煤礦防治水知識

1、.,煤礦防治水知識,xxx,.,我國是世界上煤礦水文地質條件最為復雜的國家，煤礦水害是僅次于瓦斯災害的第二大災害，國家雖花費了極大的力量進行治理，但近年來全國還是出現(xiàn)了多起較大的水害事故，造成了較大的人員傷亡。為此，2013年雨季將至，加強防治水工作刻不容緩。 一、煤礦透水事故原因分析 1、客觀原因 （1）礦井水文地質條件極為復雜 遵義地區(qū)大多數(shù)煤礦煤系地層屬二疊系龍?zhí)督M，其水文地質條件極為復雜，涌水、突水頻繁，涌水量較大，使礦井安全受到嚴重威脅。 （2）煤礦設計先天不足 早期煤礦無序開采現(xiàn)象嚴重，造成許多煤礦防治水存在許多先天不足。有些煤礦井口位置選擇不當（重慶南桐有一個小煤礦井口位置較低，

2、因突發(fā)大水，淹沒井口，死亡14人。目前未聽說此類事故）；小煤礦建于大煤礦上方，這些小煤礦的透水事故為大礦埋下了隱患。,1,.,2,.,2、主觀原因（1）煤礦防治水基礎工作薄弱我國一些煤礦，特別是私營小煤礦水文地質工作提不到日程（重慶現(xiàn)有的大多數(shù)小煤礦，基本沒有開展水文地質工作），無防治水機構，探放水隊伍、專業(yè)水文地質人員嚴重不足，甚至沒有必要的探放水設備(重慶現(xiàn)有的一些小煤礦，基本沒有探放水隊伍、專業(yè)水文地質人員，一些煤礦即使由政府強制要求購買了探水鉆機，都只是作為擺設)；水文地質資料不全，防治水措施不落實。(目前還普遍存在的)（2）超層越界違法開采有些超層越界違法開采，盲目進入相鄰煤礦的采空

3、積水區(qū)而發(fā)生突水事故。（多數(shù)相鄰小煤礦間的采掘情況是不清楚的，一些小煤礦因資源有限，只要有煤就前進，不管越界與否，已不采取任何探放水措施，從而進入相鄰煤礦的采空積水區(qū)。早期普遍，近年沒聽說此類事故）,3,.,（3）破壞防隔水煤柱 一些私營小煤礦違反規(guī)定，擅自在防隔水煤柱掘進巷道、布置工作面進行違反采煤，導致透水事故。（南桐礦業(yè)公司2002年6月13日特大穿水事故，就是小煤礦無序開采大礦河床保安煤柱造成。事故造成相鄰的南桐煤礦、魚田堡煤礦、東林煤礦相繼被淹。突水當天約900百余人被困，死亡2人，其余人員獲救，三礦被淹近半年，損失上億元。早期普遍，近年沒聽說此類事故） （4）沒有堅持探放水制度 有

4、的煤礦領導和采掘作業(yè)人員思想麻痹，存有僥幸心理，圖省事、怕麻煩，井巷已接近積水區(qū)仍不能認真執(zhí)行探放水制度，甚至有的出現(xiàn)明顯透水預兆，為了早出煤、多掙錢，冒險蠻干，導致突水事故（我在重慶工作的煤礦，曾經出現(xiàn)一次突水事故。經過是從煤層底板向頂板掘進，準備揭穿已開采報廢工作面機巷，然后沿采空區(qū)掘切割上山。掘進前在專用瓦斯抽放巷內對擬掘切割上山進行了鉆孔，以抽放上山,4,.,瓦斯，鉆孔出水較大；掘進過程中，巷道淋水越來越大，當時所有人都認為是正常的采空出水，未采取任何探放水措施，在距采空區(qū)僅剩余0.8m巖柱時，采空水突然鼓出，三天內突水近25000m ，呈一度淹沒集中運輸大巷鐵道，所幸無人員傷亡。這是

5、一次典型的煤礦領導和采掘作業(yè)人員思想麻痹，存有僥幸心理，圖省事、怕麻煩，井巷已接近積水區(qū)仍不能認真執(zhí)行探放水制度的責任事故。從此后，我只要下井，就養(yǎng)成了走一路看一路的習慣，對井下各地點的出水情況進行觀察，觀察水色、水量的變化情況，如有變化，必須追根溯源，找到變化原因，如有疑問，立即采取措施，做到萬無一失），這是礦井突水事故最主要的原因。,5,.,二、煤礦事故的防范對策 1、提高防治煤礦透水知識的認識，進一步落實水害防治責任 煤礦企業(yè)要爭強做好防治透水事故的責任感和緊迫感，明確水害防治工作的職責。 （1）建立各級領導和各職能部門的職責，只有明確了的職責，才能讓各級領導和各職能部門各行其責，相互配

6、合，搞好工作。 （2）建立制度（水害7種制度，并要嚴格執(zhí)行，監(jiān)管部門要重點檢查制度的執(zhí)行情況） （3）設置防治水機構和配備水文地質人員，配備齊全的探放水設備和探放水隊伍。 2、全面加強水文地質基礎工作 （1）水文地質基礎工作是做好防治水工作的前提，煤礦必須全面加強水文地質基礎工作，主要是對礦井井上下進行全面的水文觀測，完善礦井必備的地質報告、水文地質圖件以及礦井防治水基礎臺賬（五種基礎圖件，15中基礎臺賬。圖件中最關鍵的礦井充水性圖，可以充分反應礦井充水現(xiàn)狀；臺賬中關鍵的是礦井涌水量觀測臺賬，可以充分反應礦井涌水量情況以及一定涌水規(guī)律，可以通過較多的數(shù)據(jù)，求出本礦井涌水量計算參數(shù)及公式）,6,

7、.,（2）加強對周邊礦井和老窯的調查研究 礦井建立水文地質信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井水文地質資料、數(shù)據(jù)、圖件、計算評價和礦井防治水預測預報的一體化。 3、認真做好煤礦井下探放水工作 （1）煤礦井下探放水工作是預防礦井突水最關鍵的環(huán)節(jié)。 物探先行，鉆探驗證，有掘必探是預防礦井掘進過程中最有效的方法（物探受環(huán)境和設備影響，不能準確判斷水體的性質和水量，但能判明水體的位置和影響范圍，可以為鉆探提供參考，為此，物探在生產過程中非常有必要） （2）采掘工作面探水前，必須編制探放水設計，確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有毒有害氣體危害的安全措施，嚴格按設計進行探放水。 （3）在探水過程中有突水征兆時，受水

8、害威脅區(qū)域要立即停止作業(yè)，將作業(yè)人員撤到安全地點，分析原因，采取有效措施。 （4）井下探放水必須使用專用的探放水鉆機，嚴禁使用煤電鉆探放水。（主要是一些小礦井下有一些地方是很難用鉆機進行探放水工作，但又知道前方有水害威脅，從而使用煤電鉆探放水，造成觸電、鉆桿傷人事故）,7,.,4、防范暴雨洪水引發(fā)煤礦事故災難 （1）煤礦要主動與氣象、水利、防汛等部門聯(lián)系，建立災害性天氣預警和預防機制。 （2）煤礦要安排專人負責井田范圍內和可能波及周邊廢棄老窯、地面塌陷坑、采動裂隙及影響礦井生產的水庫、湖泊、河流、堤防工程等重點部位進行巡視檢查，特別是接到暴雨災害信息后，要實施24小時不間斷巡查。（此項工作非常

9、有必要） （3）煤礦企業(yè)要建立暴雨洪水可能引發(fā)淹井事故災害緊急情況下及時撤出井下人員的制度。（大礦防排水能力較強，系統(tǒng)可靠，撤人標準相對較高，而小煤礦排水能力較弱，系統(tǒng)不可靠，一般出現(xiàn)大雨、暴雨就要求撤人）。 （4）所有煤礦在雨季前要開展一次全面的隱患排查治理行動。（一般在4月上中旬進行） 5、加強煤礦防治水監(jiān)督監(jiān)察工作力度,8,.,三、礦井突水的一般預兆： 采掘工作面或其它地點突水前，一般都有以下預兆： 掛紅。水中含有鐵的氧化物，在水壓作用下，通過煤(巖)裂隙時，附著在裂隙表面，出現(xiàn)暗紅色水銹。 掛汗。水在水壓作用下，通過煤巖裂隙在煤巖壁上凝結成水珠，此時巷道接近積水區(qū)。但有時空氣中的水汽遇

10、到低溫煤塊也會掛汗，這是一種假象。所以，遇到掛汗時，要辨別真?zhèn)?，方法是剝去一薄層，觀察新暴露面是否也有潮氣，若有則是突水先兆。 煤壁變冷。工作面接近大量積水時，氣溫驟冷，煤壁發(fā)涼，人一進去就有陰冷的感覺，時間愈長就愈感到陰涼。但受地熱影響較大的礦井，地下水溫高，當掘進工作面接近時，溫度反而升高。 出現(xiàn)霧氣。當巷道溫度很高時，積水滲到煤壁后引起蒸發(fā)而形成霧氣。 水叫。井下的高壓積水向裂縫擠壓與兩壁發(fā)生摩擦而發(fā)出嘶嘶的叫聲，說明已很接近積水區(qū)。若是煤巷掘進，則突水即將發(fā)生，這時必須立即發(fā)出警報，撤出所有受水威脅的人員。,9,.,頂板淋水加大。 頂板來壓，底板鼓起。 水色發(fā)深，有臭味。老空水含鐵質變

11、成紅色，酸度大，水味發(fā)澀。斷層水呈黃色，水無澀味而發(fā)甜。溶洞水大多在石灰?guī)r中遇到，是呈黃色或灰色，有時帶有臭味，有時也出現(xiàn)掛紅。沖擊層水色發(fā)黃，往往夾有砂子，開始時水小，以后逐漸增大。 工作面有害氣體增加。積水區(qū)向外散發(fā)出瓦斯、二氧化碳和硫化氫等有害氣體。 裂隙出現(xiàn)滲水。如果出水清凈，則離積水區(qū)尚遠;若出水渾濁，則離積水區(qū)已近。,10,.,四、礦井涌水的主要指標 1、礦井涌水量 礦井涌水量是指單位時間內（如時、分等）灌入礦井內的水量（m），一般以Q(m/min)表示：分4級 涌水量小的礦井 Q2 m/min 涌水量中等的礦井 Q=25 m/min 涌水量大的礦井 Q=515 m/min 涌水量

12、很大的礦井 Q15 m/min 2、礦井水文地質類型 根據(jù)礦井及其周邊存在老空水、礦井受采掘破壞或影響的含水層性質及補給條件、礦井涌水和突水分布規(guī)律及水量大小、煤礦開采受水害威脅程度以及防治水工作難易程度等，可劃分為：簡單、中等、復雜、極復雜四類,11,.,3、突水點突水量分級 水量大、來勢猛，突發(fā)性強、危害性大的涌水現(xiàn)象，稱為突水。根據(jù)突水點突水量的大小，分4極： 小突水點 涌水量1 m/min 中等突水點 涌水量1 10m/min 大突水點 涌水量10 30m/min 特大突水點 涌水量30m/min,12,.,五、礦井涌水量的觀測方法 1、礦井涌水量觀測站類型一般分固定觀測站和臨時觀測站

13、。 2、礦井涌水量觀測站的要求 （1）水溝斷面主要有三角形、梯形和矩形3種，斷面要規(guī)整； （2）設立觀測站的地段35m內的水溝要順直，溝底坡度要均勻，流水要通暢穩(wěn)定； （3）在大巷入水倉處的觀測站要躲開紊流段，設在遠離水倉入口20m以外。 （4）觀測站要設立明顯完整的標志，任何人不得隨意破壞。 （5）一般要求是一周觀測一次，雨季加密。 2、礦井涌水量的觀測方法 水桶法、水位標定法、水泵能力法、浮標法、堰測法、流速儀法、,13,.,六、煤礦透水的基本條件 煤礦透水必須有兩個基本條件：一是透水的水源，二是透水的通道。 1、礦井水的類型 孔隙水、裂隙水、溶隙水三類 2、礦井透水源 （1）天然透水源（

14、大氣降水、地表水、地下水） （2）人為水源：主要為采空區(qū)積水。 3、礦井透水通道 礦井透水通道多，主要分為天然通道和人為通道兩種 （1）天然通道 主要有構造斷裂破碎帶與接觸帶、巖溶陷落柱（南方少見）、隱伏露頭（天窗）、隔水層變薄區(qū)。 （2）人為通道 主要有采空區(qū)冒落裂隙帶、地面巖溶塌陷區(qū)、封閉不良的鉆孔、礦井井筒。,14,.,七、煤礦探放水 1、采掘工作面探放水條件 早期規(guī)定“有疑必探”的時候，制定了一些探放水條件。但現(xiàn)在執(zhí)行“有掘必探”后，就沒有任何探放水條件了，只要掘進開采，就要探放。 2、探放水的原則 先探放后采掘的原則、先隔離后探放的原則、先降壓后探放的原則、先封堵后探放的原則。 3、

15、井下探放水的設計 探水眼的設計應根據(jù)水頭高底、煤巖層厚度和硬度等確定，探放水設計由地測部門提出，礦總工程師審定，由鉆探隊施工。,15,.,4、探放水鉆孔的主要參數(shù)及布置方式 （1）探放水鉆孔的主要參數(shù) 超前距 為探水鉆孔終孔位置應始終超前掘進工作面的一段距離。 可采用井下探放水技術規(guī)范(MT/T6321996)公式計算 式中:A安全系數(shù)(25)，設計取4計算； L巷道跨度(高或寬取最大值)，本礦設計巷道最大跨度為3.8m P煤巖承受的靜水壓力，取6.5MPa(本礦開采最大埋深約為650m) Kp隔水煤(巖)層抗拉強度，取1.0 MPa 根據(jù)計算結果，采用就高不就低得原則進行取舍。,16,.,允

16、許掘進距離 為經探水證實無水害威脅，可安全掘進的長度，為每次探放水鉆孔施工完畢后其最短的鉆孔長度(水平投影長度)減去超前距之后剩余的距離。根據(jù)具體控制情況進行取舍。 幫距 為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，即呈扇形布置的最外側探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離，其值一般與超前距相同，有時可略比超前距小12m。 鉆孔密度(孔間距) 根據(jù)井下探放水技術規(guī)范(MT/T6321996):豎直扇形面內鉆孔間的終孔垂距不得超過1.5m，水平扇形面內各組鉆孔間的終孔水平距離不得大于3m。 （2）探水鉆孔布置方式 主要布置方式有兩種：扇形和半扇形。 扇形布置：主要應用在巷道處于三面受水威脅的地

17、區(qū)，需要進行搜索性探放水的條件。,17,.,18,.,半扇形布置 主要應用在積水區(qū)肯定位于巷道一則的條件。,19,.,煤礦目前對煤層平巷鉆孔的布置 主要是探巷道上幫小窯老空水，鉆孔呈半扇形布置在巷道上幫。薄煤層一般布置3組，每組12個孔；厚煤層一般布置3組，每組不少于3個孔。 煤礦目前對煤層上山巷道鉆孔布置 鉆孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤層一般布置5組，每組12個孔；厚煤層一般布置5組，每組不少于3個孔。 鉆孔水平及傾斜之間的夾角要求與平巷鉆孔相同。,20,.,八、煤礦地質學 煤礦地質學的研究對象主要是煤礦建設、生產過程中出現(xiàn)的各種地質問題，包括煤層賦存，地質構造，水文地質，工程地質，瓦斯地質

18、，煤塵等方面的情況。 （一）成煤作用 煤是植物殘骸經過復雜的生物化學、物理化學以及地球化學變化轉變而來的，由植物死亡、堆積一直到轉變?yōu)槊阂涍^一系列的演變過程。 成煤的必要條件：植物條件 （成煤的物質基礎）、氣候條件 （ 影響植物生長，同時影響植物的分解）、自然地理條件（泥炭沼澤和能夠形成泥炭沼澤的環(huán)境）、地殼運動條件（提供成煤環(huán)境和形成厚煤層的條件）,21,.,（二）煤的物質組成 煤的化學組成可分為有機質和無機質兩大部分，有機質主要由 C、H、0、N、S等元素組成，是復雜的高分子有機化合物，是煤的主要組成部分，不同的煤，元素組成是不同的。 1、煤的分類 我國煤炭資源豐富、煤種齊全。各工業(yè)部門

19、對煤類和煤質均有特定的要求，為了正確區(qū)分煤的工業(yè)用途，充分合理的利用煤炭資源，就必須對煤進行工業(yè)分類，其依據(jù)是煤的煤化程度,22,.,2、煤層的結構、頂?shù)装?（1）煤層的結構 煤層包含煤分層和巖石夾層，不含夾石層者稱為簡單結構煤層；反之，含有夾石層者則稱為復雜結構煤層。煤層中的巖石夾層俗稱夾矸。夾矸一般為粘土巖、炭質泥巖或粉砂巖，有時為石灰?guī)r、硅質巖、油頁巖、細砂巖或礫巖。 （2）煤層的頂?shù)装?在正常地層層序情況下，直接位于煤層之下的巖層，稱為煤層底板；而煤層的直接上覆巖層，稱為煤層頂板。 煤層底板以泥巖、粘土巖最為常見，通常呈團塊狀，富含植物根莖化石和不規(guī)則滑面，俗稱根土巖。在陸相含煤巖系中

20、，砂巖作為煤層底板亦比較常見，但在煤層和砂巖層之間往往存在薄層粘土巖，個別情況下，煤層底板為礫巖層或石灰?guī)r層，煤層具有異地微異地搬運的待征。 煤層頂板的巖石類型多種多樣，最常見的是泥巖、粉砂巖、砂巖和石灰?guī)r，這主要取決于泥炭沼澤所處的沉積環(huán)境。,23,.,（3）煤層產狀（厚度、傾角、傾向） 亦稱煤層三要素，厚度是指煤層頂、底板巖層之間的垂直距離。 傾向是指煤層面上與走向線相垂直的線叫傾斜線或真傾斜線，它在水平面上的投影所指的沿平面向下傾斜的方位即為煤層的傾向。 傾角是指煤層層面上的真傾斜線與其在水平面上投影線的夾角叫傾角。,24,.,（三）地質構造 地質構造是指組成地殼的巖石（巖體）在內、外動

21、力地質作用下發(fā)生的變形與變位，而形成的各種（構造）現(xiàn)象，諸如褶皺、斷裂、劈理以及其它各種面、線狀構造等。以下主要介紹褶皺和斷層。 （一）褶皺 巖層受到構造作用后，在保持連續(xù)性的情況下產生的彎曲變形稱為褶皺構造。通常把褶皺構造中的一個單獨的彎曲稱為褶曲。 1、褶皺的基本形態(tài) 褶皺構造有背斜和向斜兩種基本形態(tài)（如圖1）,25,.,圖1 褶皺的基本類型A背斜構造 B向斜構造,26,.,（1）背斜 中部巖層向上拱起的彎曲，正常情況下，兩側巖層向外傾斜。在同一水平面上，中心部分巖層時代較老，兩側巖層依次變新，并且兩邊對稱出現(xiàn)。 （2）向斜 中部巖層向下凹陷的彎曲，正常情況下，兩側巖層向內傾斜。在同一水平

22、面上，中心部分巖層時代較新，兩側巖層依次變老，并且兩邊對稱出現(xiàn)。 2、褶皺要素 褶皺構造的各個組成部分稱為褶皺要素。褶皺的中心稱為核；核部兩側對稱出現(xiàn)的地層稱為翼；同一褶皺面上最大彎曲點的連線稱為樞紐；褶皺各層樞紐連成的面(假想的面) 稱為軸面；褶皺面從一翼過渡到另一翼的彎曲部分稱為轉折端；正交剖面上兩翼間的內夾角稱為翼間角；同一褶皺面上最高點的連線稱為脊線；同一褶皺面上最低點的連線稱為槽線；由向形向背形轉折過渡(公共翼上)的幾何點稱為拐點,27,.,圖2 褶皺幾何要素示意圖,28,.,褶皺構造在礦井生產中表現(xiàn)是多樣的，往往需要大量的工程揭露才能恢復其原始形態(tài)。褶皺在生產過程中，經常局部無法開采。 （二）斷裂構造 巖層受構造應力作用超過其強度時就會發(fā)生裂縫或錯斷，破壞了巖體的完整性而形成斷裂構造。斷裂構造主要分為節(jié)理和斷層兩大類。凡巖體沿破裂面沒有明顯位移或僅有微量位移稱為節(jié)理；巖體沿破裂面兩側發(fā)生了明顯的位移或較大錯動稱為斷層。 1、節(jié)理 它普遍存在于巖體或巖層中。能起到預示巖層受力可能出現(xiàn)斷裂的作用，一般對礦井生產沒有影響。 2、斷層 斷層是構造應力作用形成的主要地質構造類型，在地殼中廣泛分布。斷層種類很多，形態(tài)各異，