煤矿防治水知识xxx1 我国是世界上煤矿水文地质条件最为复杂的国家，煤矿水害是仅次于瓦斯灾害的第二大灾害，国家虽花费了极大的力量进行治理，但近年来全国还是出现了多起较大的水害事故，造成了较大的人员伤亡。为此，2013年雨季将至，加强防治水工作刻不容缓。一、煤矿透水事故原因分析1、客观原因（1）矿井水文地质条件极为复杂遵义地区大多数煤矿煤系地层属二叠系龙潭组，其水文地质条件极为复杂，涌水、突水频繁，涌水量较大，使矿井安全受到严重威胁。（2）煤矿设计先天不足 早期煤矿无序开采现象严重，造成许多煤矿防治水存在许多先天不足。有些煤矿井口位置选择不当（重庆南桐有一个小煤矿井口位置较低，因突发大水，淹没井口，死亡14人。目前未听说此类事故）；小煤矿建于大煤矿上方，这些小煤矿的透水事故为大矿埋下了隐患。12（3）防治水工程、设施不合符规范要求煤矿井下的防水密闭墙和水闸门必须具有一定的承压能力，而有的煤矿自行设计、自行制造，施工安装结束后也不进行试压验收；一些煤矿的排水设备能力不足，水仓容量小，甚至有的水泵长期失修，真正使用时开不起来。（4）目前防治水技术手段还不能准确做到水害预报由于水害预报是一个非常复杂、非常困难的工作，煤矿企业还没有能力完全做到对水害进行预报，即使进行预报，其准确程度也相当低，对指导防治水意义不大。（虽然有物探技术，但受环境和设备影响，不能准确判断水体的性质和水量，只能作为参考）23 2、主观原因（1）煤矿防治水基础工作薄弱我国一些煤矿，特别是私营小煤矿水文地质工作提不到日程（重庆现有的大多数小煤矿，基本没有开展水文地质工作），无防治水机构，探放水队伍、专业水文地质人员严重不足，甚至没有必要的探放水设备(重庆现有的一些小煤矿，基本没有探放水队伍、专业水文地质人员，一些煤矿即使由政府强制要求购买了探水钻机，都只是作为摆设)；水文地质资料不全，防治水措施不落实。(目前还普遍存在的)（2）超层越界违法开采有些超层越界违法开采，盲目进入相邻煤矿的采空积水区而发生突水事故。（多数相邻小煤矿间的采掘情况是不清楚的，一些小煤矿因资源有限，只要有煤就前进，不管越界与否，已不采取任何探放水措施，从而进入相邻煤矿的采空积水区。早期普遍，近年没听说此类事故）34（3）破坏防隔水煤柱 一些私营小煤矿违反规定，擅自在防隔水煤柱掘进巷道、布置工作面进行违反采煤，导致透水事故。（南桐矿业公司2002年6月13日特大穿水事故，就是小煤矿无序开采大矿河床保安煤柱造成。事故造成相邻的南桐煤矿、鱼田堡煤矿、东林煤矿相继被淹。突水当天约900百余人被困，死亡2人，其余人员获救，三矿被淹近半年，损失上亿元。早期普遍，近年没听说此类事故）（4）没有坚持探放水制度有的煤矿领导和采掘作业人员思想麻痹，存有侥幸心理，图省事、怕麻烦，井巷已接近积水区仍不能认真执行探放水制度，甚至有的出现明显透水预兆，为了早出煤、多挣钱，冒险蛮干，导致突水事故（我在重庆工作的煤矿，曾经出现一次突水事故。经过是从煤层底板向顶板掘进，准备揭穿已开采报废工作面机巷，然后沿采空区掘切割上山。掘进前在专用瓦斯抽放巷内对拟掘切割上山进行了钻孔，以抽放上山45瓦斯，钻孔出水较大；掘进过程中，巷道淋水越来越大，当时所有人都认为是正常的采空出水，未采取任何探放水措施，在距采空区仅剩余0.8m岩柱时，采空水突然鼓出，三天内突水近25000m ，呈一度淹没集中运输大巷铁道，所幸无人员伤亡。这是一次典型的煤矿领导和采掘作业人员思想麻痹，存有侥幸心理，图省事、怕麻烦，井巷已接近积水区仍不能认真执行探放水制度的责任事故。从此后，我只要下井，就养成了走一路看一路的习惯，对井下各地点的出水情况进行观察，观察水色、水量的变化情况，如有变化，必须追根溯源，找到变化原因，如有疑问，立即采取措施，做到万无一失），这是矿井突水事故最主要的原因。56二、煤矿事故的防范对策1、提高防治煤矿透水知识的认识，进一步落实水害防治责任煤矿企业要争强做好防治透水事故的责任感和紧迫感，明确水害防治工作的职责。（1）建立各级领导和各职能部门的职责，只有明确了的职责，才能让各级领导和各职能部门各行其责，相互配合，搞好工作。（2）建立制度（水害7种制度，并要严格执行，监管部门要重点检查制度的执行情况）（3）设置防治水机构和配备水文地质人员，配备齐全的探放水设备和探放水队伍。2、全面加强水文地质基础工作（1）水文地质基础工作是做好防治水工作的前提，煤矿必须全面加强水文地质基础工作，主要是对矿井井上下进行全面的水文观测，完善矿井必备的地质报告、水文地质图件以及矿井防治水基础台账（五种基础图件，15中基础台账。图件中最关键的矿井充水性图，可以充分反应矿井充水现状；台账中关键的是矿井涌水量观测台账，可以充分反应矿井涌水量情况以及一定涌水规律，可以通过较多的数据，求出本矿井涌水量计算参数及公式）67（2）加强对周边矿井和老窑的调查研究矿井建立水文地质信息管理系统，实现矿井水文地质资料、数据、图件、计算评价和矿井防治水预测预报的一体化。3、认真做好煤矿井下探放水工作（1）煤矿井下探放水工作是预防矿井突水最关键的环节。物探先行，钻探验证，有掘必探是预防矿井掘进过程中最有效的方法（物探受环境和设备影响，不能准确判断水体的性质和水量，但能判明水体的位置和影响范围，可以为钻探提供参考，为此，物探在生产过程中非常有必要）（2）采掘工作面探水前，必须编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有毒有害气体危害的安全措施，严格按设计进行探放水。（3）在探水过程中有突水征兆时，受水害威胁区域要立即停止作业，将作业人员撤到安全地点，分析原因，采取有效措施。（4）井下探放水必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。（主要是一些小矿井下有一些地方是很难用钻机进行探放水工作，但又知道前方有水害威胁，从而使用煤电钻探放水，造成触电、钻杆伤人事故）784、防范暴雨洪水引发煤矿事故灾难（1）煤矿要主动与气象、水利、防汛等部门联系，建立灾害性天气预警和预防机制。（2）煤矿要安排专人负责井田范围内和可能波及周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙及影响矿井生产的水库、湖泊、河流、堤防工程等重点部位进行巡视检查，特别是接到暴雨灾害信息后，要实施24小时不间断巡查。（此项工作非常有必要）（3）煤矿企业要建立暴雨洪水可能引发淹井事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度。（大矿防排水能力较强，系统可靠，撤人标准相对较高，而小煤矿排水能力较弱，系统不可靠，一般出现大雨、暴雨就要求撤人）。（4）所有煤矿在雨季前要开展一次全面的隐患排查治理行动。（一般在4月上中旬进行）5、加强煤矿防治水监督监察工作力度89三、矿井突水的一般预兆：三、矿井突水的一般预兆：采掘工作面或其它地点突水前，一般都有以下预兆：挂红。水中含有铁的氧化物，在水压作用下，通过煤(岩)裂隙时，附着在裂隙表面，出现暗红色水锈。挂汗。水在水压作用下，通过煤岩裂隙在煤岩壁上凝结成水珠，此时巷道接近积水区。但有时空气中的水汽遇到低温煤块也会挂汗，这是一种假象。所以，遇到挂汗时，要辨别真伪，方法是剥去一薄层，观察新暴露面是否也有潮气，若有则是突水先兆。煤壁变冷。工作面接近大量积水时，气温骤冷，煤壁发凉，人一进去就有阴冷的感觉，时间愈长就愈感到阴凉。但受地热影响较大的矿井，地下水温高，当掘进工作面接近时，温度反而升高。出现雾气。当巷道温度很高时，积水渗到煤壁后引起蒸发而形成雾气。水叫。井下的高压积水向裂缝挤压与两壁发生摩擦而发出嘶嘶的叫声，说明已很接近积水区。若是煤巷掘进，则突水即将发生，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁的人员。910顶板淋水加大。顶板来压，底板鼓起。 水色发深，有臭味。老空水含铁质变成红色，酸度大，水味发涩。断层水呈黄色，水无涩味而发甜。溶洞水大多在石灰岩中遇到，是呈黄色或灰色，有时带有臭味，有时也出现挂红。冲击层水色发黄，往往夹有砂子，开始时水小，以后逐渐增大。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。裂隙出现渗水。如果出水清净，则离积水区尚远;若出水浑浊，则离积水区已近。1011四、矿井涌水的主要指标1、矿井涌水量矿井涌水量是指单位时间内（如时、分等）灌入矿井内的水量（m），一般以Q(m/min)表示：分4级涌水量小的矿井 Q2 m/min涌水量中等的矿井 Q=25 m/min涌水量大的矿井 Q=515 m/min涌水量很大的矿井 Q15 m/min2、矿井水文地质类型根据矿井及其周边存在老空水、矿井受采掘破坏或影响的含水层性质及补给条件、矿井涌水和突水分布规律及水量大小、煤矿开采受水害威胁程度以及防治水工作难易程度等，可划分为：简单、中等、复杂、极复杂四类11123、突水点突水量分级水量大、来势猛，突发性强、危害性大的涌水现象，称为突水。根据突水点突水量的大小，分4极：小突水点 涌水量1 m/min中等突水点 涌水量1 10m/min大突水点 涌水量10 30m/min特大突水点 涌水量30m/min1213五、矿井涌水量的观测方法1、矿井涌水量观测站类型一般分固定观测站和临时观测站。2、矿井涌水量观测站的要求（1）水沟断面主要有三角形、梯形和矩形3种，断面要规整；（2）设立观测站的地段35m内的水沟要顺直，沟底坡度要均匀，流水要通畅稳定；（3）在大巷入水仓处的观测站要躲开紊流段，设在远离水仓入口20m以外。（4）观测站要设立明显完整的标志，任何人不得随意破坏。（5）一般要求是一周观测一次，雨季加密。2、矿井涌水量的观测方法水桶法、水位标定法、水泵能力法、浮标法、堰测法、流速仪法、1314六、煤矿透水的基本条件煤矿透水必须有两个基本条件：一是透水的水源，二是透水的通道。1、矿井水的类型孔隙水、裂隙水、溶隙水三类2、矿井透水源（1）天然透水源（大气降水、地表水、地下水）（2）人为水源：主要为采空区积水。3、矿井透水通道矿井透水通道多，主要分为天然通道和人为通道两种（1）天然通道主要有构造断裂破碎带与接触带、岩溶陷落柱（南方少见）、隐伏露头（天窗）、隔水层变薄区。（2）人为通道主要有采空区冒落裂隙带、地面岩溶塌陷区、封闭不良的钻孔、矿井井筒。1415七、煤矿探放水1、采掘工作面探放水条件早期规定“有疑必探”的时候，制定了一些探放水条件。但现在执行“有掘必探”后，就没有任何探放水条件了，只要掘进开采，就要探放。2、探放水的原则先探放后采掘的原则、先隔离后探放的原则、先降压后探放的原则、先封堵后探放的原则。3、井下探放水的设计探水眼的设计应根据水头高底、煤岩层厚度和硬度等确定，探放水设计由地测部门提出，矿总工程师审定，由钻探队施工。15164、探放水钻孔的主要参数及布置方式（1）探放水钻孔的主要参数超前距为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离。可采用井下探放水技术规范(MT/T6321996)公式计算 式中:A安全系数(25)，设计取4计算；L巷道跨度(高或宽取最大值)，本矿设计巷道最大跨度为3.8mP煤岩承受的静水压力，取6.5MPa(本矿开采最大埋深约为650m)Kp隔水煤(岩)层抗拉强度，取1.0 MPa根据计算结果，采用就高不就低得原则进行取舍。1617允许掘进距离为经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，为每次探放水钻孔施工完毕后其最短的钻孔长度(水平投影长度)减去超前距之后剩余的距离。根据具体控制情况进行取舍。帮距为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，有时可略比超前距小12m。钻孔密度(孔间距)根据井下探放水技术规范(MT/T6321996):竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m，水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。（2）探水钻孔布置方式主要布置方式有两种：扇形和半扇形。扇形布置：主要应用在巷道处于三面受水威胁的地区，需要进行搜索性探放水的条件。17181819半扇形布置主要应用在积水区肯定位于巷道一则的条件。1920煤矿目前对煤层平巷钻孔的布置主要是探巷道上帮小窑老空水，钻孔呈半扇形布置在巷道上帮。薄煤层一般布置3组，每组12个孔；厚煤层一般布置3组，每组不少于3个孔。煤矿目前对煤层上山巷道钻孔布置钻孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤层一般布置5组，每组12个孔；厚煤层一般布置5组，每组不少于3个孔。钻孔水平及倾斜之间的夹角要求与平巷钻孔相同。2021八、煤矿地质学 煤矿地质学的研究对象主要是煤矿建设、生产过程中出现的各种地质问题，包括煤层赋存，地质构造，水文地质，工程地质，瓦斯地质，煤尘等方面的情况。（一）成煤作用 煤是植物残骸经过复杂的生物化学、物理化学以及地球化学变化转变而来的，由植物死亡、堆积一直到转变为煤要经过一系列的演变过程。 成煤的必要条件：植物条件 （成煤的物质基础）、气候条件 （ 影响植物生长，同时影响植物的分解）、自然地理条件（泥炭沼泽和能够形成泥炭沼泽的环境）、地壳运动条件（提供成煤环境和形成厚煤层的条件）2122（二）煤的物质组成煤的化学组成可分为有机质和无机质两大部分，有机质主要由 C、H、0、N、S等元素组成，是复杂的高分子有机化合物，是煤的主要组成部分，不同的煤，元素组成是不同的。1、煤的分类我国煤炭资源丰富、煤种齐全。各工业部门对煤类和煤质均有特定的要求，为了正确区分煤的工业用途，充分合理的利用煤炭资源，就必须对煤进行工业分类，其依据是煤的煤化程度22232、煤层的结构、顶底板（1）煤层的结构煤层包含煤分层和岩石夹层，不含夹石层者称为简单结构煤层；反之，含有夹石层者则称为复杂结构煤层。煤层中的岩石夹层俗称夹矸。夹矸一般为粘土岩、炭质泥岩或粉砂岩，有时为石灰岩、硅质岩、油页岩、细砂岩或砾岩。（2）煤层的顶底板在正常地层层序情况下，直接位于煤层之下的岩层，称为煤层底板；而煤层的直接上覆岩层，称为煤层顶板。煤层底板以泥岩、粘土岩最为常见，通常呈团块状，富含植物根茎化石和不规则滑面，俗称根土岩。在陆相含煤岩系中，砂岩作为煤层底板亦比较常见，但在煤层和砂岩层之间往往存在薄层粘土岩，个别情况下，煤层底板为砾岩层或石灰岩层，煤层具有异地微异地搬运的待征。煤层顶板的岩石类型多种多样，最常见的是泥岩、粉砂岩、砂岩和石灰岩，这主要取决于泥炭沼泽所处的沉积环境。2324（3）煤层产状（厚度、倾角、倾向）亦称煤层三要素，厚度是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。倾向是指煤层面上与走向线相垂直的线叫倾斜线或真倾斜线，它在水平面上的投影所指的沿平面向下倾斜的方位即为煤层的倾向。 倾角是指煤层层面上的真倾斜线与其在水平面上投影线的夹角叫倾角。2425（三）地质构造地质构造是指组成地壳的岩石（岩体）在内、外动力地质作用下发生的变形与变位，而形成的各种（构造）现象，诸如褶皱、断裂、劈理以及其它各种面、线状构造等。以下主要介绍褶皱和断层。（一）褶皱岩层受到构造作用后，在保持连续性的情况下产生的弯曲变形称为褶皱构造。通常把褶皱构造中的一个单独的弯曲称为褶曲。1、褶皱的基本形态褶皱构造有背斜和向斜两种基本形态（如图1）2526图1 褶皱的基本类型A背斜构造 B向斜构造2627（1）背斜 中部岩层向上拱起的弯曲，正常情况下，两侧岩层向外倾斜。在同一水平面上，中心部分岩层时代较老，两侧岩层依次变新，并且两边对称出现。（2）向斜 中部岩层向下凹陷的弯曲，正常情况下，两侧岩层向内倾斜。在同一水平面上，中心部分岩层时代较新，两侧岩层依次变老，并且两边对称出现。2、褶皱要素褶皱构造的各个组成部分称为褶皱要素。褶皱的中心称为核；核部两侧对称出现的地层称为翼；同一褶皱面上最大弯曲点的连线称为枢纽；褶皱各层枢纽连成的面(假想的面) 称为轴面；褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分称为转折端；正交剖面上两翼间的内夹角称为翼间角；同一褶皱面上最高点的连线称为脊线；同一褶皱面上最低点的连线称为槽线；由向形向背形转折过渡(公共翼上)的几何点称为拐点2728图2 褶皱几何要素示意图 2829褶皱构造在矿井生产中表现是多样的，往往需要大量的工程揭露才能恢复其原始形态。褶皱在生产过程中，经常局部无法开采。（二）断裂构造岩层受构造应力作用超过其强度时就会发生裂缝或错断，破坏了岩体的完整性而形成断裂构造。断裂构造主要分为节理和断层两大类。凡岩体沿破裂面没有明显位移或仅有微量位移称为节理；岩体沿破裂面两侧发生了明显的位移或较大错动称为断层。1、节理它普遍存在于岩体或岩层中。能起到预示岩层受力可能出现断裂的作用，一般对矿井生产没有影响。2、断层断层是构造应力作用形成的主要地质构造类型，在地壳中广泛分布。断层种类很多，形态各异，规模大小不一，小断层在岩石标本上就可见到，大断层延伸很远，可达数百公理以上，影响范围很广。2930（1）断层要素断层的基本组成部分叫断层要素，主要有断层面、断层线、断层带、断盘及断距等。断层面 指岩层发生位移的错动面。它可以是平面或曲面，断层面的产状可用走向、倾向及倾角来表示。断层线 指断层面与地面的交线。它反映断层在地表的延伸方向，可以是直线或曲线。断层带 较大的断层错动常形成一个带，包括断层破碎带与影响带。断盘 断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。在断层面上部的岩块称为上盘，下部的岩块称为下盘。若断层面直立则无上下盘之分。断距 指断层两盘相对错开的距离。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，总断距的水平分量称为水平断距，铅直分量称为铅直断距。3031图3 断层要素示意图A断层面；B下盘 C上盘；D断层线3132（2）断层分类按断层的形态分类，主要是按断层的两盘相对位移情况，将断层分为正断层、逆断层和平移断层。A、正断层正断层的基本特征是上盘相对下移，下盘相对上移。它一般是受水平张应力或垂直作用是上盘向下滑动形成的。在野外有时见到数条正断层排列组合在一起形成阶梯式断层、地垒和地堑等。阶梯式断层 岩层沿多个平行的断层面同一方向依次下降形成。地垒 两边岩层沿断层面下降，中间岩层相对上升形成。地堑 两边岩层沿断层面上升，中间岩层相对下降形成。3233B、逆断层逆断层的基本特征是上盘相对上移，下盘相对下移。逆断层一般是受水平压力沿着、剪切破裂面形成的，所以常与褶皱同时伴生。C、平移断层平移断层是断层两盘相对水平位移的断层。断层的形态是多种多样的，实际生产中要判明断层性质，往往较难，这需要大量的摸索和实践，才能掌握。3334 谢 谢！35