矿井水害及其防治

共谋煤矿水害防治之策热烈欢迎诸位同仁西安科技大学王英煤矿水害及其防治西安科技大学王英内容提要矿井水害及其危害煤矿水害的形成煤矿水害类型及其特点煤矿水害防治技术矿井水灾事故应急处理1.矿井水害及其危害-矿井水害相关概念矿井水：是指在矿井建设、生产过程中，通过各种通道渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井下的所有水源的水，统称矿井水。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。矿井突水：凡是因采掘工程与含水层、采空区积水、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造成的大量急剧涌水现象，称为矿井突水。1.矿井水害及其危害-矿井水害相关概念矿井水灾（水害事故、透水事故）：是指矿井在建设和生产过程中，由于防治水措施不到位而导致地表水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区、井筒、老窑等各种通道无控制地涌入矿井工作面，造成作业人员被困、伤亡或矿井财产损失的灾害事故。矿井涌水量：指单位时间内流入矿井的水量，用符号Q表示，单位为m3/d、m3/h。矿井突水量：矿井发生突水时突水点单位时间内涌出的水量，用符号Q3表示，单位为m3/d、m3/h。富水系数（含水系数）：指生产矿井在某时期排出水量Q（m3）与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。即矿井每采1t煤需从矿井内排出的水量。含水系数KB的计算公式为：KB=Q/P1.矿井水害及其危害-矿井水的危害威胁矿井安全的祸首在煤矿五大自然灾害（水、火、瓦斯、煤尘、顶板）事故中，水害居首，成为威胁煤矿安全生产的最大敌人。平均死亡人数（人/起）：水灾5.58，瓦斯5.54，火灾0.56，冒顶1.18。平均财产损失（万元/起）：水灾16.00，瓦斯11.52,火灾13.61,冒顶3.22。工作日损失（工日/起）：水灾18590，瓦斯16954，火灾15500，冒顶5222。1.矿井水害及其危害-矿井水的危害损害煤炭企业的社会观感俗话说：水火无情”、“火烧一线，水漫一片”。煤矿一旦发生透水,可能是“群死群伤”和重大财产损失，社会反响较大，会对煤炭行业的社会观感造成恶略印象。煤矿水害防治不仅关系到煤炭企业的健康发展，更关系到国家财产和人民生命安全，关系到社会稳定、和谐社会建立。水害防治工作的好坏是对企业主要负责人（技术负责人）依法办矿能力的考验，是对政府部门依法监管能力的考验，也是对政府社会公共管理能力的考验。1.矿井水害及其危害-矿井水的危害造成重大人员伤亡:2005年，全国共发生水害事故106起，死亡598人。其中10人以上事故13起，死亡357人。2006年全国共发生水害事故99起，死亡417人。10人以上事故5起，死亡124人。2007年全国共发生较大水害事故37起，死亡241人。10人以上事故4起，死亡66人。2008年1-10月全国共发生较大水害事故19起，死亡135人。10人以上事故3起，死亡60人。2009年全国共发生较大水害事故16起，死亡77人。10人以上事故4起，死亡54人。2010年全国共发生较大水害事故13起，死亡60人。10人以上事故6起，死亡123人。2011年全国共发生较大水害事故16起，死亡78人。10人以上事故6起，死亡85人1.矿井水害及其危害-矿井水的危害造成重大财产损失:1984年6月2日河北开滦范各庄矿2171综采工作面发生了底板奥陶系岩溶水层突水时事故使矿井停产一年,减产865万t,资产损失3.76亿元,停工费0.87亿元,矿井恢复费3.08亿元,共达10.04亿元。1988年10月24日，杨庄矿2617工作面发生底板灰岩突水，淹没二水平，停产6个月，减产100万吨，直接损失5000万元。1996年，皖北的任楼矿7煤层工作面，遇到了陷落柱，造成淹井，经济损失上亿。1996年任楼煤矿首采面曾因隐伏导水陷落柱突水淹井,造成3.5亿元的重大经济损2001年11月25日，祁东矿322综采工作面，冒落裂隙导通了四含发生突水，造成淹井，经济损失上亿。1.矿井水害及其危害-矿井水的危害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%。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。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。矿井水影响煤炭资源开采利用防水煤柱造成资源滞呆。矿井大量排水使地下水位大幅度下降。内容提要矿井水害及其危害煤矿水害的形成煤矿水害类型及其特点煤矿水害防治技术矿井水灾事故应急处理2.矿井水害的形成-矿井水害形成要素通道水源矿井充水要素人为充水条件自然充水条件矿井充水条件根据充水条件特征，可将矿井水害条件划分为：2.矿井水害的形成-矿井水害形成条件承压水潜水上层滞水大气降水顶板水底板水周边水松散孔隙水基岩裂隙水碳酸盐岩溶水2.矿井水害的形成-矿井水害水源人为充水水源老空水袭夺水2.矿井水害的形成-矿井水害水源2.矿井水害的形成-矿井水害水源大气降水和地表水：大气降水除了一部分被蒸发和随河流流走以外，另一部分会在低洼处汇流形成河流、湖泊、水库、池塘等地面水体。当开采这些水体影响范围内的煤层或因洪水暴发、水位上升时，水会沿岩石的孔（裂）隙、溶洞、废弃老窑、井筒、地面沉陷等进入井下而形成水害或水灾•大气降水和地表水能否成为矿井水源，主要与开采深度有关。在开采低洼且埋藏较浅煤层往往是主要水源。•此外，还与气候、地层、构造和采煤方法等有关。在雨季和南方表现得尤为明显。2.矿井水的形成-矿井水害水源地下水（含水层水）：有些岩层具有空隙、裂隙或溶洞并含有地下水，我们把它叫做含水层。流砂层和砾石层中的水叫孔隙水，石灰岩含水层中的水叫溶洞水，砂岩中的水属于裂隙水。1—潜水面；2—潜水层；3—第一隔水层；0-0’—基准面（测量高程水准面）•地下水是可以流动并不断接受上覆水体补给，开采越深水压越高、裂隙溶洞越大含水越丰富，它是井下最直接、最常见的水源。①含水层的厚度水量丰富程度因素②含水层的透水性③承压水的压力2.矿井水害的形成-矿井水害水源采空区积水：早期开采的小煤窑以及本矿井形成的采空区和废弃的巷道常常会有不同程度的积水。尤其是老空区，由于开采年代久远，老空范围、积水情况往往很难查清。存在大量积水的采空区一旦发生被揭穿或发生透水，会在很短时间内有大量水涌出，来势凶猛，常会造成重大水灾事故事故。点状岩溶陷落柱线状断裂（裂隙）面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区)天窗窄条状隐伏露头2.矿井水害的形成-矿井水害通道通道封孔质量不佳钻孔地面岩溶塌陷带顶板冒落裂隙带底板矿压破坏带底板水压导升带2.矿井水害的形成-矿井水害通道通道2.矿井水害及其形成-矿井水害通道井下发生的水害，有时是一种水源造成的，有时是几种水源同时造成的，并且要有通道把水释放出来。应当把矿井水的来源与通道都搞清楚。采动裂隙（冒裂带）煤岩层孔、裂隙断层、断裂破碎带陷落柱（无炭柱）、溶洞封闭不良钻孔、古井、井筒、老窑2.矿井水害及其形成-水灾发生条件有水源有通道充水强度足够大失控人为因素自然因素水灾形成原因2.矿井水害的形成-水灾形成原因2.矿井水害的形成-水灾自然因素含水层富水性：含水层的富水性不决定是否突水，但是决定突水量的大小。含水层的富水性取决于含水介质特征、厚度、分布面积、补给条件等因素。边界条件：矿井水文地质边界条件对地下水的补给量和矿井突水量的大小有控制意义。充水岩层的边界可分为平面边界（周边界）和剖面边界（上、下边界）。平面边界（周边界）是指控制含水层与区域地下水侧向联系的边界，反映其接受侧向补给的能力；剖面边界（上、下边界）是指控制某一含水层与其顶底板其他含水层之间水力联系的边界，反映其接受垂向补给的能力。2.矿井水害的形成-水灾自然因素地质构造：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层，并与地表水发生水力联系，是造成突然大量涌水的原因层间滑动2.矿井水害的形成-水灾自然因素地形因素：地形对矿井充水有很大的影响，位于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，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，使矿井强烈充水2.矿井水害的形成-水灾自然因素其他因素地层结构隔水层层间弱胶结层层间滑动带地下水动态类型2.矿井水害的形成-水灾人为原因1）思想麻痹大意：对水灾的危害性认识不足。图省事，怕麻烦、心存侥幸。甚至有水情异常也不予重视。2.矿井水害的形成-水灾人为原因2）防治措施不力，技术管理弱化：一些单位安全生产主体责任不落实,“探、防、堵、截、排”等综合治理措施执行不力；防治水制度不健全,在水文调查、预测预报、基础研究、制定技术防范措施等方面,均存在薄弱环节。2.矿井水害的形成-水灾人为原因3）技术决策和技术管理失误或瞎指挥、甚至违章违法:乱采乱掘、破坏防水煤柱、误透老巷老峒等。a、重生产、轻安全2.矿井水害的形成-水灾人为原因3）技术决策和技术管理失误或瞎指挥甚至违章违法:乱采乱掘、破坏防水煤柱、误透老巷老峒等。a、重生产、轻安全2.矿井水害的形成-水灾人为原因3）技术决策和技术管理失误或瞎指挥甚至违章违法:乱采乱掘、破坏防水煤柱、误透老巷老峒等。b、超层越界开采2.矿井水害的形成-水灾人为原因3）技术决策和技术管理失误或瞎指挥甚至违章违法:乱采乱掘、破坏防水煤柱、误透老巷老峒等。c、谎报瞒报2.矿井水害的形成-引发水灾人为原因4）水文地质情况不明、资料不实或虚假: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、封闭不良钻孔等充水水源和充水通道时未采取措施，盲目施工，或虽然进行了探放水，但因制定措施不严密而造成水害事故。2.矿井水害的形成-引发水灾人为原因5）测量误差：导致巷道穿透积水区引起透水。2.矿井水害的形成-引发水灾人为原因6）地面防洪措施不当：防洪措施不当或对防治水工程设施管理不善，雨季山洪由井巷、塌陷、裂隙灌入井下造成水灾。7）井巷位置选择不合理: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。2.矿井水害的形成-引发水灾人为原因8）工程质量不合格：如巷道工程质量不合格，造成严重塌顶、抽冒，跑沙，导通强含水层，致使突水；探放水钻孔质量不合格、误穿巷道，造成顶板强含水层突水。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2.矿井水害的形成-引发水灾人为原因9）防排水设施不健全：无防水闸门或虽然有防水闸门，因组织不当末及时关闭或因年久失修关闭不严而造成淹井。10）排水设备能力不足或机电设备故障11）非法开采、违章作业、有章不循，违章蛮干。不坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则、探放水钻孔不下套管、借技改之名进行非法采煤。2.矿井水害的形成-引发水灾人为原因11）非法开采、违章作业、有章不循，违章蛮干。内容提要矿井水害及其危害煤矿水害的形成煤矿水害类型及其特点煤矿水害防治技术矿井水灾事故应急处理3.矿井水害的类型与特点-我国水害区划1.华北石炭二叠纪煤田的岩溶——裂隙水水害区；2.华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区；3.东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；4.西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；5.西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害区；6.台湾第三纪煤田的裂隙—孔隙水水害区我国煤矿水害区域划分按水源类型分地表水害事故约占10%。地下水害事故占90%老窑和采空区积水水害事故起数和死亡人数，在一次死亡3人及其以上的重大水灾中，分别占66%和70%，双居第一。因此，对“老窑水和采空积水”的防治是矿井水害防治的关键。3.矿井水害的类型与特点-我国水害规律我国煤矿水害事故的发生规律