搜索
徐红新疆煤矿安全监察局绪论：我国煤矿水害的主要类型和特点第一章：煤矿水灾条件分析第二章：矿井突水预兆与突水量估计第三章：煤矿不同类型水灾的预防1、老窑积水透水事故2、地表山洪水3、第四系松散孔隙含水层和第三系含水砂砾层水害4、煤层顶板充水含水层水害5、煤层底板承压充水含水层水害6、岩溶陷落柱水害7、断层破碎带突水水害8、地表滑坡和井上下泥石流灾害老窑积水透水事故所谓老窑积水，就是指年代久远采掘范围不明的老窑积水、矿井周围缺乏准确资料的乱采乱掘小窑积水或矿井本身自掘的废巷老塘水。这种水体几何形状极不规则，又十分集中，压力传递迅速，不同于含水层中地下水的渗透。这种水体不但存在于地下水资源丰富的矿区，同时也存在于干旱贫水的矿区。即使只有几立方米的积水，也可能造成人员伤亡；水量较大的老窑积水则可毁矿伤人。例如2003年10月19日乌鲁木齐萨尔乔克供电联营煤矿透水事故，由于超层越界开采，东部废弃小窑的积水溃入井下，造成7人死亡，排水工作进行了40天左右，共排出大约60万方水。地表山洪水在有地表水分布的地区，如长年有水的河流、湖泊、水库、塘坝等，因煤矿井下防水煤岩柱留设不当，当井下采掘工程发生冒顶或沿断层带坍裂导水时，地表水将大量迅速灌入井下。一些平时甚至长期无水的干河沟或低洼聚水区，多年来平安无事，未引起人们的注意和重视，当突遇山洪爆发，洪水泛滥，会使某些不留痕迹的古筒、浅部采空塌陷裂隙、封孔不良的钻孔，由于由于洪水侵蚀而突然陷落，造成地面洪水大量灌入井下。在特定条件下，可冲毁工业广场，直接从生产井口灌入井下。这种水害往往突然而且迅猛，可造成重大损失。例如：2003年月日伊犁矿。第四系松散孔隙含水层和第三系含水砂砾层水害我国大部分煤矿主要开采中生代侏罗系和古生代石炭二叠系地层中的煤炭，新生代第四系松散孔隙水含水层甚至第三系充水含水砂砾层往往呈不整合接触覆盖在这些煤系地层之上，它直接接受大气降水和其上的河流、湖泊、水库等地表水体的渗透补给，这些含水体常年累月不断向其下伏的煤层和煤层顶底板充水含水层以及断层裂隙带渗透补给，其水力联系的程度因彼此间接接触关系的不同和隔水层厚度及其分布范围的不同而变化。同时还会因各类钻孔封空质量的好坏，引起水力联系的变化。情况严重时会造成突然淹井事故。在一些特定条件下，甚至可能造成水与流沙同时溃入井下的恶性事故。例如：哈密煤业（集团）有限责任公司二号井2004年3月7日透水事故，由于1961年施工的327钻孔封孔质量不好，导通了第四系松散孔隙含水层的水和第三系砂砾含水层的水，使本无水力联系的水汇聚在327钻孔周围，由于采动的影响，造成水与流沙溃入井下，致使9人死亡的重大恶性事故。煤层顶板充水含水层水害煤系地层中一般包括多层可采煤层，其中有的可采煤层厚度很大，在这些煤层顶板之上往往沉积有多层充水含水层。由于厚煤层与多煤层的重复采动和断层裂隙塌陷滑移程度不同，采动导水裂隙带发育高度和部位也随之变化，这些常使煤层顶板充水含水层未查明的富水带中地下水突然溃入井下，造成重大水害事故。如果这类充水含水层在隐伏露头部位得到第四系松散孔隙含水层地下水或在露头得到地表水或大气降水的强补给，并且他们位于煤层采动导水裂隙带影响范围内，其水害的预防和治理会复杂而困难，甚至可能造成大量煤炭资源无法开采，或开采后经济效益极不合理。煤层底板承压充水含水层水害这是我国煤矿水害频率最高、危害程度最大的一种灾害，曾多次造成突水淹井事故，各种特定条件下的底板突水事故多达几十次甚至数百次。这种水害事故在新疆极少甚至没有。岩溶陷落柱水害这类水害赋存条件孤立而隐蔽，事前难以探查发现，防治难度极大，但这类水害新疆不存在。断层破碎带突水水害这种类型的水害即可与老窑水发生联系，也可与煤层顶板含水层或底板承压含水层甚至与地表水体发生水力联系而引起，是煤矿水害最普遍的一类，它可以沿断层走向很长一段范围内普遍含水或者导水而引发水害，也可以是局部的一小段甚至是一个导水点而诱发突水，更有甚者，原始状态是不含（导）水的，在采动条件下引起顶板导水裂隙意外提高上限或底板岩体裂隙发生活化而转化为导水断层而突水。这类事故在新疆虽不多见，但由于它的治理和预防非常困难而复杂，要引起足够重视。地表滑坡和井上下泥石流灾害此类灾害发生的前提条件是有层间软滑的粘土层、松散破碎的断层带、粘土充填的节理裂隙等软弱结构面，但要形成灾害还是与地表、地下的工程活动密切相关。分布在高、中山区的一些煤矿，此类灾害非常突出，造成的危害也很大。解决这类灾害问题的方法既要从水文地质角度去研究，也需从工程地质和岩土工程的角度去探讨分析。第一章煤矿水灾条件分析一、矿井充水基本条件（一）、天然条件1、水源：大气降水：大气降水补给为主的矿床具有下列特点：矿床矿层（床）埋藏较浅，矿床主要充水岩层（组）是裸露的或者其覆盖较薄，降水量大且采场面积也大的大型露天矿，矿床处于分水岭或地下水位变幅带内。地表水：海、湖、大河流、水库、水池等地下水：根据充水岩层性质不同，可分为砂砾石孔隙充水、坚硬岩层裂隙充水和岩溶充水。根据矿层与充水岩层接触关系不同，可分为直接充水和间接充水。根据矿层与充水岩层相对位置不同，可分为顶板水充水、底板水充水和周边水充水。2、通道：岩溶陷落柱，断裂带、裂隙，隐伏露头、天窗，地震裂隙（二）、人为条件1、水源：袭夺水源，老窑水。2、通道：顶板冒裂带，底板矿压破坏带，岩溶地面塌陷，封孔质量不佳的钻孔。第二章矿井突水预兆与突水量估计一、突水预兆（一）、一般预兆1、煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，而且淋水由小变大，有时煤帮出现铁锈色水迹。2、工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味。3、有时可闻到水的“嘶嘶”声。4、矿压，发生片帮、冒顶和底臌。（二）工作面底板灰岩含水层突水预兆1、工作面压力增大，底板臌起，底臌量有时可达500mm以上。2、工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。3、沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增大，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清。4、底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或有刺耳水声。5、底板发生底爆，伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。（三）松散孔隙含水层突水预兆1、突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大，仔细观察可以发现水中含少量细沙。2、发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。3、顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。第三章煤矿不同类型水灾的预防第一节地表水害防治有效的矿井防治水工作应该采取井下着眼、地面着手的方针，防、排、治相结合。防治的具体措施：（1）在近山区，以蓄为主，蓄防结合。结合地方水土整治，建水库，挖鱼鳞坑植树，开挖山前顺水沟，进行水土保持，减少水土流失，尽量使山洪少下山或缓慢下山。（2）在矿区外围，以防为主，排放结合。挖排洪沟组成防截圈，截山洪入侵，使外围山洪集中汇向主干排洪道（有渗透段需铺底防渗），排洪道下游设闸并建排洪站，一旦河水倒流可落闸向外排水。（3）在矿区内部，以导流为主，导排结合，在低平的矿区内部，结合采动的低凹塌陷区分布情况，挖纵横交错的排洪沟，使进入矿区的地表水、平原区降水和矿井排水迅速泄出矿区。如一些低凹塌陷区有渗漏可能者，则设站排出，使其永不存水。第二节老窑水害的防治一、防治老窑水的必要性老窑积水水害，不仅在老窑或地方小井多的矿井存在，在国有大型煤矿的废巷老塘，因种种原因在本该无水的地点也意外积存了或多或少的水体，它们的意外溃出会伤人毁物，对于所有地下开采的矿井，均会遇到老窑水的问题对于这类水害防治的主要策略是严格执行探放水制度，如果老窑水与地表水体或强充水含水层存在密切的水力联系，探放后可能给矿区带来长期的排水负担和相应的突水危险时，则可先行隔离，留待矿井后期处理。但防水隔离煤柱的留设必须大于经验公式计算的最大值，确保安全二、老窑水防治的技术思路要解决好七个方面的问体：（一）、克服麻痹侥幸心理，避免疏忽大意老窑积水分布规律不易掌握，很简单的问题也会酿成惨痛的水害事故，因此，必须要有严肃谨慎一丝不苟的工作态度，坚持“全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有疑必探，先探后掘”的基本原则。（二）、认真分析老窑积水的调查资料对老窑积水调查资料的系统分析和正确使用，是防治这类水害的一个重要环节。对老窑的资料调查，一定要严肃认真，深入细致，确切地加以记录，并且反复分析核实，判断可靠程度。依据资料的可信度，本着“留有余地，以防万一”的原则，在有关图纸上圈出积水线，积水线至探水线的最小距离不得小于60m；对没有图纸资料可查的老窑，可根据本矿井已了解到的小窑开采最低水平，做为预测的可疑区，必要时可先行物探控制可疑区，再由可疑区向外推100m作为探水线。对于大片积水区，必要时还要沿探水线外推50m-100m做为警戒线，采掘工程进入警戒线必须超前探水，必须向不同方向打警戒线探孔，以初步掌握构造和积水情况。在距积水实际边界20米处停止掘进，进行打钻防水，在确证积水已被放净后，才允许继续掘进。对已知断层的探水线，由断层所留设的防水煤柱线至少外推20m作为探水线。石门揭露含水层的探水线，探水线至含水层的水平最小距离不得小于20m垂直距离应根据水压和隔水层的岩性等资料综合分析确定其最小距离。对本矿开采所造成的老窑、老巷、水窝等积水区，边界位置准确，水压补超过1Mpa，探水线至积水区的最小距离：在煤层中不得小于30m，在岩层中不得小于20m。（三）、制定合理有效的防治对策1、当老窑积水与地表水、强充水含水层存在水力联系且有较大补给水量时，应防止绕流和渗漏，采取“先隔后放”的策略，避开地表水和强充水含水层的威胁，留待矿区后期处理，以减轻矿井长期排水负担，但留设的防水隔离煤柱要绝对可靠。2、在必须采用探放水方法才能查明老窑及其它积水条件的情况下，必须综合考虑设置防水闸门、安全撤人通道、通向地面的两个以上安全出口，排水及排放有毒有害气体的具体路线和措施，必须保证措施到位。3、提出科学合理的确保安全的探放水设计。4、在全面了解和掌握老窑积水周围情况的基础上，制定具体措施及时了解掌握周围的采掘工程与积水区关系的变化，警惕近处又要防止远处水害的出现。乌鲁木齐矿业（集团）有限责任公司碱沟煤矿2001年2月16日透水事故。（四）、严密组织探水掘进在有足够帮距、超前距和控制密度的钻孔掩护下，掘进巷道接近积水体，然后利用钻孔将老窑积水放出来。探水掘进要注意以下几个方面：1、探水眼的方位、倾角、深度要验算，保证准确无误，要将连同钻孔穿过煤层或顶、底板岩层的深度和长度，准确地填绘在探水图上（1：200或1：500），掘进时方位和距离要经常检查。2、探水眼要安装套管和孔口控水装置，钻进前必须进行耐压试验，保证一旦探透积水可有效控制3、探头迎头及顶、帮必须加强支护，钻机必须安装牢固。4、探水地点有安全撤人的避灾路线，有向受其威胁的相邻地点发出警报信号的装置，有定期检查有害气体的制度。5、要制定安全操作规程，预防有毒有害气体溢出伤人的专门的安全技术措施。（五）、特别注意近探近放和贯通积水巷道或积水区发现近距离探到水体，必须迅速加固钻孔周围及巷道顶帮，另选安全地点，在较远处打孔放水或扫孔冲淤，通捣淤泥时要制定安全措施。（六）、重视自采自掘采空区废巷积水的探放1、对原不积水的区域要分析重新积水的条件和可能，经常圈定积水区。2、注意少填漏填的峒子。3、不能盲目进行近探近放。（七）钻、物探结合问题积极采用物探手段，帮助圈定积水区。但钻、物探结合，必须以钻探为主，物探资料要有钻孔验证。第三节松散空隙水害的防治一、主要研究内容1、查清一般条件。2、必须查明具体工程地点（如立井筒、斜井、上回风道位置、采区、采煤工作面等），研究区的松散沉积层的结构和厚度，其下基岩的结构和厚度以及两者之间的接触关系。二、查明条件的主要方法手段1、煤田地质勘探2、补做水文地质勘探工作3、如果条件相对清楚，可采取“以治带查”、“查治结合”的方针。例