我国煤矿水害现状及防治技术.pdf

第卷第期煤炭科学技术年 月 我国媒矿水害现状及舫治技束 煤炭工业部生产协调 司 月巴城 矿务局陶阳煤矿 李德安 张勇 摘要阐述 了我国煤矿遭受水害的现状 、 类型 、 原因及危害性 , 提 出了 “ 管 理是 中心 , 工程是基础 , 科技进步是关键 ” 的原则 , 对不同水害类型的矿区采取不 同措施 , 防止重大水害事故 的发生 , 减少水害损失 , 保证煤矿安全 生产 。 关键词矿井水害防治 水害是我国煤矿五大自然灾害之一 , 严 重制约着煤炭工业的健康发展 。 近年来 , 因 各种原因 , 重大水害事故时有发生 , 造成严 重的经济损失和 人员伤亡 。 特别是乡镇煤矿 的防治水害意识比较淡薄 , 一旦发生水害 , 往 往造成重大人员伤亡和淹井事故 。 分析水害 发生原因 , 采取相应措施 , 防止重大水害事 故发生 , 减少水害损失 , 保证安全生产 , 是 煤矿企业巫待解决的重要课题之一 。 我国煤矿水害现状 我国煤矿分布范围广 , 水文地质条件复 杂 , 开采历史悠久 , 受水害威胁严重 。 据不 完全统计 , 全国煤矿发生人以上死亡水害 事 故 “ 八 五 ” 期间比 “ 七五 ” 期 间增加了 。 尤其近年 , 大型水害事故呈明显 上升趋势 , 仅年就连续发生 了多起 突水淹井事故 , 损失巨大 。 目前 , 全国煤矿遭受水害威胁的储量高 达 。多亿 不包括开采浅部露头煤及山 洪 、 泥石流威胁储量 , 主要分布在约占全国 产量的华北 、 华东 、 华南等工业发达地 区 。 “ 九五 ” 期间 , 如果不及时采取相应的防 治水对策 , 将会使一大批受水威胁的矿井提 前报废 , 预计年影响产量千万 , 必须 引起我们高度重视 。 水害现状如下 全国煤炭工业建设高产高效矿井技术经验交流 会为了加快煤炭工业高产高效矿井建设 , 促进科 技成果的转化 , 消化吸收国外先进技术 , 交流建设高 产高效矿井的经验 , 加速实现向集约化生产的转变 , 提高矿井经济效益 , 煤炭部生产协调司于 ‘ 年 月 一日在辽宁铁法矿务局 主持召开了这次会 议 。 煤炭工业部王显政副部长 、 尚海涛总工程师自 始至终参加这次会议并作了重要讲话 。 来自生产 、 科研 、 大专院校位代表出席了会 议 , 会上代表们就建设 “ 双高 ” 矿井方面的经验进行 了广泛的交流和热烈的讨论 。 旭日 第卷第期煤炭科学技术年月 门地表水体及大气降水造成的水害 地表水水害系指地表水体通过区含水层 露头 、 河流 、 湖泊 、 水库 、 塌陷区 、 古井溃 入矿井造成的水害事故 。 特别是暴雨 、 洪水 溃入矿井造成淹井以及泥 石流 、 滑坡造成的 淹埋矿井及工业广场的灾害 。 我国煤矿基本 上都受地表水威胁 。 此类水患量大 、 面广 , 其 特点是煤层埋藏较浅 , 第四系覆盖层较薄 , 矿区浅部岩溶含水层发育 , 易接受地表水的 补给 。 近几年来因洪水发生地表水溃入矿井 及泥石流 、 滑坡等水害事故有增无减 , 加之 小煤窑滥采乱挖 , 地表植被破坏严重 , 导致 地表水导入井下而淹井 , 损失巨大 。 年 雨季 , 全国个省市个矿务局对 矿井遭受暴雨袭击 , 冲走煤炭余万 , 影 响产量余万 , 直接经济损失亿 元 。 年部份地区遭受百年不遇 的洪涝灾 害 , 又有个省 市个矿务局对生 产矿井遭受水灾 , 矿井被淹 , 冲毁淹没巷道 万 , 居民住 房万 , 设备 台件 , 冲走煤炭万 , 影 响产量 万 , 经济损失达亿元 。 乡镇煤 矿雨季受灾更加严重 。 松散层水冲积 层水 水害 松散层水水害系指冲积层中含富水性强 的含水层 , 如流沙 、 砂石层水在煤矿开采过 程中溃入矿井而造成的灾害 。 受此类水害威 胁比较严重的有淮南 、 淮北 、 徐州 、 大屯 、 鹤 岗 、 辽源等局 。 该类水害威胁的煤炭储量约 亿 。 造成此类水害事故的主要原因一是受 强含水冲积层威胁的煤层开采过程中 , 防水 煤岩柱难以留设 , 冒落带直接进入松散强含 水层造成溃水甚至溃泥砂事故 , 或导水裂隙 带进入冲积层强含水层造成溃水事故 , 其中 有些 急倾斜煤层开采过程中 , 更容易发生溃 水事故 。 二是在断层破碎带 、 裂隙发育段 冒 落高度特大 , 造成溃泥砂 、 溃水事故 。 老窑水和采空区积水造成的水害 古窑老空区水一般处在埋藏较浅 、 开采 年代较久的煤层 , 煤层开采的情况难以掌握 , 积水量 、 积水范围不清 。 因积水中含有有害 物质 , 一旦透水 , 易造成工作面停产和人身 伤亡事故 。 采空区积水指矿井采后的采空区或巷道 积水 , 当下水平或下分层开采接近积水区又 未进行探放水 , 或探放水过程中未按规程规 定执行而造成透水事故 。 此类事故往往造成 人身伤亡 , 淹面淹水平 。 这类水害事故约占所有煤矿水害事故的 。 其中地方国有煤矿和 乡镇煤矿更为严 重 , 高达以上 。 含水层突水水害 因煤层开采影响到顶底板及厚层灰岩含 水层造成的水害 , 也是我国分布最广 , 危害 最严重的一种水害 , 遍及我国南北大部分地 区 。 如北方有开滦 、 峰峰 、 邯郸 、 邢台 、 井 隆 、 焦作 、 鹤壁 、 郑州 、 肥城 、 淄博 、 临沂 、 南票 、 通化 、 韩城 、 澄合等局南方有南桐 、 丰城 、 萍乡 、 煤炭坝 、 涟邵 、 华鉴山等局 。 随 着矿井的延深和开采范围的不断扩大 , 水压 增大 , 突水频率高 , 以致受岩溶水威胁的各 大水矿区频繁地发生突水灾害 ,“ 六五 ”期间, 仅年至年的一年多时间内 , 全国 就发生这类突水淹井事故起 , 经济损失逾 亿元 。 年第四季度到年第一季 度 , 先后又发生了义马新安 、 峰峰梧桐庄 、 井 隆临城 、 皖北任楼等多起突水淹井重大恶性 事故 。 小煤窑造成的水害 近年来 , 乡镇煤矿发展迅猛 , 非法开采 , 滥采乱挖 , 超层越界现象严重 , 尤其是江西 、 湖南 、 山西 、 河北 、 贵州 、 四川等省更为突 出 。 由于多数 乡镇煤矿采的是浅部煤层 , 与 地表水和老空积水关系密切 , 有些乡镇煤矿 采的是水文地质条件复杂 、 受水威胁相对严 第卷第期煤炭科学技术年 月 重的边角难采地段 , 有的甚至私采各类防水 煤柱 , 因此稍有疏忽 , 即导致水害事故 。 据统计 , 年末 , 在全国国有重点煤 矿井田范围内小煤窑高达处 乡镇煤 矿处 、 个体煤窑处 , 其中无证 开采的处 , 占小煤窑总额的 。 这 些小煤窑未经批准滥采乱掘各类煤柱 处 , 直接影响大矿生产的有处 , 小窑与 国有重点煤矿掘通处 , 造成严重透水事 故次 , 造成了严重的经济损失和人员伤 亡 。 此外 , 与国有煤矿无关的万多个小煤 窑 , 每年突水伤亡 人数和经济损失更为严重 。 如年月 日 , 江西丰城矿务局龙溪 矿下透老空区水淹井 , 突水量 , 不到龙溪矿涂坊井同时淹井 , 直接经 济损失万元 。 年月 日 , 潞安 矿务局五阳矿因小煤窑开采河漫滩煤柱 , 水 库溢洪 , 矿井被淹 , 一水平报废 , 影响产量 万 , 经济损失亿元 。 而小窑本身也 因无防排水设施以及盲目滥采乱挖 、 超层越 界开采 , 造成重大伤亡和淹井事故 。 水害防治对策 提高对防治水害的认识 。 坚持 “ 安 全第一 、 预 防为主 ” 的方针 , 以提高经济效 益为中心强化行业管理 。 依靠科技进步 , 加 强技术管理 , 加大工程投入 , 坚持 “ 查明条 件 , 查治结合 , 预 防为主 , 疏堵截排 , 综合 治理 ” 的防治水原则 , 力争少淹井 , 少死人 , 把水害事故降到最低限度 。 针对水害类型 , 采取有效防治措施 。 根据以往成功经验 , 我国煤矿水害防治的原 则是一靠管理 , 二靠工程投资 , 三靠科 学技术进步 。 对不同水害类型的矿区采取不 同措施 , 保证受水威胁严重矿区的稳定和发 展 , 减缓衰老矿井报废的速度 。 地表水害的治理 。 由于地表水水害 来得突然而迅猛 , 无法抗拒 , 迫使井下作业 人员无法撤出 , 往往造成重大损失和人身伤 亡 。对此类水 害的防治有一条重要 的经验是 防水重于排水 , 即防重于治 。 加强对地表水 体河流 、 水库 、 塌陷积水区等充水因素的分 析 、 观测减少和防止水体向矿井渗漏和溃 入 。 采取截断补给水源 、 疏堵漏水段 、 辅砌 和改造河流 、 填排塌陷区积水 。 松散层冲积层水水害的防治 。 首 先要查清冲积层的沉积特征 、 含水层厚度 、分 布范围及富水性 。 并通过多种试验手段充分 掌握本区煤层开采后所产生的冒落带及导水 裂隙带发育范围和高度 , 合理留设 防水煤岩 柱 , 选择正确的开采和支护方法 。 如山东枣 庄矿务局柴里煤矿 , 第四系砂层含水丰富 , 该 矿在试验开采阶段 , 首先对第四系含水层做 了详细的勘探 , 掌握了其分布规律及富水性 , 在开采过程中对 “ 两带 ” 发育高度进行了多 种手段的试验 , 充分掌握了炮采 、 综采后的 “ 两带 ” 发育规律 , 合理 留设了防水煤岩柱 , 即 冒落带高度加安全系数 , 不进入冲积 层 , 经多年开展未发生突水事故 。 老 窑水和采空区积水的水害防治 。 首先对新采区调查是否存在老空积水的威 胁 , 然后采用物探和钻探等手段查 明积水范 围和积水量 , 在采掘过程中严格执行探放水 有关规定 , 及时探放积水或合理留设防水煤 柱 。 防止老空古空透水 , 不单纯是技术方法 问题 , 管理也占有很大比重 。 近年来 , 乡镇 、 个体煤矿多次发生此类水害事故 , 其主要原 因是在经济利益的驱动下滥采乱掘 , 非法 开采隔离煤柱 、 防水煤柱 , 不执行探放水有 关规定 , 甚至有的乡镇煤矿无可靠的采掘工 程测绘资料和图纸 , 哪里有煤就向哪挖 , 怎 么省劲怎么干 , 从管理干部到工人均缺乏基 本的探放水知识 , 造成此类水害淹井和死亡 人数明显增 加 。 对于此类水害的防治要从体 制和技术管理方面入手 。 含水层突水水害的防治 。 煤炭部和 第卷第期煤炭科学技术年月 各省局厅自年代初就开始组织科研机 构 、 大专院校与大水矿区进行合作 , 联合攻 关 。 通过调查研究 、 典型案例分析 、 现场测 试等手段 , 对此类水害发生的条件 、 原 因进 行了科学的 、 系统 的分析研究 。 特别对华北 型岩溶水害发生的原因已取得 了共识 , 就是 厚层灰岩的富水性及水压是发生突水灾害的 基础 , 隔水层的厚度及岩性特征在突水中起 制约作用 , 采矿动压是引起突水的诱导 因素 , 断裂构造既破坏了隔水层的完整性 , 又决定 着含水层的富水性 , 是发生突水的关键因素 。 通过长期 的探索和实践 , 在此类水害防治技 术方面形成了一套以查明水文地质条件为基 础 , 疏水降压 、 注浆改造含水层的富水性 、 合 理留设断层 防水煤柱 、 注浆加固底板隔水层 、 分区隔离开采 , 减少矿压的破坏作用 , 增大 矿井排水能力等综合防治方法 。 “ 七五 ”、“ 八 五 ” 期间煤炭行业投入近亿元资金完成了 一批重点防治水工程 。 主要有在一些有突 水淹井危险的矿井 , 建立排水能力 为 的强排泵房个 , 高压防水闸 门和 闸墙处 , 实现 了分区隔离 , 提高了 矿井的抗水灾能力先后在开滦 、 邯郸 、 鹤 壁 、 峰峰 、 肥城等十余个矿区开展了以查清 水文地质条件为目的的水文地质补勘工程和 大型联合疏放水试验工程 。 完成各类水文地 质补勘工程万 , 综合治水钻探工程 万 , 使一批有水患 的矿井焕发了青 春完成了项封堵井下突水点工程 , 减少 排水量万丫 , 效果非常显著 。 “ 九五 ” 期 间 , 关键是多方筹集资金增加防治水工程 投入 , 继续进行岩溶水害综合治理技术的研 究试验 。 依据科技进步 , 提高防治水工作的 科技含量 , 搞好防治水技术攻关 。 继续加强 对先进的物探仪器 、 设备和技术方法的引进 和利用 , 使探测手段达到年代国际水平 完善 、 扩大矿井 防排水系统 , 提高抗灾综合 能力和水平强化抢险排水站建设 , 将排水 能力扩大到万进行预防突水的理 论研究提高水害预测预报水平 , 力争 “ 九 五 ” 期 间建立一套完整的 、 科学的 、 成熟可 靠的水害预测预报系统和控制系统积极开 展水害综合治理技术研究试验 。 目前对底板 岩溶水害防治预测方面 , 应重点进行突水机 理的研 究 , 以建立更合理的预测底板突水的 模式 。 应积极引进 、 研制和推广能快速准确 探测掘进前方老空积水 、 含导水断裂 , 底板 隔水层导水裂隙 , 含水层富水性的仪器加 强对快速注浆堵水材料和技术方法的研究和 推广 。 编制好防治水科研与工程规划 , 加 强 防治水宏观调控 。 克服盲目性 , 增加预见 性 , 以最佳的方法 、 最少的投入获取最大的 经济效益 。 总结 我国煤矿遍布全国各地 , 不同地区的自 然地质条件千差万别 , 水害的类型不同 , 其 防治的难度 、 防治途径及方法很不一样 。 有 的已有成熟的方法 , 只要加强管理就可取得 明显效果 , 有的水害发生机理和方法还需要 进一步研究和探讨 。 因此 ,“ 一靠管理 , 二靠 工程 投资 , 三靠科技 ” 仍然是我国煤矿水 害防治的原则 。 管理是中心 , 工程是基础 , 科 技进步是关键 , 坚持这三点才能保证受水威 胁严重矿区的稳定和发展 , 减缓衰老矿井报 废 的速度 , 保证整个煤炭行业蓬勃发展 。 作者简介李德安年生 , 年毕业于北京矿 业学院 , 高级工程师 , 现任煤炭部煤炭生产许可 证办公室副 主任 、 生产协调司生产准备处副处长 。 曾获得国家科技进步 一等奖 、 多次获得省部级科技进步奖 , 发表论文余篇 。 地 址北京市 和平里北街号 , 邮码 。 收稿日期 一一 责任编辑曾康生 第卷第期煤炭科学技术年 月 炼篡科 学 魏纂 五 , , , , , 污 , 兔 雌 盯 , 、 , 召 一 , 主 , , , , , ,, , , 厂 、 ,, , , , , , 一 , , 一 , , 英文翻译孟 宪德 本期技术编辑孙惠兰