山西煤矿防治水主要水害及对策（李振栓）.ppt

山西煤矿主要水害及防治对策,李振拴教授级高工山西省委联系的高级专家联系电话13703512229微信lizs1025,介绍内容,一、山西煤炭资源分布及开采历史二、防治水现行标准及主要条款三、防治水基础知识四、地表水害及防治对策五、顶板水害及防治对策六、老空水害及防治对策七、底板水害及防治对策八、出水征兆九、应急处置,一、山西煤炭资源省分布及开采历史,山西煤国土面积15.6271km2,含煤面积6万km2,占全省39，1995年全国第三次煤田预测，2000m以浅煤炭资源总量为6400亿吨。自北向南分布有大同、宁武、河东、西山、霍西及沁水六大煤田和浑源、五台、平陆、垣曲等煤产地。在全省县一级的118个县市区行政单位中，就有94个分布着煤炭，占80。,煤炭资源特点,一、煤种齐全（十大煤类；大同动力煤、河东焦煤、晋城3号无烟煤）二、埋藏浅（露天、井工）三、水文地质条件简单（不受水害威胁）四、开采技术条件简单（低瓦斯、顶板好、构造简单、倾角小、煤层厚度适中3-6m、）五、山西处于全国中部，供往全国方便。,开采历史,春秋战国时期北海经.北山经记载，大同附近有煤层自燃；隋唐时期太原开始烧煤；光绪33年，山西商办全省保晋矿务局在太原创办，专营煤炭。1913年成立平定建昌公司；1915年晋煤参加巴拿马国际博览会，被称为“煤中皇后”，誉满全球。1937年日本侵入山西，大量开采，煤矿431处，劫运山西煤炭2000多万t；大同煤峪口的“万人坑”就是当时形成的。至1949年，据不完全统计，共开采1亿t。,1949年以前开采1亿吨1949至2000年全省共产原煤65.5亿t；（2000年24611万吨）2001年26893.77万吨合计2002年36261.34万吨63155.112003年44951.89万吨108107.002004年49615.60万吨157722.602005年55415.88万吨213138.482006年58118.48万吨271256.962007年63020.93万吨334277.892008年65577.00万吨399854.892009年61555.31万吨461410.202010年74105.51万吨535515.712011年87232.42万吨622748.132012年91393.36万吨714141.492013年96529.06万吨810670.552014年97670.00万吨908340.552015年94410.00万吨1002750.552016年73822.00万吨1076572.552017年85581.00万吨1162153.552018年87569.00万吨1249722.552019年97109.40万吨1346831.95到2019年底，全省共计开采原煤201.1917亿吨左右。（134.683265.50851）,露天开采揭露的以往采空区,露天开采揭露的以往采空区,,二、防治水现行标准及主要条款,1984年5月15日原煤炭工业部颁布了矿井水文地质规程（试行）废止1986年9月9日原煤炭工业部颁发了煤矿防治水工作条例废止2009年8月17日国家安监局通过煤矿防治水规定，2009年12月1日起施行；2018年9月1日废止。2015年12月22日国家安监局通过煤矿安全规程，2016年10月1日起施行。2018年5月2日国家煤监局通过，煤矿防治水细则，2018年9月1日起施行。,煤矿防治水细则第一章总则1-11条第二章矿井水文地质类型划分及基础资料12-19条第三章矿井水文地质补充勘探20-36条第四章井下探放水37-51条第五章矿井防治水技术52-113条第六章露天煤矿防治水114-121条第七章水害应急处置122-136条第八章附则137-138条,第一章总则,第三条煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监等的综合防治理措施。注原规定第三条煤矿必须落实防治水的主体责任，推进防治水工作由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的转变，构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系。注细则新增第二段，即是河北冀中能源总结的防治水理念山西“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”,第三条煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施。煤矿必须落实防治水的主体责任，推进防治水工作由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的转变，构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系。十六字原则；五个转变、七大体系,第一章总则,第四条煤炭矿企业、煤矿井的主要负责人（含法定代表人、实际控制人，下同）是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师（技术负责人，下同）具体负责防治水的技术管理工作。注原规定第四条,第四条煤炭企业、煤矿的主要负责人（法定代表人、实际控制人，下同）是本单位防治水工作的第一责任人，总工程师（技术负责人，下同）负责防治水的技术管理工作。集团公司审批一项企业主要负责人审批5项企业总工程师审批16项煤矿主要负责人审批1项煤矿总工程师审批11项,第二章矿井水文地质类型划分及基础资料,第二章矿井水文地质类型划分及基础资料,（十四）防水闸门（墙）观测资料台账；（十五）物探成果验证台账；（十六）其他专门项目的资料台账。矿井防治水基础台账，应当认真收集、整理，实行计算机数据库管理，长期保存，并每半年修正1次。（注原规定第十六条）,（十四）防水闸门（墙）观测资料台账；（十五）物探成果验证台账；（十六）其他专门项目的资料台账。,第五章矿井防治水技术（三区划分）,第七十七条煤矿应当根据老空水查明程度和防治措施落实到位程度，对受老空水影响的煤层按威胁程度编制分区管理设计，由煤矿总工程师组织审批。老空积水情况清楚且防治措施落实到位的区域，划为可采区；否则，划为缓采区。缓采区由煤矿地测部门编制老空水探查设计，通过井上下探查手段查明老空积水情况，防治措施落实到位后，方可转为可采区；治理后仍不能保证安全开采的，划为禁采区。（注细则新增条文）,第七十七条煤矿应当根据老空水查明程度和防治措施落实到位程度，对受老空水影响的煤层按威胁程度编制分区管理设计，由煤矿总工程师组织审批。老空积水情况清楚且防治措施落实到位的区域，划为可采区；否则，划为缓采区。缓采区由煤矿地测部门编制老空水探查设计，通过井上下探查手段查明老空积水情况，防治措施落实到位后，方可转为可采区；治理后仍不能保证安全开采的，划为禁采区。,第五章矿井防治水技术,第七十八条煤矿应当及时掌握本矿及相邻矿井距离本矿200m范围内的采掘动态，将采掘范围、积水情况、防隔水煤（岩）柱等填绘在矿井充水性图、采掘工程平面图等图件上，并标出积水线、探水线和警戒线的位置。（注细则新增条文）,第七十八条煤矿应当及时掌握本矿及相邻矿井距离本矿200m范围内的采掘动态，将采掘范围、积水情况、防隔水煤（岩）柱等填绘在矿井充水性图、采掘工程平面图等图件上，并标出积水线、探水线和警戒线的位置。,第五章矿井防治水技术,第七十九条当老空有大量积水或者有稳定补给源时，应当优先选择留设防隔水煤（岩）柱；当老空积水量较小或者没有稳定补给源时，应当优先选择超前疏干（放）方法；对于有潜在补给源的未充水老空，应当采取切断可能补给水源或者修建防水闸墙等隔离措施。（注细则新增条文）,第七十九条当老空有大量积水或者有稳定补给源时，应当优先选择留设防隔水煤（岩）柱；当老空积水量较小或者没有稳定补给源时，应当优先选择超前疏干（放）方法；对于有潜在补给源的未充水老空，应当采取切断可能补给水源或者修建防水闸墙等隔离措施。,第五章矿井防治水技术,第八十一条近距离煤层群开采时，下伏煤层采掘前，必须疏干导水裂隙带波及范围内的上覆煤层采空区积水。（注细则新增条文）第八十二条沿空掘进的下山巷道超前疏放相邻采空区积水的，在查明采空区积水范围、积水标高等情况后，可以实行限压（水压小于0.01MPa）循环放水，但必须制定专门措施由煤矿总工程师审批。（注细则新增条文）,第八十一条近距离煤层群开采时，下伏煤层采掘前，必须疏干导水裂隙带波及范围内的上覆煤层采空区积水。下伏采空区积水应疏放。第八十二条沿空掘进的下山巷道超前疏放相邻采空区积水的，在查明采空区积水范围、积水标高等情况后，可以实行限压（水压小于0.01MPa）循环放水，但必须制定专门措施由煤矿总工程师审批。,第五章矿井防治水技术,第八十八条（六）开采老空积水区内有陷落柱或者断层等构造发育的下伏煤层，在煤层间距大于预计的导水裂隙带波及范围时，还必须查明陷落柱或者断层等构造的导（含）水性，采取相应的防治措施，在隐患消除前不得开采。（注细则新增款）,（六）开采老空积水区内有陷落柱或者断层等构造发育的下伏煤层，在煤层间距大于预计的导水裂隙带波及范围时，还必须查明陷落柱或者断层等构造的导（含）水性，采取相应的防治措施，在隐患消除前不得开采。（西曲矿）,第五章矿井防治水技术,第一百一十条特大型矿井根据井下生产布局及涌水情况，可以分区建设排水系统，实现独立排水，排水能力根据分区预测的正常和最大涌水量计算配备，但泵房总体设计需满足第一百零六条至第一百零九条要求。（注这是细则新增条文）,第一百一十条特大型矿井根据井下生产布局及涌水情况，可以分区建设排水系统，实现独立排水，排水能力根据分区预测的正常和最大涌水量计算配备，但泵房总体设计需满足第一百零六条至第一百零九条要求。,关于“区域治理”（注浆堵水，冀中能源防治水经验）区域治理必须要看条件，如果在煤系地层中有强含水层，属于直接充水含水层的范畴，在开采前采用区域治理是可以的，因为开采后该含水层必须要破坏。如果是间接充水含水层，我认为不能采用区域治理的方法，应该采用封堵突水通道的局部治理方法，因为区域治理间接充水含水层对水环境破坏太大。例如山西煤系下部都分布有奥陶系岩溶含水层，形成19大岩溶泉域，是山西人民的生命之水，全省60的生活用水来于该含水层。2017年6月22日，山西某矿发生了9号煤层底板突奥陶系岩溶水，据矿方讲，总突水量600m3/h。17年9月与冀中能源签订了合同，10月至18年4月，开始向奥陶系含水层注浆，欲将奥陶系含水层改造成隔水层，半年时间向奥陶系含水层内注粘土、煤粉灰、水泥、干料等107294m3，现因未堵住而不干了。我认为，带压开采矿井底板突水是不可避免的，但治理必须是封堵导水通道（导水断层或陷落柱），应当采用局部治理的方法，既快又有效，不能大面积将奥陶系含水层改造成隔水层来达到治理目的。山西是一个非常缺水的省份，特别是奥陶系岩溶水是全省人民的生命之水，决不能有半点的破坏或污染。对泉域岩溶水径流条件产生改变，对水质造成污染，影响居民生活用水。这种治理方法在山西省是绝对不能推广的。,1、强排水系统必须首先明确解决什么问题是底板水、老空水还是地表水从细则第96条水文地质类型复杂、极复杂或者有突水淹井危险的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或者在正常排水系统基础上另外安设由地面直接供电控制，且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵排水系统。它是代替防水闸门，可以理解为解决底板水。但设定的条件又是水文地质条件复杂、极复杂或有突水危险的矿井，这就与水文地质类型划分的六大项八小项都有关系，特别是老空水分布状况，极易划分为复杂。如果一个矿因为有积水不清楚划分为复杂，就要设立强排水系统，不可理解。突水细则第137条，是指含水层水的突然涌出。我认为强排水系统是解决带压开采底板有突水危险的矿井比较合适。,关于“强排水系统”,2、安装在什么位置比较合适按照水往低处流的原理，强排应安装在现状开采区域的最低处，强排水系统应当是随着采掘水平的延深而移动的，这样才能真正起到保护矿井不被淹没的作用。将强排水系统与主排水系统放一起，由于主排水系统不一定在矿井的最低处，而是在井底车场，一般在开采区域的高处，一但突水，首先淹没主排水系统以下的开采区域，起不到保护矿井的作用，如果在主排水系统设强排水系统，倒不如在主排水系统中多安装几台水泵。我认为强排水系统应安装在现状开采区域的最低处。,3、强排水系统的排水量设置多大按照细则96条，要求不小于矿井的最大涌水量。有的矿井煤层埋藏深度大，受降水影响较小，矿井最大涌水量不大，但底部奥陶系岩溶含水层富水性较强，一但突水水量较大，如果按照最大涌水量设定强排水量，根本起不到多大作用。我认为强排水系统的排水量设置应根据矿井突水含水层的水文地质条件来单独估算。,细则第一百零七条矿井主要泵房至少有2个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并高出泵房底板7m以上；另一个出口通到井底车场，在此出口通路内，应当设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。验收规范1055-20084.7.4.1.4主要水泵房和通道布置第二款主要水泵房地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高0.5m。设计规范要求设置。（栅栏门与密闭门的位置关系）,关于主排水系统,三、水文地质基础水从哪里来,,上层滞水、潜水、承压水,大气降水-地表水-地下水-矿井涌水,,,,煤炭开采后,采煤为什么会有涌水,煤矿在回采后形成顶板坍塌，按其岩石的破碎程度可划分成为冒落带垮落带、导水裂隙带断裂带、整体移动带整体沉降弯曲带，称这三个带为上三带。当三带达到地表，使地表发生下沉，称沉降的范围为采空塌陷区。,上三带及采空塌陷区,,,,,厚煤层分层开采垮落带高度计算公式,注ΣM累计采厚；公式应用范围单层采厚1～3m，累计采厚不超过15m。,,,,,,,,,,,,,,,厚煤层分层开采导水裂缝带高度计算公式,式中煤层累计采厚，m；公式应用范围为单层采厚不超过1-3.0m，累计采厚不超过15m。,,,,,,,,,,,,上、下煤层综合开采厚度,式中M1上煤层开采厚度；M2下煤层开采厚度；h12上、下层煤距离；y2下煤层冒高与采厚之比。,下三带,煤层回采后，由于矿压对底板发生破坏，使底板岩石发生深度不同的破碎，此带称为矿压破坏带。在含水层顶部，由于水压力的作用，顶板岩石有微小裂隙存在时，含水层中的水会沿此裂隙上升，此带称后原始导升带。在这两带中间完整的岩石称为有效保护带。此三带称为下三带。,下三带,,,直接、间接充水含水层与隔水层,含水层能透过和给出相当水量的岩层，如有各种砂岩、石灰岩、白云岩、柱状节理发育的玄武岩、风化后的变质岩。直接充水含水层---受采、掘破坏或影响到的含水层（组），并对矿井和采、掘工作面构成直接充水的，称之为直接含水层（组）Hf及Cp带内的含水层。间接充水含水层---不受采、掘破坏或影响到的含水层（组），但和直接含水层（组）产生水力联系并对直接含水层（组）补给，形成间接充水的的含水层（组）。Hf及Cp带以外的含水层隔水层不能透过和给出水量的岩层，如页岩、泥岩、侵入性的火成岩，未风化的变质岩。,含水层与隔水层,划分参考指标,含水层富水性等级,按照钻孔单位涌水量q值大小，将含水层富水性分为以下4级。1.弱富水性q≤0.1L/sm；2.中等富水性0.1L/sm＜q≤1.0L/sm；3.强富水性1.0L/sm＜q≤5.0L/sm；4.极强富水性q＞5.0L/sm。注评价含水层的富水性，钻孔单位涌水量以口径91mm、抽水水位降深10m为准；若口径、降深与上述不符时，应当进行换算后再比较富水性。,突水、透水、充水强度,突水是指含水层水的突然涌出。透水是指老空水的突然涌出按照突水量Q值大小，将突水点分为以下4级。1.小突水点30m3/h≤Q≤60m3/h；2.中等突水点60m3/h＜Q≤600m3/h；3.大突水点600m3/h＜Q≤1800m3/h；4.特大突水点Q＞1800m3/h。小于30m3/h就不为突水。,矿井正常、最大涌水量,矿井正常涌水量是指矿井开采期间，单位时间内流入矿井的平均水量。一般以年度为统计区间，以“m3/h”为计量单位。（与勘探期间计算的不同）最大涌水量是指高峰值，主要与采动影响和降水量有关，不包括灾害水量。作为矿井配备排水系统的依据。正常来水量、最大来水量,充水强度,在矿井充水三要素（充水水源、充水通道、充水强度）中，水源和通道是矿井充水的两个重要方面，只有充水水源和矿井涌水通道这两个因通过有机结合才能够形成矿井充水。假如充水水源贫乏和涌水通道不畅，只能形成不大的充水，不致引发矿井水害；当充水水源丰富和涌水通道顺畅则会形成严重的矿井突水，引发重大甚至特大的矿井水害。矿井充水强度决定矿井水文地质条件的复杂程度。,超前距、帮距、允许掘进距离,巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜性探放积水目标区，其探水钻孔多按扇形布置；对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置。,,,,,四、地表水体水害及防治措施地表长年有水的河流、湖泊、水库、塘坝、煤矿塌陷区水体等。由于井口低于当地洪水位或有些煤层埋藏深度浅，煤层开采厚度大，开采后覆岩导水裂隙带与水体导通；在雨季洪水超过井口或采掘工程不当导致煤层顶板煤（岩）体发生抽冒，使采掘工作面与地表水体产生水力联系，地表水迅速灌入井下，发生突水事故。,,,地表水体水害发生原因1、矿井的布置不合理，井口标高低于最高洪水位，且工业广场缺乏必要的防洪建筑。2、由于缺乏气象和水文观测资料，最高洪水位的计算和选取有误。3、由于在河道内占地建筑或排放废石渣等，人为改变了河道行洪条件，使实际洪水位高于原设计值。4、水体下或附近开采方法不当，开采变形导致顶板隔水层破坏。5、地面开采塌陷裂缝未能及时充填封堵，遗留下隐患。6、与周边矿井和老窑之间的边界保安煤柱留设不合理，导致地表水体沿小窑或古空溃入本矿井。,地表水体水害实例,例1、潞安五阳矿邻矿塌陷区1988年8月18日19时5分，潞安矿务局五阳矿760水平大巷因襄垣县侯堡乡红旗煤矿越界开采打通多处，正遇汛期来临，漳河水涨，漳泽水库、后湾水库同时向河床排水，河水漫出河床后经红旗煤矿采空塌陷区灌入井下。很快淹没760水平大巷并遍及全井，造成全矿停产两个多月，两名工人死亡，直接经济损失6000多万元。,,例2、西山官地矿邻矿井口1996年8月太原西山连降暴雨，引发山洪，晋源区淹没河谷两侧多个小煤窑，进而沿小窑溃入大矿，导致官地矿井下被淹，损失上亿元。平面图剖面图,例3、山西兴县马圐圙煤矿本矿塌陷区,2007年7月22日该矿所在区域突降暴雨，降雨持续约30分钟，降雨量约45mm，造成井田内麻焉塔沟山洪暴发。致使11名矿工被困井下。13号煤层平均厚度13.94m，埋深67.06m，冒落带高度55.76m，导水裂隙带高度201.44m。,共形成四个塌陷坑，总面积800㎡该坑为1号坑,例4、吉县盛平本矿洪水灌井,2010年6月30日，山西煤销集团吉县盛平煤业有限公司发生洪水灌井事故。,大宁煤矿泄水涵洞被堵塞,,,,河道备建筑物堵塞,,,,防洪堤被洪水冲毁,,洪水位灌入平峒,,,,2015年6月21日10时38分，山西昔阳运裕煤业有限责任公司井下15111综放工作面在处理陷落柱压架过程中，陷落柱处突然发生冒顶片帮，并导致陷落柱充填物以泥石流形式涌入措施巷及工作面，将正在作业的4名人员当场掩埋。至6月25日10时救援工作结束,事故共造成4人死亡。截至2015年6月前，运裕煤业已回采综放工作面7个，实际揭露陷落柱11个，所有陷落柱均未发生异常，也都实现了安全回采。,昔阳运裕煤业陷落柱突泥事故,15111回采面位于井田东部一采区711水平，该工作面走向长度690m，倾向长122m；煤层平均厚度5.10m，采用倾斜长壁综采放顶煤采煤方法，顶板管理采用全部垮落法。该面老顶为灰色石灰岩，厚度4.37m，性硬，中部裂隙发育，下部夹薄层砂岩；直接顶为黑色泥岩、砂质泥岩，厚度18.48m；直接底为灰黑色砂质泥岩，厚度6.26m，性脆，上部含植物根茎化石及黄铁矿包体。,,无线电波坑道透视，发现工作面内存在两个陷落柱。其中回风巷535－586m处有一陷落柱（X2），实际揭露陷落柱直径48m，已顺利通过；工作面606－651m处存在隐伏陷落柱，预测直径64m*30m（即发生事故的陷落柱X3），在回风联巷施工的5个钻探验证孔中有4个钻孔穿透陷落柱体，证实陷落柱横截面尺寸为22.5m19.5m，钻探时陷落柱未出水。,,事故经过事故发生前该工作面涌水量为85m3/h左右。2015年4月3日揭露陷落柱，陷落柱边缘附近有少量淋头水，水量不足1m3/h，柱体胶结不好，充填物比较松软，有泥化、风化现象，粒径悬殊，大者直径超过1m，灰岩、泥岩、砂岩混杂，确认陷落柱无疑。2015年4月14日该工作面因矿井安全生产许可证到期而停产，此时回采工作面支架已进入陷落柱14m。,三、发生原因,5月20日发现工作面压力增大，5月底46～82号支架全被压死，6月3日～15日在被压支架前方施工了一条措施巷（宽2.8m高3m），准备扶架、移架。,,6月21日八点班，15111工作面当班综采队出勤18人，在45-70架区间顶板维护、起底、移溜、拉架等作业。约10时38分，听到“咔嚓”巨响之后，工作面发生了泥石流溃泄，充塞了45-65架之间的区域，现场未能及时撤出的4人被困。,,事故原因分析1、X3陷落柱22.519.5m，呈破碎结构特征，且破碎岩石已经和沙砾土较充分地混合在一起。2、15煤层上方约15m处的太灰含水层以及赋存在15煤层上方60-110m处的松散含水层。根据综放面揭露陷落柱后的淋水状况判断，陷落柱中太灰含水层位及以下的碎石沙砾土混合物含水丰富，远超饱水状态。,,3、陷落柱泥石流形成的机理分析陷落柱中的碎石沙砾土混合物具有极强的遇水软化和泥化特征，又因4月15日之后工作面长期滞留在陷落柱内，并发生明显下沉（支架底座下陷最多达0.5m，活柱下缩已经到底，支架实际支撑高度仅剩1.7m，根据采高2.5m计算，支撑高度比采高小了0.8m，陷落柱下沉最大达到了1.3m），导致陷落柱进一步松散，含水层水更多地进入陷落柱。经历长时间的软化、溶解、泥化等水理作用，具备了泥石流形成的内在条件。,,建议1、采煤工作面过陷落柱、过老空、过构造或冒顶区开采时，必须制定严密的探测、支护与加固等专项安全技术措施。2、加强技术基础工作，加强水文地质条件、矿压显现规律等相关情况的调查、探查，及时发现安全隐患。3、在设计和煤炭生产过程中遇到疑难问题时，要组织专家或专业技术人员进行论证，必要时开展技术攻关。4、要充分重视水的作用对岩层力学行为效应的影响。5、严禁工作面在地质条件及矿压显现异常区域长期停滞。,寿阳段王平安矿突泥事故,事故地点位于15煤层一采区运输上山。15煤层一采区运输上山位于井田中部，为835m水平，巷道标高为855m-964m，对应地面标高1069m-1094m，埋深130米。地表均为第四系黄土。该巷道西侧为煤层实体，东侧为轨道上山、回风上山，北部靠近风氧化带。,15煤层平均厚4.35m，巷道沿底板布置。工作面在施工顶板2根锚索时出现预紧力达不到设计要求。经研究决定停止掘进，后退约19m向西施工探巷，事故发生时探巷已掘进约30m。,2016年10月13日15煤层一采区运输上山巷道顶板发生水、砂、泥溃泄，冲垮临时密闭墙，溃入巷道，造成3人死亡。事故巷道累计产生泥砂淤积量约2480m。现场勘察，地表塌陷东西长度15.2m，南北长度19.5m，深约4m,井田内煤层露头被第四系覆盖，事故工作面顶板5.7米（其中有1.2米的顶煤，有4.5米的基岩顶板）以上已进入砂砾石层（含水层），该层在地层中分布不稳定,事故发生区域的皮带运输上山位于井田中北部，S1向斜构造轴部，轴向近南北展布，向南倾伏，向斜两翼地表有河流（西沟河和太安河）经过，侧向补给较强，在事故工作面上部具有一定的汇水作用；事故工作面顶板基岩剥蚀风化严重且砂砾石层较厚，具有一定储水空间。综合分析该井田北部靠近风化带附近砂砾石层富水性较强。,,,地表水防治措施,煤矿防治水细则第15条要求建立地表水观测台账第24条规定要调查地表水体情况第26条规定要对与含水层有联系地表水进行长期观测第52～61条规定了地表水防治方法和要求第84～90条专门规定了水体下采煤的要求第92条规定地表水是留设防治煤柱的条件之一,主要讲雨季防洪，所有与井下联通的通道，其地面标高必须高于当地历史最高洪水位。（井口、观测孔、注浆孔、电缆孔、下料孔等等）工业场地100年一遇，井口300年一遇。第五十七条报废的立井应当封堵填实，或者在井口浇注坚实的钢筋混凝土盖板，设置栅栏和标志。报废的斜井应当封堵填实，或者在井口以下垂深大于20m处砌筑1座混凝土墙，再用泥土填至井口，并在井口砌筑厚度不低于1m的混凝土墙。报废的平硐，应当从硐口向里封堵填实至少20m，再砌封墙。位于斜坡、汇水区、河道附近的井口，充填距离应当适当加长。报废井口的周围有地表水影响的，应当设置排水沟。封填报废的立井、斜井或者平硐时，应当做好隐蔽工程记录，并填图归档。,保护地表水体防水煤（岩）柱的留设煤矿防治水细则保护地表水体防隔水煤（岩）柱的留设，可以参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范执行。1防水安全煤岩柱留设方法地表有松散覆盖层时其垂高应大于或等于导水裂隙带的最大高度加上保护层厚度。HSh≥HLiHb式中HSh---防水煤柱垂高，m；HLi---导水裂隙带最大高度,m；Hb---保护层厚度，m。,当煤系地层上部无松散层覆盖和采深较小时应考虑地表裂隙（diLi）Hsh≥HliHbHdili,松散层为强或中等含水层，且直接与基岩接触，而基岩风化带亦含水时则应考虑基岩风化带深度（Hfe）Hsh≥HliHbHfe,防砂安全煤柱留设方法留设目的允许导水裂隙带波及松散弱含水层或已疏降的松散强含水层。其垂高（HS）HS≥HmHb,3防塌安全煤岩柱留设方法留设目的不仅允许导水裂隙带波及松散弱含水层或已疏干的松散强含水层，同时允许垮落带接近松散层底部，其垂高（Ht）等于或接近于垮落带的最大高度（Hm）。即Ht≈Hm,分层开采保护留设防水安全煤岩柱保护层厚度表,防砂安全煤岩柱保护层厚度,密切关注汛期气象变化；切实做好防汛值班工作；作好水文观测；落实暴雨期间井下撤人制度。枯水期开采，填堵裂缝,五、煤层顶板含水层水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，如砂岩含水层和岩溶含水层。有些充水含水层由于为煤层的直接或间接顶板，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含水层的构造开启性程度和含水层的厚度。构造开启性好，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，也就是说突水前期一般有先兆，突水后期水量会逐渐衰减。,砂岩裂隙型突水典型水量过程示意图,二〇〇〇年以前工作简介现状水平年2000年,1、查阅各大煤田地质及水文地质勘探报告107件。2、收集山西省水资源公报、中国煤炭志山西卷等文献50余件。3、完成工作量共调查矿井5403个，收集采取水样171件4、成果主报告山西省煤炭开采对水资源破坏量的调查研究报告附件一调查附表一册附件二遥感调查报告一份附件三东山矿区煤炭开采对岩溶水的影响及地下水综合利用研究报告一份附件四经济分析评价报告一份本次引入了动、静储量的概念,山西省各煤田采煤破坏地下水静储量计算结果表破坏地下水静储量71388万m3,,采煤破坏地下水动储量模数统计表采用33个县，排水量趋于稳定，全排型的762个矿井井内无采空积水,六大煤田地下水动储量破坏量统计表全省采煤破坏的地下水的动储量为71370m3/h,结果讨论,从破坏的静储量来看山西开采深度一般可达300m，共破坏砂岩含水层体积约49964601万m3，灰岩含水层体积约8082344万m3，破坏地下水静储量71388万m3。需要特别指出的是第一，对含水层的破坏是永久性的，不可恢复的；第二，该含水层恰恰是山西农村人畜供水的主要含水层位。,破坏的地下水动储量为71370m3/h，相当于6.25亿m3/a，19.83m3/s。造成地下水水质严重恶化。采煤造成的矿区漏水，导致井泉水位下降或断流共计3218个，影响水利工程433处，输水管道793890m；造成1678个村庄，812715口人，108241头牲畜饮水困难。,,阳泉山底河流域水污染,总出口处主要组分含量平均TDS4974.54mg/l、最大8946mg/l，取自2014年7月21日；平均SO42-3570.29mg/l，最大6227mg/l，取自2014年7月21日；平均HB2590.13mg/l，最大3798mg/l，2014年9月21日；平均pH值3.56，最低2.67，出现在2015年2月25日。,太原牛家口沟煤矿老窑水,从夏石村附近出流，2016年5月2日取样分析，HB1885mg/L,TDS4475mg/L,SO43256mg/L，pH4.522。下游就是著名的晋祠名胜旅游区,津巴布韦煤矿关闭97年后水质仍然恶化,柳林楼俊赵家庄煤矿采空区积水水质,PH2.42Fe35778.5mg/lSO42-18029mg/lAI3360mg/lNH4400mg/lTDS22507mg/lMn189.45mg/l铁超标19261倍，锰超标1893.5倍，硫酸根超标71倍，矿化度超标21.5倍，铝超标1799倍。,吨煤破坏水资源,按山西省2000年原煤产量24611万吨（2.4611亿吨）计算，生产一吨煤破坏2.54吨水资源。有关政策1、以此为主要依据，向国家争取到吨煤20元的可持续发展金。（20032013年计1500多亿）2、以此为依据，征收了3元/吨煤的水资源费。,顶板水的防治措施,煤矿防治水细则第9条规定了对主要充水含水层进行动态观测第12条含水层的性质是进行水文地质类型划分的重要依据之一第20-49条地面及井下补勘等主要内容是查明地下水的赋存及富水性第62-69条规定了顶板水的防治方法和要求要点顶板有强含水层、有松散含水层、有坚硬不易垮落的岩层造成离层积水。一定要查明条件，选择有效的治理手段。,顶板水防治措施,第106条矿井应当配备与矿井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配电设备和水仓等，并满足矿井排水的需要。除正在检修的水泵外，应当有工作水泵和备用水泵。工作水泵的能力，应当能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的能力，应当不小于工作水泵能力的70。检修水泵的能力，应当不小于工作水泵的25。工作和备用水泵的总能力，应当能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。水文地质类型复杂、极复杂的矿井，除符合本条第一款规定外，可以在主泵房内预留一定数量的水泵安装位置，或者增加相应的排水能力。排水管路应当有工作管路和备用管路。工作管路的能力，应当满足工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用管路的总能力，应当满足工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。,第108条矿井主要水仓应当有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能够正常使用。新建、改扩建矿井或者生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应当能容纳所承担排水区域8h的正常涌水量。采区水仓的有效容量应当能容纳4h的采区正常涌水量，排水设备应当满足采区排水的需要。各水仓的空仓容量应当经常保持在总容量的50以上。,六、采空区水害及防治措施,20世纪80年代末受“有水快流”等政策的影响，历史上存在很多的小煤窑和地方中小煤矿，多属于无规划开采，遗留开采区域不详，缺少文字、图纸资料，导致许多隐蔽性采空区的存在。事故发生原因对采空区位置积水量不清楚，资料记录不详细；超出本矿范围越界开采；未严格执行探放水规程。,溃入方式1、上层积水溃入下层；2、同层积水溃入；3、下层积水带压冲破底板涌入上层。水害特点透水时，水来势凶猛，瞬间流量大，流速快，冲击力巨大，由于它能在短时间内造成大量的水突入矿井，往往造成巨大危害，古空水中含有害气体。短期内即可排干。,例1、盂县神益沟（同层邻矿越界）,神益沟煤矿为中国人民解放军空军学院与盂县土塔乡联营，井田面积1.188km2，生产能力15万吨/年，东南与刘家村煤矿二号井相邻，1992年11月5日9时20分煤矿发生重大透水事故，透水量8万m3，淹没井下巷道10700m，死亡51人。,透水经过,进入10月以来，该矿透水征兆越来越明显，11月5日，神益沟9号一南掘进工作面距矿界21米处，与1983年就因排水能力不足而退出封闭的刘二井巷道相间仅1.5米。由于水压力大，压破1.5米厚的煤壁，发生透水，大量水进入9、15号煤巷道，当班83人在井下，除提前和透水时迅速脱险的32人外，51人遇难直接经济损失146万元。,盂县神益沟煤矿透水示意图,,例2、左云新井5.18透水事故2006年（越界）,新井煤矿建于1995年，1996年投产，井田面积0.4485km2，批采4号煤层，东、北、南部与同煤燕子山矿相邻（原燕西1号已关闭）。采用非正规采煤法，以掘代采，掘采巷宽3-4米，留煤柱8-8.5米，十字掘进代采。新井煤矿从2003年10月就开始非法违法越层越界开采8、12-1、14-1和14-2层煤炭资源。仅从2004年7月到2006年5月就累计盗采煤炭资源96.58万吨。,左云5.18透水事故,事故前的5月12号，距离燕西1号井采空区很近的东13、14巷，就已经出现了顶板滴水和淋水等明显的透水预兆。但矿方未能做出停止生产解除水患的决定，导致本次事故的发生。2006年5月18日发生透水，透水强度94822680m3/h；当班井下266人，脱险210人，56人死亡，其中14-1层死亡16人，14-2层死亡40人；透水量达35万m3。,例3、华晋王家岭3.28透水事故（影响最大的透水事故）,2010年3月18日，王家岭在掘进20101工作面回风巷道时发生透水，153名工人被困井下；透水量31.5万m3；115人生还，38人遇难。全球10大成功救援之首。2号钻孔被誉为“通风通道、信息通道、生命通道”。,例4、潞安漳村煤矿“221”透水事故（非采掘透水）,2010年2月21日，发生透水事故，透水量约6000m3。相邻的山西长治耀北煤业公司越界开采，造成边界煤柱破坏；在关闭后长期停止排水的情况下，导致采空区形成大量积水，水位增高，水压增大。而矿界隔离煤柱宽度仅约7m，且在支承压力的作用下已处在松散结构状态，在较高水压作用下发生结构性失稳导致透水。,采掘平面图示意图,,巷道左帮铁丝网煤层破碎突出,,透水处巷道迎头及东帮照片,巷道右帮铁丝网完好,,透水处巷道西帮照片,例5、朔州金海洋元宝湾（煤层底板透老空水）,本矿设计能力90万吨，6号以上煤层已采空，以下有9、11号，地质报告及其他资料显示9、11均未开采，地层倾角12度，6号与9号间距5.3米，6103工作面回风顺槽沿6号煤层底板上山掘进。2011年9月16日14点37分，中煤金海洋公司元宝湾煤矿6103工作面回风顺槽掘进工作面发生底板透水事故，11人遇难。,6号与9号间距5.3米，,,经现场勘查及资料显示，1、该区域煤层不带压；2、掘进头处无断层、陷落柱等导水构造；3、水从6号底板冒出；4、出水点煤层底板处有4m多深的积水坑；分析认为，透水水源为9号采空区积水。后经井下钻探得到了验证。,例6、洪洞基安达（底板透老空水）,2012年8月1日，山西陆合集团