煤矿矿井水害及防治

煤矿矿井水害及防治（共12篇）

煤矿矿井水害及防治 篇1

1 矿井主要水害

曹庄井田内部中小型断裂构造、次级褶曲比较发育,煤系中三灰含水层出露并为第四系松散层所覆盖,与第四系下组含水层组具有较为直接的水力联系。构造带局部富水区,如断层破碎带、构造裂隙发育区等,在掘进和回采揭露时可导致矿井涌水量突然增大,对安全生产构成威胁。老空区积水普遍且较为隐蔽,对采掘生产造成潜在威胁。

曹庄煤矿自投产以来,矿井涌水水源主要由3下煤层顶底板砂岩水和部分三灰水组成。3下煤层顶板砂岩水主要以巷道或采面顶板淋水及老塘透水的形式出现,三灰水主要是由于断层引起的。1995年4月17日,307泄水巷由于断层造成三灰抬升,导致巷道掘进迎头进入三灰,发生突水,初始水量90m3/h,最大涌水量123m3/h。突水后,针对本矿的实际情况,对该突水点进行有目的地疏放,使涌水量保持在40m3/h左右,现在水量在15m3/h左右。

奥灰是煤系基底的强含水层,充水空间发育,富水性强,特别是在奥灰的隐伏露头区。本井田田岗断层以西为奥灰的隐伏露头区,接受第四系底部砂砾层水的补给,富水性较强。据钻探资料,奥灰岩芯破碎,裂隙发育,裂隙宽度3~8mm,具0.20~0.40m的溶洞,方解石和粘土质充填。

由于水文地质工作量少,16、17煤层至奥灰间的间距、奥灰的水位及富水性、奥灰压盖隔水层的岩石力学性质、分布及厚度等均未查明,只能根据邻近生产矿井资料结合本井田实际进行评价。

据泉上矿资料,17煤底至奥灰顶间距47~61.5m,奥灰安全隔水层厚度临界值为25~40m,差值由北向南逐渐增大,越向南奥灰的压盖隔水层厚度越大,开采17煤层越安全。本井田由于煤层埋藏相对较浅,奥灰的水压值相对较小,有利于防范奥灰水的底鼓,正常情况下不会受奥灰水底鼓的威胁,但受构造影响,隔水层厚度变小及大断层附近次生构造发育地段(如田岗断层附近),应注意防范奥灰水。

本井田今后应加强针对奥灰的水文地质工作,查明其富水特征、补迳流条件及与其它含水层间的水力联系,特别要查明边界断层的富导水情况,有利于矿井的安全生产。

2 矿井防治水措施

目前,曹庄煤矿防治水措施主要有泵房排水、施工泄水巷和少量泄水孔等。泵房排水分为两级,中央水仓布置在-65m水平井底车场,采区水仓布置在-153m的首采区最底部的3下煤层底板中。现中央泵房设有4台200D43×3型水泵,采区泵房安装3台DA1-100×11水泵。施工泄水巷和泄水孔的主要目的是排放3下煤顶板砂岩水和部分第四系底部砂层水。由于本矿各种水文地质资料较少,对各主要含水层未进行过抽水试验,特别是开采16、17煤层的水文地质条件还不十分清楚,因此在今后防治水工作中要注意以下几个方面:

2.1 本井田大、中型断层比较发育,有些断层的确切位置可能有一定出入,当接近这些断层尤其是规模较大的断层时,应先探后掘,以确保生产安全。

2.2 井田西部边界由于田岗断层(F1)的下盘抬升,现开采采区低于奥灰水头,在井田边界附近奥灰水直接威胁着矿井生产安全。据有关资料,目前井田西部奥灰水位降至-30m,3下煤底板标高按-145m计算(81-13孔3下煤底板标高-143.33m,为井田内田岗断层附近3下煤最低标高孔),根据《矿井水文地质规程》(试行)附录八的公式计算3下煤开采时的断层防水煤柱,计算公式为:

式中:L-煤柱留设的宽度(m);K-安全系数(取4);M-煤层厚度(取7.16m);P-水头压力(MPa),取1.15MPa;KP-煤的抗张强度(MPa),取1.5MPa。

计算结果表明,井田内在开采田岗断层附近3下煤层时,断层防水煤柱为21.72m。因此,为确保奥灰水不致突入矿井造成淹井事故,必须留足防水安全煤柱。同时,应注意搜集邻矿的开采资料,防止破坏边界保安煤柱。

2.3 本井田内1960年以前123队施工的钻孔封孔质量较差,或因资料失散,封孔情况不明。

封闭不良钻孔的存在,对矿井安全生产构成潜在的威胁,使井田水文地质条件复杂化。因此,在今后生产过程中,对于封孔质量较差或封孔情况不明的钻孔尤其是1960年以前施工的钻孔应采取完善的防治水措施,必要的情况下应进行钻孔启封工作,以防出现不测。

2.4 本矿投产至今,各主要含水层均未进行过抽水试验,水文地质勘探程度极低,远不能满足生产的需要,今后应继续加强3下煤开采覆岩裂隙带发育过程及高度的探测验证工作,特别要加强开展下组煤水文地质条件的分析研究,尤其是对十二灰、十四灰对开采16、17煤层充水特征的研究,必要时应进一步投入钻探工程量,掌握十二灰、十四灰、奥灰的富水规律和水位动态变化,搞清采动作用下的矿井充水规律,查明边界断层的富导水情况,以便正确预测矿井涌水量,这对于煤矿安全生产尤其是下组煤的安全开采起到重要的指导作用。

2.5 建立健全的井下水文观测系统,以便分区、分块段、分工作面掌握矿井涌水量及动态特征,布设各含水层的水位动态长期观测孔,以了解各含水层地下水在开采影响下的动态变化规律及其与开采之间的关系,为生产决策和矿井安全管理提供准确的水文地质资料。

3 结论

通过对曹庄煤矿矿井水害现状分析,详细阐述了矿井存在的水害风险,及水害隐患对矿井安全生产的威胁,并针对性地提出了水害治理思路和防治措施。

煤矿矿井水害及防治 篇2

摘 要

随着煤炭工业的迅速发展，我国不少煤矿已经在湖底下、水库下、河流下采煤，急需加强防治水工作。全国煤矿企业在安全总局及各级政府部门的监督和指导下，加强水害防治工作，查大患，防大事故，加之煤矿自身对矿井安全的全面重视和随着新的防治水方法及技术的运用，近年来我国煤矿在矿井防治水方面取得了很大的成绩，水害事故趋于稳定，水害防治工作取得了一定的成效，但是重特大透水事故还时有发生，防治水工作任务艰巨、长久。

关键词：煤矿 水害 防治水工作 防治水方法 新技术

第一章 绪 论

一、引言

我国是世界上最大的产煤国，煤炭产量约占全世界产量的40%，而我国又是世界上煤矿事故灾害最严重的国家，煤矿安全生产是整个安全生产的重中之重。我国已煤为主的能源结构在未来几十年内将不会改变。党中央、国务院历来高度重视煤矿安全生产和煤炭工业的健康发展。胡锦涛总书记在中央政治局第30次会议上强调指出，煤矿安全是全国安全生产的重点，要继续打好治理瓦斯事故多发和整顿关闭非法违法、不具备安全生产条件的小煤矿两个攻坚战。温家宝总理在每年的政府工作报告中，都对加强煤矿安全生产工作提出明确要求。张德江副总理多次强调要依靠法制、完善法制、强化管理、落实责任，大幅度降低煤矿安全事故和死亡人数，实现煤矿安全生产形势稳定好转。因此，研究煤矿的安全发展有着重要的意义。目的在于找出煤矿灾害事故发生的原因，以及采取的防治措施，保住国家财产和人民的生命安全。

二、研究现状

煤炭工业是资源性行业

发展不平衡煤矿的寿命取决于拥有的资源量，安全生产状况受其资源条件的限制，煤炭资源条件差别很大，开采条件属中等偏下水平，大多数煤矿远离经济发达地区，企业发展不平衡性在工业行业中十分突出。

煤炭工业是高危险行业

煤矿存在瓦斯、顶板、自然发火、突水、爆炸等多种灾害险患，致灾因子共存于同一作业空间，容易引发事故。我国煤矿主要是井工矿，开采深度深，作业环境、照明等条件差，不利于生产安全，容易引起多种灾害的藕合。

焦矿分布与类型

我国煤矿自然条件差，地质条件复杂，我国大陆是由众多小型地块多幕次汇聚形成的，主要煤田经受了多期次、多方向、强度较大的改造。造成煤田地质条件复杂。

三、矿井水害

煤矿重特大水害仅次于瓦斯事故。全国煤矿企业在安全总局及各级政府部门的监督和指导下，加强水害防治工作，查大隐患、防大事故，全国煤矿水害事故趋于稳定，水害防治工作取得了一定的成效，但重特大水害事故时有发生，防治水工作还需加强。才能保证职工安全和矿井的正常生产，减少国家财产的损失。

以2007-2008年为例，水害事故主要发生在乡镇煤矿。在122起水害事故中，乡镇煤矿97起，占79.5%；国有重点煤矿13起，占10.7%；国有地方煤矿12起，占9.8%。随着资源整合的推进乡镇煤矿逐渐退出了历史的舞台，矿井水害主要发生在整合型中小煤矿及地方国有煤矿上。截止2012年4月我国已发生了3起重特大煤矿透水事故分别为：4月6日吉林省蛟河市丰兴煤矿发生的透水事故，当班入井70人，其中58人安全升井，12人被困井下；4月13日凌晨1时许，位于长治市襄垣县的善福联营煤矿发生透水事故，目前已有9人遇难2人被困井下，事故还在进一步的抢救中；4月14日下午4时左右，河南平顶山市石龙区河南省煤层气公司所属裕隆源通煤业有限公司2010采煤工作面运输巷发生透水事故。事故原因初步判断为积水溃出，截至目前事故已造成5人死亡，4人被困，目前救援工作还在紧张进行中。

第二章 矿井水害事故分类

矿井水害多年来一直是制约我国采矿工程建设的主要因素之一，各种类型的水害会给煤矿安全生产带来重大影响。依据矿井水的来源，可以把矿井水害分为六种类型：

一、地表水水害

山河流、湖泊、沼泽、水库等地表水体，通过岩石裂隙、采动塌陷裂隙、断层破碎带、岩溶孔、洞、老窑、井巷等通道等进入矿井，导致矿井充水，严重威胁矿井的生产安全。例如大雁三矿北二采区对应地面有胜利沟及红旗渠，均为季节性小溪，与下部第四系含水层之间无较好的隔水层，因此渗漏严重，致使第四系砂砾含水层内大量含水，三矿北二采区浅部煤层开采后，砂砾石含水层水将可能沿着采动塌陷区进入采空区，进而影响到矿井的安全生产。特别是2009年春季桃花水期，两沟水流以1万m，/h的流量漫过防洪坝，迅速进入地表采空塌陷区，给矿井的安全生产带来了极大的威胁。

二、含水层水水害

煤系地层含水，特别是煤层及煤层顶底板含水，当井巷开拓或开采后，使煤层及围岩含水层中的地下水进入矿区，造成矿井充水，从而影响矿井的生产和安全。例如大雁二矿一采区F断层外浅部煤系地层内大量含水，并有较好的补给水源。含水层水通过煤岩层裂隙、孔隙、断层进入矿井采空区，使矿井涌水量增大，给矿井的安全生产带来了较大的影响和危害。为此，在二矿F断层外施工了一口疏干井，常年疏干截留浅部煤系地层水，对矿井涌水量起到了很好的控制作用。

三、断层水水害

断层破碎带的裂隙、孔洞连通含水层、含水溶洞、老空积水、地表水等水体，当井巷施工进入断层破碎带时使矿井充水，进而影响矿井的生产和安全。

四、老空区积水水害

矿井已废弃的井巷及采空区俗称老塘，常有大量积水，称为老空水。当采掘巷道、工作面接近老塘时常引起矿井充水，影响矿井的生产和安全。老空水是矿井水灾事故的主要原因。

五、封闭不良的钻孔水水害

地质勘探钻孔可能穿越含水层、含水溶洞，如果钻孔终孔时未予封孔或封闭不良，当井巷或工作面揭穿钻孔时水流顺孔而出导致矿井充水，影响矿井生产和安全。

六、岩溶水水害

易溶性石灰石岩层或其他可溶性岩层溶蚀后会产生溶隙、溶道或溶洞，并对为地下水所填，当井巷或工作面揭穿时则导致矿井充水，从而影响矿井的生产和安全。

第三章 矿井水害事故原因分析

一、造成矿井水灾的原因

造成矿井水灾的主要原因有以下几个方面：（1）地面防洪措施不详，防洪设施不全。（2）井筒位置设计不恰当。（3）资料不清、盲目施工。（4）施工质量低劣。

（5）乱采乱掘，破坏放水煤柱。（6）技术差错造成事故

（7）麻痹大意，违章指挥、违章操作，造成事故。（8）水泵排水能力不足，不能及时排出突发涌水。

二、矿井水灾的征兆

在煤矿建设和开发过程中，常会受到水的危害。煤层或岩层透水之间，一般都有以下一些征兆：

（1）煤层发潮、无光彩、发暗。煤层本来是干燥而光亮的，有水渗透就会发潮变暗。

（2）煤壁“挂汗”，积水透过微孔、裂隙凝聚在煤壁表面而呈现水珠，像人流汗一样，称“挂汗”。

（3）煤层温度变冷。有了积水的煤层，人抚摸时会感到发冷，时间越长越冷。（4）工作面发凉。因为散发在空气中的热，都被有水的煤层渐渐地吸收和传导出去了，所以人们进入工作面时，就感到发凉，时间越长越凉。

（5）煤层有“吱吱”的水叫声。因为大的水压能把水从裂缝中挤出来，所以发出水叫声，人只要靠近煤壁一听，就可以听出这种声音。如果听到较大的水叫声、水吼声或空洞流水声，这是积水流动时引起的，临近有透水危险的征兆。

（6）水的气味和颜色发生变化。如果水的酸性比较大，有涩味或臭鸡蛋味，呈红 色，把水珠放在手指间摩擦有发滑的感觉，这是老空区透水的预兆。如果有甜味，是流沙层水和断层水。石灰岩溶洞透出的水往往呈黄、灰色，并有臭味。另外，巷道发生透水前，岩石裂缝中往往夹有淤泥，顶板出现淋水，压力明显增加，底板出现涌水。如果在掘进或采煤过程中突然出现透水征兆，有透水危险，要采取果断措施，撤离人员，躲避到安全地点，并及时向有关部门汇报。

第四章 矿井水害防治技术现状

煤矿水害与其形成的条件有直接对应关系。矿井充水条件即“矿井充水三要素”包括充水水源、涌水通道和充水强度（涌水量）。

一、水文地质试验技术

水文地质试验技术的基本方法是以水文地质理论为基础，以水文地质钻探、抽（放）水试验、底板岩石力学试验为主要手段，探查含水层及其富水性，主要含水层水文地质边界条件、各含水层之间的水力联系等。

二、地球物理勘探技术

（1）地震勘探：包括二维和三维地震勘探。主要应用于以下几个方面： 查明落差大于5m的断层；

查明区内幅度大于5m的褶曲和直径大于20m的陷落柱； 探测采空区和岩浆侵入体。

（2）瞬变电磁探测技术：是地面探测含水层及其富水性、构造及其含水情况，老窑及其积水多少的主要手段。

（3）高密度高分辨率电阻率法探测技术：是地面及其地下洞体的首选方法。（4）直流电法探测技术：属于全空间电流勘探，可在地面及井下使用，主要应用于以下几个方面：

巷道底板富水性探测；

底板隔水层厚度，原始导高探测；

掘进头和侧帮超前探测，导水构造探测； 潜在突水点、老窑积水区、陷落柱探测。

（5）音频电穿透探测技术：一般应用于井下，主要探查： 采煤工作面内的底板下100m内的含水构造及其富水区域平面分布范围，并进行富水块段深度探测；

工作面顶板老窑、陷落柱、松散层孔隙内含水情况探测； 掘进巷道前方导水、含水构造探测。

（6）瑞利波探测：主要探测断层、陷落柱、岩浆岩侵入体等构造和地质异常区等，探测距离80-100m；

（7）钻孔雷达探测技术：通过钻孔探查岩体中的导水构造、富水带等；

（8）坑透：回采工作面形成后，使用坑透仪查明工作面内的构造发育情况。

三、地球化学勘探技术

主要通过水质化验、试验等方法，利用不同时间、不同含水层的水质差异，确定突水水源，评价含水层水文地质条件，确定各含水层之间的水力联系。

四、钻探技术

地面钻机、坑道钻机主要用于地面、井下探放水，探测构造及不良地质体（陷落柱、岩溶塌洞），以及水文地质勘察，注浆堵水成孔等。

五、煤矿水害防治技术

矿井水害防治方法主要有以下几种：

地面防治水、井下探放水、疏干降压、注浆堵水、突水预测，下面重点介绍地面防治水和井下探放水。

地面防治水

地面防治水是指在地面修建各种排水工程，防止和减少大气降水（洪水）和地表水涌入煤矿井下的技术和方法

1、搞好地面防洪调查工作

查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况和疏水能力； 查清有关水利工程情况，熟悉当地水库、水电站大坝、河道大堤及河道中障碍物等； 查清当地历年降水量和最高洪水位资料； 查清疏水、防水和排水系统情况。

2、井口和工业场地的设计

煤矿井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位；

在山区，煤矿井口和工业场地内建筑物必须避开可能发生泥石流、滑坡的地段；

煤矿井口和工业场地内建筑物高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。

3、地表水体治理

在地表水体治理上采取“疏”、“截”、“挡”、“堵”、“渡”、“排”等综合治理措施； 疏——是指用沟渠、管道等方法将地表水、大气降水疏通引出矿区以外； 截——是指用修筑堤坝的方法将河水截断，使水流改道，从矿区外围流走； 挡——是指用构筑建筑物的方法将洪水挡在煤矿井口和工业场地以外；

堵——是指堵住漏水通道。对地表的老窑、采空区的裂缝、塌陷坑等用砼等材料进行堵塞；对使用中的钻孔，要安装孔口盖；对报废的钻孔要及时封孔，防止地表水流入井下。渡——是指经过积水区的水沟或水渠用流水渡槽或架空管道的方法渡过；

排——是指将利用地形无法疏导的积水安装水泵进行排放，防止积水渗入井下。

4、严禁开采防隔水煤柱 根据《煤矿防治水规定》，矿井防隔水煤柱一经确定，不得随意变动，严禁破坏或开采。

5、加强雨季“三防”（防洪、防排水、防雷电）工作

煤矿企业要建立健全预防暴雨洪水引发煤矿透水事故的组织机构和工作机制。成立以矿长为组长的雨季“三防”领导小组，编制雨季“三防”工作计划，明确雨季“三防”任务和责任。按照《煤矿防治水规定》的要求进行雨季前的检查。

第五章 防治水措施及矿井涌水量观测

参考文献：掌石沟煤矿探放水设计

一、防治水措施总则

（一）地面防治水

为了防止或减少大气降水和地表水涌入工业场地，通过渗漏区域井口进入井下，必须认真做好防治水工作。地面防治水是预防矿井水灾的第一道防线，对于以大气降水和地表水为主要涌水水源的矿井来说尤为重要。要做好地面防治水工作，首先要掌握地表水的性质、特点及变化规律；其次要掌握本矿区的地形地貌及当地气候条件，要研究确定防治水措施及防排水工程。地面防治水有以下六种措施：

1、排泄山洪、排放积水；

2、疏干或迁移地表水源；

3、加固河床堵渗漏，灌注浆液堵通道；

4、充填、平整注地；

5、在井口和工业场地上游的有利地形建筑水库，雨季前把水放到最低水位，以争取最大蓄洪量，减少降雨对矿井的威胁；

6、加强地面防水工程的检查。在雨季到来之前，对地面防水工程应做全面检查，发现问题及时处理。此外，在雨季期间还应做好防洪宣传组织工作，充分发动群众，以便有领导、有组织、有计划地同洪水做斗争。

（二）井下防治水

1、查明水源和通道。为了查明水源和可能涌水的通道，应掌握以下情况：①冲击层的组成及厚度，各分层的含水性及透水性；②裂隙和断层的位置、错动距离、延伸长度、破碎带范围、含水情况和导水性能；③含水层与隔水层的位置、数量、厚度，各含水层的涌水量、透水情况及其与开采煤层的距离；④老窑和现在正开采的小煤窑的位置分布、开采范围、开采深度和积水情况，废弃钻孔和处理情况等；⑤开采过程中，围岩破坏及地表塌陷情况，观测岩层垮落带、断裂带、沉降弯曲带的高度及其对涌水的影响。

2、做好水文观测工作：①收集当地气象、降水量和河流水文资料；②查明地表水体的分布、水量的补给、排泄条件；③通过探水钻孔和水文观测孔，观测各种地下水源的水位、水压和水量变化，分析水质查明矿井水的来源及其补给关系；④观测矿井涌水 量及其季节性变化规律等。

3、井下探水坚持“有掘必探，先探后掘”的探放水方针。

4、疏放水。疏放水就是在探明矿井水源之后根据水源的类型采取不同的疏放水方法。有计划、有准备地将威胁矿井安全的水源疏放干，它是防止矿井水灾最积极、最有效的措施。

5、截水。在探到水源后，由于条件所限无法放水，或者虽能放水但不合理时，便利用防水墙、防水闸门、防水煤柱或岩柱等设施，永久地或临时性地截住水源，将采掘区与水隔开，使局部地点涌水不至于威胁其他区域。

6、注浆堵水。将专门制备的浆液（堵水材料）通过钻孔压入地层的裂隙、溶洞或断层破碎带，使浆液扩散、凝固、硬化，达到充填堵塞涌水通道、隔离水源的目的。注浆堵水方法简便、效果较好，是防止矿井涌水行之有效的措施。

二、探放水设计及措施

以掌石沟煤矿15-202回风顺槽排水设计为例说明防治水工作的重要性。15-202回采工作面于2011年5月18日拆撤设备完工，需及时对该面进行密闭，该面积水已充满采空区，积水面积为15000m3,积水量为2170m3, 且涌水量稳定，每日排水量约为40m3,预计雨季涌水量会增大，每日需专人排水一次，15-202运输顺槽比回风顺槽高约1.4m，因此密闭前在15-202回风顺槽需设计该工作面排水。

1、排水设计

15-202回风顺槽70m处是一小型背斜，能把积水挡在采空区内，但随时间推移积水会漫过该背斜流出，在该巷道37m和45m处有两道联络风门，在45m风门修筑一道防水墙，墙厚1.0m，高1.6m，距底板0.7m处安设一趟3寸排水管路，当积水面超过3寸排水管高度时，水沿管路自动排出。

铺设管路前测绘组必须认真搞好测量工作，准确计算排水路线的高程，排水管路由采面向外倾角为1度，在15-201回风顺槽交叉处并入干线排水管，铺设管路前测绘组必须提前在巷道帮上标注腰线。按照测绘组给出 的腰线铺设，部分地段按设计埋设管路，加设弯头和阀门。

2、管路安设要求

管路连接牢固，螺丝齐全，不能出现漏水现象。防水墙内1m外拉一铁丝网，阻挡可能漂浮过来的垃圾阻塞管路，排水管口裹铁丝网，防止杂物进入管内堵塞管路。

3、有毒有害气体防治 15-202采区密闭后，整个采空区成了一个大的密闭空间，有毒有害气体会释放出来，随时间的推移，有毒有害气体密度越来越多，部分溶于水里，在排水过程中随水排至水仓或巷道中，导致局部地段有毒有害气体浓度超标，因此在管路出水口或水仓附近必须挂探头监测。

4、所需材料 3寸管90m 3寸管弯头3个 螺丝450条

三、矿井涌水量观测

矿井涌水量观测是矿井防治水工作的一项重要任务，做好矿井各涌水点水量的观测对井下防治水工作具有重要的指导意义，现以掌石沟煤矿矿井涌水量为例，说明此项工 作的重要意义。

掌石沟煤矿现开采15#煤，其上有9#、3#煤层采空区，及其整合前的3个小窑老空积水，矿井水患严重，防治水工作面十分艰巨。根据本矿的实际情况，我们成立了专门的探放水队伍组织专业人员进行探放水工作，始终坚持“有掘必探、先探后掘”的探放水方针，由地测科负责对矿井各涌水点的水量进行观测、记录数据，作出曲线图，并进行地质预报，为防治水工作提供有效的技术指导依据，现将观测绘制的矿井涌水量曲线图记录如下：

矿井水量与降水量动态曲线图

矿井涌水量与产量、进尺关系图

结 论

受地质条件和煤矿开采历史等客观因素的影响，我国煤矿水文地质条条极为复杂，无论是受水威胁的面积、类型，还是水害威胁的严重程度，都是世界罕见的。地表水，老空水、冲积层水、底板水等各种类型的水害样样俱全。各区城矿并均存在不同类里水害的威胁，其中:华北地区以老空水，底板奥灰水害为主；华东地区以冲积层水、底板岩溶水害为主；华南地区以地表水、老空水，溶洞水害为主；其它地区以老空水杏为主。据有关资料，在国有重点煤矿中，水文地质条件属于复杂的矿井占27%，属于简单的矿井占34%。国有地方煤矿和乡镇煤矿中，水文地质条件属于复杂或极复杂的矿井占8.6%。在大中型煤矿中有500多个工作面受水害威胁。随着煤矿采深的加大和大量小煤矿关闭后形成的积水，煤矿开采的水文地质条件越来越复杂，也使得水害治理难度越来越大。煤矿水害事故的频繁发生，给人民生命和国家财产造成了严重损失，煤矿水害己成为影响安全生产的重大问题之一，严重影响着煤炭企业的安全生产。通过对水灾事故的诱发原因、透水征兆以及发生机理的研究分析，提山一套地而和井下防治水措施，为煤矿持 续、安全生产提供理论依据。防治矿井水灾不仅对于矿井本身安全及矿工的生命财产有重要的现实意义，而且对于国家资源的充分开发、利用及矿区生态环境的保护，国民经济的可持续发展有着极其重要的意义。

致 谢

在此，感谢各位老师，教授对我们无微不至的关怀和细心、耐心的指导。通过这么多天来的不断学习和深入探索，在各位学者、专家的帮助下，使我更深入地了解了煤炭领域的前缘知识和亟待解决的问题。经过学习，更加地充实了自己，完善了自己的专业理论知识；通过学习，充分地优化了自己的知识结构，将实践和理论联系起来，用理论去指导实际工作，用现场实际来检验理论的完整性。用发展的眼光，与时俱进地、全面地看问题、分析问题和解决问题，在实际的工作中不断地提高自己，完善自己。

再次感谢各位老师，专家对我们耐心、细心的指导！

参考文献

[1]张学军，矿井水害治理实践与探讨[J]，给水排水，2005[2] [2]王显政，煤矿安全新技术[J]，北京：煤炭工业出版社，2006 [3]掌石沟煤矿探放水设计，2012-02 [4]王省身，矿井灾害防治理论与技术[M]，北京：煤炭工业出版社

目 录

摘 要...................................................................1 第一章 绪 论...........................................................1

一、引言...........................................................1

二、研究现状.......................................................2

三、矿井水害.......................................................2 第二章 矿井水害事故分类................................................3

一、地表水水害.....................................................3

二、含水层水水害...................................................3

三、断层水水害.....................................................3

四、老空区积水水害.................................................3

五、封闭不良的钻孔水水害...........................................4

六、岩溶水水害.....................................................4 第三章 矿井水害事故原因分析............................................4

一、造成矿井水灾的原因.............................................4

二、矿井水灾的征兆.................................................4 第四章 矿井水害防治技术现状............................................5

一、水文地质试验技术...............................................5

二、地球物理勘探技术...............................................5

三、地球化学勘探技术...............................................6

四、钻探技术.......................................................6

五、煤矿水害防治技术...............................................6 第五章 防治水措施及矿井涌水量观测......................................7

一、防治水措施总则.................................................7

二、探放水设计及措施...............................................8

煤矿矿井水害及防治 篇3

关键词：煤矿水害 防治技术 现状 发展趋势

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0058-01

在我国的煤矿企业开采煤矿的过程中，煤矿水害一直是制约我国煤矿企业发展的重要原因之一。如果在煤矿开采的过程中发生了水害事故，不仅会让煤矿企业的生产蒙受一定的损失，更严重的是会造成一定的人员伤亡，这对煤矿企业而言是重大打击，甚至会让煤矿企业倒闭。而且在水害事故发生后，很多煤矿泡在水中也会造成无法开采的后果，更加加剧了我国煤矿企业受到的损失。在这样的情况下，近几十年中我国的科研人员一直在对如何防止煤矿水害进行研究，目前为止，对于减少和避免水害事故，减少水害发生时的涌水量，采出水害发生后的压煤量方面已经取得了重大进展。并且由于现代科技的发展以及各种新型手段的应用，我国科研人员相信还会有更好的方法改进防治水害的方法。因此，对煤矿水害防治技术的发展趋势研究对于我国煤矿企业的发展，对于我国经济可持续化发展十分有帮助。

1 煤矿水害防治技术的现状以及所使用的防治技术

1.1 煤矿水害防治的现状

我国煤矿水害防治工作开展得较早，在20世纪50年代就已经展开，但是由于历史条件的原因以及一些其他的原因，我国的煤矿水害防治技术一直停留在初级阶段。在这样的情况下，虽然在20世纪60年代和70年代后我国对于煤矿水害的防治技术也在一直进行研究，但是总体进展不高。而且在进入20世纪80年代后，我国的煤矿企业在进行煤矿开采时事故频发，在这样十分严重的水害状况以及严酷的事实情况下，我国的科研人员开始清楚地认识到加强煤矿水害防治的研究工作已经迫在眉睫。因此在这样的共识下，我国对于煤矿水害防治研究工作投入了大量的人力，财力和物力，在这样的情况下也就研究出了许多防止煤矿水害的新方法，也出现了许多新技术。进入到了21世纪后，我国的各种煤矿水害防治技术已经取得了长足的发展，为我国的煤矿企业发展作出了巨大的贡献。但是由于我国的经济高速发展，目前所使用的这些水害防治方法在实际的应用中也稍显不足。因此就需要对煤矿水害的防治技术进行更加深入的研究。

1.2 我国目前所使用的煤矿水害防治技术

通过我国过去几十年的不断研究，目前所使用的煤矿水害防治技术主要有带压开采，疏干降压，灌浆堵水的方法，而且在探测上也使用了三维数字地震探测法。

（1）带压开采。在带压开采方面，我国主要是引入了匈牙利的安全系数概念以及隔水质量的概念，让我过的带压开采技术显得系统化以及理论化，从而能够较好地使用带压开采的方法。

（2）疏干降压法。在疏干降压法的方面，主要是指在煤层的顶部或者是在煤层中含有较多水分的地方进行疏干。通过疏干可以让煤层中的含水量降低到安全的标准，并且在疏干后也可以有效地避免地下水在水压过大时突然进入矿井。而且进行疏干后也可以十分有效的将井下工作环境进行改善，让采矿的效率得到巨大提高。因此疏干降压法是一种极其有效的煤矿水害的防治方法，但是疏干降压法的成本过高，而且在一些较难发现含水量的煤层中疏干降压法无法取得很好的效果。

（3）灌浆注水法。灌浆堵水法主要是使用一些结构紧密的材料将矿井中会涌入地下水的区域堵上，从而保证了地下水不会涌入到矿井中，这种方法较为简单，而且成本也比较低。我国在灌浆注水法方面的水平较高，尤其是在对巷道以及突水点进行注堵方面的能力在世界上排名靠前。目前我国在使用灌浆堵水法进行煤矿水害的防治时，一般所使用的材料是混凝土以及化学浆等材料，这些材料可以很好的堵住地下水的进入。

（4）三维数字地震勘探。在地震的勘探方面，我国主要是引进了德国或是加拿大的三维数字地震勘探仪器，通过这些仪器可以很好的对地震发生的区域进行勘探，从而能够避免在煤矿挖掘的过程中由于地震让地下土层情况的改变而涌出地下水的情况。但是在使用三维数字地震勘探时需要注意的是如果在不同地形和有黄土覆盖的区域应该注意到这些影响。

2 我国煤矿水害防治技术的发展趋势

从我国几十年来对于煤矿水害的防治研究的发展来看，近几十年来我国的研究人员主要是对不同水文情况以及不同地形的煤矿开采中防治水害方面取得了很大进展。但是在目前我国所使用的一些防治煤矿水害的方法上来看，这些方法还较为传统，因此在将来需要使用一些计算机技术来对煤矿水害的防治工作进行研究，并且卫星遥感技术，一些新仪器也应该用在煤矿水害的防治工作中。而且以往的煤矿水害防治研究基本是停留在表面的，未来的煤矿水害防治工作需要对煤矿水害的发生机理进行研究，从而在根本上杜绝煤矿水害的发生。

3 结语

煤矿工业对于我国的经济发展的重要性不言而喻，因此在煤矿开采过程中的水害防治工作就显得异常重要，在我国过去的几十年中已经对煤矿水害的防治工作取得了重大进展，但是未来的科技发展趋势趋向信息化，科技化，因此未来的煤矿水害防治工作就需要使用计算机以及其他的一些新技术，并且要对煤矿水害发生的根本原因进行研究。

参考文献

[1] 范涛，李文刚，王鹏，等.瞬变电磁拟MT深度反演方法精细解释煤矿岩层富水性研究[J].煤炭学报，2013，38（z1）：129-135.

[2] 高志.近水平千米定向钻机在煤矿水害治理方面的技术应用[C]//2011’（第二届）全国煤矿机械与救援装备高层论坛暨新产品技术交流会论文集.2011：321-323.

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煤矿矿井水害及防治 篇4

1 矿井水文地质分析

荥巩矿区岩溶水是一个四周基本封闭的岩溶水系统,岩溶水主要赋存于寒武—奥陶系白云岩、灰岩岩溶裂隙含水层中,岩溶裂隙发育,有利于岩溶水的赋存。寒武—奥陶系灰岩出露于嵩山背斜北翼,出露面积349 km2,大面积出露有利于大气降水入渗,构成荥巩岩溶水系统的补给区。山前丘陵地区东西向构造带发育,构成了岩溶水地下强径流带,天然状态下,岩溶水自南向北、自西向东径流,经过新中—三李一带的岩溶水强径流带。新中—王河—徐庄—三李一带是岩溶水强径流带和富集带,王河矿处在山前奥灰含水层最富水的区域,因此,王河矿是水文地质条件最复杂的矿井之一。王河矿矿井排水量最大,约占全矿区总排水量的30%,在新中矿西翼到王河矿之间,已经形成岩溶水的水位降落漏斗,漏斗中心最低水位-22 m。

1.1 含水层

(1)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

奥陶系灰岩岩溶裂隙较发育,但不均匀,在断层破碎地段,岩溶裂隙发育,富水性强。根据钻孔揭露,顶面以下30 m范围内岩溶较发育,岩溶形态包括溶孔、溶蚀裂隙和小溶洞,富含岩溶承压水,上距一1煤层底板10 m左右,是威胁煤矿安全开采的直接充水含水层。王河矿多次发生以奥灰水为水源的突水,最大突水量1 500 m3/h。

(2)太原组L1-2灰岩含水层。

由石炭系太原组L1-2灰岩构成,厚度为10.34~14.37 m,平均10.00 m。岩溶发育程度一般,除浅部风化带及断裂带附近岩溶较发育和富水性较强外,L1-2灰岩距离奥陶系灰岩较近,与奥灰水水力联系密切。

1.2 隔水层

隔水层由位于一1煤层底板的本溪组铝土泥岩组成,层位基本稳定,厚度一般为3~10 m,局部厚度较大。该隔水层虽然有一定隔水作用,但由于三方面的原因,隔水效果有限。主要原因为:①铝土泥岩厚度较小,抗压强度较低;②在采动影响下,隔水层受到破坏,有效隔水层厚度减小;③矿区构造裂隙十分发育,大裂隙常能将煤层与顶底板含水层相互沟通。

2 矿井水害

(1)矿井水害状况。

王河矿自建井以来深受水患威胁,共发生大的突水51次,最大突水量1 500 m3/h。突水造成淹井2次,淹采区4次。历年来主要突水情况:①1979年10月23日,105采区工作面在回采过程中,因底板破碎,致使奥灰水突出,突水量为550 m3/h,由于排水能力不足,造成淹井。②1998年3月23日,西翼大巷掘进和12080工作面回采过程中,同时发生煤层底板奥灰水突水,突水量分别为1 000,1 500 m3/h,造成矿井被淹。③2003年3月以来,113采区113080工作面和113070工作面回采过程中,相继发生4次突水,水源为奥灰水,突水总量达到550 m3/h,加上原有零散涌水量,总水量达到800 m3/h。由于排水能力不足,造成113采区和111采区被淹。④2004年11月,在106060工作面回风巷掘进过程中,遇到顶板大型裂隙,造成突水,突水量为1 000 m3/h,因采区临时排水阵地排水能力不足,导致106采区被淹。⑤2005年11月,在掘109070回风巷时L1-3顶板突水,标高-89 m,突水量在250 m3/h左右。⑥2006年8 月,在109020回风巷掘进时遇裂隙突水,标高在-62 m,突水量80 m3/h左右,小于30 m3/h突水经常出现。⑦2007年,109070工作面连续3次突水,最大突水量550 m3/h左右,工作面被迫切停产6个月。⑧2008年5月-162 m回风巷遇落差1.5 m断层裂隙滞后突水,突水量300 m3/h。

(2)矿井水害分析。

①王河煤矿自建井以来频繁发生突水,其主要原因是一1煤层底板隔水层厚度不够,含煤岩系及下覆奥陶系地层受徐庄滑动构造影响,岩层裂隙发育,致使井巷工程出现逢掘必突水、见裂隙必突水的局面。②矿井防治水基础工作薄弱,对地质构造引起承压含水层水力联系研究分析不够,矿井防治水工程投入不足,矿井排水系统有待进一步完善。

3 矿井防治水对策及措施

3.1 奥灰水害的防治策略

(1)建立奥灰水位(水压)动态观测网,及时掌握日常及突水后水位动态,为预防和治理奥灰水害提供水文地质依据。

(2)采用物探与钻探相结合、地面与井下结合并最后由钻探验证的方式,探查井田奥灰顶面以下50 m岩溶裂隙发育情况和富水性,进行抽(放)水试验,了解奥灰含水层的水文地质参数。

(3)长期开展水文地质动态观测,注意收集突水地点、突水点标高、突水量、水压、隔水层厚度、突水通道等数据,通过对历史资料的分析研究,确定本井田构造正常区底板突水系数的安全临界值。

(4)在106,108,109,111及113采区尚未采掘的区域,进行地面瞬变电磁物探,重点探查奥灰含水层富水区带。采掘生产过程中,采用井下直流电法与钻探相结合的方法,进行超前探测。对有奥灰水突水危险的工作面,回采之前,采用井下瞬变电磁探测工作面顶底板岩溶水分布情况。

3.2 L1-2灰岩岩溶水突水的防治策略

L1-2灰岩含水层富水性较差,补给有限,其补给主要来源于奥灰水的垂向补给,并与奥灰水水力联系密切。单纯以L1-2灰岩岩溶水为水源的突水,突水量一般不大,突水持续时间较短。相对奥灰水害来说,L1-2灰岩岩溶水害不严重。L1-2岩溶水水害的防治仍以疏水降压为主。

3.3 老窑水害的防治策略

106采区深部的井田边界附近、108采区西南部及西部的井田边界处,均分布有小煤窑,存在跨越王河井田边界采煤现象,采空区积水严重威胁两采区安全生产。当前,急需进行两方面工作:

(1)采用地面瞬变电磁或地震勘探手段,查明采空区以及积水范围;

(2)106采区下山-150 m排水泵房、108采区设计或施工时,必须留足防水煤柱。

3.4 防治水主要措施

(1)预防为主,有疑必探,探治结合,探采结合,先探后掘,先治后采;对地面物探和钻探探测出来的低阻异常区(富水区),原则上应预留防水煤柱或对含水层进行预注浆处理。

(2)顶板灰岩水的防治以合理受控疏放为主,局部封堵加固为辅;对底板奥灰水则采取疏水降压与堵水加固相结合的策略。

(3)巷道掘进或工作面回采过程中,发现裂隙、小断层等构造或突水征兆时,必须停止掘进或回采,经探水确定无突水危险后,方能继续生产。

(4)提高矿井排水能力,保证矿井在发生大型突水事故后,能及时将水排出地面,不至于淹井或淹采区。

(5)各采区实施分区隔离,在106采区与108采区之间的-150 m水平巷道、109采区与111采区的-162 m水平巷道设置水闸门。

(6)荥巩矿区奥灰岩溶水是可以疏降的,但由于同属一个岩溶水系统,仅依靠王河矿排水,不仅难以达到降压的目的,而且经济上不合理。对奥灰水仍要采取疏水降压与堵水相结合的策略。发生大型奥灰突水后,要坚决注浆封堵。井下具备施工条件时,在井下注浆,否则,在地面注浆。

(7)建立水害安全保障体系的整体规划,设计整体目标及阶段目标,防治水工程与矿井采掘工程相结合,分阶段实施。探测和监控相结合,合理避让,防治小窑采空水水害。

4 结语

矿井水害防治培训讲义 篇5

煤矿水害是与瓦斯、火灾、粉尘、顶板灾害并列的矿山建设与生产过程中的五大安全灾害之一。长期以来，因为煤矿水害而给国家和人民带来的经济损失和人身伤亡极为惨重。特别是近年来，随着煤炭工业的迅速发展，煤炭资源开发生产的深度在不断加大，采煤工作面的空间尺度在不断增加，矿井采掘速度和机械化明显提高，这种高产高效的生产管理方式对矿井防治水害安全技术的要求也越来越高。

最近几年来，我们国家的煤矿水害事故发生的频率在不断地增加，造成人员、经济的损失也是巨大的。据统计在2005年以前的20多年里，全国煤矿共有250多个被水淹没，死亡1700多人，经济损失高达350多亿元人民币。仅在2005年，全国煤矿就发生水害事故就达109起，死亡605人，其中发生一次死亡10人以上的 特大水害事故就有13起，死亡306人。特别是2005年8月7日，广东省梅州市大兴煤矿发生的重特大透水事故，造成6人死亡，117人至今下落不明。2010年3月28日，中煤集团一建公司王家岭项目部在建矿井时发生重大透水事故，153名矿工被困井下，经过艰苦不懈地努力，115人被救，48名工人遇难。这一次次水害事故的发生，告诫我们做好煤矿防治水工作的重要性；这一次次警钟的鸣声告诫我们做好煤矿防治水工作的必要性。因此，做为煤矿的生产、建设者，掌握好、学习好煤矿的防治水知识，对于煤矿的生产和建设是十分重要的。

在座的各位都很清楚，在井工煤矿的建设和生产作业过程中，不可避免地要接近，揭露或波及破坏一些含水层。只要这些工程的场所处于含水层(水体)的水位以下，水体就会因失去原有的平衡，在重力作用下，以各种形式向井巷和采场涌出。这种涌出的形式有一般性的滴、淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。是否能形成水害，这主要决定于作业场所所处的地质构造部位，含水层(水体)的富水性，可能补给的水量和水压，以及各采掘工程对各含水层的揭露、贯穿或波及破坏的程度。因此，煤矿生产建设的整个过程，都存在着与地下水的斗争，矿井的生产与发展，都与这一斗争息息相关。

从目前的形势大家都知道，从中央到地方各级政府对安全生产的要求越来越严，力度也越来越大。例如公亡赔偿金，由于过去的几万元到现在的几十万元，对业主、企业主由过去的检讨、处分到现在的追究法律责任等等。这些举措的实

施告诫企业主、老板各行各业抓好安全、重视安全生产是“以人为本”的大事。安全生产这件事不是仅仅靠几个领导，几个人就能做好的事，它是需要从员工到领导，全员全方位的重视才能做好的事。今天矿领导让我给大家讲煤矿防治水方面的知识，其目的也就是想通过这种知识的传授，让大家掌握了解矿井防治水方面知识，从而在矿井的建设生产过程中，知道怎么样预防矿井水害的事故，知道怎么样防治矿井水害事故，从而保证矿井建设和生产过程中的安全。

今天参加这个培训班的人员都是基层领导，我认为做为兵头将尾的区、队、班组长以及项目经理等这一个级别的领导，掌握好这方面的知识更为重要。为什么这样说呢?因为你们直接领导着一些干活员工，经常在现场遇到这样那样各种各样的问题，解决这些问题需要你们现场拍板、确定。如果你们缺乏相应的知识，你就会无从下手解决这些问题，或者失去了战机，造成不必要的损失。例如：2010年3月28日王家岭的透水事故，当时中煤一建公司施工的20101工作面，在10点30分项目副经理曹奎兴就发现巷道的右帮有少量出水。他用手蘸上点凑到鼻子上闻闻，没什么味道，而且水很清，这是什么水，是普通渗水，还是井下透水的前兆?于是他操起了电话。一个小时之后，另一个项目部副经理被派到出水地点，在周边的区域里共发现了5个这样的出水点，出水量很小，无压力，水质清澈。到11时50分，这个消息被反馈到井上，项目经理与正在现场的西安煤科院技术人员商量推测，这是小构造出水，不会对施工生产构成威胁。一个在本应该得到重视的重要细节，就这样被忽略了。就在人们以为一切平安无事的时候，灭顶之灾突然降临，没过一会儿，井下那几个出水点的水量徒然增大，水很快从正在附近作业的工人脚下漫到了腰间。

从这一事故的发生，我们就不难看出掌握好这方面知识的重要性、必要性。因此，做为每一位员工、各级领导，学好、掌握好这方面知识，对国家、对企业，于人于己都是十分必要的。如果做为一个领导没有这方面的知识，乱指挥，瞎拍板，轻者造成淹工作面、停产，重者造成人员伤亡、给国家财产造成巨大损失。做为一个员工如果你没有这方面的知识，发现了出水征兆，你认识不清，形成了事故，那时不仅给你的家庭带来了不幸，给企业、给国家同样也带来了损失，后果是可想而知的。

因此，在座的各位需要理解和认识到，举办这类培训班的目的意义。也就是说近年来为什么国家、企业花费如此大资金、精力将“培训”工作提到了如此高 的位置，其目的也就是体现了“以人为本”，让大家掌握、了解懂得煤矿的安全知识，在煤矿建设、生产过程中，认清哪些是不安全因素，如何去防治这些不安全因素。

下面我从以下几个方面给大家讲一讲，矿井水害的常识。

什么是煤矿水害?煤矿水害的类型?

1.1什么是水害

在座的各位都清楚，在我们煤矿的生产建设作业过程中，经常会接近、揭露或波及破坏一些含水层，并以各形式向井巷和采场涌出，这种涌出的形式有一般性的滴、淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。那么什么叫煤矿的水害呢?煤矿的水害就是指影响或威胁采掘作业安全的、影响生产作业环境的水都称为水害。这些水害小的会恶化采掘作业的环境，给生产带来不便，增加了吨煤的成本;大一些的水害造成工作面停产、停掘或威胁人的生命。所以笼统的讲，凡是是对人类的生产、生活、环境造成不利因素或产生威胁、影响的水统称为水害。

1.2 煤矿水害的类型

矿井发生水害的因素很多，形成的矿井水害类型也很多。矿井是否有水害的存在，首先取决于以下三个基本因素。首先是在矿井的范围内有无充水的水源存在;二是矿井充水的途径是否存在;三是充水的强度如何。上述三个条件缺一都不会产生透水。中国作为世界上第一采煤大国，煤炭资源十分丰富，而且地域分布辽阔，大家都知道在我们国家除上海市外，全国其他34各省市、自治区都有煤矿矿床。因此，各地的煤矿矿床的水文地质条件复杂程度也不一。其突水、涌水机理也不一。

根据矿井水害发生的水源可分为(1)大气降水、(2)地表水、(3)地下水和老窑水等矿井水害。

根据矿井突水的地下水储水空隙特征可分为(1)孔隙水、(2)裂隙水和岩溶水等矿井水害。

根据我国煤矿发生水害案例的系统分析研究，按水源特征，矿井水害类型主要划分为以下几种类型：

(1)老空积水透水水害

老窑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采乱掘小窑积水、矿井本身自掘的废巷老塘水和煤层采空区积水。这种

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，不同于含水层中的地下水的渗透。矿井采掘工程活动一旦接近或破坏了采空区积水水体，水就会突然涌出，发生通常所说的“透水”事故。

(2)地表山洪水害

在地表分布着有长年有水的河流、湖泊、水库、塘坝、煤矿塌陷区水体等。由于煤矿井下采掘活动不当，如：防水煤柱留设、煤层顶底板煤及岩体发生抽冒、采掘范围内存在导水构造、超采防水煤柱等，使采掘工作面与地表水体产生水力联系，地表水将迅速灌入井下，发生突水事故。特别是在一些长期无水的干河沟或低洼聚水区，由于缺乏水文地质水害知识和防山洪灌入矿井的意识，当突然遇山洪暴发，洪水泛滥时，矿井范围内存在的早已隐没不留痕迹的古井筒、隐蔽的岩溶漏斗、浅部采空塌陷区裂缝和封闭不良的钻孔，在洪水的侵蚀渗流作用下，这些区域突然发生陷落而成为导水通道，地面洪水大量倒灌井下，造成矿井透水水害事故。另外，地表水体也沿某些强充水含水层的露头强烈渗漏，结果造成矿井透水水害事故，有些时候，当井口设计的低于洪水位或在特殊情况下，地表山洪直接冲毁工业广场，直接从生产井口灌入井下，使井下作业人员无法撤出造成毁灭性的矿井水害。

(3)第四系松散孔隙含水层和第三系砂砾含水层水害

在开采煤系地层的上部，若覆盖着第四系和第三系的松散孔隙、砂砾含水层时，这些含水层往往易于直接接受大气降水和展布其上的河流、湖泊、水库等地表水体的渗透补给。这些松散的孔隙、砂砾含水层水体可以不断地向下伏的煤系地层中的含水层及断裂带、裂隙带等进行渗透补给。其补给渗透的能量取决于彼此间的水力联系、接触联系、隔水层的厚度、分布的范围等。如遇封闭不良的钻孔、煤层开采中加大的冒落裂隙带对含水层的渗透性、隔水层阻水的破坏，都会造成突水淹井或水与流沙同时渗入矿井的恶性事故。

(4)煤层顶板含水层水害

在煤系地层中同时发育着很多充水的含水层，有强岩溶的含水层，也有砂岩的含水层等。由于煤系地层中一般含有多层可采煤层，因开采煤层中的重复活动、断层的裂隙、塌陷裂隙、顶板围岩结构等不同程度不同的发生变化，当煤层的顶板导水裂隙带发育到与含水层沟通的情况下，就会诱发煤层顶板含水层及地下富水带的水突然导入采掘工作面，造成淹没工作面，产生矿井水害事故。

(5)煤层底板承压充水含水层水害

在我国很多的区域，开采的煤系地层中的基底沉积了巨厚的碳酸盐岩岩溶充水含水层，由于含水层的露头或隐伏地层与第四系松散孔隙含水层接触补给面积，或碳酸盐岩岩溶面积出露大，易于接受大气降水、地表水或孔隙地下水的强烈补给，当煤层的底板相对隔水层厚度或阻水岩层的岩性达不到一定的厚度或强度的时候，随着煤层开采深度的延深，采掘工作面矿压作用于煤层底板的强度和煤层底板影响破坏的深度发生变化，当采掘活动超过了底板岩层或阻水岩层的强度时，由于底板下充水含水层的水头压力越来越大，就会发生底鼓、底裂，冲垮底板发生突水，造成水害。

(6)岩溶陷落柱水害

由于煤系地层在地质历史时期中不断向岩溶溶洞垮落，冒落的岩块不断充填形成了一个个地疏松岩溶陷落柱。当我们的采掘活动与这些疏松的岩溶陷落柱沟通时，若陷落柱的上下又赋存强的含水体时，往往造成大的水害事故。

(7)断层破碎带突水水害

断层破碎带突水水害，本身是矿井一大水害，也可与老窑水、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，这类水害是煤矿水害类型中最普通的一类。断层破碎带可以沿断层走向很长一段范围内普便含(导)水而引发水害，也可以是局部的一段、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。矿井突水预兆

2.1 一般预兆

(1)矿井采掘工作面煤层变潮湿、松软。

(2)煤帮出现滴水、淋水现象且淋水由小变大。

(3)有时煤帮出现铁锈色水迹。

(4)矿井采掘工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味。

(5)矿井采掘工作面有时可听到水的“嘶嘶”声。

(6)矿井采掘工作面矿压增大，发生片帮、冒顶及底鼓。

2.2 工作面底板灰岩含水层突水预兆

(1)矿井采掘工作面压力增大，底板鼓起。底鼓的程度与水的压力、隔水岩层或底板岩层的厚度有关。

(2)矿井采掘工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。

(3)矿井采掘工作面沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，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)矿井采掘工作面底板破裂发生“底爆”，伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。

(5)矿井采掘工作面底板破裂，沿裂隙有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或刺耳水声。

2.3 松散孔隙含水层突水预兆

(1)矿井采掘工作面突水部位发潮、滴水且滴水现象逐渐增大，仔细观察可以发现水中含有少量细砂。

(2)矿井采掘工作面发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出。

(3)顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

上面矿井突水现象是矿井发生突水灾害典型的情况，在矿井实际的突水事故过程中，这些预兆不一定全部表现出来，所以在煤矿防治水工作中应该细心观察，全面分析、认真判断，对做好煤矿防治水工作具有十分重要的作用。

2.4 矿井突水易发生的地段

(1)断层交叉或汇合处。

(2)断层尖灭或消失端一带。

(3)褶曲轴部裂隙密集带或小断裂密集带。

(4)背斜倾伏端一带。

(5)两条大断层相互对扭地带，即张扭性破碎带，导致小构造密集。

(6)与导水或富水大断裂成人字形连接的小断裂带。

(7)复合部位小断层与次级小褶曲轴在地层倾向急剧转折带上的复合部位，或小褶曲轴与地层倾向转折带的复合部位或平缓小轴曲翼部。

(8)压性断裂下盘、张性断裂上盘因富水性强，井巷通过或接近时(须切割强含水层)往往发生突水。

(9)新构造活动强烈的断裂带。

(10)不同力学性质的断裂组成的断裂带，富水性最强，易于发生突水。

矿井水害的防治

新中国成立50多年来，随着煤炭工业迅速发展，我国煤矿的矿井防治水工作也在不断的探索和前进。如何预防和有效地遏制水害事故的发生，是我们每一个煤矿生产和建设者的重要工作。从目前的矿井水害防治的技术主要有以下几个方面：

3.1 防水煤(岩)柱留设

煤矿在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近进行采掘工程时，为了防止地表或地下水突出、溃入工作面，需要合理留设一定宽度或高度的防水煤(岩)层不采动，这部分煤(岩)层称为防隔水煤(岩)柱或防水煤(岩)柱。

矿井防水煤(岩)柱类型有：

(1)断层防水煤(岩)柱

矿井存在导水或含水断层，或当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止断层水溃入井下而在断层两侧留设的防水煤(岩)柱。

(2)井田边界煤柱

相邻两井田以技术边界分隔时，为防止一个矿井因为突水或报废引起的矿井淹没后影响威胁相邻矿井的安全生产，在两矿井之间留设的井田边界安全隔离煤柱。

(3)上、下水平(或相邻采区)防水煤(岩)柱

矿井在采掘工作面上、下两水平(或相邻两采区)之间留设的防水煤(岩)柱。煤矿采掘工作面上、下两水平之间的防水煤(岩)柱为暂时性的煤(岩)柱，在上、下两水平(或相邻两采区)开采末期或透水威胁消除后，煤(岩)柱中的煤仍可回收出来。

(4)水淹区防水煤(岩)柱

矿井为防止水淹区水溃入井下采掘工作面，在水淹采掘区(包括老窑积水区)四周及水淹采掘区上、下水平留设的煤(岩)柱。

(5)地表水体防水煤(岩)柱

矿井为防止地表水在采煤过程中或采煤后经塌陷裂缝溃入井下而留设的煤(岩)柱。

(6)冲积层防水煤(岩)柱

矿井为防止煤系地层上覆冲积层中的强含水层水在采煤过程中或采煤后溃入井下而留设的煤(岩)柱。

3.2 井上、下探放水技术

矿井井上、下探放水系指矿井在采矿过程中用超前勘探方法查明采掘工作面上部及四邻顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窖等水体的位置。为消除水害隐患，要求在采掘过程中采用钻探探放水方法，探明工作面四邻的水情，在有水的情况下，根据水量大小有控制地将水放出，而后进行采掘工作，以保证安全生产。

探放水工程的布置是以保证矿井安全生产为目的，矿井井下采掘活动必须执行“有疑必探，先探后掘采”的原则，施工过程中遇到下列情况之一，矿井必须井下探放水。

(1)采掘活动接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。

(2)采掘活动接近或穿过含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时。

(3)矿井打开隔离煤柱放水前。

(4)采掘活动接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通或有水力联系的断层破碎带或裂隙发育带时。

(5)采掘活动接近可能涌(突)水的钻孔时。

(6)采掘活动接近有水或稀泥的灌浆区时。

(7)采掘活动影响范围内有承压含水层、含水构造、或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清，采掘活动可能导致突水时。

(8)采掘活动接近矿井水文地质条件复杂的地段，采掘工作过程中有涌(突)水预兆，或矿井水文地质条件情况不明时。

(9)采掘活动接近其他可能涌(突)水地段时。

3.3 疏水降压技术

疏水降压是指煤层顶底板含水层或煤系地层含水层，通过疏干使煤层底板含水层水压降低至采煤安全水压。疏水降压能调节流入矿坑的正常涌水量和充水含水层水压(位)的动态特征，防止矿井因为含水层高水压而诱发矿井突水，与矿井一般的排水在概念上有区别的。疏干降压与矿井排水的区别主要表现在：前者是

借助于专门的工程(如疏水巷道、抽水钻孔和吸水钻孔等)及相应的排水设备，积极有计划有步骤地疏干或局部疏干影响采掘安全的充水含水层;而后者只是消极被动地通过排水设备，将流入水仓的水直接排至地表。

3.4 注浆堵水技术

注浆堵水的优点如下：

(1)减轻矿井排水负担;

(2)不破坏或少破坏地下水的动态平衡，合理开发利用;

(3)改善采掘工程的劳动条件，创造打干井、打干巷的条件，提高工效和质量;

(4)加固薄弱地带，减少突水几率;

(5)避免地下水对工程设备的浸泡腐蚀，延长使用年限。

注浆堵水是防治水害的有效方法之一，注浆堵水技术是煤矿防治水最重要的手段之一，主要应用于井筒掘凿前的预注浆;成井后的壁后注浆;堵大突水点恢复被淹矿井;截源堵水减少矿井涌水;井巷堵水过含水层或导水断层。

3.5 带压开采技术

当煤层顶板以上或底板以下有承压含水层存在时，必须根据具体的水文地质条件采取不同的防治水措施和开采方案，以有效地防止突然涌水。底板承压水临界隔水层(岩柱)厚度和临界水头通常根据斯列沙辽夫公式计算。

(1)当隔水底板的实际水压值大于计算值，实际的底板隔水层厚度大于计算值，则认为底板基本上是稳定的，但在岩石比较破碎的地段(如断层破碎带)，要采取安全措施。

(2)若隔水底板的实际水压值大于计算值，实际的底板隔水层厚度小于计算值，则认为底板不稳定，要保证安全生产，必须采取安全措施。

3.6 防水闸门和水闸墙

防水闸门、水闸墙的预防目标与设防位置如下：

(1)煤矿在需要堵截水的地点应设置水闸墙。

(2)煤矿在井下巷道掘进遇溶洞或断层突水时，为封堵矿井水或溶洞泄出的泥砂石块，可构筑水闸墙。

(3)根据预防目标的不同，水闸门(墙)设置的位置可以选在井底车场大巷、延伸水平大巷或石门、采区上下车场等三种不同的地段。矿井水害事故案例

前面就煤矿水害的类型和防治技术为大家做了简要介绍，接下来列举几例矿井水害的事故，以增进大家对煤矿水害的认识。

4.1 左云县新井煤矿“5.18”重大透水事故

2006年5月18日20时30分左右，大同市左云县张家场乡煤矿发生了一起重大透水事故，57人因此遇难。新井煤矿始建于1992年，批准生产能力为9万吨/年，采矿许可证批准开采4号煤层。由于该矿违法超层越界开采14-1号煤层，作业放炮时将附近废弃矿井采空区隔离带震坏，造成采空区积水涌出，水量约为20万立方米。

该事故发生的原因是：

(1)矿主违法越层越界开采;

(2)严重超能力、超强度、超定员生产;

(3)矿方管理混乱、隐患严重、采掘中不执行“有疑必探，边探边掘”是造成此次事故的主要原因。

4.2 云冈矿“12.14”透水事故

2006年12月14日云冈矿在11-1号煤层掘进21111巷时与小窑采空积水区打通造成4人遇难。事故发生的原因是该矿在开拓此工作面前曾委托西安院做了地面物探，发现该区有低阻异常区。矿方掘21109巷时，采取了由工作面1000米处(设计1300多米)边探边掘，但该巷掘到设计长度后没有发现采空区及积水。然后矿方掘21111巷时，同样计划从1000米开始边探边掘(两巷相邻)，但当掘到约890米时与解放煤矿的采空积水区打通。由于掘进的巷道是上山，大量的积水迅速涌出，造成此次事故的发生。

此次事故发生的原因是：

(1)由于小煤窑超层越界乱采乱掘且无正规资料，导致其采空区无从预测;

(2)矿方对于三线(探水线、警戒线、积水线)判断基于21109巷的采掘情况，这种失误导致了误判。

由此我们可以看出，在采掘过程中，执行好边探边掘工作是十分重要的。

4.3 燕子山矿掘进工作面与钻孔导通突水事故

1993年4月28日4点20分，燕子山矿机掘队在掘12号煤层2107巷到800米时，与一地面施工过的钻孔掘通，由于上层8号煤层采空区积存了大量水和该

钻孔封孔质量不佳，当与钻孔掘通时，造成了大量积水顺钻孔导下，影响了工作面的40天正常掘进。此事故的发生，告诫我们在采掘过程中遇到钻孔时，一定要谨慎行事且需制定预防措施。

4.4 永定庄矿15号煤层8916工作面放水

永定庄矿于2009年在掘15号煤层8916工作面过程中，由于上部为14层采空区，为了排除上部采空区积水，该矿在掘进中向上部采空积水施工了很多探水孔并实施了排放，共计排放积水30多万立方米。在2010年5月2日工作面开开始采前发现了顶板有水。矿方经过分析，又采取了补打钻孔排水，再次排放积水10余万立方米。这一情况告诫我们在采掘过程中，对于出水的原因，必须认真分析，要彻底排除积水方能进行生产。若永定庄在开采前对8916面出现的水情不予重视那将会造成严重后果，因此无论对于采掘过程中出现的何种水情，都必须高度重视并认真采取相应措施。

4.5 大兴煤矿特大水害事故

(1)大兴煤矿概况

① 地理位置

大兴煤矿位于梅州市的兴宁市高黄槐镇，在兴宁市和平远县交界处，南距兴宁市44公里，北距平远县22公里，东南距梅县64公里。

② 矿井地质情况

大兴煤矿为二叠系上统龙潭组含煤地层，走向东西，倾向南，倾角55°～75°,平均65°，属急倾斜煤层，井田范围东以F16断层为界，西以F1断层为界，上以-180m隔水煤柱为界，下至-500m水平。

③ 水文地质情况

大兴煤矿井田内共有6个相对含水层和4个相对隔水层组，导水裂隙不发育，含水性较差，煤层本身水文地质条件简单。但上部水淹区估算积水体积为1500～2000万立方米，对矿井开采形成极大威胁。

④ 煤层情况

大兴煤矿井田主要有5个煤层，自下而上分别为七煤、六煤、五煤、四煤(9号煤)、三煤(10号煤)，其中七煤和四煤为全井田可采，三煤为局部可采，六煤和五煤不可采。七煤厚度0～1.79m，平均0.91m，靠近F16断层附近煤层厚度变大。上距四煤平均距离为36.27m;四煤平均厚度为0.28～7.28m，平均厚度为

3.54m，中间夹两层火成岩侵蚀层，厚0.3～0.8m，上距三煤平均间距28.42m;三煤厚度为0.04～4.02m，平均厚度为1.11m。

⑤ 矿井开拓方式

大兴煤矿采用斜井开拓方式，主、副井和风井三条明斜井与暗斜井分三级延深至-480m水平。主斜井由地面+282m至-55m水平，第一级暗斜井由-55m水平至-290m水平，第二级暗斜井由-290m水平至-480m水平。副斜井由地面+356m至+42m水平，第一级暗斜井由+42m水平至-290m水平，第二级暗斜井从-290m水平至-480m水平。风井由地面+282m至+75m水平，第一级暗斜井+75m水平到-55m水平，第二级暗斜井-55m水平至-290m水平。

⑥ 采煤方法

大兴煤矿采用斜坡短壁采煤法，采用打眼爆破落煤工艺，自然垮落管理顶板，开采顺序为下行式。

⑦ 提升运输系统

大兴煤矿采用三级提升，井下平巷采用人力推车;-480m水平煤炭通过第二级暗斜井提升到-290m水平，由第一级暗斜井分别提升到-55m水平或+42m水平，再由主、副井分别提升到地面;材料和设备下放与煤炭运输方向相反。

⑧ 通风系统

大兴煤矿通风方式为中央并列抽出式通风，由主、副井进风，风井回风。

⑨ 排水系统

大兴煤矿深部正常涌水量150m3/h，最大涌水量200 m3/h;矿井分三级排水，-480m水平的水先排到-290m水平，再由-290m水平分别排到-55m水平和+42m水平，分别通过主、副斜井排至地面。

(2)水害事故发生的经过

2005年8月7日13时13分左右，大兴煤矿上部水淹区-290m标高防水煤岩柱被破坏，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-283m绞车房。14时，水涨至离主井口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25万立方米。

(3)事故原因分析

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°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-180m水平的水淹区，造成上部水淹区的积水大量溃入大兴煤矿，导致事故的发生。

(4)事故防范措施

① 对开采区域上部采空区有积水的矿井，必须先排空采空区积水，方可进行采掘活动，否则不许生产。

② 矿与矿之间要按《煤矿安全规程》规定留足矿界煤柱，矿井内设计的其他各类保安煤柱，一定要严格保护，如有煤柱垮塌都应及时维护，并停止出煤，更不能去偷采煤柱。

③ 对有水害危险的矿井，一定要配备相应的探放水设置，对工作面有疑点的，应采取“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。

④ 停产整顿煤矿在停产整顿期间，要严格按照制定的整改方案进行整改，防止停而不改，利用整改之名违法出煤生产。

⑤ 煤矿必须依法生产，依法经营，要按照规定范围开采，没有“四证一照”的矿井不得开采。

⑥ 认真落实安全生产责任制，杜绝违章指挥、违章作业。煤矿企业的矿长及其他管理人员，一定要牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，要严格执行各项规章制度，有事故隐患及主要危险源存在的矿井，发现问题要及时整改，把事故消灭在萌芽之前。

⑦ 矿井要按核定的生产能力生产，不得超能力生产。

煤矿水害事故频繁发生的根本原因

近些年我国煤矿为什么会发生如此频繁的突水、透水事故呢?究其原因，我认为有如下几个方面：

(1)近年来，井巷工程的掘进速度明显提高，煤矿开采方式有了很大的改进，开采的深度和工作面开采空间尺度不断增大，这使水害产生的条件、水害威胁的

程度以及水害形成的机理都发生了较大变化。而我们的矿井防治水技术手段落后，矿井水害条件预测的精度和广度满足不了大工作面快速机械化生产的要求。

(2)由于我国煤矿水文地质条件复杂，矿山水害较为严重，生产企业在市场经济条件下未能及时调整好快速增长的生产方式与安全配套的防治水技术措施之间的协调关系。这使矿井水害防治技术与水害安全预警措施难以满足矿井的满负荷甚至超负荷的生产要求。

(3)因前几年煤矿企业经济效益不好，造成有素质的水文地质人才流失，或因机构调整，减少了地质及水文地质专业技术与管理人员，加上规范化监管力度不够，致使现有的防治水技术和手段没有得到充分应用，矿井水文地质基础工作严重不足。

(4)近些年，随着大量小煤矿的关闭和部分国有矿井因资源枯竭及其他原因而废弃，使得生产矿井周边形成了因废弃矿井而产生的新的水源和导水通道，由于对该类型矿井废弃和关闭过程中没有采取切实的水害监测和防范措施，没有进行矿井关闭后可能诱发的矿井水文地质条件变化的研究与评价，缺乏关闭矿井相关工程和技术资料的系统整理与管理，对废弃矿井突水条件的认识防范技术准备不足。

(5)矿井水害条件的实时监控与预警装备落后，造成了工作面回采过程中对孕育和发展过程中的水害隐患未能超前发现和预警。

(6)对隐蔽型导水构造的精细探查技术与装备不足，造成了对矿井导水通道的位置、分布、性质等的先知性和预先防范措施不到位。

(7)矿井防治水知识的普及力度有待提高。

如何做好矿井防治水工作

为了有效遏制煤矿水害事故的发生，从国务院到地方各级政府在这方面下了很大力气，曾先后颁布、发行了很多关于加强煤矿水害防治工作方面的指导意见、文件等。2009年国家安全生产监督管理总局、国家煤矿监察局，根据我国煤矿现阶段的矿井防治水情况重新修订颁发了《煤矿防治水规定》，这充分体现了各级政府对煤矿防治水工作的重视。3.28王家岭透水事故发生后，山西省再次细化了矿井防治水的要求，“有掘必探，有采必探”都是为了有效保障煤矿安全生产。

(1)煤矿水害产生的三大因素是水源、水量、导水通道。要想做好煤矿防治水工作，查明这三大因素是关键。其中水源、水量在这三大因素中起主导作用。

因此在煤矿的工作中，我们首先要查明矿井范围内的水源、水量及其存在的形式、范围、水源补给和排泄分布特点，其次就是查清贯通这些水源的通道。如果这三个因素工作做好了，我们的矿井防治水工作就能迎刃而解，有的放矢。那么这一工作如何做，就要求我们的矿井地质人员，要精细的探查矿井的水文地质情况，利用不同的手段、不同的方法、不同的技术、不同的装备搞清矿井范围的水源、水量、导水通道。

目前的手段主要有：1)钻探、物探方法。通过井上下的钻探、物探查清水源水量的分布。2)煤柱留设。对已清楚的水源区留设保安煤柱，隔离水源。3)疏放减压水源。

(2)矿井水害的发生都有其特定的地质与水文地质条件，特定的采矿条件和相应的控制与影响因素，矿井水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的变化过程。在这一变化过程中，不同阶段都有其对应的征兆。因此在我们日常的矿井水文地质工作中，如果能有效地对控制和影响矿井水害的关键因素适时监控和分析，就可超前对水害发生进行预报和预警，从而避免突发事故的发生。

(3)加强矿井水害防治技术手段的推广应用，加大防治水技术工作与人力投入。针对矿井水文地质基础工作薄弱环节，在人、财、物方面给予支持，保障矿井防治水工作有效开展。与此同时，做好相关人员矿井防治水知识的培训和普及。只有我们把上述几个方面工作做好了，我们的矿井防治水工作才能真正为煤矿的安全生产起到保驾护航的作用。

煤矿矿井水害及防治 篇6

关键词：煤矿防治水；技术措施；探析

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）06-0036-02

一、煤矿水害防治的必要性和紧迫性

从防治的必要性方面看，在威胁煤矿安全生产的诸多因素中，水灾害是最主要的因素之一。不言而喻，作为我国的重要能源组成部分，煤矿资源在我国经济和社会发展中起着重要作用。然而，在煤矿开采过程中，一旦发生突水、冒水、透水等事故，就会给煤矿带来严重的人员伤亡和机械设备损害，造成巨大的经济损失，严重影响正常生产经营。而从水害防治的紧迫性看，经过这些年的不断开采，煤矿资源日益紧缺，煤矿巷道掘进的深度和长度不断增加，面临的地质条件越来越复杂，而发生冒水、透水等严重水灾害的概率也在不断上升。所以，为更好的促进煤矿安全平稳生产，必须高度重视各种水灾害的预防，加大工作力度，认真分析研究防治水灾害过程中遇到的问题，推广应用新技术，努力将水灾害发生的机率降到最低。

二、当前煤矿水害防治管理中存在的问题

虽然水灾害在煤矿生产中造成了巨大的人员伤亡和经济损失，严重影响了煤矿的生产经营效益，但是，在防治水灾害管理过程中，还存在不少的问题，概括起来主要有以下几点。

第一，排水设施不够完善。主要是部分中小煤矿没有严格按照排水系统的规定设计自身的排水系统，或者设计的排水系统标准低、规格低，不能满足突发排水要求。少部分的煤矿没有区分主水仓和副水仓，甚至在水仓和泵房之间没有设置安全闸门，在安全出口也没有设置闸门来预防水害。第二，排查检查不够及时。一些煤矿对防治水害的重要性认识不够，在思想上存在麻痹大意，在排查检查时不够仔细认真，排查不够全面深入，没有认真分析矿井周边水况，对存在的水安全隐患没有高度重视。第三，防水技术比较滞后。部分煤矿没有成立专门的防治水管理机构，更没有配备专门的防治水技术人员，在防治水害的知识上、技术上都比较落后，基础性的资料、台账不够完善，缺乏分析研究的资料。第四，防治措施没有到位。对水灾害分析论证不够全面，监测监控不到位；对煤矿掘进面的地质条件缺乏全面分析，特别是在水安全方面没有进行充分探测论证，没有科学掌握开采区岩层结构、水文地质等方面资料；对打通的各个煤矿之间缺少必要的隔挡措施，导致水害发生时，防治工作比较被动。

三、煤矿水害防治技术措施

《煤矿安全规程》要求水文地质条件复杂的矿井必须建立地下水动态观测系统，进行水害预测预报，并制定“防、堵、疏、排、截”五字综合防治措施。水害防治，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针。并采取超前探查、预测预报、优化设计、综合防治的方法，实现不突水、不淹面淹井、不伤人的三大目标。

一是留设安全防水煤（岩）柱。对那些有突水危险又不宜疏排的，可采取留设安全防水煤（岩）柱的措施解决（如：地表水系、导水大断层、采空区积水、老窑水、水患老钻孔等）。对地表水系或顶板含水层留设的安全煤（岩）柱，要经过科学计算，必须弄清“上三带”（冒落带、裂隙带弯曲下沉带）高度，留有足够的安全系数。

二是疏排开采技术。对那些有水患威胁，处理难度不大的，具备疏排条件的，可采取先疏排，消除水患威胁再开采的措施（如：地面积水、煤层顶底板含水层、采空区积水、老窑水等，可采用钻排、泵排、巷排等综合疏排方法）。

三是带压开采技术。当煤层底板承压含水层与开采煤层之间的隔水层，能承受的水头值>实际水头值时，可以“带压开采”，但必须按《煤矿安全规程》规定，制定安全技术措施，报煤矿企业主要负责人审批。

四是探放水施工。在开采过程中，若对水文地质条件、水害情况不清楚，必须按《煤矿安全规程》规定，坚持“有疑必探、先探后掘”的探放水原则编制探放水设计和安全技术措施。开采水淹区下的废弃煤柱时，要按《煤矿安全规程》规定，制定安全技术措施，报煤矿企业技术负责人审批。

五是科学合理建设排水设施。在煤矿巷道掘进中，为确保水安全，应根据实际水文地质状况，合理建设隔水、排水设施。在水平延深掘进中，要选择合适的隔离设施，比如预留煤柱、防水闸门等。同时，为提升抗水害的安全性能，应保障巷道的水平排水能力。在掘进面的最低处，合理设置水仓。此外，如果遇到严重的水灾害威胁，在采掘过程中还要设置临时排水措施，保证排水能力。

六是加强水位探测。可以利用三维地震技术对采掘区域加强探测，看采掘区是否存在断层以及断层的具体位置和延伸方向，进而清楚了解该区域导水性。同时，可以利用瞬变电磁技术对采掘工作面的富水区进行探测，最终合理确定水警戒线。当巷道进入水警戒线后，就要提前探水，根据探得的具体情况，确定针对性强的防治措施。

七是适时对巷道底板加固。如果煤矿的掘进巷道所处的地址条件比较复杂，测到的水压力较大，底板自身的隔水层不能够满足安全隔水的要求时，就应该加强探查，探明其水文地质构造，测得实际水压。在此基础上，考虑对底板进行加固。可以采用注浆加固的办法，增加底板的实际厚度，使其承受的水压高于实际水压，确保底板安全。

八是加强对巷道的支护。在煤矿巷道掘进过程中，如果遇到水文地质条件异常或掘进区含水量较为丰富、水压力较大情况，应该在加固地板的基础上加强对巷道的支护。尤其要做好地板的支护，避免在掘进过程中出现地板涌水现象。在支护方式上，尽可能采用锚杆喷护，避免棚架支护，最大限度减少对地板的破坏。此外，对水害威胁比较严重的区域，还要考虑预留防水煤柱，结合实际地址条件，合理确定煤柱的宽度，充分发挥其防水、挡水功能。

四、水灾出现后的应对策略

煤矿水灾害的发生有时候具有不确定性和不稳定性，虽然采取了各种的预防措施，但是仍然不能避免水灾害的发生。所以，必须成立专门的水灾领导小组，提前制定好水灾害发生后的应急预案，注重对应急预案进行演练，加强彼此开采人员与应急人员之间的沟通联系，保持工作默契。建立健全定期教育培训机制，提高全体员工尤其是采掘工作面施工人员防治水灾害的业务知识和实践能力。

井下透水事故发生时，现场人员应根据具体情况决定行动方案。首先要判断突水地点、原因、水源、危害程度等情况，并立即向矿调度室汇报。

此外，一旦灾情发生，要做好两方面应对策略。一方面，各相关部门必须加强合作，应急办要立刻做好通知，并启动应急预案，其他各部门根据自身职能各负其责，快速投入到抢险任务中去。另一方面，抢险工作要顺序进行。首先要立刻启动排水工作，若排水效果不理想，要立刻打开水仓门，加快排水速度。根据排水进度确定相关排水设施开启或关闭，避免采掘工作面被淹没。若所有排水措施都不能将水排出，应立即组织所有采掘面人员进行撤离。

五、结束语

综上所述，煤矿防治水害工作不但十分必要，而且十分紧迫。因为一旦发生透水、冒水等严重事故，不但直接影响到采掘面工作人员的生命安全，还严重制约煤矿正常生产，进而对国家的能源安全、经济可持续发展以及矿区的生态环境带来不良的影响。所以，必须提高对煤矿水灾害防治的思想认识，强化技术措施，在生产实践中多总结规律，积累经验，全面准确掌握煤矿发生水灾害的种种现象和征兆，采取多种措施加强防治，为矿井安全生产提供安全的生产条件。

参考文献：

[1]陈亮.巷道过断层破碎带的防治水技术探析[J].煤.2014，（02）：69-70.

[2]马宏华.探讨关于在煤矿防治水工作常见问题和对策[J].能源与节能， 2014，（02）： 31.

[3]袁新建.加强煤矿防治水技术管理措施的分析[J].内蒙古煤炭经济， 2013，（04）：101～104.

保德煤矿矿井水害防治技术浅析 篇7

关键词：水害隐患,煤矿,防治技术,探放水

1 概况

神东煤炭集团保德煤矿属天桥岩溶水系统, 为补给、径流和排泄完整的全排型水文地质单元, 单元面积约13 921.5 km2。灰岩地下水的补给来源以奥陶系灰岩大面积裸露及半裸露区接受大气降水为主, 同时还接受上覆第四、三系松散孔隙含水层、石炭二叠系裂隙含水层及地表水的入渗补给。该区岩溶水的运移属于渗入-径流-排泄型循环, 即水量基本上不消耗蒸发, 径流排泄可看做唯一的排泄方式, 各种水量的关系为:补给量=径流量=排泄量。区内地下水由北东、东和南部向天桥泉群方向径流。8#煤底标高在905～520 m之间, 大部地区8#煤底板低于奥灰水水头。采掘位置8#煤底板所承受的奥灰水压为0～3.2 MPa, 突水系数为0～0.038 MPa/m, 均小于无导水构造时的临界突水系数0.06 MPa/m, 整个采掘范围正常情况下不具有突水威胁[1], 但采掘过程中揭露了大型导水构造时仍可发生突水事故。随着开采深度的加深, 保德煤矿矿井用水量大幅增加, 特别是深部区“带压”开采带, “奥灰水”问题已经成为制约保德煤矿安全生产的主要因素。

2 矿井水害情况分析及带压开采评价

2.1 水文地质类型划分

根据地质报告、生产实际揭露、《煤矿防治水规定》的要求及神东地测公司对保德煤矿水文地质类型划分组织审定, 保德煤矿矿井水文地质类型划分为“中等”[2]。

2.2 矿井突水危险性评价

(1) 奥灰水与8#煤层厚度关系。8#煤距离奥灰岩顶面平均厚为110 m, 最薄厚为91.87 m。

(2) 目前开采的带压情况。保德煤矿奥灰水头水位+839 m, 目前两个综采面中81304综放面、81502综采面煤层底板标高最低均为+770 m, 在奥灰水压上;三盘区掘锚二、五队掘进标高最低为+660 m, 在奥灰水位下159 m (1.56 MPa) ;五盘区目前掘进标高最低为五盘区大巷最深点标高+542 m, 在奥灰水位下297 m (2.91 MPa) 。

(3) 突水危险性范围划分。根据《煤矿防治水规定》, 用突水系数法将矿区突水安全性进行分区, 临界突水系数确定为0.06 MPa/m。突水系数小于0.06 MPa/m为非危险区, 突水系数大于0.06 MPa/m为危险区[3,4]。

2002年10月由煤炭科学总院西安研究院所做的《山西保德县孙家沟煤矿水文地质勘探综合成果报告》, 结合保德煤矿实际, 综合考虑底板岩石物理、力学性质指标、导水裂隙和构造等的影响因素, 将矿井突水安全性非危险区又划分为安全区 (突水系数小于0.04 MPa/m) 和过渡区 (突水系数介于0.04～0.06 MPa/m之间) 。根据8#煤层采掘规划及目前已延伸到位巷道实测, 最大采掘深度为+540 m, 水头高度约300 m。通过计算, 8#煤底板承受的水压在0～2.94 MPa之间, 最大水压为2.94 MPa。

3 保德煤矿防治水工作对策

我国在奥灰水害防治方面已有了比较成熟的技术和措施, 如疏水降压、注浆堵水、突水预测和探放水等[5,6,7,8]。应用成熟的堵水截流新技术, 是煤矿防治水工作的发展方向, 可以减小矿井涌水量、提高矿井安全系数和生产效益、减小疏排水对地面环境的影响。

堵水截流是我国矿井防治水害的重要方法, 在静水与动水条件下注浆封堵突水点、矿区外围注浆帷幕截流等都有比较成熟的方法和经验[9,10,11,12], 在多种不同水文地质条件下的灰岩地层中成功地建造了大型堵水截流帷幕, 取得了良好的堵水效果。为此对提出了掘进面“先掘后探”、五盘安装防水闸门及建立井下强排系统等“探、防、排”综合技术措施。

3.1 掘进工作面“先探后掘”

为了预防在掘进过程中遇断层、陷落柱等地质构造带, 造成奥灰水上涌形成水害, 危及矿井安全生产, 保德煤矿掘锚队在掘进巷道前严格执行先探水后掘进规定, 具体内容如下: (1) 单巷掘进, 巷道里每230 m掘进一个钻场进行探放水, 每个钻场布置3个钻孔, 扇形布置, 一个沿煤层掘进方向, 另两个向掘进底板方向及巷道两侧方向并保证终孔位置距煤层底板不小于20 m, 距帮不小于20 m, 钻孔长300 m, 下组钻孔施工与巷道掘进作业同时进行, 并保证下组钻孔施工完毕后, 前组钻孔综孔超前掘进头不小于20 m, 即钻孔超前距不小于20 m, 单巷掘进时探水施工平面图如图1所示。 (2) 双巷延伸时, 探放水钻场布置超前巷道里, 每隔250 m布置一个钻场对两条巷道进行探放水, 每个钻场布置四个钻孔, 扇形布置, 一个沿煤层掘进方向, 另两个向掘进底板方向及巷道两侧方向并保证终孔位置距煤层底板不小于20 m, 距帮不小于20 m, 钻孔长300 m, 下组钻孔施工与巷道掘进作业同时进行, 并保证下组钻孔施工完毕后, 前组钻孔综孔超前掘进头不小于20 m, 即钻孔超前距不小于20 m, 双巷掘进时探水施工平面图如图2所示。

每个探放水钻孔施工前都必须预先用直径133 mm钻头扩孔, 预先安装直径108 mm管止水套管, 止水套管长度根据《煤矿防治水规定》第九十八条 (二) 沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时, 按表1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。

止水套管采用马丽散固结, 使套管和煤体成为一体, 套管下放凝固30 min后, 进行扫孔, 然后进行压水耐压试验, 试验压力必须大于预计水头压力, 稳压时间不小于30 min, 孔口周围不漏水, 孔口关牢固不活动, 即为合格, 否则, 重新固结, 重新做耐压试验, 直到合格后, 方可进行钻孔。钻孔开孔孔径为153 mm, 孔深13 m, 下DN10套管, 使用马丽散固结孔口管, 如图3所示。

施工探水钻孔时, 钻进和退钻应采用反压和有防喷装置的方法进行钻进和控制钻杆, 如图4所示。

3.2 安设五盘区防水闸门

二盘区未采区域与五盘区共用五盘区大巷, 受承压水威胁最大, 故选择先在五盘区大巷施工防水闸门。保德煤矿五盘区防水闸门安设在四条大巷内200～300 m之间, 共需要安设防水闸门4套, 能承受水压3.0 MPa, 断面要求宽×高=4 m×3.2 m。其中五盘区辅运大巷安设一套防水闸门, 需要保证辅助运输车辆正常通行;五盘区一、二号回风大巷分别安设一套防水闸门, 需要保证正常的回风断面;五盘区胶运大巷安设一套防水闸门, 需要保证胶带运输机胶带的正常运行。

3.3 建立井下强排系统

目前保德矿井总排水系统完全满足全矿最大涌水量时的排水需求, 但考虑到保德煤矿8#煤层标高处于奥灰水水位以下, 在发生重大突水灾变的情况下, 为了给井下作业人员逃生及抢险救灾争取时间, 设计在保德煤矿五盘区集中巷尾部较低处 (也是矿井开采区域内最低的位置) 设置潜排电泵排水系统, 总排水能力为2 200 m3/h。

4 结论

保德煤矿主要水害隐患为奥灰水、老空积水和地表水3种类型, 通过收集矿井水文地质原始基础资料, 分析研究, 查明存在的水害隐患, 制定有针对性的掘进面“先掘后探”、五盘安装防水闸门及建立井下强排系统等“探、防、排”综合技术措施, 能有效防止矿井水害事故的发生。为矿井后续开采煤层及其他邻近矿井防治水工作提供了一定的参考。

参考文献

[1]淮南煤炭学院.矿井地质及矿井水文地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1985

[2]国家安全生产监察局, 国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009

[3]范福生.中小煤矿防治水工作[J].河北煤炭, 1999 (4) :5-8

[4]张敦伍, 杨靖.新集三矿1煤底板灰岩放水试验[J].能源技术与管理, 2009 (6) :56-58

[5]刘生优.骆驼山煤矿16煤大巷奥灰突水封堵工程设计[J].煤炭工程, 2011 (10) :37-42

[6]白海波, 茅献彪, 吴宇, 等.高压奥灰水大型逆断层下盘煤层安全开采研究[J].岩石力学与工程学报, 2009, 28 (2) :246-252

[7]王进尚, 胡耀青, 韩德虎, 等.鹤壁矿区奥灰水水害分析和防治对策[J].山西煤炭, 2011, 31 (3) :24-26

[8]王宏.梧桐庄矿奥灰水水害分析及综合治理[J].河北煤炭, 2010 (2) :21-24

[9]李彩惠.矿井特大突水巷道截流封堵技术[J].西安科技大学学报, 2010, 30 (3) :305-308

[10]何雪峰.帷幕注浆治理钻孔井下错位突水[J].淮南职业技术学院学报, 2004, 4 (3) :22-24

[11]杨朝维, 张建立, 薛峰峰, 等.“三软”厚煤层井下动水注浆堵水技术研究[J].能源技术与管理, 2007 (6) :85-86

祁南煤矿矿井水害防治体系研究 篇8

1 水文地质与水灾类型

祁南井田位于宿南箱状向斜西翼南部的转折端, 新生界松散层覆盖于二叠系煤系地层之上, 厚度80.45m~866.70m。新生界松散层划分四个含水层 (组) 和三个隔水层 (组) 。三隔厚度大, 分布稳定, 隔水性能好, 是井田内重要的隔水层 (组) 。四含直接覆盖在二叠系煤系地层之上, 是矿井充水的主要补给水源之一。二叠系煤系地层可划分为三个含水层 (段) 和四个隔水层 (段) , 主采煤层顶、底板砂岩裂隙含水层是矿井充水的直接充水水源。太灰和奥灰均隐伏于新生界松散层之下, 灰岩埋藏较深, 径流和补给条件较差, 富水性弱~强, 差异较大。

祁南煤矿在煤炭生产过程中, 存在顶板水害、底板水害、老空水害等多种水害威胁。顶底板砂岩含水层突水次数最多, 但涌水量不大, 以静储量为主, 易于疏干。底板灰岩水虽然突水次数较少, 但同属同一水文地质单元的桃园矿发生过最大涌水量达565m3/h的太灰突水事故。因此作为高承压、富水强的底板灰岩水是开采10煤的重大威胁。老空水突水次数少, 且水量少, 对矿井安全生产威胁不大。

2 矿井水害防治的技术保障

祁南煤矿防治水的总体原则是:关键问题超前探测, 所有问题有疑必探。根据类型确定防治方案, 保证矿井安全生产。根据本矿的水文地质特征, 防治水工作要遵循从地面到井下, 从全面到异常, 先探查后防治的技术路线。

2.1 顶板水害的预防治理方法

2.1.1 留设防水、砂煤煤柱

依据实测分析, 四含水主要沿煤层浅部露头带或导水裂隙带渗入矿井, 对煤层的安全开采造成较大的威胁。根据钻孔资料和抽水试验, 查明四含水的富水性的强弱及其补给条件、基岩面起伏情况及其岩性条件, 合理留设防沙、防水煤柱。

2.1.2 探放四含水

当工作面的设计靠近防砂煤柱时, 四含水就会沿煤层浅部露头带或采空冒裂带渗入矿井, 对生产造成影响。因此, 必须布置探查钻孔, 利用探查钻孔取芯及出水情况, 查明基岩面的高度、上限煤层覆岩岩性、四含厚度及其岩性和四含的富水性、补给水源。经探查与疏放查明了工作面四含富水性相对强弱、补给条件后, 布置疏放钻孔, 同时采取有针对性的防治水和安全回采措施, 具备安全回采条件后, 才能进行回采。

2.2 底板水害的预防治理方法

2.2.1 查清条件

(1) 根据矿井勘探及生产期间施工的勘探钻孔和电法勘探资料分析, 查明煤底板至太灰顶间距、隔水层岩性组合特征、灰岩含水层富水性; (2) 统计工作面附近见二灰钻孔情况, 分析工作面周边钻孔见一、二灰时出水量、一灰至二灰厚度及厚度变化情况、一灰与二灰之间的岩性条件。

2.2.2 防治水原则

根据《煤矿防治水规定》及实施细则的要求, 10煤层工作面的防治水应达到工作面回采时, 正常开采区域突水系数小于0.06。

2.2.3 防水措施

根据附近区域的放水观测结果, 结合10煤层已开采工作面的防治水经验和附近工作面的水文地质条件, 确定按照富水低阻异常区和局部构造薄弱带打钻探查和注浆充填加固, 改造含水层为隔水层, 提高底板有效隔水层厚度及整体性和强度, 回采期间局部疏水限压开采的方法进行防治水工作。 (1) 对工作面已查明的异常区进行钻探验证, 查明隔水层厚度、岩性及1~2灰的富水性; (2) 对工作面异常区和构造薄弱带采取底板注浆加固, 充填砂岩裂隙, 提高底板隔水层的整体性及强度; (3) 注浆充填一灰、二灰, 改造含水层为隔水层; (4) 疏放降压, 合理施工放水孔, 回采期间实施疏水限压开采, 将灰岩水水位降至安全水头以下。

2.3 老空水害的预防治理方法

2.3.1 查清条件

查明积水的位置填绘在矿井充水性图和采掘工程平面图上, 标明积水区范围、最低点位置及标高、积水外缘标高及预计积水量, 积水线外推60m用红线圈出积水警戒线, 以平面图、剖面图确切反映积水区与采掘工作面的空间关系。

2.3.2 防水措施

(1) 掘进巷道接近警戒线必须先探后掘。对于积水边界清楚可靠的积水区可以掘至距实际积水边界20m处时再采取探放措施; (2) 沿空掘进或留窄煤柱掘进巷道时, 要分析上阶段老空积水情况, 若上阶段老空积水, 必须先探后掘; (3) 巷道贯通前, 必须排除对方积水、淤泥, 并有防止再积水的措施。如无法直接排除, 需要探放水时, 必须在距积水边界至少30m处停止掘进, 制定措施进行探放水; (4) 当上、下煤层间距小于下煤层回采导水裂隙带高度时, 在下煤层回采前必须打钻疏干上煤层的老空积水; (5) 老区复采工作面有积水或积水情况不清时, 必须超前20m探水。上山巷道必须双巷掘进, 每20m做联络巷, 探水孔超前距不得小于20m。

3 结论

(1) 通过对祁南煤矿的地质和水文地质条件的分析总结, 并根据祁南矿已有的突水案例, 认为祁南煤重点水害为松散层水、太灰水及老塘水等水害类型。

(2) 通过两带高度计算和“四含”水危险分区图分析, 认为“四含”水的危险区主要分布在矿井的浅部。通过突水系数计算和太灰危险区分区图分析认为:本矿井10煤开采在大部分地区受到了太灰水的威胁, 开采是不安全的, 须进行必要防治工程和措施。

(3) 祁南煤矿松散层水害的主要防治对策是留设足够的防水煤柱, 太灰水的防治对策是底板加固或疏干降压, 老塘水的防治对策是边掘边放, 有水必放。

(4) 为保证矿井安全, 建立一套适于祁南矿的防治水体系是十分必要的。防治水体系包括水害探查、水害治理等技术保障, 还包括工作制度、人员职责等管理保障。

摘要：煤矿水害防治是一个多专业、多部门的工作, 通过探讨构建一个科学、有效的综合防治水工作体系, 对于预防煤矿水害事故发生, 确保矿井安全生产至关重要。本文以祁南矿水害防治为例, 并结合本矿区其他矿井防治水工作的先进经验, 探讨了祁南煤矿矿井水害防治体系的具体模式, 对本矿和其他矿区的防治水工作具有重要的指导意义。

煤矿矿井水害及防治 篇9

新田煤矿位于贵州省黔西县, 井田范围内煤系地层为二叠系龙潭组地层。根据《永贵能源开发有限责任公司新田矿井 (一期) 初步设计 (修改) 说明书》, 矿井主采煤层为4#和9#煤层, 均为突出煤层, 沿7#煤层施工瓦斯抽放巷。

根据《贵州省黔西县新田井田煤炭勘探报告》, 井田范围内龙潭组地层埋深250~380 m, 上部为玉龙山段灰岩层, 富水性强。4#煤层平均厚2.79 m, 属较稳定煤层, 顶板为泥质粉砂岩, 底板为泥岩;9#号煤层平均厚2.41 m, 属较稳定煤层, 顶板为泥质粉砂岩, 底板为泥岩;7#煤层平均厚0.35 m, 顶板为细砂岩, 底板为泥岩;从上到下4#煤层距离7#煤层平均14.65 m, 7#煤层距离9#煤层16.43 m, 4#煤层距离9#煤层平均31.43 m。新田煤矿地层柱状示意图, 如图1所示。

根据新田煤矿井田范围内主采煤层及层间距情况, 矿井开采顺序:先采4#煤层, 后采9#煤层。其中沿4#煤层底板7#煤层施工瓦斯抽放巷, 4#煤层回采结束后, 在其保护范围内回采9#煤层 (开采上保护层) 。

1 4#煤层开采对顶底板的影响

参考新田煤矿1401工作面回采对顶底板影响规律 (论文“浅谈黔西南地区采煤工作面顶板三带分布规律———以新田煤矿为例”) 。

1) 根据悬臂梁假说, 结合组合岩梁理论, 计算工作面回采后垮落带高度:∑h=∑Kph-H

得:1401工作面垮落带高度为13.85~22.85 m。

2) 结合薄板理论和组合梁理论, 通过关键层控制得:1401工作面裂隙带高度为15.18 m。

即1401工作面回采后影响上覆岩层高度为29.03~38.03 m。根据新田煤矿地层柱状示意图, 4#煤层与长兴组灰岩含水层之间隔水层厚27 m, 即4#煤层工作面回采后上覆隔水层被破坏, 直接导通长兴组灰岩含水层。

3) 根据《防治煤与瓦斯突出规定》, 上保护层的最大保护垂距为矿井开采对煤层底板破坏的最大深度:S=S’β1β2

得:S=71 m。即4#煤层开采对底板的最大破坏深度为71 m。4#煤层与下部茅口组灰岩含水层间距平均130 m, 不受茅口组灰岩含水层影响。

2 工作面水害预测

2.1 4#煤层工作面水害预测

4#煤层距离长兴组含水层27 m。掘进期间巷道断面小, 对顶板产生破坏有限, 裂隙不能导通含水层, 不受含水层水害影响。

工作面开始回采后, 老顶初次来压前, 工作面顶板垮落面积小, 裂隙深度和宽度逐步增大;老顶来压后, 工作面顶板垮落面积逐步增大, 垮落深度和增加, 裂隙向上延伸, 导通长兴组灰岩含水层, 含水层水沿顶板裂隙汇入老空区, 沿工作面上下巷流出。

因长兴组灰岩为弱含水层, 储水量小, 因此工作面老顶来压, 裂隙导通含水层初期, 老塘涌水量随着裂隙的增加而增加, 当长兴组局部储水量渗漏结束, 老塘涌水量随着减小, 甚至干涸;随着工作面老顶周期来压, 老塘涌水量也会周期性增加和减小, 但总涌水量随着回采面积的增大而增大。

考虑长兴组灰岩与玉龙山段灰岩层之间隔水层沙堡湾段泥岩层厚度仅16~19 m, 受断层影响或弯曲变形带裂隙影响, 长兴组灰岩层与玉龙山段灰岩层局部连通, 导致工作面涌水量增大。即4#煤层工作面水从老塘流出, 涌水量随着回采面积而增大, 在老顶周期来压前后涌水量有突然增大的可能, 威胁矿井安全生产。

2.2 9#煤层工作面水害预测

按照保护层开采原理, 9#煤层工作面布置在4#煤层工作面保护范围内, 煤层及顶底板受4#煤层工作面回采影响产生裂隙, 与4#煤层采空区连通, 老塘水沿裂隙汇入9#煤层工作面。

工作面掘进期间, 对煤层及顶底板产生二次破坏, 扩大原有裂隙, 上部老塘水沿裂隙汇入工作面, 导致巷道顶、帮淋水、渗水。局部过构造期间, 涌水量可能突然增大。

工作面回采导致老顶垮落, 裂隙增加。在老顶初次来压时上部老塘水随裂隙大量灌注到采空区, 导致9#煤层工作面采空区水急剧增加, 达到最大涌水量后逐步减小, 之后逐步稳定。

4#煤层和9#煤层工作面涌水量与回采面积关系详见图2。考虑到4#煤层工作面局部低洼带和断层破碎带存水、导水, 9#煤层工作面在掘进期间断层带附近和回采老顶初次来压前后有涌水量突然增大的可能, 威胁矿井安全生产。

3 工作面水害防治措施

3.1 4#煤层工作面水害防治措施

4#煤层工作面掘进期间涌水量小, 不受水害威胁;回采期间涌水量随着回采面积的增大而增大。回采前完善排水系统, 即可避免水害威胁。

3.2 9#煤层工作面水害防治措施

9#煤层在掘进期间顶、帮淋水, 施工水沟和集水坑, 完善排水系统, 坚持探放老塘水;过断层期间, 探明断层赋存情况, 探放断层带积水;回采前, 探放老顶初压范围内老塘水, 消除水害威胁。

3.3 调整煤层开采顺序

根据新田煤矿1401工作面回采对顶底板影响规律来看, 4#煤层回采后影响顶板29.03~38.03 m, 底板71 m。9#煤层与4#煤层性质及顶地板条件相差不大, 即认为9#回采后影响顶板约30 m, 底板约71 m。

9#煤层距离上部长兴组含水层约60 m, 底板距离茅口组含水层100 m, 9#煤层回采后顶板破坏不到长兴组含水层, 底板破坏不到茅口组含水层, 掘进和回采期间不受含水层影响。

4#煤层在9#煤层保护范围内开采, 裂隙带连通长兴组含水层, 积水沿裂隙自9#煤层采空区流出工作面, 不会对4#煤层工作面产生水害威胁。

4 结语

煤矿矿井水害及防治 篇10

近年来我国多次发生煤矿突水灾害, 造成重大人员伤亡和财产损失, 给矿工生命安全带来隐患。究其原因就是, 水文地质工作薄弱, 没有落实由专业探放水人员使用专用钻机探放水的防治水规定, 出现透水征兆后没有采取撤人措施。因此正确认识矿井的水文地质条件和主要水害, 并制定切实可行的防治水措施, 对煤矿安全生产非常重要[1]。

1 矿井水文地质条件

1.1 主要含水层

该井田内的含水层主要有奥陶系中统石灰岩含水层组、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组含水层组、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层、第四系孔隙含水层。现将各含水层情况分述如下: (1) 奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。该含水层在井田内没有出露, 主要为中奥陶统峰峰组、上马家沟组, 地层厚200 m以上。上部峰峰组岩溶不发育, 裂隙均为方解石及石膏充填, 富水性差;上马家沟组中、上部岩溶发育, 岩溶溶洞不仅分布广泛, 且连通性好, 为本区的主要含水层位。水文孔显示井田内水位标高545.00~547.50 m, 为强含水层。水质类型为:HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+和SO42-·HCO3--Ca2+·Mg2+型水。 (2) 石炭系上统太原组薄层石灰岩岩溶裂隙含水层组。本组出露于井田东南角, 为岩溶裂隙含水层, 该组在井田内平均厚度约96.96 m。除砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层外, 有三层发育良好且易被水溶解的海相石灰岩 (K2、K3、K4) , 总厚约14.4 m, 为本组主要含水层。 (3) 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层。含水层为中、粗粒砂岩, 在井田内山西组砂岩含水层多以中、细砂岩为主, 是2、4号煤的充水来源。该含水层单位涌水量0.002 3 L/s·m, 渗透系数0.016 1 m/d, 富水性弱。 (4) 二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层。该组在井田内有大面积出露, 由于埋藏浅, 风化裂隙较为发育, 易于接受大气降水, 补径排条件较好, 含水层涌水量较小, 富水性弱。 (5) 第四系孔隙含水层。全新统主要分布于井田沟谷中, 补给条件好, 富水性较强, 据区域资料, 单位涌水量为0.17 L/s·m。

1.2 主要隔水层

井田主要隔水层有三层, 其特征分别如下: (1) 井田内中上更新统隔水层。岩性主要为黄色亚粘土, 含大量钙质结核, 覆盖于各含水层上, 使大气降水不能直接入渗补给地下水。 (2) 井田内各含水层间隔水层。以泥岩、砂质泥岩、粘土岩等为主, 是各含水层之间的主要隔水层, 但由于采空塌陷的影响而产生垂直裂隙, 成为各含水层间直接的水力联系通道。 (3) 本溪组隔水层。为一套泥岩、粘土岩为主夹砂岩、灰岩和铁铝岩地层, 厚7.56~15.62 m, 平均厚12.2 m。隔水性能好, 是太原组和奥陶系含水层间水力联系的天然屏障。

1.3 地下水补给、径流、排泄条件

井田位于郭庄泉域北中部, 属区域岩溶水补给径流区, 地下水总体流向为由北向南。石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层组井田内有出露, 接受大气降水补给后, 顺岩层倾向径流, 与井田中部的交口河发生水力联系, 部分则由矿坑水排泄。二叠系砂岩裂隙水在裸露地区接受大气降水补给后, 一部分沿层面裂隙顺层径流, 向南排出区外, 加入区域裂隙水循环。一部分在基岩出露区以下降泉形成排泄沟谷中, 如图1所示。

该井田内地表水不发育, 大气降水是井田主要补给水源, 井田内松散层孔隙水、碎屑岩裂隙水、碎屑岩夹石灰岩岩溶裂隙水含水层富水性弱, 奥陶系石灰岩岩溶裂隙水含水层富水性强, 水量丰富, 由北向南径流, 于郭庄泉出露排泄, 目前人工开采是主要排泄区。

2 矿井水害分析

2.1 充水水源分析

保利金庄矿的充水水源有大气降水、地表水、采空区 (包括老窑) 积水、地下水等。根据保利金庄矿矿井充水情况分析, 采空区 (包括老窑) 积水是矿井充水的主要来源, 其次是地下水和大气降水, 地表水对矿井充水意义不大。保利金庄煤矿根据电法圈定的采空区和积水区情况如表1所示。结合该煤矿提供的采掘现状, 估算的采空区积水量, 它将随着采掘的进行而增加。

2.2 充水通道分析

据矿区水文地质条件分析, 煤层开采矿坑充水通道主要有顶板之上的岩石裂隙带、冒落导水裂隙带、井筒、断层破碎带、陷落柱及封闭不良钻孔。这些充水通道均可使煤层上下各含水层之间发生水力联系, 造成矿井充水, 严重会导致矿井突水、甚至淹井[2]。

2.2.1 导水裂缝带对煤层开采的影响

矿井的主要充水水源为大气降水、地表水、采空区 (包括老窑) 积水、地下水等。主要充水途径为采动时形成的导水裂缝带高度。9、10上、10下和11号煤层综合开采产生的导水裂隙带高度为37.50~78.06 m, 考虑到4号煤层开采后对底板的破坏 (取经验值16 m) , 二者相加最大高度达63.50~94.06 m, 大于4号煤层和9号煤层之间距离55.63~68.30 m。因此, 9、10号煤层联合开采产生的导水裂隙带高度能够导通4号煤层采空区积水, 且在井田东部大于9号煤层埋深, 因此, 6号煤层采空区积水和井田东部地表水对9、10上、10下和11号煤层综合开采造成一定的威胁。

2.2.2 断层构造充水通道

一切大小断层都可能成为充水水源进入矿井的通道, 各含水层中的地下水往往通过断层带突入矿井, 断层能否成为充水通道, 关键在于其透水性。从力学性质山看, 张性断层和张扭性断层可能是导水断层, 而压性及压扭性断层可能是阻水断层。导水断层主要是通过沟通所切穿的各含水层之间的水力联系, 破坏煤层顶底板隔水层的连续性, 沟通其上下充水岩层, 使之与矿坑发生水力联系, 成为地下水或地表水的充水途径。

2.2.3 岩溶陷落柱

岩溶陷落柱在我国华北地区的石炭-二叠组煤系地层中广泛分布, 当陷落柱发育于岩溶水强径流带和集中排泄带并隐藏在地下水头面以下时, 才能构成突水的潜在威胁。虽然绝大部分陷落柱不导水, 但陷落柱一旦导水, 往往是灾害性的。此外陷落柱也可以形成顶板水通道, 使顶板水进入工作面, 给采掘工作带来困难。金庄煤矿发育大量陷落柱, 虽然目前揭露的陷落柱均不导水, 但在今后的工作中一定要重视陷落柱的探查工作, 特别是隐伏在煤层底板下的陷落柱, 避免滞后突水, 给矿井安全带来影响。

2.2.4 封闭不良钻孔导水通道

封闭不良的废弃钻孔往往成为含水层的导水通道。霍州矿区早期施工的勘探孔, 由于历史原因、技术原因等造成钻孔质量不高。这些钻孔今后都可能会成为各个含水层的水力联系通道, 采掘过程中一旦被揭露, 将会造成突水事故。因而在今后的开采过程中要引起高度重视, 避免封闭不良钻孔引发突水事故。

3 结论

该矿井主要含水层有奥陶系中统石灰岩含水层组、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组含水层组、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层和第四系孔隙含水层, 其中奥陶系中统石灰岩含水层及太原组灰岩含水层为金庄矿的强含水层;该矿井的主要水害威胁为老空积水, 且井田内有大面积的采空区及老空积水;该矿井矿岩溶陷落柱发育, 主要充水通道中要特别注意岩溶陷落柱导水。

金庄煤矿煤系地层及下覆含水地层富水性强, 且井田陷落柱发育, 在做好常规矿井水防治工作的基础上要特别注意陷落柱的防治与探查, 防止陷落柱导水而发生大的安全事故。

摘要：研究了保利金庄矿水文地质条件, 对矿井主要含水层及隔水层进行了分析, 对地下水的补给、径流、排泄关系进行了分析。在此基础上对矿井主要水害的可能来源及其连通问题进行了研究论证, 并根据矿井生产实际及水文地质条件对矿井水害的预防与治理提出了建议。

关键词：水文地质条件,矿井水害,防治,建议

参考文献

[1]刘娟.朝川矿水文地质特征分析及水害防治措施[J].中州煤炭, 2011 (10) :54-55

浅谈煤矿水害防治措施 篇11

1. 雨季地表水威胁

1)地表河流水威胁。绝大部分煤矿附近都不同程度的存有水库、 河流、 湖泊,在雨季时,由于河流、 湖泊水位暴长,溃堤决口致使水流倒灌矿区,造成地表低洼地区积水或直接通过井口溃入井下造成水灾。

2)露天开采的矿井在地表上留下露天坑,河流在附近流过,雨季水量大时有可能倒灌露天坑,地面积水可能导入井下。

3)由于许多地区煤炭开采历史较长,矿区低洼地点、 古井、 塌陷区较多,矿井周围井口多。浅部的部分小煤矿超上限开采,造成地表斑裂,这些都是地表水导入井下的通道。

2.老空水威胁

1)采空区积水。采空区内的低洼点逐步积水,对下部距离比较近的煤层的开采或同一层的下部采掘工作面带来威胁。

2)巷道内的积水。

①废弃的下山巷道逐步积水,不能正常及时填图,给以后的采掘活动留下隐患;

②平巷口或者上山巷道的下口的密闭没有留设泄水孔,密闭内如果逐渐积水,随着积水的增多,最终可能突破密闭造成突水事故;

③不少煤矿立井井筒下部存有积水,其水位经常超过罐笼的过放距离位置,如果发生罐笼过卷,可能造成罐笼内的乘员被淹。

3)矿区的积水威胁。不少报废和被关闭的矿井,内存有大量积水,与周边附近生产矿井有直接或间接相通关系,亦或填图不及时,图纸交换不正常,对生产矿井构成重大威胁。

4)挡水墙封闭的高压老空水威胁。部分煤矿在生产区域之上(矿井的浅部)为控制涌水量而对部分采空区使用挡水墙进行了封闭,当采空区水积满以后該区域就成了高压水包,由于其生产区域和作业人员都在封闭的积水区以下,一旦挡水墙出现意外,有可能造成重大损失。

5)复采区域局部滞留的老空水威胁。部分煤矿在原煤层的采空区内有复采活动,采空区的低洼地点和老巷道可能滞留部分老空水,如果探查不细有可能造成事故。

6)古空水威胁。很多煤矿处在煤层露头下部开采,露头浅部不同程度的存有古井、 古采区,下部的生产矿井遭受古空水威胁。

3. 承压水、 顶板水、 断层水威胁

1)底板承压水威胁。部分煤矿在开采下组煤时,在煤层底板不完整或遇有小断层的情况下受底板含水层承压水和断层水威胁。

2)顶板水威胁。主要是煤层上部含水层的威胁。有的含水层属于洞穴裂隙承压水,内部赋存水量较大,一旦揭露或导通了这些裂隙和洞穴就容易出现突水。

3)断层水威胁。有的煤层距离含水层比较近,断层有可能导通含水层造成威胁。另外一些落差较大的断层可能导水,在揭露断层时易出现突水。

4. 岩溶陷落柱的水害威胁

岩溶陷落柱是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。强充水型陷落柱内充填物未被压实,柱内水力联系良好,直接导通奥灰等高压水,沟通了煤系地层各含水层,采掘工程一旦揭露就发生突水,对矿井造成灾难性的淹井事故。

5. 相互沟通不能实现相互隔离的问题

很多矿区由于煤炭开采历史较长,小矿多,开采关系复杂,基本矿矿相通,但又没有或不能相互隔离,一个矿井发生水害事故,其他矿井也会遭受影响。

二 水害防治措施

深入开展隐患排查活动,充分认识隐患排查对于避免水害事故的重要性,努力找到水害事故隐患的蛛丝马迹,认真加以治理,真正做到防患于未然。

1)加强雨季期间调度和值班工作。在雨季,煤矿主要负责人要在岗在位,不能远离。

2)要主动与气象、 水利、 防汛等部门联系,建立灾害性天气预警和联合预防机制,及时收听收看天气预报,掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息,及时主动采取措施。与周边相邻矿井沟通信息,当矿井出现异常情况时,立即向周边相邻矿井进行预警。

3)建立雨季巡视制度。煤矿企业在雨季要安排专人负责对本井田范围内的可能威胁矿井安全的废弃老窑、 地面塌陷坑、 采动裂隙以及湖泊、 河流、 涵闸、 堤防工程等部位进行巡视检查,特别是接到暴雨灾害预警信息和警报后,要实施24h 不间断巡视。矿区每次降大到暴雨时和降雨后,必须派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。

4)建立重大水害应急预案和及时撤人制度,并授予调度值班人员紧急处置权,明确撤人的指挥部门和人员以及撤人的程序等,24h降雨量超过50mm,以及发现暴雨洪水灾害严重、 可能引发淹井时,必须立即停产撤人。

5)准确、 及时地将矿井的采、 掘工程绘制到采掘工程平面图等图纸上,定期收集相邻煤矿和关闭废弃的老窑情况,及时与相邻矿井交换图纸,并在井上、 下对照图上标出其井口位置、 井田开采范围、 开采年限和地表水情况,准确掌握矿井受水患危险的情况。

6)对地表采动裂缝及塌陷坑要及时进行治理;对关闭废弃的煤矿井筒要充实填死;煤系地层露头部位有漏水时,要及时注浆加固处理。凡可能和井下有水力联系的低洼地点,设置防洪站,保证随时排除积水。同时对排水沟及时巡查维护,保证河道畅通,防止河水倒灌。

7)安装和完善井下职工的 “三条生命线” (井下通讯线路、 压风管路、 防尘管路) ,保证 “三条生命线” 安全可靠。在矿井生产水平水仓入口、 可能的突水地点、 可能的过水通道等处安设摄像头,保证安全监测系统能够对水情变化进行实时监控。

8)开采下部层位煤层受上部采空区积水威胁的矿井,要认真核对上层煤巷道和采空区的低洼地点,把可能的积水范围和积水量,标绘在上层煤采掘工程平面图上。在开采下层煤之前实行探放水,将上层煤的积水放净。

9)生产和在建矿井完善排水系统,坚持正常排水,严禁有任何超层越界违法开采行为,相邻矿井之间要及时互通信息,建立联合预警机制;加强对井下各防水闸门、 墙的日常管理,水闸门要确保备件齐全、 开启便捷,定期作关闭试验,做好涌水观测工作。

10)对于生产区域上部存在高压积水的: ①属于单道挡水墙的,在外部重新增设一道挡水墙,作为第二重保险,预留闸阀,平时观测水情。②对挡水墙及其周围的围岩情况以及涌水情况实行定期的观测。有条件的要在挡水墙前安设摄像头和水文自动观测系统,实行实时监控。发现问题及时撤出危险区域的人员。③挡水墙附近禁止进行任何采掘活动。

11)对于存在复采活动的矿井,实行有采掘必探。采用正规采煤法,有计划的逐步退出复采区域的采掘活动,消除复采区域水害、 顶板等灾害的威胁。

12)对于开采下组煤的矿井,要开展对承压水水文地质的探查和研究,弄清承压含水层的水压、 富水性、 隔水层的厚度和完整性等水文地质情况,要采用疏水降压的办法,将承压含水层的水头值降到安全范围,再行开采。对强含水层,在掘进时应加强探放水工作,在巷道过这些含水层时,必要时采用预注浆方式。

13)加强岩溶陷落柱的防治。对于准备开拓的新采区,在设计前应采用三维数字地震勘探,探清断层、褶曲、 陷落柱等地质构造和煤层赋存情况,以便及时采取措施。

14)相互连通矿井,按照有关规定应实行隔离开采,已经被破坏的防隔水煤柱,必须注浆加固并建立隔水闸墙等设施。同一区域的煤矿之间要相互合作,相互之间互保安全,出现问题及时相互通知。

三 加强水害应急救援工作

整合人力资源, 在一个矿区配备齐全的探放水设备和专业队伍, 完善水害应急预案, 在各矿与物流中心储备足够数量的抢险物资和设备, 确保抢险救灾时能够及时到位, 并发挥最大作用。

四结束语

煤矿水害的主要特征及防治策略 篇12

煤矿发生水害时, 势必具备充水水源、充水通道及充水强度等三个条件, 且三个条件必须同时出现。煤矿的充水水源主要来自于大气降水、地表水水源、地下水水源、袭夺水及老空积水等;矿井充水通道主要是点状岩溶陷落柱通道、构造断裂带、顶板冒落裂隙带、含水层露头区、突破煤层底板及一些封闭较差的钻孔等。一般煤矿矿井发生水害之前会有一些预兆, 比如巷道壁或煤壁聚集有积水;煤层变层, 出现雾气。这是由于煤层中含水量增加, 气温下降所致;煤层变得潮湿、松软, 即使挖去表面仍然没有变化, 则证明附近已形成积水;发生水害之前, 也可能表现为淋水加大, 矿压增加, 特别是离断层积水区越近, 可能出现冒顶、片帮、底鼓等现象;当能听到“嘶嘶”的水声响时, 证明与水源距离更近, 高压积水已经通过缝隙向外涌出, 此时需要迅速撤离作业人员;此外, 工作面有害气体增加、水酸度增加、水味发涩等, 均是水害发生前的主要征兆, 要及时发现, 及时采取措施。

2 煤矿水害的类型

常见的煤矿水害类型按照水源不同可分为老空水害及裂隙水水害两种, 其中老空水害的水源主要是老窑、小窑、废巷、采空区积水等, 这类水源由于多存在于采空区或与之相连的巷道内, 故体现出水体形状不规则的特点, 且水体集中, 可在短时间内传递水压, 故一旦发生透水由于其冲击力强, 会造成破坏性较大的恶性事故。一般情况下老空水多存在于水资源丰富的矿区, 当然, 一些干旱缺水的矿区也曾发生过老空水害事故, 比如山东枣庄煤矿、山西陵川县关山岭煤矿等。

裂隙水水害的水源主要来自于砂岩、砾岩等裂隙含水层, 而裂隙水水害又分为两种, 即煤层顶部充水含水层与煤层底板承压充水含水层。一方面, 煤层顶部充水含水层在煤层顶部常有裂隙发育的厚砂岩及砾岩层, 在煤矿采掘时会对对断层裂隙产生一定的扰动而发生塌陷滑移, 其上腹第四级冲积层与下伏奥陶系含水层发生水力联系, 导致透水事故;另一方面, 我国很多煤矿床的基底大部分有较厚的碳酸盐岩溶充水含水层沉积, 其分布有广泛的含水层, 与第四系含水层有水力联系, 大气降水、地表水、孔隙水等均会对其形成快速补给。煤层开采过程中, 水平延伸、倾伏等均会增加煤层底板的充水含水层水压, 受煤层底板隔水层厚度、岩性、裂隙发育程度、采煤扰动等复杂因素的影响, 无法提前探明、防范底板透水的情况, 因此易发生突发性透水。

3 煤矿水害的防治策略

3.1 顶板水害防治策略

通常地表水资源缺乏、水环境脆弱的区域多为顶板水害高发区域。因此, 要基于矿井安全生产、区域水资源及水文环境保护的角度加强矿井水害的防治。在保水采煤的前提下, 对主要煤炭资源开采区的含水层、隔水层、煤层之间的空间结构关系进行勘察, 分析煤炭开采过程中, 水文地质系统会受到何种影响, 分析水资源的质、量等, 对区域水资源的最大承载力进行评价, 分析该区域的煤炭资源最大开发强度;对煤炭开采的布局、顺序等进行合理规划, 针对重点水源区域, 则要采取保护性措施等。此外, 区域煤炭资源开发过程中要充分考虑附近工业生产、农业生产的供水需求, 对地表水、地下水、矿井水等多种水资源进行联合调度, 促进水资源的原地循环, 尽量提高矿井水资源化的程度。

3.2 底板水害的防治策略

煤炭开采区域隔水层阻抗水压能力与高压水破坏穿透隔水层能力二者互相作用, 最终结果就是发生底板水害。因此, 底板水害的防治除了要增加隔水层阻抗高压水的能力外, 还要将高压水对隔水岩层的破坏力降至最低。底板水害防治工作中, 注浆改造技术是提高隔水层阻抗高压水能力的常用技术措施, 其在分析矿井水文地质条件及水害特点的基础上, 采用专用的工程设备及施工工艺, 在含水层、隔水层空隙、断裂破碎带、岩溶陷落术、井巷、突水口或出水口等部位注入低渗透液或骨料, 低渗透液是预先配制而成, 注入后会在过水通道、含水空隙、受注岩体等部位与围岩固结成不透水的整体结构, 其具有一定强度, 可以提高上述各部位的渗透性, 提高岩石强度。在井下突水口处应用注浆改造技术, 可以恢复被淹矿井, 降低矿井运行的排水量, 增加煤层顶底板有效隔水层的厚度等, 并可阻断充水水源与矿井之间的导水通道, 大大降低矿井发生突发性水害的概率。

3.3 老空水害防治

老空水害的防治要先应用地面及井下地球物理勘探技术确定生产矿井周边采空区的空间结构分布规律及水源特征, 然后评价采空区与主要采掘区之间煤岩柱的安全性, 保证煤岩柱留设的科学性与合理性, 如煤岩柱不足, 则要进行采空区积水的超前与疏放, 注意采空区积水的疏放要保证疏水孔穿越积水体的最低标高位置, 以保证更好积水疏放彻底;加强对疏水孔的保护, 防止疏水时发生水害事故等。

3.4 加强防排水设施建设

除上述具针对性的技术措施外, 还要加强矿井防排水的设施建设。针对水文地质条件比较复杂的矿井, 则可建立地下水动态观测系统, 该系统可获取详细、全面的水文参数, 实时监测矿井涌水情况;针对有突水淹井危险的矿井, 则可在井底车场周围设置防水闸门, 也可以设置一套独立的供电系统, 在保证正常排水的基础上, 加设排水能力大于最大涌水量的潜水泵, 以提高排水系统的排水能力, 以更好应对突发水害;此外, 还要针对部分井下泵房建设地面远程监控系统, 对控制水泵的运行实现远程调度、控制, 井下中央泵房无人值守, 提高煤矿整体防灾的综合能力。

4 结语

煤矿水害防治工作由于新技术、新装备、新材料、新工艺的应用而取得了迅猛发展, 煤矿水害防治工作卓有成效。后续工作中, 要将矿井小构造及复杂环境条件下隐伏地质构造的探查技术作为研究重点, 提高技术与装备的科学性与精确性, 实现多煤层采空区与积水边界的高精探查;加强对深部煤炭高压底板水导升、突出机理及采动破坏等理论的研究与探索, 侧重于矿井水害实时监测与预警技术的研发与应用等, 以提高煤矿水害防治的效果, 从而提高煤矿生产的安全性与稳定性。

参考文献

[1]刘永贵.山东省煤矿水害特征及防治技术途径研究[D].青岛:山东科技大学, 2014.

[2]陈美智, 周桂铨.煤矿水害事故分析及其防治技术[J].西部探矿工程, 2014, 03:201-203+206.

[3]虎维岳.新时期煤矿水害防治技术所面临的基本问题[A].中国煤炭学会.中国煤炭学会矿井地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会2014年学术交流会论文集[C].中国煤炭学会, 2015:4.