煤矿防治水知识讲座的课件

丰阳煤矿培训科教案课程名称：矿井防治水任课教师：王伟东第一讲矿井防治水概论•一、矿井水害的定义和一般特点•矿井水害是指在煤矿基建和生产过程中地下水涌入采掘空间，由于排水能力相对不足而造成淹没巷道、工作面、采区、矿井(不同水平乃至整个矿井)的现象，它轻则影响生产，重则造成人员伤亡的恶性事故，是煤炭资源开发过程中一种突发性的地质灾害。矿井水害是地下水非正常涌入井巷和工作面的现象，这里，一方面要强调它的突发性，另一方面要强调它的灾害性。•二、矿井水害的防治思想矿井水害是可以防治的，只要搞清矿井的充水特征，并采取适当的防治措施，不仅可以安全采出受水威胁的煤炭资源，而且能够提高矿井防治水技术水平，从而为矿床水文地质学的发展做出积极的贡献。一般地，矿井水的防治应当从水文地质条件的分析着手，即从区域到水文地质条件研究开始，确定井田在水文地质单元中所处的位置，重点分析地下水的补给、径流和排泄条件。水文地质条件的分析最好以水文地质单元为分析对象，通过对地下水流场、水化学场的分析建立水文地质概念模型。对于井田而言，应重点分析矿井充水条件，确定充水水源和导水通道，对水害类型做出划分，同时，对水害威胁程度做出评价。矿井水害防治的工作重点是对水患做出诊断，同时应提出具体的防治水措施。事实上，水患预测预报、评价、防治水措施三者缺一不可，三要素共同构成防灾、减灾的目标路线。•三、在长期与煤矿水害斗争的过程中，积累了大量宝贵的经验，使得人们对矿井水害类型的认识水平日益提高。目前，对矿井水害类型的划分基本形成如下观点：•1、按水源类型划分：顶板水、底板水、老空水•2、按导水通道划分：断层突水、陷落柱突水、裂隙岩体突水、封闭不良钻孔突水、煤(岩)柱突水•3、按水源含水介质类型划分：孔隙水、裂隙水、岩溶水科学分类体现了人们对事物认识高度和认识水平，也是学科发展水平的标志，我们经常运用科学分类手段对矿井水害类型做出分类并加以细化。四、解决煤矿水害问题的切入点•我们讲如何防治水，首先要了解矿井涌水条件，即涌水水源和涌水通道，二者综合作用称为矿井充水条件，二者缺一不可，还有一条是涌水量超过了排水能力即“失控”，就会造成矿井水灾。•A、充水水源：地表水、地下水、大气降水、老空水煤矿水害A、涌水水源B、涌水通道C、涌水水量•地表水：即地面的河流、水库、水塘、湖泊等•地下水：赋存于地表以下岩层空隙中的重力水称地下水•大气降水：是地下水的主要补给来源，矿区降雨量是决定矿井充水程度的根本因素，它直接支配着矿井涌水量的大小。•老窑老空水：小煤矿和本矿的采空区及废弃巷道由于长期停止排水而保存的地下水。•B、充水途径：即涌水通道，分天然通道和人为通道。•C、充水强度大小，即矿井涌水量的大小矿井充水水源及其勘探途径矿坑充水水源（按空间位置）顶板水底板水老空水预疏放探查条件放水试验条件确定采空区面积和积水范围充水途径天然通道人为通道导水裂隙导水断层陷落柱岩溶塌洞顶板三带底板底鼓防水煤岩柱不良钻孔点状通道线状通道面状通道顶板三带冒落带裂隙带沉降带地下水（按含水介质）孔隙水裂隙水岩溶水煤矿水害的特点•我矿炭煤井开采一1煤层，主要含水层有：顶板太原群下段L1-L3灰岩含水层，向上是L7-L8灰岩含水层、第四系砾岩砂岩含水层。底板下是奥陶纪灰岩（O2）含水层，该层厚度大，含水丰富，不易疏干，我矿主要受它的威胁。•含水层：既能储存重力水又能让水自由流动的岩层。•岩溶水：可溶性岩石如石灰岩、白云岩等被水溶蚀后产生的空隙称岩溶（喀斯特）•赋存于其中的地下水称为岩溶水，又称喀斯特水•断层：岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造。分正断层、逆断层、平移断层。•断层破碎带裂隙、孔洞可连通各个含水层，也可能是采空区积水、地表水等水体煤矿水害事故多发原因分析•1、地面的防洪措施不力。•2、水文地质情况不明：井巷接近老窑区、充水断层、强含水层、陷落柱时，未严格执行探放水制度，盲目施工；或探放水措施不当而造成淹井或伤亡事故。•3、相对落后的水害防治技术不能满足生产条件要求•4、地质构造沟通含水层，而隐蔽型导水构造的精细探查技术与装备不足•5、冒顶破坏了上覆隔水层。•6、乱采乱挖防水煤柱•7、排水设备能力不足•8、管理不善，井下无防水闸门或不起作用。•例：我矿1979年那次淹井事故，井底水闸门关闭后，因为水闸门防水煤柱不足造成的。而1996年8月6日东翼因水头煤矿出水涌入我矿，我们及时关闭十上山水闸门。2003年9月1日西翼一八采区18020工作面采空区发现涌水，经调查是汛期洪水通过丁烟河泻入小关煤矿间接溃入一八采区的，最后关闭一六采区-20m水平大巷水闸门。有效控制了水势。五、矿井突水预兆•井下透水前，一般都有预兆，识别和掌握这些预兆可以及时撤离险区人员，防止伤人事故，井下工作人员掌握这些预兆非常重要1.煤壁“挂红”。这是因为积水中含有铁的氧化物等，在煤层或岩石裂隙表面有红色水秀，使煤岩层表面出现红锈色水珠，这一般是老空水的征兆，水味发涩，有臭蛋气味2、煤壁“挂汗”。具有一定压力的水透过煤岩体的细微裂隙而使煤壁凝成水珠的现象，但有时空气中的水分遇到低温煤壁也会挂汗，这是一种假象，所以遇到挂汗时要辨别真伪，方法是剥去一薄层，观察里面是否有潮气，若有是透水预兆。3、煤壁发凉，空气变冷。工作面接近积水区时气温骤然下降有阴冷感觉。但在地热高的矿井，水温高时温度反而升高。4、出现雾气。当巷道内温度温度很高时，积水渗到煤壁后引起蒸发形成雾气。5、发出“嘶嘶”水叫声，或压力水线。高压水向煤壁裂隙挤压时，与煤壁摩擦会发出声响，有时能听到空洞泄水声。6、淋水加大，顶板来压，底板鼓起或产生裂隙并出现渗水，水色发浑。7、工作面有害气体增加。8、煤层发潮发暗，炮眼涌水。•上述预兆并不是每次突水都会全部出现，而是出现其中一个两个，就要采取措施，个别情况下征兆不明显，这就要求我们仔细观察，认真辨别。•发现透水预兆后应采取的措施：1、立即停止作业，报告调度室。2、采取防灾措施（开启水泵，加固支架、进行探水等）3、情况危急时，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。4、遇有毒有害气体戴好自救器。5、人员升井后，清点人数，向领导汇报。第二讲矿井防治水•一、地面防治水：河流改道；整铺河底；填堵通道；挖沟排洪；排除积水；封堵废弃井口。•二、井下防治水•井下防治水方法归纳为“探、放、堵、截、排”•探：当掘进工作面接近有突水危险区域时，必须采取探放水方法，探明采掘工作面前方水情。•放：采取一定措施，有计划将威胁性水源放出并排出地面。•堵：即注浆堵水•截：利用水闸墙、水闸门和防水煤柱等设施，临时或永久的截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不危及其他地区。•排:把井下涌水、积水排到安全地点，矿井排水系统必须符合《煤矿防治水规定》的有关规定。三、井下探放水•第九十二条采掘工作面遇有下列情况之一的，应当进行探放水：•（一）接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿；•（二）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱；•（三）打开防隔水煤（岩）柱进行放水前；•（四）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；•（五）接近有出水可能的钻孔；•（六）接近水文地质条件复杂的区域；•（七）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水；•（八）接近有积水的灌浆区；•（九）接近其他可能突水的地区。•探水前，应当确定探水线并绘制在采掘工程平面图上。防治水技术措施水患诊断结论明确以后，接下来的工作就是采取有针对性的防治水措施了，以水害类型划分的防治水技术措施如下：以断层作为防范对象—预注浆通过断层、留设防水煤岩柱；以陷落柱作为防范对象—封堵陷落柱，留设一定的防水煤柱后，解放其周边煤炭资源；以裂隙岩体整体作为防范对象—对含导水异常区进行注浆加固。以封闭不良钻孔作为防范对象—采用工程措施，重新进行封孔处理。以老空水作为防范对象—在经济技术条件允许的条件下疏放老空水，彻底消除透水隐患；对于采空区积水体积太大，全面疏放不合理，不具备解放受水威胁煤炭资源的条件，从安全角度考虑，不应动用这部分煤炭资源。目前正在开展的煤矿水害防治新技术研究•深部煤炭资源开发中突水机理及安全评价技术•可视化突水条件远程监控及预警技术•含水层水文地质试验与评价技术•车载移动式矿井突水水源快速诊断系统第三讲老空水预防一、老空水的定义及特点为了保证正常生产，煤炭开采过程中，需要对涌入井下的地下水排出地面，这时排水费用作为煤炭开采成本的一部分计入其销售成本之中，采掘作业完成后，留下大量的废弃巷道和采煤空间，对涌入的地下水一般不再排放，这时，采空区内聚集着大量的地下水，称为老空水。由于老空水往往积水体积大，静储量大，犹如地下水库，隔水煤岩柱不足以抵抗静水压力的情况下容易发生透水事故，而且来势凶猛，破坏性强，多为酸性水，存大量的H2S、CO等有毒有害气体，经常形成群死群伤的恶性事故。近年来，采空水造成的透水事故时有发生，在所有煤矿水害事故中占据主要位置，媒体多有报道，产生十分恶劣的社会甚至是政治影响。为此，党和政府及社会各界十分关注这一影响安全生产大局的煤矿水害问题，在国家煤矿安全生产监察局多次组织的水害防治技术研讨会上均将老空水防治列为扭转安全生产大局的主要目标。二、老空水的探查•对于老空水的防范，关键是确定积水范围和积水水量，可以采取两条途径：一是煤矿开采有着准确的井上下对照图，采空区范围往往比较可靠；二是采空区积水范围往往没有精确的测绘资料，只能靠探查手段来解决问题了。•前者对于国有大中型煤矿来说很容易做到，对于地方小煤矿来说，问题就不那么简单了，就需要通过钻探和物探相结合的方法解决老空水探查问题。实际工作中，必须以钻探为主，物探配合，物探资料必须慎重验证鉴定，确保其可靠性。下面举例说明老空水探查中的部分经验及教训：•①某矿开采浅部的10#煤，大片的老空水已经被探放出来，进入老空区回收残留煤阶段，遇一块30m见方的煤柱，从四周老洞观察无积水，上距20m的9#煤也已证明无积水，但是煤柱的一侧却有发潮现象。当时普遍认为，该煤层距地表仅60m，地面又是排水沟，是排水沟的水沿风化及采动裂隙下渗造成煤壁发潮的，周围的煤壁也比较潮湿就是例证，30m见方的煤柱内绝对不会有老空水。当时探与不探的争论很大，由于分管探水工作的领导思想坚定，决定打钻探水，结果放出水量200多吨，事后发现煤柱内残留一口60m的古井，有约0.3MPa的水压，如有人员在附近作业，必然会发生伤亡事故。•②某矿欲从9#煤施工一反上山石门穿透7#煤，据调查资料，石门透煤点100m外有老空积水，两煤层间距33m，反上山石门倾角23◦，斜长85m,设计上山掘进60m，距7#煤10m左右的位置超前打钻探水。但上山掘进到50m时，发现顶板砂岩淋水，是否探水，争论很大，普遍认为：迎头层位正常，正是7#煤底板以下13~14m的砂岩底面，砂岩裂隙有点淋水属正常现象，应该按照原设计在60m位置安钻探水，而积水范围在预定透煤点以外还有100m，现在就开始探水工程量大，边探边掘，既影响正常生产，又无实际必要。•根据当时定下的没有把握就探的原则提前施工探放水钻孔，结果第1个钻孔钻进至10.6m即透老空，放出积水62000余吨。事后查明该迎头前面4m多有一落差9m多的正断层，上盘7#煤已下降至迎头附近，积水区与迎头垂距仅2m（图1），一次难以估量损失的重大透水事故就此避免了。第四讲《煤矿防治水规定》一些条款及案例第八条煤矿企业、矿井的井田范围内及周边区域水文地质条件不清楚的，应当采取有效措施，查明水害情况。在水害情况查明前，严禁进行采掘活动。发现矿井有透水征兆时，应当立即停止受水害威胁区域内的采掘作业，撤出作业人员到安全地点，采取有效安全措施，分析查找透水原因。•案例一：2006年5月18日，山西省大同市左云县张家场乡新井煤矿发生一起透水事故，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9万t/a。但于2005年10月，该矿主井却违规通过暗斜井延