煤矿水害的预防及重大事故案例分析

煤矿水害的预防及煤矿水害的预防及重大事故案例分析重大事故案例分析姚姚建建电话：电话：1326935816113269358161EmailEmail：：[e-mail][e-mail]录目录目第一讲煤矿水害基本常识及治理技术第二讲煤矿重大水害典型事故案例介绍第一讲第一讲煤矿水害基本常识及治理技术煤矿水害基本常识及治理技术前言前言一、矿井水的概念一、矿井水的概念二、二、矿井水的来源矿井水的来源三、综述三、综述四、国内外水害治理现状四、国内外水害治理现状前言前言我们知道：煤矿在开拓和开采过我们知道：煤矿在开拓和开采过程中，常会遇到地下水渗入巷道，程中，常会遇到地下水渗入巷道，或者引起部分大气降水和地表水流或者引起部分大气降水和地表水流入井下，严重的造成矿井突水，酿入井下，严重的造成矿井突水，酿成重特大事故，成为阻碍采掘工作成重特大事故，成为阻碍采掘工作的不利因素，影响煤矿的安全生产。的不利因素，影响煤矿的安全生产。矿井突水的主要危害有：威胁矿井突水的主要危害有：威胁矿工生命安全；影响矿工身体健矿工生命安全；影响矿工身体健康；降低生产效率；增加排水费康；降低生产效率；增加排水费用，提高开采成本；酸性地下水腐用，提高开采成本；酸性地下水腐蚀井下机诫设备，缩短开采机械的蚀井下机诫设备，缩短开采机械的寿命；影响煤炭回采率，降低煤质寿命；影响煤炭回采率，降低煤质等。另外会引起巷道积水，增加井等。另外会引起巷道积水，增加井下运输的困难；破坏巷道顶底板岩下运输的困难；破坏巷道顶底板岩石的稳定性，使支护工作复杂化等石的稳定性，使支护工作复杂化等。。矿井水灾防治是煤矿安全生产的矿井水灾防治是煤矿安全生产的重要环节，矿井水灾已成为仅次于瓦重要环节，矿井水灾已成为仅次于瓦斯的煤矿第二大灾害。因此，进行水斯的煤矿第二大灾害。因此，进行水文地质研究，降低矿井水给矿井建设文地质研究，降低矿井水给矿井建设和生产带来的危害，实现煤矿安全生和生产带来的危害，实现煤矿安全生产，对于煤矿工作来说，有着重要的产，对于煤矿工作来说，有着重要的实际意义。我国为做好防治水灾害工实际意义。我国为做好防治水灾害工作专门出台了作专门出台了《《煤矿防治水规定煤矿防治水规定》》。。充分说明政府对该项工作的重视程度。充分说明政府对该项工作的重视程度。共十章，共十章，142142条。条。一、一、矿井水的概念矿井水的概念第一节第一节概念概念在矿井建设和生产过程中，以各种形式涌在矿井建设和生产过程中，以各种形式涌入井筒、巷道和工作面的大气降水、地表水、入井筒、巷道和工作面的大气降水、地表水、地下水、老窖积水称为矿井水。当矿井涌水量地下水、老窖积水称为矿井水。当矿井涌水量超过矿井的正常排水能力，而造成矿井水泛滥超过矿井的正常排水能力，而造成矿井水泛滥成灾的现象称为矿井水灾。评价矿井的充水程成灾的现象称为矿井水灾。评价矿井的充水程度有两个指标：矿井含水系数和矿井涌水量。度有两个指标：矿井含水系数和矿井涌水量。由于矿井的地质条件和岩石性质不同，各矿井由于矿井的地质条件和岩石性质不同，各矿井的充水程度也不相同。矿井水给煤矿的安全生的充水程度也不相同。矿井水给煤矿的安全生产带来影响，必须搞清矿井充水的水文地质特产带来影响，必须搞清矿井充水的水文地质特征，以便选择合理的开采方法，选择经济合理征，以便选择合理的开采方法，选择经济合理的安全措施，以防止矿井水灾的发生。的安全措施，以防止矿井水灾的发生。第二节第二节矿井水的来源矿井水的来源矿井水的来源，决定于一系列的矿井水的来源，决定于一系列的自然因素和人为因素。分析研究这些自然因素和人为因素。分析研究这些因素以后，才有可能采取防止矿井水因素以后，才有可能采取防止矿井水灾发生的必要措施。灾发生的必要措施。一、矿井充水的自然因素一、矿井充水的自然因素矿井充水的自然因素包括：大气矿井充水的自然因素包括：大气降水、地表水、地形、基岩出露程度、降水、地表水、地形、基岩出露程度、岩石成分、覆盖层的作用、地质构造岩石成分、覆盖层的作用、地质构造和埋没的古代地形等和埋没的古代地形等11．大气降水．大气降水大气降水是矿井充水主要因素之一。除大气降水是矿井充水主要因素之一。除了一部分被蒸发和随河流流走以外，另一部了一部分被蒸发和随河流流走以外，另一部分则沿着岩石的孔隙、裂隙渗入矿井。分则沿着岩石的孔隙、裂隙渗入矿井。大气降水在不同地区、不同季节、不同大气降水在不同地区、不同季节、不同开采深度对矿井充水的影响也不相同。在降开采深度对矿井充水的影响也不相同。在降雨量少的西北地区，矿井涌水量就小；在降雨量少的西北地区，矿井涌水量就小；在降水量多的南方地区，矿井涌水量就大．即使水量多的南方地区，矿井涌水量就大．即使在同一个地区内，由于大气降水量是随着季在同一个地区内，由于大气降水量是随着季节变化的，矿井涌水量一般也随之发生周期节变化的，矿井涌水量一般也随之发生周期性的变化。在一般情况下，矿井涌水量是随性的变化。在一般情况下，矿井涌水量是随开采深度的增加而减小；也有的矿井，其涌开采深度的增加而减小；也有的矿井，其涌水量却随开采深度的增加而增加，这是由于水量却随开采深度的增加而增加，这是由于开采的愈深，水文地质条件愈加复杂的原故。开采的愈深，水文地质条件愈加复杂的原故。22．地表水．地表水地表水位于矿井附近或直接分布在矿井地表水位于矿井附近或直接分布在矿井以上的地表水，如河流、湖泊、水溏、水库以上的地表水，如河流、湖泊、水溏、水库等是矿井充水重要因素。在这种情况下，地等是矿井充水重要因素。在这种情况下，地表水直接或间接地通过岩石的孔隙、裂隙、表水直接或间接地通过岩石的孔隙、裂隙、岩溶等进入矿井，如河南义马矿区的个别井岩溶等进入矿井，如河南义马矿区的个别井田在小浪底水库附近开采，受地表水威胁很田在小浪底水库附近开采，受地表水威胁很大，故必须进行多项的水文地质工作，开采大，故必须进行多项的水文地质工作，开采时采取必要的安全生产措施。时采取必要的安全生产措施。33．地形．地形地形对矿井充水有很大的影响，同时也影地形对矿井充水有很大的影响，同时也影响地下水的循环条件及含水层埋藏的深度，位于响地下水的循环条件及含水层埋藏的深度，位于当地侵蚀基准面以上的矿井、通常是涌水小的矿当地侵蚀基准面以上的矿井、通常是涌水小的矿井或无水矿井。在同一地质条件下，位于低标高井或无水矿井。在同一地质条件下，位于低标高地区，如河谷，冲沟或低地，可能是涌水量大的地区，如河谷，冲沟或低地，可能是涌水量大的矿井。如果四周地形高而中间为低平的盆地时，矿井。如果四周地形高而中间为低平的盆地时，在雨季积水量大，地表排泄条件不好，地表水可在雨季积水量大，地表排泄条件不好，地表水可大量补给煤系地层中的含水层，使矿井强烈充大量补给煤系地层中的含水层，使矿井强烈充水；反之．在地形较陡的情况下，降水大部分形水；反之．在地形较陡的情况下，降水大部分形成地表水流流走，补给地下水量就少，如图一所成地表水流流走，补给地下水量就少，如图一所示。示。图一地形对大气降水补给含水层的影响示图一地形对大气降水补给含水层的影响示意图意图11－地表－地表22－含水层－含水层44．基岩出露程度、岩石成分和覆盖层的作用．基岩出露程度、岩石成分和覆盖层的作用如果煤层或基岩岩层出露于地表，其中如果煤层或基岩岩层出露于地表，其中又有透水岩层，因而能大量吸收地表水，随又有透水岩层，因而能大量吸收地表水，随着巷道掘进，地表水可大量进入矿井；如果着巷道掘进，地表水可大量进入矿井；如果煤层或岩层上面存在弱透水层或不透水层，煤层或岩层上面存在弱透水层或不透水层，如粘土层或砂质粘土层覆盖，并且厚度稳如粘土层或砂质粘土层覆盖，并且厚度稳定，至少在定，至少在5m5m以上，则大气降水和地表水以上，则大气降水和地表水基本不能进行渗透；如果覆盖层是透水砂基本不能进行渗透；如果覆盖层是透水砂层，则水几乎都可渗入。当煤层顶板为良好层，则水几乎都可渗入。当煤层顶板为良好隔水层时，可以把水隔开。但在某些地区由隔水层时，可以把水隔开。但在某些地区由于开采地段顶板冒落，并在上部形成裂隙于开采地段顶板冒落，并在上部形成裂隙时，地表水可大量进入下部的透水层或巷道时，地表水可大量进入下部的透水层或巷道中去。中去。我国华北地区多有基岩出露，坚硬岩我国华北地区多有基岩出露，坚硬岩层裂隙和岩溶现象显著，成为水的天然聚层裂隙和岩溶现象显著，成为水的天然聚积区域，矿井如果不对其加以防治，就会积区域，矿井如果不对其加以防治，就会造成大量的水涌入矿井。有时裂隙和石灰造成大量的水涌入矿井。有时裂隙和石灰岩溶洞是地表水流入矿井的通道，涌水量岩溶洞是地表水流入矿井的通道，涌水量也会急剧增加。也会急剧增加。岩石成分也影响充水程度、胶结很好岩石成分也影响充水程度、胶结很好的沉积岩，如细砂岩、粉砂岩、页岩、泥的沉积岩，如细砂岩、粉砂岩、页岩、泥灰岩等是弱透水层或隔水层，可以有效地灰岩等是弱透水层或隔水层，可以有效地阻挡地表水和大气降水的渗透，使矿井充阻挡地表水和大气降水的渗透，使矿井充水较小。水较小。在石灰岩溶洞发育的矿井中，其充水在石灰岩溶洞发育的矿井中，其充水性很强，对开采的影响很大。如我国华北性很强，对开采的影响很大。如我国华北石炭二叠纪煤田，在其煤系底部为奥陶纪石炭二叠纪煤田，在其煤系底部为奥陶纪石灰岩，石灰岩中存在大量的岩溶水，如石灰岩，石灰岩中存在大量的岩溶水，如果不及时采取措施，就有可能突然涌入矿果不及时采取措施，就有可能突然涌入矿井，造成矿井被淹事故。由此可见，在石井，造成矿井被淹事故。由此可见，在石灰岩溶洞发育的地区，必须调查清楚石灰灰岩溶洞发育的地区，必须调查清楚石灰岩溶洞的分布情况，研究生成过程，以及岩溶洞的分布情况，研究生成过程，以及其补给、循环和排泄的关系，开采时，必其补给、循环和排泄的关系，开采时，必须事先探放水，并在危险地区留设防水煤须事先探放水，并在危险地区留设防水煤柱等措施柱等措施55．地质构造．地质构造大量流入矿井的水往往和区大量流入矿井的水往往和区域地质构造形态有关。断层破碎域地质构造形态有关。断层破碎带常是地下水的通道和聚积区，带常是地下水的通道和聚积区，沿断层破碎带可沟通各个含水沿断层破碎带可沟通各个含水层，并与地表水发生水力联系，层，并与地表水发生水力联系，是造成突然大量涌水的原因，如是造成突然大量涌水的原因，如图二所示。图二所示。图二断层破碎带引起涌水示意图图二断层破碎带引起涌水示意图11－含水层－含水层22－煤层－煤层但是，也不是所有的断层都能但是，也不是所有的断层都能造成矿井突水事故，一般来说，造成矿井突水事故，一般来说，断层破碎带本身储存的水量并不断层破碎带本身储存的水量并不是很大，主要是与地表水、含水是很大，主要是与地表水、含水层有沟通，地下水压力很大，当层有沟通，地下水压力很大，当有足够力量突破断层破碎带和隔有足够力量突破断层破碎带和隔水层底板时才会引起突水，对煤水层底板时才会引起突水，对煤矿生产造成威胁，如图三所示。矿生产造成威胁，如图三所示。图三断层涌水示意图图三断层涌水示意图11－含水层－含水层22－煤层－煤层此外，涌水也与断层本身透水性有直接关此外，涌水也与断层本身透水性有直接关系，根据许多矿井的经验证明，多数逆断层透水系，根据许多矿井的经验证明，多数逆断层透水性差，正断层透水性强，如果在矿井中有多条断性差，正断层透水性强，如果在矿井中有多条断层，断层的交叉处是最容易发生突水事故的位置。层，断层的交叉处是最容易发生突水事故的位置。如果断层破碎带充填的是较细的柔性颗粒岩石，如果断层破碎带充填的是较细的柔性颗粒岩石，如泥岩、粘土、煤粉等，经后期胶结牢固，也可如泥岩、粘土、煤粉等，经后期胶结牢固，也可能起到隔水的作用。能起到隔水的作用。66．埋没的古代地形．埋没的古代地形许多矿井充水决定于埋没的古代地形形状。许多矿井充水决定于埋没的古代地形形状。后期被易透水沉积物所覆盖的起伏不平的古老侵