿井充水途径，掌握矿区水的来龙去脉及其发生和发展规律是减少和遏制矿井水害事故发生的根本所在。矿井充水水源和充水途径矿井充水水源有大气降水、地表水、地下水和老空水；充水途径包括断裂构造、岩溶陷落柱、煤层顶底板破坏形成的通道、未封闭和封闭质量差的钻孔和岩溶塌陷通道等。1、矿井充水水源（1）大气降水大气降水是地下水的主要补给来源，因此所有矿井的充水都不同程度的受到降水的影响。降水对矿井充水的影响不仅与降水的特点有关，而且与地面的入渗条件有关。对于有集中入渗通道的矿井，降水沿集中通道灌入矿井，矿井充水与降水关系密切。对于降水通过岩层的孔隙和裂隙渗入矿井的情形，其机制比较复杂，但总的来讲，矿井充水与降水的关系不如前者密切，矿井涌水量的增大滞后于降水的时间较长。受降水影响的矿井，其涌水量变化一般具有周期性变化和降水的影响随深度减弱的特点。①周期性变化分为年周期性变化和多年周期变化年周期性变化又称为季节性周期变化，矿井涌水量变化与降水量变化相一致。如北京矿务局王平村矿涌水量与降水量是随降水量增加涌水量也随之增大，涌水量峰值滞后于降水量峰值（图3-1），并年复一年地表现出明显的年周期性变化。在实际工作中，一般按矿井涌水量峰值滞后于降水量峰值的时间长短来反映降水对矿井充水的影响快慢，用涌水量季节变化系数η来衡量降水对矿井充水的影响程度。(3-1)式中：、—当年矿井最大的和正常的涌水量，m3/h或m3/min。图3-1矿井涌水量随降水量变化曲线（北京矿务局王平村矿）1-降水量2-涌水量多年周期性变化。由于年降水量的变化是一种随机性变化，它既有周期性变化特点，但又非完全重复。同样，受年降水量影响的矿井涌水量也反映了这种变化特征（表3-1）。北京矿务局长沟峪煤矿1974～1980年矿井涌水量变化表3-1年份1974197519761977197819791980降雨年类型丰水年枯水年平水年丰水年平水年丰水年枯水年矿井正常涌水量/m3·min-11.781.771.831.682.922.152.05矿井最大涌水量/m3·min-179.443.5549.7884.7221.33103.943.89矿井涌水量季节变化系数44.622.0126.4850.437.3848.341.90注：丰水年、平水年和枯水年分别指年降水量大于、等于（或相近）和小于多年平均降水量的年份。由表1-1看出，对于受降水影响大的矿井，特别是露天矿和有集中入渗通道的矿井，不仅要考虑降水的季节性变化对矿井充水的影响，也要注意降水量的多年周期性变化影响。②降水的影响随深度减弱同一矿井，降水对矿井充水的影响有随深度减弱的趋势，表现为深水平矿井涌水量比浅水平小，涌水量峰值滞后于降水量峰值的时间延长，其减小的幅度和滞后的时间长短取决于入渗条件的变化。例如，以大气降水为主要充水来源的四川芙蓉煤矿，+515.75m水平的中平硐，矿井涌水量变化系数η=19，而+441m水平的下平硐，η=3.6。（2）地表水位于矿区附近的地表水体，如江、河、湖、海、水库和水塘等在一定条件下可能成为矿井的充水水源。地表水能否成为矿井充水水源及其渗入量的大小，主要取决于以下几方面因素：①地表水体的性质和规模常年性的大型水体可成为定水头补给边界，使矿井涌水量表现出大而稳定的特点，不易疏干，一旦出现淹井事故，矿井生产恢复难度大。如宜昌漳河水库被小煤窑打穿的例子。而季节性的水体只能间断充水，使矿井涌水量大小随季节变化，受大气降水过程控制。②地表水体与井巷之间岩石的透水性岩层的透水性控制了矿井疏干排水的影响范围、垂直入渗水流的大小及影响深度，构成了地表水对矿井充水影响的关键因素。如果地表水体与井巷间为相对隔水的岩层，地表水体即使在矿井附近，只要采动破坏带波及不到，也不会引起充水作用；反之，若二者之间为强透水岩层，即使地表水体距离矿井较远，也有可能影响矿井充水。③地表水体与矿井的相对位置地表水体与矿井之间的相对位置应包括两方面：一是指地表水体与矿井间位置高程的相对关系；二是指两者之间的距离大小。显然，只有位置高程高于矿井的地表水才有可能成为矿井充水水源；矿井与地表水体之间的垂距则决定了地表水体入渗量的大小。随着矿井开采深度的增大，距离地表水体的垂距越来越大，地表水体的充水影响程度会逐渐减弱，当达到一定深度时，这种影响则会消失。（3）地下水地下水是矿井最基本的充水水源，这类水源既有被矿井直接揭露充入矿井的直接水源，也有通过一定通道与直接水源有水力联系的间接水源。一般来说，直接充水水源决定了矿井涌水量的大小，而间接充水水源则决定了矿井涌水量的持续时间和变化趋势。地下水水源的充水特点和强度与充水岩层的特性密不可分，主要受以下几方面因素控制。①充水岩层的空隙介质类型孔隙含水层成为矿井充水主要水源时，矿井涌水量动态受大气降水的影响较大，季节变化系数亦较大，而且往往伴有地表水的影响，其对矿井充水的影响主要取决于岩性构造（颗粒成分及胶结程度等）、含水层规模、埋藏葬条件及与其它水源的水力联系等条件。裂隙充水岩层是矿井经常揭露的含水层，其涌水特点通常是水压大，而水量较小，不均一性和方向性明显，排水影响范围小。岩溶充水岩层对我国矿井充水的影响最为严重，北方的石炭二叠纪煤田、南方的晚二叠纪煤田均受岩溶充水含水层水的威胁。由于岩溶水的非均一性和方向性更为突出，因而矿井充水条件比较复杂，其充水特点是矿井涌水量大。②充水岩层的分布面积和厚度充水岩层的分布面积和厚度决定了含水层系统的规模。一般情况下，分布面积和厚度越大，其中储存水量越多，矿井涌水量就越大。我国华北各矿区太原组的数层灰岩，因厚度不同，富水性差异较大。③充水岩层的边界条件及出露面积充水岩层的边界条件及出露面积决定了岩层接收补给的范围，补给量大小以及充水岩层中地下水的性质（是以静储量为主，还是以动储量为主），因此对矿井充水也有较大的影响。（4）老空水我国煤矿开采历史悠久，废弃的古井、老窑等老空比比皆是。老空中往往储存有大量积水，对矿井安全生产造成很大威胁，特别是历史上的老空位置不详，范围和积水量不清，一旦揭露或接近，往往造成突水。老空水充水的特点是来势猛，时间短，破坏性大。同时，老空水由于环境一般较封闭，故多为酸性水，对井下设备有较大的腐蚀作用，但由于与其它水源的联系通常较差，一般易于疏干。2、矿井充水途径（1）断裂构造一切大小断裂都可能成为充水水源进入矿井的途径。各含水层中的地下水，往往通过断裂带进入矿井，华北型煤田底板奥陶系岩溶裂隙水，一般都是以断裂为导水通道。断裂构造能否成为充水途径，关键在于其透水性。从力学性质上看，张性和张扭性断层可能是导水断层，而压性及压扭性断层可能是阻水断层。导水断层主要是沟通所切穿的各含水层之间或含水层与地表水体之间的水力联系，破坏煤层顶、底板隔水层的连续性，沟通其上下充水岩层，使之与矿井发生水力联系，成为地下水或地表水的充水途径。从水文地质上讲，一些小的正断层，破坏煤层顶、底板隔水层的连续性，沟通其上下充水地层，使矿井与含水层发生水力联系，形成充水途径。这类断层降低隔水顶、底板的力学强度，形成突水薄弱带，国内外的突水资料表明，突水点主要分布在断裂带及其附近。断层与矿井突水的关系为断层尖灭地段易突水；岩层弯曲处易突水；断层密度大处易突水；断层下降盘的煤层在靠近断层处易突水；断层伴生的裂隙发育区易突水。发生突水的断层有的规模很小，在天然条件下属无水或阻水断层，起隔水作用，但由于岩层遭到破坏，降低了力学性质，当开挖井巷被揭露时，在矿压和水压共同作用下，就会从隔水转变为透水。我国矿区断裂带导水类型划分见表3-2。表3-2断裂带的导水类型I、隔水断裂1.天然隔水，开采后仍隔水2.天然隔水，开采后导水Ⅱ、导水断裂1.与其它水源无联系的（1）本身导水（2）本身及两侧均导水2.与其它水源有联系的（1）有垂直联系（2）有水平联系表3-3所示的断裂分类，更能说明断裂的水文地质特征和断裂对矿井充水的作用。表3-3断裂的水文地质特征类型类型水文地质特征及意义力学性质两盘岩性富水断层（1）断层破碎带具有较大的储水空间，其透水性大于两侧正常岩层的透水性（2）主要起汇集两盘含水层中地下水的作用，并有充足的补给水源各种力学性质断层单一厚层脆性可溶岩张性及张扭性单一厚层硬脆性岩层导水断层（1）透水性强，但本身储水空间不大（2）主要起沟通所切穿的各含水层（或含水层与地表水体之间）水力联系作用张性及张扭性各种岩性岩层的互层储水断层与周围含水层没有水力联系，或联系很弱，自成孤立的脉状含水带，在地形相对高差大的地段，可具有较高的压力水头张性及张扭性硬脆性或软柔性岩层阻水断层断盘阻水；一盘不透水，形成天然的地下挡水帷幕；一盘透水，形成富水带各种力学性质断层一盘为硬脆性岩层一盘为软柔性岩层构造岩阻水：起切断两侧地下水联系的作用（1）不透水的糜棱岩，断层泥（2）后期冲填的岩脉，或被粘土物质胶结的角砾岩①压性及压扭性①硬脆性岩层或薄层脆性可溶岩与软柔性岩层交互②张性及张扭性②除与①相同外，还包括单一的厚层脆性可溶岩无水断层仅断裂风化带有少量带状裂隙水，整体为不透水各种力学性质断层均为软柔性岩层据统计断裂导水造成矿井突水约占突水事故的80%以上。（2）岩溶陷落柱岩溶陷落柱在我国华北地区的石炭—二迭煤系地层中广泛分布，成因说法不一。华北型煤田岩溶陷落柱的基底主要为奥陶纪灰岩，而顶部则可能位于奥灰顶面以上的任何地层，甚至直达地表。90％以上的陷落柱是不导水不含水的。只有处于现代岩溶强径流带和集中排泄带并隐伏埋藏于地下水位之下者，才有可能构成奥陶系突水的潜在威胁。虽然绝大部分陷落柱不导水，但陷落柱一旦导水，往往是灾害性的，例如开滦范各庄矿2171采面发生的陷落柱特大突水事故，最大水量达2053m3/min，皖北任楼矿突水量达200m3/min，邢台东庞矿突水量达1167m3/min等，均造成淹井事故。（3）覆岩变形破坏与底板破坏形成的通道煤层采出后，上覆岩层因失去支撑而发生破坏和位移，自上而下一般出现冒落带、裂隙带和弯曲带。覆岩的破坏，常形成矿井充水的通道，但各带对矿井充水的影响是不同的。冒落带内岩块之间空隙多，连通性强，是水和泥砂溃入井下的可能通道；裂隙带内既有离层裂隙（即层向裂隙），也有垂向裂隙。离层裂隙是贮水和导水的通道，垂向裂隙可与层向裂隙连通，尤其在裂隙带下部，垂向裂隙发育，导水性明显增强，裂隙带一旦波及水体，即可将水导入井下；弯曲带上一般很少出现离层，其下部出现的离层裂隙仅局部充水，一般不与导水裂隙带导通，弯曲带上方地表一般都出现下沉盆地，盆地边缘往往出现张裂隙，但宽度向下变小，至一定深度即闭合，故弯曲带具有隔水保护层的作用。采动对底板破坏是造成底板突水通道形成的重要原因，采动底板破坏深度与工作面尺寸、开采方法、采高、煤层倾向和开采深度及顶底板岩性及结构有关。（4）未封堵或封堵质量差的钻孔这是一种人为生成的充水途径。这类钻孔起沟通煤层上下含水层或地表水作用。回采揭露时涌水，水量、水压取决于是否贯通强含水层或地表水，以及钻孔孔径和水压差。当矿井排水能力较小时可能造成淹井事故。对已查明的这种钻孔，应通过重新封堵或留设防水煤柱等方法加以防范。（5）岩溶塌陷通道岩溶矿区，强烈的矿井排水，改变了水动力条件，在一定条件下，常发生岩溶塌陷，由此成为松散层地下水、岩溶水和地表水、甚至地下水涌入矿井的通道。其特点是，岩溶愈发育，塌陷愈严重，通道愈大，涌水和涌砂量也就愈大。3.4.2矿井水害主要危险因素矿井充水水源（具有一定强度）和充水途径的有机结合是威胁矿井安全造成水害事故的主要危险因素。按照充水水源，矿井水害事故可分为以下几种类型。（1）暴雨洪水水害：水源主要是暴雨洪水和泥石流等。进入矿井的途径和方式为通过井口，开采塌陷、地面岩溶塌陷坑或洞、小煤窑、钻孔直接灌入。例12006年７月14日～7月17日，受第4号强台风“碧利斯”的影响，湖南省湘南地区（衡阳、郴州、永州）普降暴雨，降水量达600mm以上，引发山洪暴发，造成百年一遇的特大洪涝灾害。由于灾害严重，人力难以抗拒，造成217对矿井被淹，另有43对矿井水平被淹。其中省属湖南省煤业集团公司6处矿井、湖南省监狱管理局所辖2处矿井被淹，矿区多处重要基础设施淹没和冲毁，湘煤集团沈家湾煤矿8名矿工在井下撤退途中遇难，伍家冲煤矿井下死亡1人，其他煤矿地面死亡6人，直接经济损失达4亿元。为了应对“碧利斯”台风，确保矿山作业人员安全，湖南省安全生产监督管理局、湖南煤矿安全监察局根据气象预报，在灾前紧急电告各市州安监局、各煤矿安全监察机构，省属大型煤矿，通知所有可能受灾害袭击矿山企业立即撤出井下作业人员，启动应急救援预案，做好防汛工作。各煤矿按照省安监局通知要求，在台风来之前撤出了井下所有作业人员，备足防洪物资，抗灾保井。由于监管、监察部门预先采取了预报预警和预防措施，使本次事故灾难降到了最小程度。例22002年6月24日，河北省张家口市蔚县北部山区突降大到暴雨，山洪暴发，由于涌发煤矿井口低于当地历年最高洪水位，使洪水倒灌井下，造成16人死亡。例32003年4月17日，山西省临汾市古县古阳镇江水坪煤矿发生1起洪水淹井事故，造成14人死亡。直接原因是：突降大雨，形成洪峰，加之流经江水坪煤矿旧井口的矸石堆，使洪水受阻，行洪不畅，抬高了洪峰水头，洪峰夹以矸石、泥沙、树枝顺河而下，堵塞了煤矿的排水涵洞，洪水倒灌主斜井。例42007年8月17日，山东省华源矿业有限公司发生洪水淹井事故，死亡172人，与其相邻的名公煤矿也被洪水淹没，致使9名矿工遇难。16日至17日，山东新泰市连续两天集中强降雨，16日4时至18日6时，柴汶河上游又突降大暴雨，降水量为262.3mm，三天降雨量为50年一遇，而且主要集中在17日2时至15时，这一时段降雨量占本次降雨量的70%，为70年一遇。由于强暴雨导致山洪暴发，流经华源矿区的柴汶河水位暴涨漫过河岸，漫溢的洪水冲蚀河岸，掏空基础，最终冲开约65米的决口，冲入落差约5米的岸外低洼处，在洪水强烈冲刷作用下，形成三个集中溃水点溃入井下。溃入井下的水量约1260万立方米，砂石和粉煤灰约30万立方米，导致淹井。由于溃水流量大、速度快，水流湍急，增加了华源矿业有限公司井下撤人的难度，当班井下作业人员756人，有584人安全升井，172人被困井下遇难。事故教训极为深刻，主要有：一是预防自然灾害的机制不健全。“8.17”事故溃水前，气象部门对50年一遇的强降雨也预测到了，但并没有明确预测出更为具体的降雨在什么位置，也没有引起地方政府的高度重视；水利部门在接到强降雨应适当将上游水库腾出库容，以避免洪水来临超过警界线。由于各部门预报预警机制不健全，导致该地区强降雨发生时，加上上游水库泄洪、河道清理不及时，致使柴汶河河岸突然决口，发生淹井灾害。二是暴雨期间井下停产撤人不及时。华源矿业公司发现井下透水后，没有及时做出人员一次性撤离升井的决定，而是分三次下达撤人命令，延误了部分人员的最佳撤离时机。名公煤矿也没有严格执行上级灾害性天气停产撤人的规定，在接到政府下达撤人指令后，仍坚持生产。事故灾难发生后，没有在规定时间内按程序立即上报，贻误了当地政府在第一时间组织抢救的时机。三是开采防隔水煤柱、超层越界开采。与华源矿业公司同一井田内还有9个小煤矿，其中6个正在生产，3个已报废，各矿井之间基本上都相互沟通，超层越界开采非常严重，一个矿井发生水害会波及所有相邻矿井的安全。废弃的井筒未填实封死，成为洪水溃入井下的主要通道。四是应急排水设备不完善。“8.17”事故发生后，由于当地没有大流量排水设备，只能从河北唐山、河南郑州调大功率、高扬程水泵进行抢险排水，致使开始时排水进度不理想。五是企业超定员组织生产。山东华源矿业公司事故发生时，井下作业人员比有关规定多61人，再加上151名检修人员，增加了事故灾难的遇险人数。（2）地表水害：水源主要为地表水体，包括江、河、湖、海、水库、沟渠、坑塘、池沼、泉水等。进入矿井的途径和方式主要为采后冒裂带、岩溶地面塌陷坑或洞、断层破碎带、老窑和未封堵或封堵质量差的钻孔的渗漏和灌入。例如：2008年5月7日，湖北省荆门市东宝区漳河镇李家洲煤矿发生透水事故，此次事故造成李家洲煤矿、费家堡煤矿、稠树沟煤矿被淹，1人死亡。该矿为个体乡镇煤矿，生产能力约3万吨/年，在漳河水库周边开采。漳河水库总库容20.35亿m3，是荆门市生活和工业用水的水源地。该矿采掘工作面无设计方案、无作业规程，违规开采水库防隔水煤（岩）柱，直至打通老窑采空区，发生透水事故。漳河水库水通过李家洲煤矿、费家堡煤矿向水库下游泄水，透水强度最大达到5.39立方米/秒，下游人民群众受到严重威胁。经过3个月的注浆治理，堵水成功。（3）老空水害：水源为古井、老窑、小窑、废弃井巷和采空区积水。当与采掘工作面接近或沟通时进入巷道或工作面。老空水害在北方、南方和新老矿区普遍存在，其分布和突水规律不易掌握，常常会造成严重水害事故。例12006年5月18日，山西省大同市左云县张家场乡新井煤矿发生1起透水事故，造成56人死亡。新井煤矿属张家场乡乡办集体煤矿，始建于1992年，该矿批准开采4#煤层，设计生产能力为9万吨/年。但于2005年10月，该矿主井却违规通过暗斜井延深至8#、11#、14-1#和14-2#煤层，进行超层采掘活动。经过40天的紧张排水，共排出井下积水42.2万m3，56名遇难矿工遗体全部找到。从事故发生前的5月12日，邻近燕西一号井采空积水区的东13巷和东14巷，就已经出现了明显的滴水和淋水等透水征兆。东13巷附近的异常水文地质情况引起了矿方的注意，从东6巷抽调钻机到东13巷与东14巷之间进行探水，但遗憾的是，5月17日钻机在施工中出现了故障，5月18日安排修理。但就在透水征兆明显、尚未完成探放水工作的情况下，矿方没有停产，也未撤人，继续违章冒险组织生产，最终导致突水事故发生。事故直接原因为:由于受放炮震裂松动、水压浸泡以及采掘活动带来的矿山压力变化影响，破坏了燕西1#井采空积水区的有限煤岩柱，最终导致了这起特别重大透水事故。例22007年3月10日，辽宁省抚顺矿业（集团）有限责任公司老虎台矿发生1起水害事故，死亡29人。抚矿集团公司老虎台矿于1907年进行开采，现矿井于日伪时期1937年开工建设，1942年竣工投产，矿井设计能力为300万吨／年；2005年辽宁省煤炭工业管理局核定矿井生产能力为335万吨／年；2006年实际生产煤炭242万吨。事故发生在－730m水平73003＃采面。该工作面2006年9月15日正式开采，至2007年3月10日，共推进194m。煤层平均厚度19m，煤层倾角14—32度，标高为－730m至－630m，正常涌水量82.8m3/h，最大涌水量93.6m该矿73003#采面作业规程中，只说明了其南部和上部68002#西采煤工作面和73001#采煤工作面两个已采面采空区可能有积水，但未按“有疑必探”的原则编制相应的探放水措施。事故发生的直接原因是：位于73003#采面上方的68002#西采面采空区积水，受73003#采面采煤影响，积水溃出，导致事故发生。例32008年7月21日，广西百色市右江矿务局那读煤矿发生老空透水事故，死亡36人。该矿为国有地方煤矿，2007年核定生产能力19万吨，矿井周边废弃小煤窑积水情况不清。该矿在4304工作面（靠近废弃小煤矿附近）违规开掘3个切眼，用煤电钻探放老空水，前两个切眼均因掘进时有透水征兆而停止施工，随后又在距第一个切眼30米处重开切眼，在发现透水征兆的情况下，仍在相对较低的4301回采工作面组织生产；事故发生前，在没有认真分析透水量变化的情况下，盲目通知已经撤到安全地点的作业人员，重新返回作业地点恢复生产，导致发生特别重大透水事故。（4）孔隙水害：水源为古近系、新近系松散或半松散含水层孔隙水、流砂或泥砂水。常通过垮落带、导水裂缝带、地面塌陷坑、煤层顶底板裂隙和封孔质量不好的废旧钻孔进入矿井。例如2004年3月7日，新疆哈密煤业集团井采公司二井W4105工作面上顺槽发生涌水溃砂事故，导致9人死亡和矿井停产。造成这次事故的主要原因是采矿活动形成的垮落带沟通了上覆新近系含水砂层。（5）裂隙水害：水源为砂岩、砾岩等裂隙含水层的水，常常受地表水或其它含水层的补给。充水途径为采后冒裂带、断层、采掘巷道和工作面直接揭露或封孔不良的废旧钻孔。(6)岩溶裂隙水害：水源为薄层灰岩和厚层灰岩岩溶裂隙含水层的水。这种类型水害主要指华北石炭二叠系煤田奥陶系厚层灰岩含水层和受其补给的太原组薄层灰岩含水层（如肥城的徐家庄灰岩，焦作的L2和L8薄层灰岩含水层等）发生的水害。充水途径为采后导水裂缝带、断层带、陷落柱、封孔不良的钻孔，或采掘工作面直接揭露灰岩裂隙含水层。例11996年3月4日，安徽省皖北矿务局任楼煤矿发生隐伏陷落柱突水淹井事故，最大突水量达34570m3/h，经注浆治理，恢复了生产。1999年10月12日，井下72例22004年10月20日，河北省邯郸市武安市德盛煤矿发生1起透水事故，造成矿井被淹，29人下落不明。与其相邻的邯郸煤业集团陶一煤矿、陶二煤矿等生产矿井受到严重水害威胁。德盛煤矿主要开采下组煤，受奥灰水影响严重，矿井设计生产能力15万吨/年，采用立井单水平开拓方式。事故的直接原因是：该矿1841工作面上部遇到落差1.5m左右的张性断层，工作面底板隔水层岩石破碎，在水压和采动影响等多种因素的作用下，奥灰承压水从工作面后方采空区的断层破碎带发生滞后突水，导致矿井被淹。煤层底板突水是华北石炭二叠系煤田采煤过程中经常发生的一种灾害。导致底板突水的水源主要是奥陶系岩溶裂隙含水层或与其有水力联系的石炭系薄层灰岩含水层，而突水通道则往往是断层、陷落柱、裂隙密集带或其它薄弱带。由于奥灰含水层厚度大，岩溶裂隙发育，富水性强，因此一旦发生突水，大部分情况是灾难性的。在我国采矿史上，曾发生过多次煤层底板突水事故，给国家和人民生命财产造成了重大损失。例如，1984年6月2日开滦范各庄陷落柱突水，最大突水量2053m3/min，淹4井；2003年4月12日邢台东庞矿突水量1167m3/min，淹井；1993年1月5日肥城国家庄淹井最大突水量550m3/min等等。除通过断层、裂隙密集带和陷落柱发生突水事故外，通过未封堵或封堵质量差的钻孔造成水害事故的情形也时有发生。（7）岩溶水害：水源主要是溶洞水和暗河水。这种类型水害主要指南方龙潭组煤层顶板长兴灰岩和底板茅口灰岩含水层发生的水害。充水途径为采后冒裂带、断层构造破坏带、地面岩溶塌陷坑，通水钻孔或采掘工作面直接揭露。3.4.3矿井水害隐患排查水害隐患排查就是在分析研究上述水害类型的基础上，针对矿区的具体情况，找出存在的问题，进行矿井水害隐患威胁程度评价并提出相应的对策。矿井水害隐患排查可以通过定期“自查”，或“会诊”形式进行。水文地质条件复杂和极复杂的矿井还应当编写水害隐患排查报告，报告主要的内容是：①矿井及井田概况，包括矿井及井田基本情况，地形地貌和气象水文等。②地质概况，主要是地层和构造。③矿井水文地质，包括井田边界及其水力性质，含水层，隔水层，矿井充水条件，井田及其周边老窑水分布和充水状况。④矿井涌水情况。⑤矿井防治水，包括地面防治水、排水系统、防隔水煤（岩）柱的留设、防水闸门和水闸墙、疏干开采和带压开采以及注浆堵水和井下探放水。⑥矿井存在的主要问题，包括矿井防治水基础资料、水文地质条件、防治水技术措施和管理等方面的问题。⑦矿井水害隐患威胁程度评价及对策，包括矿井水害隐患说明，矿井水害隐患评价及对策以及其它主要问题的整改技术措施。⑧矿井防治水研究和工程费用概算。3.4.3.1矿井透水征兆矿井水害事故发生前一般都会出现一定的透水征兆，有时透水征兆还十分明显，只要能够有效识别，就可以避免重特大透水事故的发生或大大减少人员伤亡和财产损失。（1）挂红。因井下水中含有铁的氧化物，在水压作用下，通过煤（岩）裂隙时，附着在裂隙表面，出现暗红色水锈。（2）挂汗。当采掘工作面接近积水区时，水在自身压力作用下，通过煤（岩）裂隙而在煤岩壁上凝结成许多水珠；但空气中的水分遇到低温煤块也会挂汗。所以遇到挂汗时需辨别真伪。辨别方法是剥去表面层，观察新暴露煤层有无潮气，如果煤岩潮湿则是透水预兆。（3）空气变冷。采掘工作面接近大量积水时，气温骤然降低、煤壁发凉，人一进去就有凉爽阴冷感，时间越长越感阴冷。（4）出现雾气。当巷道内温度很高时，积水渗到煤壁后引起蒸发而形成雾气。（5）水叫。井下的高压积水，向煤岩裂缝强烈挤压与两壁磨擦而发生嘶嘶叫声。这说明掘进工作面距积水区已很近；若是煤巷，则透水即将发生。（6）顶板淋水增大。原有裂隙淋水突然增大，应视作透水前兆。（7）顶板来压，底板鼓起。在地下水压作用下，顶板和底板弯曲变形，有时还伴有潮湿、渗水现象。（8）有害气体增加。积水区向外散发瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。（9）老空水多为“死水”，水色发红、酸度大、味发涩；断层水多为“活水”，水色发黄、甜而无涩；溶洞水呈黄色或灰色，携带臭味。（10）裂隙出现渗水。如果出水清，则离积水区尚远；若出水浑浊，则离积水区较近。以上预兆不一定会同时出现，有时会出现一个预兆，有时会出现多个预兆，有时征兆不明显甚至无预兆。因此要留心观察、认真辨别。采掘工作面或者其他地点发现突水征兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。3.4.3.2矿井水害防治方法1、矿井水害防治基础工作为了减少水害事故的发生，煤矿企业必须作好防治水基础工作，其主要内容包括：（1）加强领导，健全防治水机构，配备专业技术人员，保障资金来源煤矿企业主要负责人是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师负责煤矿防治水技术管理工作。大水矿区应设立专门的防治水机构，建立专门探放水作业队伍，配齐探放水设备。煤矿企业应当从煤价中提取防治水专项基金，确保防治水工作的资金来源。（2）建立健全水害防治岗位责任制，水害预测预报制度和水害隐患排制度为了使防治水工作任务清楚，责任明确，煤矿企业要建立健全防治水岗位责任制和水害防治技术管理制度，要坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则。除了编制中长期防治水规划外，还应编制年度防治水计划，并组织实施。各矿要定期开展对水害隐患排查，对发现的水患问题，要现场落实并即时解决。（3）完善矿井防治水基础资料煤矿企业必须具备防治水基础资料，基础资料包括：报告、图件和台帐。具体要求和详细内容参阅《煤矿防治水规定》第十四和十五条。（4）大水矿区应定期绘制采掘空间（包括井、巷、采空区等空间）和矿井采深标高关系图。2、矿井水害防治方法（1）暴雨洪水水害防治建立灾害性天气预警和预防机制。掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息，汛期开展24h不间断巡查。发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井的情形应立即撤出作业人员到安全地点。①所有矿井井口都应当高于当地历年最高洪水水位，否则，必须修筑堤坝、沟渠或采取其它防排水措施。②封堵填实报废的立井、斜井和平硐；采用填、堵、围、排等方法对小窑、塌陷坑、岩溶漏斗等进行治理。③观测孔、注浆孔、电缆孔，与井下或含水层相通的钻孔其孔口管应当高出当地最高洪水位并且要加孔口盖。④建立有效的疏水、防水和排水系统，治理矿区洪涝灾害。（2）地表水害防治①留设防隔水煤（岩）柱。在江、河、湖、海和水库等常年地表水体下或其邻近地区采煤必须留设防隔水煤（岩）柱，防隔水煤（岩）柱的尺寸按《煤矿防治水规定》的要求确定。②选择控制采高的采煤方法，加强顶板管理。③在河流、沟渠等的漏水和渗水地段铺底、修建人工河床、渡槽或对河渠部分地段改道。④建闸设站，排除塌陷区和坑塘积水。⑤严禁在地表水体下开采急倾斜煤层，防止发生“抽冒”透水事故。（3）老空水害防治①通过调查分析和研究，初步确定老空水在井田内及其边界附近的空间位置和水压等情况。坚决贯彻“预测预报”、“有疑必探”、“先探后掘”、“先治后采”的十六字方针，采用物探、化探和钻探方法探明老空水确切位置、分布范围，估算老空水积水量和水压。②老空水疏放。疏干老空水是防治老空水的最好方法，疏放水钻孔应打在老空的最底部，以便达到彻底疏干的目的。疏干老空水之前，应当配齐足够的排水设备，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，应当随时检查空气成分，根据具体情况及时处理。在上部煤层已开采完毕且老空有积水的情况，如果下部煤层开采会影响上部老空积水时，必须彻底疏干上部的老空水，严禁顶水作业。③留设防隔水煤（岩）柱。当老空水补给源充沛或因其它原因不易疏干时，可以留设水平或垂直防隔水煤（岩）柱防治老空水。（4）孔隙水害防治①留设防隔水煤（岩）柱。在松散孔隙富含水层下采煤，为了防止溃水溃砂事故发生，必须留设纵向防隔水煤（岩）柱。需要提高采煤上限，缩小防隔水煤（岩）柱尺寸时，应当进行可行性研究，并经省级煤炭行业管理部门审查批准。②疏降孔隙含水层中的地下水。目的是减小水力坡度，防止形成流砂。疏降的主要方法是在地面或井下打疏降水钻孔。该法一般与留设防隔水煤（岩）柱同时使用。（5）裂隙水害防治砂岩和砾岩含水层常常构成煤层的顶板或底板。当水量不大时，随着采煤可以自然疏干；当水量较大影响生产时，应当采用井下打钻预先疏干的方法。在向斜低洼处，断裂构造和裂隙密集带水量可能很大时，应当配备较大排水设备，避免淹工作面水害事故发生。（6）岩深裂隙水害防治华北型煤田奥灰和太原组薄层灰岩岩溶裂隙水害防治方法主要有，陷落柱和断层探查，陷落柱和断层注浆封堵、奥灰顶部和薄层灰岩注浆改造、不良钻孔的封闭处理、防隔水煤（岩）柱留设，防水闸门和防水闸墙设置，分区隔离开采，带压开采和疏水减压，井下排水系统、包括潜水电泵排水系统建立和完善，井下突水点封堵和注浆帷幕建造等方法。（7）岩溶水害防治方法留设煤岩柱避开大的暗河和溶洞这类地下水体。注浆封堵各种突水口、进水口和突水断层裂隙带。探放老空水。采用疏水巷道和钻孔疏干岩溶水。建立完善地表防、排水系统。所有矿井都必须根据最新预测的矿井涌水量，建立和健全排水系统，并且要保持水泵、水仓、水沟、水管和配电设备能正常运转。水文地质条件复杂和极复杂的矿区还应建立以潜水电泵为主的抗灾排水系统。6.5井下水灾处置技术6.5.1水灾事故处置程序井下发生透水征兆或透水事故后，必须立即停止作业，撤出灾区人员，通知矿长和政府有关部门，成立现场指挥部，召请矿山救援大队救治人员，评估灾情，制定救援方案，进行抢险救灾，采取堵水、排水、抽水等措施消除灾情，恢复正常生产。6.5.2水灾事故处置措施1、灾区人员撤离矿调度室应采用电话通知和人工通知的方法，通知所有受害及可能受威胁区域人员，根据已规定的避灾路线或本着就近原则，根据自己所在的位置，按照最短路线，就近沿通往上水平的风眼、上山、斜井及暗井等地点迅速向上撤退。2、灾区人员自救与互救（1）自身安全防卫。在透水迅猛、水流急速的情况下，现场人员应立即避开出水口和渲泄水流，按避灾路线撤退至安全地点。如情况紧急来不及转移躲避时，可抓住棚梁、棚腿或其他固定物体，防止被涌水打倒和冲走。一旦突水后，决不允许任何人冒险进入灾区。否则，不仅达不到抢险救援的目的，反而会造成自身伤亡，扩大事故。（2）灾区避难。来不及撤退人员迅速进入附近硐室避难。必要时，可设置挡墙或防护板，阻止涌水、煤矸和有害气体的侵入。同时，要稳定情绪，做好自救，等待救援。3、抢险救援当现场有被困人员时，应积极进行抢险救援。（1）确定抢险救援方案矿井突水后，采取打闸封水、强排水和注浆堵水等方案，通常这三种方法可结合进行。无论采取何种抢险救援方案，一般应注意以下几个方面的工作：①突水期间加强水文地质工作，水情资料要掌握清楚，对水情的发展变化趋势做出预测，有针对性地采取措施，编制方案。②无论采取何种方案，都应根据变化了的情况对方案随时进行调整，要因地制宜，符合现场实际，有条件时应采用比较成熟的新设备和新技术。③应尽量避免给后期矿井恢复留下隐患或困难，一般在编制抢险救援方案的同时，提前考虑矿井恢复问题。④采取综合方法抢险救援时，要坚持协调联动，互相配合得原则，积极创造条件。（2）实施现场抢救矿山救援队到达事故现场后，要了解灾区情况，水源及事故前人员分布，井内具有生存条件的地点及进入的通道等，并根据抢险救援方案和实际被堵人员所在地点的空间、氧气、瓦斯浓度以及救出被困人员所需的大致时间制定相应的救援方案，实施现场抢救。6.5.3井下水灾事故处置技术1、测定突水量及预测其变化该项工作主要为制订抢险救援保护、增加排水能力、紧急救援人员等措施提供可靠的依据，是指挥部抢险救援决策指挥的基础，矿井突水量测定要快且准确。应加强观测，掌握水量的发展变化规律，对水量可能变大或变小的情况做出准确和必要的预测。突水量测定方法可根据不同条件选用。（1）在突水量不大，并且水量较稳定的情况下，用浮标在流水巷道中实测。（2）在突水量大的情况下，用淹没法计算突水量，即利用已有的水平标高和矿井空间体积关系图和淹没时间计算。通过对突水量的连续监测或计算，在基本掌握突水量增长变化趋势的基础上，对淹没水位的上涨速度及淹没某个关键性水平的时间做出大体的预测，协助有关部门划定危险区域，并为未淹井巷抢险措施的制定提供依据。2、全面分析研究矿井充水条件，确定突水水源和突水通道根据矿井有关资料进一步确定突水直接水源、突水通道和间接补给水源，为分析预测水情变化及治理打下基础，主要进行以下工作：（1）地下水位动态变化观测。突水后，地测科立即组织力量对地面各含水层观测孔水位进行观测和分析。（2）突水水源确定。主要根据含水层水位变化和突水水质监测资料确定。（3）突水通道的确定。通过构造分析和现场情况调查，以及物探、化探和钻探等成果进行推测，逐步推断准确的突水通道和空间位置。（4）尽最大努力保证排水设备不被水淹没，如果涌水量超过排水能力，必须预先撤离受威胁人员。（5）由于水位上升将导致矿区巷道采空区瓦斯随水面上升，在抢险救援过程中必须加强瓦斯监测和“一通三防”的管理工作，杜绝瓦斯事故的发生。（6）在透水区域恢复及抢救遇险遇难人员，一般要由上往下探水。疏通或开凿临时排水巷道时，应先探清水位，防止二次透水。3、协调联动（1）各水平泵房值班人员接到调度室指令后，必须坚守岗位。值班人员根据水量调整排水泵数量，直至全部水泵启动。在水位增涨至水泵房内底板以上200mm时，人员撤至管子眼口，用安装在管子眼口的专用电话，联络罐笼升井至上井口水平。（2）各暗井下井口把勾工，要坚守工作岗位，组织人员升井，随水位增涨，由最低水平向上一水平提升人员，并向调度室报告。罐笼停在上井口管子眼口，等待水泵司机升井。各水平泵房中央高压配电室的进线开关，联络开关，母联开关，带水泵配电开关，带照明变压器开关提前做好“突发水灾，禁止停电”标志牌。突发水灾时，各水平泵房高压电工值班人员，根据调度室指令，在泵房及时停掉未做“突发水灾，禁止停电”标志的高压开关，以保证各水平泵房供电不受影响。突发水灾后，如果变电站值班员发现各水平任1条电源线出现连地报警，变电站值班员应及时拉开此开关（接地时间超过2小时），并指挥各水泵司机拉开地开关，合并两段的母联开关，同时启动因停电而造成停止排水的水泵。如果各水平出现2条电源线同时连地，则把2台电源开关同时拉开。变电站值班人员及时向调度室汇报，水泵司机按要求撤离现场。6.5.4被淹矿井的恢复和治理一般分为四个阶段，即抢险救灾、封堵突水地段、排水复矿和根治突水。第一阶段抢险救灾已在前文中做了详细描述。第二阶段封堵突水地段。因为在矿井被淹的情况下，很难确定突水点（或突水点群）以及突水通道的具体位置，一般是把突水点所在的一个局部地段（如一般巷道等）用灌注骨料和浆液的方法进行全部封堵达到能够迅速排干矿井积水的目的。根治突水阶段主要是在矿井积水排干以后，在进一步查明突水通道的基础上，采取注浆方法截断水源通道，达到根治的目的。第二、第四阶段工作的具体内容可参阅有关文献。下面简要介绍一下排水恢复被淹矿井的一些具体要求。6.5.5排水恢复被淹矿井1、突水淹井调查报告编制恢复被淹矿井前，应当编制突水淹井调查报告。报告主要内容包括：（1）突水淹井过程，突水点位置，突水时间，突水形式，水源分析，淹没速度和涌水量变化等。（2）突水淹没范围，估算积水量。（3）预计排水中的涌水量。查清淹没前井巷各个部分的涌水量，推算突水点的最大涌水量和稳定涌水量，预计恢复过程中各不同标高段的涌水量，并设计恢复过程中排水量曲线。（4）提供分析突水原因用的有关水文地质点（孔、井、泉）的动态资料和曲线，水文地质平面图、剖面图，矿井充水性图和水化学资料等。2、排水复矿观察记录要求矿井恢复时，应当设有专人跟班定时测定涌水量和下降水面高程，并做好记录；观察记录恢复后井巷的冒顶、片帮和淋水等情况；观察记录突水点的具体位置、涌水量和水温等，并作突水点素描；定时对地面观测孔、井、泉等水文地质点进行动态观测，并观察地面有无塌陷、裂缝现象等。3、有害气体监测处理排除井筒和下山的积水及恢复被淹井巷前，应当制定防止被水封住的有害气体突然涌出的安全措施。排水过程中，应当有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，及时处理。4、透水淹井排水复矿总结报告矿井恢复后，应当全面整理淹没和恢复两个过程的图纸和资料，确定突水原因，提出避免发生重复事故的措施意见，并总结排水恢复中水文地质工作的经验和教训。7煤矿重大事故与应急救援案例广东梅州市兴宁市大兴煤矿“2005.8.7”特别重大透水事故2005年8月7日13时13分，广东梅州市兴宁市大兴煤矿发生一起特别重大透水事故，造成了121人死亡，直接济损失4725万元，是新中国成立以来发生的最大一次透水事故。一、矿井概况大兴煤矿设计能力为3万t/a，2005年1月至7月，共生产原煤8.6万t。矿井采用斜井开拓方式，主、副井和风井3条明斜井与暗斜井分三级延深至-480m水平。开采3层煤，平均厚度分别为0.91m、3.54m和1.11m，煤层倾角平均为75°，属急倾斜煤层，开采水平为-290m～+500m水平。矿井正常涌水量为150m3/h，最大涌水量为200m大兴煤矿前身为原广东省四望嶂矿务局一矿井田范内的小煤窑。原四望嶂矿务局破产后，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水平以上老空区大量积水，形成水淹区。经专家估算，积水量约为1500～2000万m3。大兴煤矿在-180m至-290m水平留设了110m防隔水煤柱，并将矿井井巷向深部延深，开采水淹区下深部煤炭资源。二、事故发生经过及抢险救灾情况2005年8月7日13时13分，大兴煤矿主井发生透水，透水后主副井井筒均有雾气冒出，出现反风现象。透水后约50min，矿井水位已从矿井最深部（-480m）上升了725m，离主井口斜长80m（+245m水平）。只有3名矿工提前下班，侥幸生还；高强度的突发透水，造成121名矿工被困井下。事故发生后·迅速从江西、河南、北京中煤排水站调集了6台大流量高扬程潜水泵，经过20d的强排水，累计排出积水7l万m3。老采空区两个观测点水位仅分别下降了2.9m和4.2m；在排水过程中，发现6具遇难矿工尸体。由于继续抢排水存在重大安全隐患，并且难以达到预期目标，于8月29日终止了抢险救灾工作。三、事故原因分析1．透水地点由于无法到现场勘察，经调查分析认定，本次透水透水点在矿井东翼-290m石门以东150～240m范围内。其主要依据如下：(1)该区域煤层较厚，曾多次发生抽冒。据了解，矿井西翼煤层较硬，没有发生过抽冒；中部煤层较薄，未进行大规模开采；矿井东翼煤层厚，倾角大，较松散，小断层发育，易发生抽冒，且是该矿的主要产煤区。透水事故发生前的8月7日早上还看到在该地区采出120t煤。(2)事故前该区域开采强度大。矿井东翼是该矿的主要采煤区，而且开采强度一直很大。由于煤层厚，倾角大，易开采，矿井主要工作面都集中布置在矿井东翼。据调查，在-400m水平的一个反眼处放出了12000t煤。(3)该区域离断层较近，小断层发育、煤层倾角大，易发生抽冒。矿井东翼-400m石门以东150~240m范围内，由于距F16逆断层较近，该处的4煤层小断层发育，煤层比较松散，且此处4煤层倾角是全矿井最大的地方，平均煤层倾角达75°左右，近似直立，极易发生抽冒。(4)物探查明靠近断层有一透水通道。据物探报告，在测区内的物探低阻异常只有一个，推断为本次透水通道，其位置在-180m～-290m水平靠近F16断层附近，形状为上窄(90m)下宽(140m)的倒喇叭形。物探结果与透水情况、地质构造的位置与性质基本对应，与专家技术组分析圈定的重点异常区域吻合。2．透水水源该矿发牛透水后，上部老空水从+262m平硐自动流出的水突然断流，水位下降8.5m；在原四望嶂一矿明斜井观测，水位也下降6.5m；据生还矿工介绍，水很臭。说明此次突水水源为-180m～+262m水淹区的老空水。3．透水量和透水强度据专家组估算，采空区体积约20万m3，巷道容积约5万m3，因此该矿透水水量约25万m3。据调查了解，8月7日13时13分，发生透水事故，至13时30分，矿井被淹至-281m，17min后透水量达23.1万m3，据此估算，