矿井水害及其防治（姜海纳）.ppt

矿井水害及其防治,太原理工大学姜海纳,提纲,一、矿井水害及其危害二、煤矿水害的形成三、煤矿水害类型及其特点四、煤矿水害防治技术五、矿井水害预测预报技术方法,2,1.矿井水害及其危害-矿井水害相关概念,矿井涌水在矿井建设和生产过程中，各种类型的地表或地下水进入井下采掘工作面的过程，称为矿井涌水。矿井突水当矿井涌水量大、来势快时，称为矿井突水，其危害极大。矿井水不管通过哪种方式进入煤矿井下的各种涌水称为矿井水。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。,1.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。,提纲,一、矿井水害及其危害二、煤矿水害的形成三、煤矿水害类型及其特点四、煤矿水害防治技术五、矿井水害预测预报技术方法,9,矿井充水条件分析，是矿床水文地质学重要研究内容之一，也是矿井水文地质工作的重要环节之一。,矿井充水条件分析内容,2.矿井水害的形成-矿井水害形成条件,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,矿井生产过程中可能遇到的各类突水事故,其充水的水源主要有以下几种1.大气降水大气降水是矿井水的主要补给来源。所有的矿井充水，都直接或间接受到大气降水的影响。,图1-1自然界中水的循环,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,2.地表水地表水体包括江、河、湖、海、水库、灌渠、山谷冲沟、稻田、洪区、沼泽、坑塘以及地面沉陷积水区等，这些水体一旦进入井下都可能形成水灾。地表水体的主要来源是大气降水，也有的来自地下水。煤矿在开采浅部煤层时，地表水经过有关通道会进入煤矿井下，形成水患，给生产和建设带来灾害。,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,当地表水成为矿井充水水源时，它对矿井的充水程度，取决于地表水体水量大小、地表水与地下水之间联系密切程度、充水岩层的透水性、地表水的补给距离等因素。只有具备上述诸因素的有利方面，地表水才能成为矿井水的重要来源，否则，地表水不一定成为矿井充水水源。地表水具有明显的季节性特点。雨季降雨量猛增，河、湖水位上涨，山区就可能形成洪水，威胁矿山生产。,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,3.地下水赋存于地表以下岩层空隙中的重力水称地下水。岩层的空隙是地下水存在的先决条件，也是地下水储存和运动的场所，所以空隙的大小、多少、形状、联通性和分布规律直接影响到含水岩层的含水性及富水性。,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,地下水按照埋藏特点可分为潜水和承压水（1）潜水指埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水。,潜水示意图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）,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,（2）承压水处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水）。,承压水示意图1含水层；2隔水层；3地下水流向；4自流井；5喷泉；6断层；a补给区；b承压区（分布区）；c排泄区；,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,4.老窑积水古代的小煤窑和近代煤矿的采空区及废弃巷道由于长期停止排水而积存的地下水，称为老窑积水。这种涌水的特点是水量较大、来势凶猛、破坏性大、酸性强、具有腐蚀性，而且常伴随有毒有害气体涌出，当生产矿井遇到或接近它们时，往往容易突水，而且来势凶猛，水中携带有煤块和石块，有时还可能伴有有毒、有害气体的涌出，是矿井水防治中应重点注意的防治对象。,2.矿井水害的形成-矿井水害水源,煤矿常见的水源,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,矿井周围的充水水源只是构成矿井涌水的一种潜在威胁，开采时能否进入井巷，取决于是否存在充水通道。充水水源只有通过过水通道，才能形成矿井涌水。掌握哪种水源是通过哪种类型的通道和具体渗透路线进入矿井，就可以为矿井水治理提供依据。矿井涌水通道来自多方面，大致可以划分为天然通道和人为通道两种。1天然通道。主要有构造断裂破碎带、岩溶陷落柱、隐伏露头天窗和隔水层变薄区等。2人为通道。主要有采空区冒落裂隙带、封闭不良的钻孔和矿井井筒等。,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,（1）构造断裂带与接触带矿区含煤地层中存有数量不等的断裂构造，它不仅使断裂附近岩石破碎、位移，也使地层失去完整性，从而成为各种充水水源涌入矿井的通道。地层的假整合或不整合的接触带，由于空隙发育，当它与水源靠近时，也可能成为地下水进入矿井的通道。无论是构造断裂带还是接触带，它们都是地层中破碎而变弱的地带，对于矿井充水具有重要的意义。,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,（2）导水陷落柱岩溶陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的巨厚可溶岩体，在地下水溶蚀作用下形成巨大的岩溶空洞。空洞顶部岩层，当其失去对上覆岩体支撑能力时，上覆岩体在重力作用下向下垮落，充填于溶蚀空间中。因其剖面形态似一柱体，故称岩溶陷落柱。,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,（3）采矿造成的裂隙通道煤层开采后，采空区上方的岩层因下部被采空而失去平衡，相应地产生矿山压力，从而对采场产生破坏作用，必然引起顶部岩体的开裂、垮落和移动。塌落的岩块直到充满采空区为止，而上部岩层的移动有时可以达到地表。根据采空区上方的岩层变形和破坏情况的不同，可划分为三带，三带之中的冒落带、裂隙带就是矿井充水的良好通道。,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,覆岩移动破坏分带示意图Ⅰ垮落带；Ⅱ裂隙带；Ⅲ弯曲带a竖向裂隙；b离层裂隙；c地表裂隙1不规则垮落带；2规则垮落带,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,（4）封闭不良的钻孔勘探或生产建设时期，井田内施工许多钻孔，均可揭穿煤层和各含水层，构成沟通含水层的人为通道。按规程要求，钻孔施工完毕后必须用水泥封孔，其目的一方面保护煤层免遭氧化，另一方面为了防止地表与地下水体的直接渗透联通。钻孔封闭不良或没有封闭情况下，当开采接近或揭露，造成涌水乃至突水。,2.矿井水害的形成-矿井水害通道,（5）岩溶塌陷及天窗具有一定厚度松散层覆盖的岩溶矿区，因矿井排水后，导致地表产生的塌陷称岩溶塌陷。天窗是指含水层顶板隔水层由于岩相变化或隔水层受后期冲刷而失去隔水性的部位。天窗的存在本身就是一个连通两个含水层的通道，导致邻层地下水甚至地表水涌入矿井。掌握天窗的具体分布和范围对了解矿井水的组成和治理极为有益。,,2.矿井水害的形成-充水强度分析,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,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。,提纲,一、矿井水害及其危害二、煤矿水害的形成三、煤矿水害类型及其特点四、煤矿水害防治技术五、矿井水害预测预报技术方法,45,3.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,掘进工作面,其他地点,按突水地点分掘进工作面突水次数和死亡人数，分别占较大水害事故的55和66，亦双居第一。因此，掘进工作面是矿井水灾事故的“多发地点”，要严加防范。,起55,人66,起45,人34,3.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,,3.矿井水害的类型与特点-水害类型,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,由于突发洪水、水位上涨或井下防水煤（岩）柱留设和采掘工程活动不当导致煤层顶板煤（岩）体发生抽冒、工作面区域内存在导水断裂地质构造、超采防水煤柱等，使采掘工作面与地表水体产生水力联系，地表水会迅速溃入井下，发生突水事故。可进一步分为两种类型河（溪）水倒灌型大强度降水涌入型,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,河（溪）水倒灌型洪水、洪峰来临时，洪水易冲毁矿井挡水墙后直奔井巷。如果是平硐开拓，洪水会淹没平硐并在洞口附近堆积大量泥沙和杂物；如果是斜井或平硐-暗斜井开拓，洪水将沿斜井进入下山井巷。,,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,河（溪）水倒灌型平常沟水流量仅有每秒数公升甚至为干沟，当地或上游汇水区域遇强降雨时，有一定汇水面积的冲沟流水可猛增上百倍甚至数百倍，峰值流量可达每秒数立方米。沟水洪峰峰值流量虽然短暂，但它的势能大、冲击力强。携带有大量石块、杂物的冲沟洪水易冲毁冲沟旁侧挡水墙后溃入井巷。。,,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,大强度降水涌入型井地表采空冒落塌陷裂隙发育或岩溶发育地区，在洪讯期发生大强度降水时水力疏导强度猛增，并瞬间形成降水及地表水进入井巷的畅流通道，造成矿井涌水量短时增大数十至数百倍，原抽排水能力远远不能承受而发生淹井事故。多有黄泥、沙溃入,某煤矿一号井南翼502工作面地表水、黄泥溃入示意图,,地表水害（案例）太原西山官地矿暴雨（洪水）淹井事故1996年8月4日，太原西山暴雨引发洪水，通过小煤矿涌入官地矿，从平硐流出。井巷被淤泥充填，停产6个月，迎泽西大街堵塞，1个月不通车山西省吕梁市兴县魏家滩镇马圜圜煤矿洪水淹井事故2007年7月22日，，因山洪暴发，造成河床下采空区发生塌陷，沉陷面积约800m2，洪水经采空区溃入矿井，导致11人死亡。吉林梅河一井，水库的水与泥沙涌入井下事故1977年12月19日，上山绞车房施工，距水库底仅7米，发生透水，64人死亡，93人负伤。,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,,地表水害（案例）,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,,地表水害（案例）,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,,地表水害（案例）,3.矿井水害的类型与特点-地表水害特点,老空水也称老塘水包括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、矿井本身和周边生产矿井形成的采空区积水。回采工作面的老塘，废弃巷道等空间，如果没有自流排水条件，往往积水，水量的大小取决于积水面积。当采掘工作面遇到这些积水区时，会发生老空水直接溃入工作面，危及人身安全。“十一”五期间（2006-2010年）全国3人以上水害事故140起，死亡1083人。其中老塘水害129起，死亡971人，事故起数和死亡人数分别占较大事故92.1和89.7。,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,老空积水体的特点是水体压力传递迅速，来势凶猛，流动与地表水流相同，容易造成重大水灾事故。又可分为上部老空水害侧向老空水害,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,上部老空水害受降水补给，老窑积水量逐年增大，水位抬升、静水压力增大。同时，经长期积水浸润-渗透作用，防水煤柱强度降低并向极限平衡状态靠近。由于降水或地表水的注入引起的静水压力的正向突变或井下爆破震动的驱动，防水煤柱瞬间崩解或失稳倾倒，老窑积水以强势能态倾泻进入生产井巷，形成老窑透水事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,老空积水害的特点是水体压力传递迅速，来势凶猛，流动与地表水流相同，容易造成重大水灾事故。老空水害事故一般均为责任事故1989年6.13，芦岭矿一个从切眼施工的风巷沟通上阶段老塘水，大量老塘水瞬间涌出，水和煤通过切眼进入机巷的洼窝处，堵住了撤退路线，报废巷道300m，淹没巷道400m，排水和清理工作十分困难，9名矿工遇难。1990年石台矿在一个联眼中探放上阶段的老塘水放水钻孔被堵，用压风吹孔时，被水侵软的煤柱垮塌，老塘水瞬间涌出，冲坏轨道，冲挎棚子，两名矿工牺牲。1997年8月，桃园矿1022工作面边界上山探放老塘水。钻孔被堵，误以为老塘水放净，放炮时大量老塘水溃入，除躲避峒中的人外，五名矿工全部死亡。,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,大兴煤矿老空积水特大水灾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。,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,该矿位于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。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。,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,大兴煤矿老空积水特大水害事故,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。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.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,大兴煤矿老空积水特大水害事故,水害事故发生经过2005年8月7日13时13分，发生透水，主副井筒均有雾气冒出，出现反风现象。13时30分，调度室接到-290m水平西三暗斜井绞车房（-281m）电话“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，水位涨至离主井口80m（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,大兴煤矿老空积水特大水害事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,水害事故的原因经调查和专家组技术鉴定，在主井东翼四煤-400m石门以东150m附近，由于煤层倾角大（75）、厚度大（3-4m），小断层发育，煤质松散易塌落，导致-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。,大兴煤矿老空积水特大水害事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,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，透水强度28817m3/h。范围＋583.168m以下标高所有巷道被淹，153名矿工被困，经过急时抢救，115人获救，38人遇难。,王家岭煤矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,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.,王家岭煤矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,,同煤集团姜家湾矿老空积水特大水灾事故,3.矿井水害的类型与特点-老空水害特点,顶板含水层水害多为砂岩孔隙、裂隙承压含含水层，也有岩溶含水层（如南方型龙潭组煤系地层的顶部就发育有长兴灰岩含水层）和潜水含水层如彬长矿区部分区域。主要接受同层侧向渗流补给和上覆含水层越流补给，也有大面积出露接受大气降水和地表水补给的。一般以静储量为主，不会构成大的威胁。但在局部（如含水层加厚，断层发育，出露地表、尤其巨厚坚硬岩层下可能产生“离层水体”）地段或为岩溶水时，也会出现水量大，时间长的出水，甚至发生溃入性突水。,3.矿井水害的类型与特点-顶板水害特点,顶板砂岩含水层水害（案例）杨庄矿3510工作面，顶板有一层厚达10米的岩浆岩，含水较为丰富。工作面开采29m时发生了一次涌水量65m3/h的突水；过压切眼开采20米时，又发生涌水量达40m3/h的突水，对生产影响很大。朱仙庄矿的84下最后一个综放工作面，快收作时顶板砂岩出水，最大水量有70m3/h，使回采和收作都很被动。险些造成采区排水系统被淹。照金煤矿2013年7月19日，当118工作面在推采至180m处时，发生重大突水事故，瞬时最大涌水量达到2000m3/h，总突水量5万m3左右，工作面被淹，因当日八点班工作面瓦斯异常将人员撤出，未造成人员伤亡。,3.矿井水害的类型与特点-顶板砂岩水害特点,顶板砂离层水岩含水层水害（案例）海孜矿745工作面发生了顶板砂岩水溃入式突水事故。强大水流迅间涌出，冲出工作面下部矸石400多方，沿途所有具有一定坡度的巷道底板严重冲刷，5名工人未来及撤离而遇难。水流到达石门口运输大巷时，最大淹没深度在水沟盖板上0.4m，测算最大涌水量在3778m3/h。原因7煤顶板存在巨厚火成岩岩床，属“坚硬完整”岩，与下伏煤系地层之间发生不均匀下沉，在10煤先期开采过程中已经产生“离层”并充水，形成次生水体。7煤开采时，顶板剧烈活动，产生动能冲击封闭水体突破有限隔水层进入工作面。,3.矿井水害的类型与特点-顶板砂岩水害特点,顶板砂离层水岩含水层水害（案例）玉华煤矿1412和1418两个工作面曾多次出现顶板离层突水，1412工作面最大出水量达到2000m3/h，1418工作面最大出水量为600m3/h。,3.矿井水害的类型与特点-顶板砂岩水害特点,顶板水害发生主要是由于开采煤层顶板运动产生。上覆岩层的移动和破坏，形成了充水通道，使上部水体中的水渗入或溃入井下，形成灾害。根据“上三带理论”（还有学者提出上四带）开采煤层之上存在三带冒落带、导水裂缝带、弯曲带。冒落带和导水裂缝带统称冒裂带,3.矿井水害的类型与特点-顶板水害机理,采动条件下覆岩破坏的规律,冒落带指采矿工作面放顶后引起的直接垮落破坏。该带不仅透水而且透砂。裂隙带指冒落带之上，大量出现的切层、离层和断裂隙或裂隙发育带。该带不会透砂但能透水。弯曲带指裂隙带以上至地表的整个范围内岩体发生弯曲下沉的整体变形和沉降移动区。访带一般不具备导水能力。,3.矿井水害的类型与特点-顶板水害机理,水经覆岩涌入矿井机理,开采煤层距离含水层（水体）较远，冒裂带触及不到含水层（水体），且含水层水压不足以破坏冒裂带之上的隔水层，弯曲带内的岩层虽然也可能存在伸张裂隙或离层，但这些裂隙互不连通。不会发生溃水。开采煤层距离含水体近，冒裂带直接进入含水层，则含水层水会涌入井下。若冒落带达到含水层，不仅会发生突水事件，还会发生溃沙事件。,3.矿井水害的类型与特点-顶板水害机理,3.矿井水害的类型与特点-底板水害,煤层底板水害的基本概念煤矿底板水害是指发育于主要开采煤层底板直接或间接含水层中的水在矿井采掘过程中通过天然或人为扰动的导水通道进入矿井并给矿井带来灾害的过程与结果,3.矿井水害的类型与特点-底板水害,底板水的危害煤层底板承压充水含水层水害是我国煤矿水害频率最高、危害程度最大的一种灾害，多次造成突水淹采煤工作面、淹采区、淹水平、淹整个矿井的恶性事故。上世纪80年代与50年代相比，突水频率增长2.57倍。1956-1986年30年间，淹井222起，突水1600次，1318人丧生。1984-1985年一年间，全国因底板突水而淹井事故22起，仅开滦、焦作、肥城就有6对井被淹。峰值水量高达2050m/min，世界之最。,3.矿井水害的类型与特点-底板水害,底板灰岩水的危害尤其是灰岩底板水害占全国各类水害事故的70％左右，往往发生恶性事故。1988年10月24日，杨庄矿2617综采面发生底板灰岩突水，水量为3153m3/h，造成二水平被淹。2005年1月25日，朱庄矿3622综采面发生水量达1420m3/h的突水灾害，造成重大经济损失。1996年，皖北的任楼矿8煤层工作面，遇到了陷落柱，涌水量近3.8万m3/h，水温42℃以上，造成淹井。1984年，开滦范各庄矿2171综采面，发生了世界罕见的突水灾害，奥灰高压水经陷落柱溃入矿井，水量达12万m3/h，23小时就淹了一个年产310万吨，开采20年的大型机械化矿井。9名矿工未及时撤出遇难,3.矿井水害的类型与特点-底板水害,底板灰岩水的危害（典型案例）神华骆驼山煤矿底板奥灰岩溶承压特大水灾事故2010年３月１日７时２０分左右，骆驼山煤矿在基建巷道施工中发生透水事故。骆驼山煤矿于２００６年５月开工建设，由神华集团乌海能源有限责任公司建设，中煤西安设计工程有限责任公司负责设计，设计生产能力为每年１５０万t。当班井下共有作业人员７７名，经抢救有４６人相继升井，其中１人死亡，７人受伤，３１人被困井下。,3.矿井水害的类型与特点-底板水害,底板灰岩水的危害（典型案例）神华骆驼山煤矿底板奥灰岩溶承压特大水灾事故事故原因掘进过程中掘进工作面底板奥灰水突水造成的，突水的具体位置大致在施工的井下16号煤层掘进工作面。骆驼山煤矿透水事故暴露出了掘进施工探放水管理和工程承包中安全责任不落实、不到位等问题。,处于灰岩承压含水层上开采的工作面，当底板隔水层的阻水能力不能抵御水压时，就会发生灰岩含水层大量出水。按出水通道的不同，可分为无构造底板突水、陷落柱和断层突水突水等几个类型。“下三带”理论Ⅰ底板破坏带；Ⅱ完整岩层（隔水层）【保护】带；Ⅲ承压水导高带。,3.矿井水害的类型与特点-底板突水机理,无构造底板突水机理在采掘活动中，由于岩层的原始平衡状态遭到破坏，巷道或回采工作面底板在水压和矿山压力的共同作用下，底板隔水岩层开始变形，产生底鼓，继之出现裂缝。当裂缝向下发展延深达到含水层时，带有压力的地下水便会突破底板涌人矿井，造成突水事故,3.矿井水害的类型与特点-底板突水机理,岩溶水突水（案例）四川龙滩矿井“10、4”突水事故龙滩矿井回风系统尚未施工段斜长181m，位于龙王洞背斜西翼膝状构造部位，长兴组（P2c）地层。在长兴组灰岩中，标高643m下山施工碛头见地下河，该区域还埋藏有地下岩溶湖等大小岩溶积水体26处（事故后物探成果显示）以上。事故前，回风上山施工碛头标高553m，碛头正面岩墙厚度0.6～1.0m以远为地下岩溶湖。因岩溶湖静水压力大，另有放炮震动的叠加，岩墙瞬间进入极限平衡状态而被剪切摧毁，岩溶湖水、淤泥及块石等突入巷道，死亡28人，摧毁整个井巷系统全部设施设备。之后，又在原突水位置发生三次突水。以上四次突水共疏干岩溶水静储量约98.65万m3，淤泥6.54万m3，搬运大块石150m3/105块，造成灾难性岩溶突水事故。,3.矿井水害的类型与特点-底板突水机理,岩溶水突水（案例）四川龙滩矿井“10、4”突水事故,3.矿井水害的类型与特点-底板突水机理,,岩溶水突水（案例）华蓥山隧道岩溶突水事故华蓥山隧道（双洞）西段位于龙王洞背斜西翼，嘉陵江组和飞仙关组灰岩夹钙质泥岩层段，岩溶十分发育。隧道路面标高505米，隧道上方洞湾地下河出口标高540米，广洞湾地下河出口标高655米。隧道所揭露的多处被黄泥、砂砾等充填并半固结的岩溶洞穴与两地下河相连接。经过25～30天的浸润和压力传导，历经潮湿、淋水、股状出水过程，洞穴充填物处于崩解的极限状态。4月30日，该地区降大雨，降水量达132mm，在水头压力驱动之下，上部两地下河河水摧毁溶洞充填物溃入隧道，最大突水量达7.95m3/s。之后，在111天之内，在同样位置，先后发生九次岩溶突水。,3.矿井水害的类型与特点-底板突水机理,,岩溶水突水（案例）华蓥山隧道岩溶突水事故,3.矿井水害的类型与特点-岩溶水突水案例,,,由于煤系地层在地质历史时期中不断向奥灰溶洞垮落，冒落的岩块不断冲填形成一个质地疏松岩溶陷落柱，导水性很强，同时由于陷落柱的赋存条件孤立而隐蔽，事前难以探查发现，防治难度极大，所以造成灾难性的岩溶陷落柱水害。,3.矿井水害的类型与特点-陷落柱水害,,3.矿井水害的类型与特点-陷落柱水害,1984年6月开滦范各庄矿在回采距煤层底板奥陶系灰岩含水层超过200m的第七号煤层时，这个岩溶陷落柱是一个短轴46m、长轴67m的椭圆形岩溶陷落柱，柱体冒落高度竟达200m，顶部直到七号煤层顶板，由于岩溶陷落柱沟通了煤系地层与奥灰强充水含水层的水力联系，发生了突水量高达2053m3/h的恶性突水淹井事故，损失巨大，在世界采矿史上留下了令人难以置信的案例。,3.矿井水害的类型与特点-陷落柱水害,断层破碎带突水水害，本身是矿井一大水害，也可与老空水、煤层顶板含水层、底板承压含水层、地表水体等发生水力联系而引起突水水害，是煤矿水害类型中最普遍的一类。断层破碎带可以沿断层走向很长一段范围内普遍含（导）水而引发水害，也可以是局部的一小段、一个点导水而诱发突水水害。有的断层破碎带原始状态是不含（导）水的，但由于采动条件下引起顶板导水裂隙提高了上限或底板岩体裂隙的存在，断层破碎带发生活化而转化为导水断层，发生矿井突水水害。如1982年8月23日江西丰城矿务局云庄煤矿因遇断层两次淹井。,3.矿井水害的类型与特点-断层破碎带水害,①煤层发潮发暗由于水的渗入，使煤层光泽明显变暗淡、松软，如果挖去一层仍是这样说明附近有积水。②巷道壁或顶板“挂汗”它是积水通过岩石微小裂隙时凝聚于岩石表面的水珠，顶板“挂汗”多呈尖形水珠。而煤炭自然发火预兆中的“挂汗”则常常是平行水珠，为蒸汽凝结于顶板而形成。,3.矿井水害的类型与特点-突水一般预兆,③煤层变凉煤层含水时能吸收人体的热量，用手触摸时会有发凉的感觉，而且手放的时间越长感到越凉。它还可使空气变冷、产生雾。④工作面顶板淋水加大有时可出现压力水头。,3.矿井水害的类型与特点-突水一般预兆,⑤从煤层或岩层裂缝中挤出“嘶嘶”水叫声表示有涌出危险；出现压力水流，这是离水源很近的征兆；若出水混浊，说明离水源较近；若出水清净，说明距离水源稍远。⑥工作面有害气体增加积水区向外散出的主要有害气体有硫化氢、二氧化碳、甲烷等。⑦煤壁或巷道“挂红”水的酸度大、味发涩、有臭鸡蛋味，通常属于“死水”，这是老空积水的征兆。,3.矿井水害的类型与特点-突水一般预兆,①老空水透水征兆由于老空水积存时间较长，水量补给较差，故称之为“死水”。老空水透水征兆有挂红、酸性大、水叫、发涩、有臭鸡蛋味、有铁锈色水迹等特点。②岩溶水透水征兆由于洞内积水长期侵蚀溶岩，所以水多呈灰色或灰黄色并带有臭味，有时也有挂红现象。底鼓，有水的嘶嘶声或刺耳水声当采掘巷道接近石灰岩溶洞水时，可能出现顶板来压、裂隙和柱窝内渗水现象。,3.矿井水害的类型与特点-不同水源突水预兆,③断层水透水征兆断层水破碎带中的地下水一般是流动的，补给也较充分，故称“活水”。所以，很少出现挂红现象，水无涩味而发甜。在岩巷中遇到或接近断层水时，有时在岩缝中可见到淤泥，水较混浊多呈黄色。当采掘面接近含水断层破碎带时，会出现矿山压力增大，折梁、断柱、顶板下沉、底鼓、淋水增大等现象。,3.矿井水害的类型与特点-不同水源突水预兆,④底板灰岩含水突水征兆工作面压力增大，底板鼓起工作面底板产生裂隙，并逐渐增大沿裂隙或煤帮向外渗水底板破裂，沿裂隙有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声和刺耳水声。底板发生“底爆”，伴有巨响，水大量涌出,3.矿井水害的类型与特点-不同水源突水预兆,⑤松散冲积层水突水征兆冲积层水一般开始涌水量较少，夹带泥砂，水色发黄，以后水量急剧增大的特点。冲积层水一般不至于构成对人体的伤害。,3.矿井水害的类型与特点-不同水源突水预兆,提纲,一、矿井水害及其危害二、煤矿水害的形成三、煤矿水害类型及其特点四、煤矿水害防治技术五、矿井水害预测预报技术方法,106,4.矿井水害防治,,4.矿井水害防治,主要防治水措施,4.矿井水害防治-地面水害防治,地面防水是指在表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水涌入工业广场或渗入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线。特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要。地面水防治主要采取以下几种措施和方法,4.矿井水害防治-地面水害防治,（1）河流改道矿区范围内有常年性河流流过且与矿井直