防治水等煤矿常见事故防治.ppt

,,,,煤矿水害常见事故防治,1.我国煤矿水害类型分布及基本知识,2.矿床充水条件分析,3.煤矿事故案例,提纲,1.我国煤矿水害类型及分布,一、我国煤矿水害类型及分布,煤炭资源的分布特征受两横两纵巨型造山带控制，煤炭资源分布呈“井”字形特征。,西北侏罗纪煤田裂隙水水害区,华北石炭二叠纪煤田岩溶裂隙水水害区,东北侏罗纪煤田裂隙水水害区,华南晚二叠纪煤田岩溶水水害区,台湾古近纪煤田裂隙孔隙水水害区,西藏滇西中生代煤田裂隙水水害区,5,一、我国煤矿水害类型及分布,一、我国煤矿水害类型及分布,煤矿水害,凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的,增加吨煤成本使矿井局部或全部被淹没的水灾,都称为煤矿水害。据统计，建国以来，在我国煤矿一次死亡3人以上的重大事故，水害居第三;平均每次事故死亡7.06人，仅次于瓦斯和火灾事故。对我市而言，水害是特别可能造成重特大事故的主要因素。,水害防治基本措施,水害预防的预防措施可以概括为探、防、堵、疏、排、截、监7个字。,水害防治基本措施,探即井巷探水;防即井上下防水设施及防水措施;堵即注浆堵住水口，或加固裂隙带，充填溶改造含水层，加固底板度。疏即疏水降压或疏干有害含水层;,水害防治基本措施,排即井下排水设施和排水能力;截即留设各种防水煤柱隔阻有害水源;监即监测监控。,老空积水透水水害地表水害第四系松散孔隙含水层和第三系砂砾含水层水害煤层顶板充水含水层水害煤层底板承压充水含水层水害岩溶陷落柱水害断层破碎带突水水害,一、我国煤矿水害类型及分布,1、地表水水害,水源为大气降水、地表水体江、河、湖、水库、沟渠、坑塘等。水源通过井口、采动冒落带、岩溶地面塌陷或熔洞、断层带及煤层顶底板封闭不良的旧钻孔充水和导水进入矿井。例如1998年闽北地区突发洪灾，地处河流附近的煤矿，因河水暴涨而被淹，造成巨大的经济损失。,2、老空水水害,水源是古井、水窑、废巷及采空区的积水。当采掘工作面接近或沟通时，老空水进入巷道或工作面，造成事故。这是我市煤矿水害的主要类型。例如1997年7月23日永定某矿上部小煤窑采空区透水，死亡3人。,3、孔隙水水害,龙永煤田煤系地层岩层含水性属弱中等，但受大气降水补给明显，受其影响，表现为季节性4-9月份涌水量明显增大。,4、岩溶水水害,龙永煤田煤系地层中无灰岩，但受构造影响，直接与栖霞灰岩接口，由断裂沟通岩溶水进入矿井造成水害。例如龙岩某基建井受岩溶水的严重影响，不得不在投资1300多万元，被迫下马。,5、裂隙水水害,水源为砂岩，砾岩等裂隙含水层的水，常受地表水或其它含水层补给，通过冒落带，断裂带，采掘巷道揭露顶板或底板砂岩水，或者封孔不良的老钻孔导水进入巷道或工作面。,一、我国煤矿老空水水害形势,17,事故特点1、较大以上事故比例较大危害大，影响大。2、老空水为主要水害水源，比例达占70～80。,18,3、乡镇煤矿水害事故所占的比例较大。,反映了煤矿安全管理水平和水害事故之间的关系。,19,4、掘进工作面为主要的透水地点,反映超前探技术和隐伏构造探查技术落后；越层越界开采严重。,20,老空水发生透水前预兆,1挂汗。积水区的水，在自身压力作用下，通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上聚结成许多水珠的现象，叫挂汗。井下空气中的水分遇到低温的煤体，有时也可能聚结成许多水珠的现象。区别真假挂汗的方法是，仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿，若潮湿则是透水预兆。,老空水发生透水前预兆,2挂红。矿井水中含有铁的氧化物，在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面的煤岩体表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。,老空水发生透水前预兆,3水叫。含水层或积水区内的高压水，向煤壁裂隙挤压时，与两壁磨擦会发出“嘶嘶”叫声，这就说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了若是煤巷掘进，则透水即将发生，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁的人员。,老空水发生透水前预兆,4空气变冷。采掘工作面接近积水区域时，空气温度会下降，煤壁发凉，人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉;但应注意，受地热影响较大的矿井地下水的温度偏高，当采掘工作面接近积水区时，气温反而升高。,老空水发生透水前预兆,5出现雾气。当采掘工作面气温较高时，从煤壁渗出的积水，就会被蒸发而形成雾气。6顶板淋水加大。7顶板来压，底板鼓起。,老空水发生透水前预兆,8水色发浑，有臭味。9采掘工作面有害气体增加，积水区向外散发出瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。,发生透水事故时的处理措施,采掘工作在或其他地点发现有突水预兆时，必须发出警报，撤出所有受水威胁的人员。,发生透水事故时的处理措施,最先发现透水的现场工作人员要立即撤出所有受水患威胁地点的人员，在原因未查清，隐患未排除之前，不得进行任何采掘活动。,发生透水事故时的处理措施,井下突然突水，破坏了巷道中的照明和避灾路线上的指示牌，人员一旦迷失方向，必须朝着有风流通过而又能通达地面的上山巷道方向撤退，切勿进入独头下山巷道。,发生透水事故时的处理措施,井下突然突水，破坏了巷道中的照明和避灾路线上的指示牌，人员一旦迷失方向，必须朝着有风流通过而又能通达地面的上山巷道方向撤退，切勿进入独头下山巷道。,透水后现场人员撤退时的注意事项,1透水后，应在可能的情况下迅速观察和判断透水地点、水源、涌水量、发生原因、程度等情况，根据灾害预防和处理计划中规定的撤退路线，迅速撤退到透水地点以上的水平，而不能进入透水点附近及下方的独头巷道。2行进中，应靠近巷道一侧，抓牢支架或固定物体，尽量避开压力水头和泄水流，并注意防止被水中流动的矸石和木料撞伤。,透水后现场人员撤退时的注意事项,3如透水破坏了巷道中的照明和路标，迷失行进方向时，遇险人员应朝有风流通过的上山巷道方向撤退。4在撤退沿途和所经过的巷道交叉口，应留设指示行进方向的明显标志，以提示救护人员的注意。,透水后现场人员撤退时的注意事项,5如惟一的出口被水封堵无法撤退时，应有组织地在独头工作面躲避，等待救护人员营救。严禁盲目潜水逃生等冒险行为。,透水后被围困时的避灾自救措施,1当现场人员被涌水围困无法退出时，应迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾，或选择合适地点快速建筑临时避难硐室避灾，迫不得已时，可爬上巷道中高冒空间待救。如系老窑透水，则须在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘，防止被涌出的有毒有害气体伤害。进入避难硐室前，应在硐室外留设明显的标志。,透水后被围困时的避灾自救措施,2在避灾期间，遇险矿工要有良好的精神心理状态，情绪安定、自信乐观、意志坚强。要作好长时间避灾的准备，除轮流担任岗哨观察水情的人员外，其余人员均应静卧，以减少体力和空气消耗。,透水后被围困时的避灾自救措施,3避灾时，应用敲击的方法有规律、不间断地发出呼救信号，向营救人员指示躲避处的位置。,透水后被围困时的避灾自救措施,4被困期间断绝食物后，即使在饥饿难忍的情况下，也应努力克制自己，决不嚼食杂物充饥。需要饮用井下水时，应选择适宜的水源，并用纱布或衣服过滤。,透水后被围困时的避灾自救措施,5长时间被困在井下，发觉救护人员到来营救时，避灾人员不可过度兴奋和慌乱，以防发生意外。,针对目前煤矿水害的特点，根据我国煤层赋存和开采的实际情况，在一段时间里，老空水仍是威胁煤矿安全生产的主要水害类型，其防治任重而道远。,39,二、老空水及水害的基本特征,老空水，也称老空区积水，一般指由于采矿活动形成的地下空间长期没有排水或排水不足造成的积水。,40,由于煤层开采的时间、方法不同，形成的老空区形状、范围、积水量也不同。一般而言，从古至今，采空区规模越来越大。,老空积水包括历史上开采或其它矿井开采形成的采空区，其范围、位置、水压、水质不清，积水区域不明确，积水量难以预测，也包括本矿自己采矿形成的采空区，其范围、位置、水压、水质等基本清楚，积水区域相对明确，积水量可确定。,41,42,特点1老空区积水来源复杂,老窑区充水水源有以下几种形式,特点2地表地形条件复杂,43,特点3探查干扰因素多,44,老空水的特征以水体形式存在，其赋存空间为人为因素造成，水源来自于与受采矿活动扰动的围岩含水层或含水体，径流不畅，水交替活动弱，水质受煤层化学成分影响较大，多为酸性水，有较强的腐蚀性，含有大量硫化氢气体。由于开采历史久远，无序开采，滥采滥掘，资料不清，探查技术手段相对落后，目前对采空积水区的范围、积水量等还难以查明。,45,煤矿老空水害特点水量以静储量为主，持续时间短，来势凶猛，瞬时破坏力强，常伴有硫化氢等有害气体涌出。,46,危害性大、隐蔽性强,,成因,特点,灾害事故,严重性多害性,煤矿开采遗留的采空区、煤炭资源整合及煤矿兼并重组遗留的采空区,诱发透水、有害气体中毒、火灾、瓦斯爆炸及诱发其它工程地质灾害,老窑采空区,47,中国煤矿突水伤亡统计,48,2005年8月7日震惊中外的广东梅州大兴煤矿发生特大水害事故，该矿开采急倾斜煤层造成顶板抽冒，上部采空区积水涌入矿井，121人死亡。,49,2010年3月28日，山西华晋焦煤王家岭矿20101工作面发生特大老空突水事故，152名矿工被困，38名工人遇难。,50,2017年5月22日太原市清徐县山西美锦集团东于煤业有限公司井下三采区03304鉴定巷（切眼）发生透水事故，造成11人被困，经全力抢险救援，其中5人获救，6人死亡，直接经济损失505.50万元。截止5月24日6时27分，11名被困矿工全部找到，其中5人生还，6人遇难。,51,采空区数量多、范围大据2013“国家煤矿安监局科技装备司”普查报告，仅2005年以来，累计取缔非法生产煤矿、非法采煤窝点5.4万处次，关闭各类小煤矿1.6万余处。随着兼并重组力度的加大，遗留了大量未有效处置的采空区。,52,定义指年代久远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、矿井本身自掘的废巷老塘水、煤层采空积水。,♦缺少测量资料、水体的几何形状极不规则、与采掘工程关系错综复杂;,♦水量十分集中、压力传递迅速、运移方式不同于地下水的渗透。,♦采掘工程一旦意外接近便可突然溃出，一旦溃出，即使只有几立方米的积水也可造成人员伤亡。曾发生过多次意想不到水害案例。案例大兴煤矿水害事故。,老空积水透水水害,广东省大兴煤矿老空积水特大水灾事故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。广东省梅州市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。,老空积水透水水害,2005年广东兴宁2起突水事故,老空积水透水水害,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和减少排水费用，各矿均在-180m水平构筑了堵水闸墙，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1500～2000万m3积水区。,老空积水透水水害,水害事故的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度左右）、开采厚度大（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。,老空积水透水水害,♦在有地表水体分布的地区，如常年有水的河流、湖泊、水库、塘坝等，因煤矿井下防水煤柱留设不当，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，类似水害事故曾多次发生；♦采掘工程不当导致煤层顶板煤（岩）体发生抽冒；♦平时甚至长期无水的干河沟、地表塌陷坑、低洼聚水区，多年平安无事，由于大水年充满水随冒落导入井下；♦不留痕迹的古井筒、隐蔽的岩溶漏斗、采空塌陷裂缝、封闭不良钻孔，当遇山洪暴发，造成地面洪水大量倒灌井下；♦沿强充水含水层露头强烈渗漏，造成水害；♦洪水冲毁工业广场，直接从生产井口灌入井下，水害来势迅猛，无法抗拒。,地表水害,山东“8.17”特大地表水灾事故2007年8月17日，山东省华源矿业有限公司发生洪水淹井事故，死亡172人，与其相邻的名公煤矿也被洪水淹没，致使9名矿工遇难。本次事故共造成181人遇难。8月16日至17日，山东新泰市连续两天集中强降雨，16日4时至18日6时，柴坟河上游又降大暴雨，降水量为2623mm。3天集中降雨量为50年一遇，而且主要集中在17日2时至15时，这一时段降雨量占本次降雨量的70，为70年一遇。由于强暴雨导致山洪暴发，流经华源矿区的柴坟河水位暴涨漫过河岸，漫溢的洪水冲蚀河岸，掏空基础，最终冲开约65m的决口，冲入落差约5m的岸外低洼处，在洪水强烈冲刷作用下，形成3个集中溃水点溃入井下。溃入井下的水量约1260万m3，砂石和粉煤灰约30万m3，导致淹井。,地表水害,一、我国煤矿水害类型及分布,我国煤矿水害类型及特点地表水害,一、我国煤矿水害类型及分布,我国煤矿水害类型及特点地表水害,地表水害,水害事故发生的原因1预防自然灾害的机制不健全溃水前，气象部门对50年一遇的强降雨也预测到了，但并没有明确预测出更为具体的降雨在什么位置。水利部门在接到强降雨后，没有将上游水库腾出库容，以避免洪水来临超过警界线。由于各部门预报预警机制不健全，导致该地区强降雨发生时，上游水库泄洪、河道清理不及时，致使柴坟河河岸突然决口，发生淹井灾害。2暴雨期间井下停产撤人不及时华源矿业公司发现井下透水后，没有及时做出人员一次性撤离升井的决定，而是分3次下达撤人命令，延误了部分人员的最佳撤离时机。名公煤矿不执行上级灾害性天气停产撤人的规定，在接到政府下达撤人指l令后，仍坚持生产。,地表水害,3开采防隔水煤柱、超层越界开采与华源矿业公司同一井田内有9个小煤矿，其中6个生产，3个报废，各矿井之间基本上都相互沟通，超层越界开采非常严重，一个矿井发生水害会波及所有相邻矿井的安全。4废弃的井筒未填实封死（晋中灵石矿水害）成为洪水溃入井下的主要通道。5企业超定员组织生产事故发生时，井下作业人员比有关规定多61人，再加上151名检修人员，增加了灾难的遇险人数。（6事故灾难发生后，没有在规定时间内按程序立即上报。贻误了当地政府在第一时间组织抢救的时机。,地表水害,第四系松散孔隙充水含水层、第三系砂砾含水层呈不整合覆盖在煤系地层上，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，形成在剖面和平面上结构极其复杂的松散孔隙充水含水体。,♦向下伏煤层顶底板含水层及断层裂隙带渗透补给；,♦通过封闭不良钻孔导通；,♦煤层采掘导水裂缝带沟通松散含水层。,第四系松散孔隙含水层、第三系砂砾含水层水害,寿阳段王集团平安煤业“10.13”较大透水事故（2016年，死亡3人）,66,第四系松散孔隙含水层、第三系砂砾含水层水害,第四系松散孔隙含水层、第三系砂砾含水层水害,事故直接原因一采区运输上山掘进工作面接近15煤层风氧化带，顶板基岩厚度变薄至4.5m，且已剥蚀风化、强度降低，造成锚索预紧力未达到支护要求，顶板失稳垮落。上部富水性较强的砂砾层经顶板垮落形成的通道溃入井下，导致事故发生。,68,灾区13人，一部分人因抓住金属网、皮带而幸免于难,69,,第四系松散孔隙含水层、第三系砂砾含水层水害,事故暴露出的四个违法违规行为,一是对井田北部区域风氧化带隐蔽致灾地质因素普查不到位。二是未确定安全开采上限，留足保护煤柱。三是出现可能透水的事故隐患后，采取的措施不当。临时闭“障眼”。四是现场安全人员缺乏起码的防治水知识。50分钟请示不撤人。,70,第四系松散孔隙含水层、第三系砂砾含水层水害,♦煤系地层中一般存在多层可采煤层，同时也发育有多层充水含水层，在导水裂缝带范围内的含水层对开采直接造成影响。♦砂岩裂隙水对矿井的充水性强弱主要决取于露头补给区、含水层的构造裂隙发育程度和开启性程度、含水层的厚度等。井田附近存在含水层露头、构造裂隙发育且开启性好、纯砂岩厚度大的含水层对矿井的威胁更大一些；反之，对矿井的威胁则较小。♦砂岩裂隙型突水不同于喀斯特岩溶型突水的突发性和溃入性，而往往呈现出小大小的突水过程。突水前期一般有先兆，突水后期水量会逐渐衰减。,煤层顶板充水含水层水害,图14砂岩裂隙型突水典型水量过程示意图,煤层顶板充水含水层水害,♦当煤系地层中出现砂岩和泥岩交互沉积，这就大大限制了砂岩含水层中构造裂隙的延展性和不同砂岩含水层段之间的水力联系，使得砂岩裂隙含水层水较岩溶充水矿床对矿井安全的威胁程度要弱得多。该类含水层特点是钻孔抽水水量较小，但是地下水储存量大，工作面回采后往往形成离层水，造成瞬时峰值涌水而淹井。,煤层顶板充水含水层水害,♦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。目前受煤层底板承压含水层水威胁矿井约300处，约占大型矿井的一半受水威胁储量数百亿吨。,煤层底板承压充水含水层水害,煤层底板承压充水含水层水害,众所周知，1984年6月，开滦范各庄矿在回采相距底板奥陶系灰岩200余米的7号煤层时，由于煤系地层在地质历史时期不断向奥灰溶洞垮落，形成了一个短轴46米、长轴67米的椭圆形陷落柱，柱体垮落高度达200米，直到7号煤层顶板。该岩溶陷落柱垮落的岩块结构疏松，沟通了煤系与奥灰强岩溶含水层的水力联系，结果发生了突水量高达2053m3/min的恶性突水淹井事故，在世界采矿史上留下了令人难以置信的案例。岩溶陷落柱孤立而隐蔽，难以探查发现，防治难度极大。这类水害事故近几年也有发生，只是突水量比范各庄小。,岩溶陷落柱水害,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。♦有些规模较大的断层本身是导水的，采掘揭露后发生瞬时突水；♦有些断层破碎带原始状态是不含（导）水的，但由于采动条件下顶板导水裂缝带或底板矿压破坏带的影响，断层破碎带发生活化而转化为导水断层而突水，如开滦赵各庄矿九东工作面发生滞后12年的突水事故，突水量达50m3/min.♦断层使开采煤层与厚层灰岩对接，或者拉近了煤层与厚层灰岩之间的距离，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。,断层破碎带突水水害,协庄水文地质剖面图,1020m3/h,断层破碎带突水水害,王封矿东下10煤掘进面突水点剖面示意图,,断层破碎带突水水害,中马村矿突水示意图,1985.11.12。128m3/min,,断层破碎带突水水害,,,,演马庄矿5221回风巷突水点剖面图,断层破碎带突水水害,♦肥城国家庄矿1993年1月5日发生549.5m3/min的大突水。该矿当掘进迎头揭露落差仅1.2m、1.5m、2m的三条小断层后，即发生了距离69米以下奥灰水的突水，仅5.5小时就淹没了-210水平，8.5小时淹没了-70水平的主泵房，全井迅速淹没后，7天又淹没了邻矿隆庄矿-120水平，15天后又淹没南高余矿的-80水平，使三个被淹矿井的水位迅速上升到31水平，与奥灰区域水位相一致。这次事故是由于据巷道迎头以外65米的一条落差20米的断层在巷道底板与上述三条小断层相交的结果。,断层破碎带突水水害,2.矿床充水条件分析,二、矿床充水条件分析,天然条件,（一）天然充水水源1.大气降水大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所讲大气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。以大气降水补给为主的矿床具有以下特点（1）煤层埋藏较浅；（2）主要充水含水层具有裸露区或半裸露区；（3）降水量大且采场面积也大的露天煤矿（4）矿床处于分水岭或地下水位变幅带内,二、矿床充水条件分析,天然条件,（一）天然充水水源2.地表水水源在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水库、水池）的矿床地区，查清天然条件下和矿床开采后的地表水对矿床开采的影响，是矿区水文地质勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事，是评价矿床开采价值的重要内容。地表水体不仅可能造成矿井突水，严重情况下会导致水沙同时溃入矿井。要注意潜在的地表水源,二、矿床充水条件分析,天然条件,（一）天然充水水源3.围岩地下水水源①根据充水岩层性质可分为砂砾石孔隙充水矿床，基岩裂隙充水矿床，岩溶充水矿床，孔隙裂隙充水矿床。②根据矿层与充水岩层接触关系可分为直接充水矿床，间接充水矿床。③根据矿层与充水岩层相对位置可分为顶板水充水矿床，底板水充水矿床，周边水充水矿床。,二、矿床充水条件分析,天然条件,二天然充水通道主要包括1.点状岩溶陷落柱；2.线状断裂（裂隙）带；3.窄条状隐伏露头；4.面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄或尖灭）5.地震裂隙等。,二、矿床充水条件分析,天然条件,二天然充水通道1.点状岩溶陷落柱通道岩溶陷落柱在我国北方较为发育，在地下水的长期物理和化学作用下,中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞,在上覆岩层和矿层的重力作用下,空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实。被下塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的联系,特别位于富水带上的岩溶陷落柱,可造成不同充水含水层组中地下水的密切水力联系。岩溶陷落柱的地表特征比较明显,特别在基岩裸露区更为明显。,二、矿床充水条件分析,天然条件,二天然充水通道1.点状岩溶陷落柱通道,二、矿床充水条件分析,天然条件,二天然充水通道2.线状断裂裂隙带通道断裂带是否能够成为充水通道主要取决于断裂带性质和矿床开采时人为采矿活动方式与强度。（1）隔水断层。一般为压性断层或断层带被泥质充填，两侧含水层、上下含水层之间不发生水力联系。但在煤层开采时，由于认为工程活动，有些在天然状态下呈隔水性质的断层常转变为导水断层。（2）导水断层。断裂带附近岩石破碎、位移，也使地层失去完整性，成为各种充水水源涌人矿井的通道。在断层密集带、断层交叉点、断层收敛处或断层尖灭端等部位导水强度最大。国内外大量统计资料表明，由于揭露或靠近断层而引起突水事故占70一80，可见矿井突水事故的发生多与断层导水有关。,二、矿床充水条件分析,案例2013年3月11日黑龙江龙煤集团鹤岗分公司振兴煤矿发生溃水溃泥事故，18人死亡。,二、矿床充水条件分析,矿床充水的天然条件,二天然充水通道3窄条状隐伏露头通道在我国大部分矿区,煤系薄层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第四系松散沉积物不整合接触。影响隐伏露头部位多层充水含水层组地下水垂向间水力交替的因素主要有三个一是隐伏露头部位基岩风化带的渗透能力大小，基岩的风化程度太强或太弱，其地下水的渗透性均较弱;二是上覆第四系底部卵石孔隙含水层组底部是否存在较厚层的黏性土隔水层；三是隐伏露头在地表流域中所处的位置，是坡度较陡的地表径流区，还是低洼汇水区。,二、矿床充水条件分析,矿床充水的天然条件,二天然充水通道案例祁东煤矿因防水煤柱中风化带导水淹井祁东煤矿首采工作面煤层距“四含”底砾层最小距离为63m，预计导水裂隙带高度为32.6m，保护层厚度取6倍采高为15m，设计首采面防水煤岩柱垂高为47.6m，小于实际距离63m，煤柱应是安全可靠的。,二、矿床充水条件分析,矿床充水的天然条件,二天然充水通道突水后通过探注孔查明，与底部第四系砾层含水层接触的基岩风化带均为27m厚的中砂岩。基岩风化带原生裂隙发育，富含水。,二、矿床充水条件分析,天然条件,二天然充水通道4面状裂隙网络型通道根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析，华北型煤田的北部，煤系含水层组主要以厚层状砂岩裂隙充水含水层组为主，在厚层状砂岩裂隙含水层组之间沉积了以粉细砂岩、细砂岩为主的隔水层组。在地质历史的多期构造应力作用下，这些脆性的隔水岩层在外力作用下以破裂形式释放应力，致使隔水岩层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理，形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。,二、矿床充水条件分析,人为条件,（一）人为充水水源1.袭夺水由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿区天然地下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源。♦矿床所在地下水系统排泄区的泉水；♦矿区附近的地表水体；♦相邻水文地质单元地下水。,二、矿床充水条件分析,（一）人为充水水源2.老窑水老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点①老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；②老窖水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H2S气体，并多为酸性水，有较强的腐蚀性；③老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大。,二、矿床充水条件分析,人为条件,（二）充水人为通道矿坑充水人为通道包括顶板冒落裂隙带、地面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。1.顶板冒落裂隙带采空区冒落后，形成的冒落带和裂隙带是矿坑充水的人为通道，其特点为①当顶板导水裂缝带发育高度达到顶板充水岩层时，矿坑涌水量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，矿坑涌水无明显变化；②当顶板导水裂缝带发育高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，同时常伴有井下涌砂现象。,二、矿床充水条件分析,人为条件,（二）充水人为通道2、地面岩溶塌陷带随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和疏干开采实践活动的开展，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑直接充入井下，有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与水一起溃入矿坑。对矿井安全生产造成极大的威胁。,二、矿床充水条件分析,人为条件,（二）充水人为通道,二、矿床充水条件分析,人为条件,（二）充水人为通道3、封孔质量不佳钻孔由于矿区钻孔封孔质量不佳，常常导致某些钻孔转变为人为导水通道。当掘进巷道或采区工作面经过这些没有封好的钻孔时，顶底板充水含水层地下水将沿着钻孔进入矿井，造成矿坑的涌（突）水事故。,王庄矿观测孔突水示意图,7煤,200m3/h2.5mPa,二、矿床充水条件分析,人为条件,矿床充水强度分析,通常煤层上部和下部往往分布多个充水含水层组。究竟哪个是充水岩层哪个不是充水岩层哪个是强充水岩层哪个是弱充水岩层回答这些问题的过程称为矿床充水强度分析。矿井充水强度除取决于充水含水层的富水性、导水性、厚度和分布面积外，还取决于三个方面。第一是充水含水层出露和接受补给源的条件；第二是充水含水层侧向边界的导水与隔水条件；第三是矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。对于西部鄂尔多斯含煤盆地，矿井充水强度主要取决于古地理沉积环境。,二、矿床充水条件分析,矿床充水强度分析,二、矿床充水条件分析,矿床充水强度分析,矿井充水强度定量划分●按矿井涌水量大小矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量，常以Q表示，正常Q1，最大Q2涌水量小的矿井（水文地质简单矿井）Q1≤180m3/h（西北地区Q1≤90m3/h），Q2≤300m3/h（西北地区Q2≤210m3/h），,二、矿床充水条件分析,矿床充水强度分析,涌水量中等的矿井（水文地质中等矿井）180m3/h＜Q1≤600m3/h（西北地区90m3/h＜Q1≤180m3/h）300m3/h＜Q2≤1200m3/h，（西北地区210m3/h＜Q1≤600m3/h）涌水量大的矿井（水文地质复杂矿井）600m3/h＜Q1≤2100m3/h（西北地区180m3/h＜Q1≤1200m3/h）1200m3/h＜Q2≤3000m3/h，（西北地区600m3/h＜Q1≤2100m3/h）涌水量极大的矿井（水文地质极复杂矿井）Q12100m3/h（西北地区Q11200m3/h）Q23000m3/h，（西北地区Q12100m3/h）,二、矿床充水条件分析,矿床充水强度分析,●按矿井突水量的大小以矿井发生突水时的最大突水量为准。很少发生突水或突水量小的矿井突水量1800m3/h一个矿井如发生过多次突水，划分突水强度时以最大的一次突水为准。,二、矿床充水条件分析,矿床充水强度分析,●按富水系数kB表示富水系数又称含水系数，是指生产矿井在某时期排水量Q与同一时期的煤炭产量P之比，即矿井每采1t煤时需从矿井中排出的水量。按富水系数kB可将矿井充水强度划分为充水弱的矿井kB10m3/t由于kB值既受自然因素影响，又受人为因素如矿井机械化程度等的影响，现已较少使用。使用时应注意统计时间要尽可能长些，以使计算的kB值具有代表性。,二、矿床充水条件分析,3.典型煤矿水害事故案例,事故经过,2003年7月26日21时40分左右，木石煤矿正值中、夜班交接班期间，矿值班人员倪家启、陈芳太接到电话汇报井下发生透水，随后二人一边通知井下撤人，一边换衣下井，同时安排机电人员切断电源。当罐笼下至码头门上部时，发现水位已上升至码头门井底标高-38，随即升井，并组织其他人员赶到一采区立风井观察水位情况。当下到一号风门和二号风门时，一号风门已推不开，二号风门处顶板冒落，污泥堵塞已无法行人，随即上井，此时，矿井一采区运输大巷全部被淹，井下水位升至-36米。,山东枣庄滕州市木石煤矿特大溃水事故,事故原因,1、煤矿企业主要负责人，法律意识淡薄，知法犯法。2、2003年7月14日前后枣庄地区普降大雨，使得地面4号露天坑积水水位上升1.2M，积水水面扩大，水面覆盖到开采工作面，进一步加快了事故发生的时间和事故造成严重性。3、木石煤矿不将越界部分的巷道填绘在采掘工程平面图上，隐瞒井下作业地点，提供虚假图纸，逃避各级政府及有关部门的监管，为事故的发生埋下了重大隐患。4、在雨季期间，各级部门均下达了汛期停产指令，但木石煤矿置若罔闻，违法蛮干，造成事故的发生。,山东枣庄滕州市木石煤矿特大溃水事故,防范措施,1、矿井当接到暴雨灾害预警信息和警报后，应当实施24h不间断巡查。在矿区每次降大到暴雨的前后，应当派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。2、矿井应当建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度，明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序等。当发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井时，应当立即撤出作业人员到安全地点。经确认隐患完全消除后，方可恢复生产。3、矿井在雨季前，应当全面检查防范暴雨洪水引发事故灾难防范措施的落实情况。对检查出的事故隐患,应当落实责任，并限定在汛期前完成整改。,山东枣庄滕州市木石煤矿特大溃水事故,事故经过,2007年8月16日至17日，山东新泰地区连续集中降雨达205毫米，引发山洪暴发，导致当地的柴汶河东都河堤被冲垮，决堤的河水进入西都沙井后溃入附近的矿井下，造成当地两座煤矿的181名矿工被困在井下。,山东华源矿业公司溃水事故,事故原因,2007年8月16日至17日，山东新泰地区降雨量剧增，直接导致此次事故发生。,山东华源矿业公司溃水事故,防范措施,矿井应当与气象、水利、防汛等部门进行联系，建立灾害性天气预警和预防机制。煤矿应当及时掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息，密切关注灾害性天气的预报预警信息;及时掌握汛情水情，采取安全防范措施;加强与周边相邻矿井信息沟通，发现矿井出现异常情况时，立即向周边相邻矿井进行预警。,山东华源矿业公司溃水事故,事故经过,2011年8月23日，黑龙江省七台河市勃利县恒太四井发生透水事故，当班下井45人，事故发生后19人安全升井，26人被困井下。经全力以赴、千方百计组织科学施救，已成功救出22名被困人员，发现1人遇难，还有3人下落不明。,黑龙江七台河市勃利县恒太四井水害事故,事故原因,经初步分析，事故直接原因是该矿在非法开采过程中，打通了周边废弃矿井，导致老窑积水涌入。该事故暴露出以下主要问题一是该矿在待整合且生产系统不完善的情况下非法组织生产;二是安全生产制度不落实，没有执行探放水规定;三是安全监管不到位，打击非法违法生产措施不力。,黑龙江七台河市勃利县恒太四井水害事故,防范措施,1、切实加强煤矿防治水工作。要进一步督促落实安全生产主体责任，配齐专用探放水设备和人员，加强水文地质基础工作，查明井田水文地质条件，特别是相邻矿井的老空水积水范围和积水量，留足防隔水煤岩柱，并认真落实井下探放水措施，使用专用钻机，由专业人员和专职队伍进行设计、施工。2、认真排查治理安全隐患。煤矿企业要认真落实安全隐患排查治理的主体责任，深入开展安全隐患排查治理，逐头逐面排查可能引发水害等各类事故的隐患，并切实做到整改措施、责任、资金、时限和预案“五到位”，防止隐患排查走过场。,黑龙江七台河市勃利县恒太四井水害事故,事故经过,2013年2月3日零时35分，淮北矿业集团桃园煤矿南三采区1035切眼掘进工作面发生透水事故。据推算，矿井透水量约为10000m3/h。当班井下作业人数444人，截至2月3日9时，安全升井443人，1人下落不明。,淮北矿业集团桃园煤矿透水事故,事故原因,该工作面下距太原组灰岩58m、奥陶系灰岩层190m。经分析，出水通道为1035切眼掘进巷道导通隐伏陷落柱，导致奥陶系灰岩层透水。,淮北矿业集团桃园煤矿透水事故,防范措施,1.我矿双庙区煤层下部47m为太原组灰岩含水层，掘进过程中继续坚持有掘必探，对下部煤层赋存位置进行超前探测;利用水文孔对下部含水层位置、充水条件及放水量进行控制;坚持-800水平水文孔观测水压，并对放水量动态控制。2.每月利用各类专项检查认真排查各类水患，水文地质条件情况不清的区域加强地质超前探测，特别是下山掘进时，要采取综合手段进一步加强对隐伏构造的探查工作，下部双庙区底抽巷期间尤其要对下部含水层进行探测和疏水降压、底板加固。3.提高我们的水害应急处置能力进行水害应急预案学习和水害演习，加强防范意识和应急反应能力，不至于遇到异常不知所措。4.加强井下职工安全教育培训，进一步熟悉避灾路线和透水预兆。,淮北矿业集团桃园煤矿透水事故,事故经过,2013年3月11日下午两点左右，黑龙江鹤岗振兴煤矿一采煤工作面在停产支护过程中发生透水，随着透水事故的延续，随后又发生了泥石流。当时采面采煤工人18人，附近掘进工7人，经抢救7人升井，仍有18人被困。,黑龙江鹤岗振兴煤矿透水事故,事故原因,该工作面当时已经发生淋水加大的突水预兆，却未及时采取有效措施及撤离工作，直接导致事故发生。,黑龙江鹤岗振兴煤矿透水事故,防范措施,1.加强我矿职工突水预兆的学习和辨别，做到发现预兆及时采取措施并撤离至安全地点进行避灾。并且熟知安全避灾路线，防止事故发生后盲目避灾。2.提高我们的水害应急处置能力进行水害应急预案学习和水害演习，加强防范意识和应急反应能力，不至于遇到异常不知所措。3.我矿北翼现主要以回采煤柱和掘进煤柱改造巷为主，采掘中周围老巷老空较多，年代久远，图纸与实际存在偏差，掘进过程中必须坚持有掘必探原则，扎实执行探放水工作，并做好老空水排放工作。,黑龙江鹤岗振兴煤矿透水事故,沁源梗阳煤业,1、老空水害2、顶板灰岩承压水害,太原市梗阳实业所属矿井存在水患类型,中阳梗阳煤业,1、老空水害2、顶板灰岩承压水害,麦地掌矿,1、岩溶陷落柱水害2、断层破碎带突水水害,,敬请批评指正,127,