煤矿水害防治基本知识

煤矿水害防治基本知识韩卓鹏第一章矿井水害概述1.矿井水害的概念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、火灾等事故等要大得多，危害相当严重。据统计，1949～1995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(1)透水事故造成井下人员伤亡透水事故是煤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865万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(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)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。第二章煤矿水害防治基本知识1.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，全国34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，在我国巳开发的大小煤田中，含煤地层属晚古生代石炭二叠纪的占38%,这类煤田称华北型煤田；含煤地层属二叠、三叠纪的占30%,这类煤田称华南型煤田；含煤地层属中生代侏罗纪和白垩纪的的占28%,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)华北石炭二叠系岩溶—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)华南晚二叠统岩溶水害区华南晚二叠统岩溶水害区位于昆仑—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1200～2000mm。该水害区矿井突水量大，约为2700～27000m3/h，矿井正常涌水量为3000～8000m3/h，矿井担负着巨额的排水电费400～1500万元；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)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，属湿润—亚湿润气候区，年降水量为400～800mm。该水害区矿井涌水量不大，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，易发生矿井突水事故。(4)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25～100mm。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—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—孔隙水水害区2.我国煤矿水害类型及特点(1)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。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。广东省大兴煤矿老空积水特大水灾事故2005年8月7日13时13分，大兴煤矿发生特大透水事故，造成121人死亡，伤1人，直接经济损失4391.02万元。广东省梅州市兴宁市黄槐镇大兴煤矿原为地方国有煤矿，1999年破产改制为民营股份制企业，由于开采30年，该矿上部老采空区存在大量积水。改制后经有关部门设计留设条带隔水煤柱，对深部煤层进行开采，设计能力3万t/a。事故中一对失去亲人的祖孙事故中失去亲人的母子2005年8月7日广东梅州大兴煤矿透水事故，121人遇难兴宁矿难透水事故中伤亡矿工家属伤痛欲绝兴宁矿难透水事故中失去矿友的矿工呆坐在井口事故中伤亡家属在祭拜亲人2005年8月7日广东梅州大兴煤矿透水事故，121人遇难兴宁矿难透水事故死亡矿工尸体2005年8月7日广东梅州大兴煤矿透水事故，121人遇难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2005年8月7日广东梅州大兴煤矿透水事故，121人遇难1.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.水害事故发生经过2005年8月7日13时13分左右，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。13时30分，副井调度室接到-290m水平西三暗斜井绞车房（-281m）电话，说“水很大，我跑不出去了，”，但话未说完电话就断了，说明此时水已涨至-281m绞车房。14时，水已涨至离主井口80m（斜长），此时水位为+245m。透水后原四望嶂一矿明斜井水位从+262m降至+255.5m，下降6.5m，经专家估算，矿井总透水量约为25万m3。4.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-400m石门以东150m附近，由于煤层倾角大（75度左右）、厚度大（3～4m），小断层发育，煤质松散易塌落，-400m以上各水平在生产过程中煤层均发生过严重抽冒。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-290m水平防水煤柱抽冒，导通了+262m水平至-180m水平的老空积水区，造成上部老空积水大量溃入，导致事故的发生。王家岭煤矿老空积水特大水灾事故2010年3月28日13时40分左右，王家岭矿20101工作面回风巷掘进头发生导通老空积水区透水事故,选成153名矿工被淹，经过急时抢救，115人被救，38人遇难。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