我国煤矿水害现状及防治技术

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 卷 第 期 煤 炭 科 学 技 术 年 月我 国 媒 矿 水 害 现 状 及 舫 治 技 束煤 炭 工 业 部 生 产 协 调 司月 巴 城 矿 务 局 陶 阳 煤 矿李 德 安张 勇摘 要 阐 述 了 我 国 煤 矿 遭 受 水 害 的 现 状 、 类 型 、 原 因 及 危 害 性 , 提 出 了 “ 管理 是 中 心 , 工 程 是 基 础 , 科 技 进 步 是 关 键 ” 的 原 则 , 对 不 同 水 害 类 型 的 矿 区 采 取 不同 措 施 , 防 止 重 大 水 害 事 故 的 发 生 , 减 少 水 害 损 失 , 保 证 煤 矿 安 全 生 产 。关 键 词 矿 井 水 害 防 治水 害 是 我 国 煤 矿 五 大 自 然 灾 害 之 一 , 严重 制 约 着 煤 炭 工 业 的 健 康 发 展 。 近 年 来 , 因各 种 原 因 , 重 大 水 害 事 故 时 有 发 生 , 造 成 严重 的 经 济 损 失 和 人 员 伤 亡 。 特 别 是 乡 镇 煤 矿的 防 治 水 害 意 识 比 较 淡 薄 , 一 旦 发 生 水 害 , 往往 造 成 重 大 人 员 伤 亡 和 淹 井 事 故 。 分 析 水 害发 生 原 因 , 采 取 相 应 措 施 , 防 止 重 大 水 害 事故 发 生 , 减 少 水 害 损 失 , 保 证 安 全 生 产 , 是煤 矿 企 业 巫 待 解 决 的 重 要 课 题 之 一 。我 国 煤 矿 水 害 现 状我 国 煤 矿 分 布 范 围 广 , 水 文 地 质 条 件 复杂 , 开 采 历 史 悠 久 , 受 水 害 威 胁 严 重 。 据 不完 全 统 计 , 全 国 煤 矿 发 生 人 以 上 死 亡 水 害事 故 “ 八 五 ” 期 间 比 “ 七 五 ” 期 间 增 加 了。 尤 其 近 年 , 大 型 水 害 事 故 呈 明 显上 升 趋 势 , 仅 年 就 连 续 发 生 了 多 起突 水 淹 井 事 故 , 损 失 巨 大 。目 前 , 全 国 煤 矿 遭 受 水 害 威 胁 的 储 量 高达 。 多 亿 不 包 括 开 采 浅 部 露 头 煤 及 山洪 、 泥 石 流 威 胁 储 量 , 主 要 分 布 在 约 占 全 国产 量 的 华 北 、 华 东 、 华 南 等 工 业 发 达 地区 。 “ 九 五 ” 期 间 , 如 果 不 及 时 采 取 相 应 的 防治 水 对 策 , 将 会 使 一 大 批 受 水 威 胁 的 矿 井 提前 报 废 , 预 计 年 影 响 产 量 千 万 , 必 须引 起 我 们 高 度 重 视 。 水 害 现 状 如 下全 国 煤 炭 工 业 建 设 高 产 高 效 矿 井 技 术 经 验 交 流会 为 了 加 快 煤 炭 工 业 高 产 高 效 矿 井 建 设 , 促 进 科技 成 果 的 转 化 , 消 化 吸 收 国 外 先 进 技 术 , 交 流 建 设 高产 高 效 矿 井 的 经 验 , 加 速 实 现 向 集 约 化 生 产 的 转 变 ,提 高 矿 井 经 济 效 益 , 煤 炭 部 生 产 协 调 司 于 年月 一 日 在 辽 宁 铁 法 矿 务 局 主 持 召 开 了 这 次 会议 。煤 炭 工 业 部 王 显 政 副 部 长 、 尚 海 涛 总 工 程 师 自始 至 终 参 加 这 次 会 议 并 作 了 重 要 讲 话 。来 自 生 产 、 科 研 、 大 专 院 校 位 代 表 出 席 了 会议 , 会 上 代 表 们 就 建 设 “ 双 高 ” 矿 井 方 面 的 经 验 进 行了 广 泛 的 交 流 和 热 烈 的 讨 论 。旭 日 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 卷 第 期 煤 炭 科 学 技 术 年 月门 地 表 水 体 及 大 气 降 水 造 成 的 水 害地 表 水 水 害 系 指 地 表 水 体 通 过 区 含 水 层露 头 、 河 流 、 湖 泊 、 水 库 、 塌 陷 区 、 古 井 溃入 矿 井 造 成 的 水 害 事 故 。 特 别 是 暴 雨 、 洪 水溃 入 矿 井 造 成 淹 井 以 及 泥 石 流 、 滑 坡 造 成 的淹 埋 矿 井 及 工 业 广 场 的 灾 害 。 我 国 煤 矿 基 本上 都 受 地 表 水 威 胁 。 此 类 水 患 量 大 、 面 广 , 其特 点 是 煤 层 埋 藏 较 浅 , 第 四 系 覆 盖 层 较 薄 ,矿 区 浅 部 岩 溶 含 水 层 发 育 , 易 接 受 地 表 水 的补 给 。 近 几 年 来 因 洪 水 发 生 地 表 水 溃 入 矿 井及 泥 石 流 、 滑 坡 等 水 害 事 故 有 增 无 减 , 加 之小 煤 窑 滥 采 乱 挖 , 地 表 植 被 破 坏 严 重 , 导 致地 表 水 导 入 井 下 而 淹 井 , 损 失 巨 大 。 年雨 季 , 全 国 个 省 市 个 矿 务 局 对矿 井 遭 受 暴 雨 袭 击 , 冲 走 煤 炭 余 万 , 影响 产 量 余 万 , 直 接 经 济 损 失 亿元 。 年 部 份 地 区 遭 受 百 年 不 遇 的 洪 涝 灾害 , 又 有 个 省 市 个 矿 务 局 对 生产 矿 井 遭 受 水 灾 , 矿 井 被 淹 , 冲 毁 淹 没 巷 道 万 , 居 民 住 房 万 , 设 备台 件 , 冲 走 煤 炭 万 , 影 响 产 量万 , 经 济 损 失 达 亿 元 。 乡 镇 煤矿 雨 季 受 灾 更 加 严 重 。松 散 层 水 冲 积 层 水 水 害松 散 层 水 水 害 系 指 冲 积 层 中 含 富 水 性 强的 含 水 层 , 如 流 沙 、 砂 石 层 水 在 煤 矿 开 采 过程 中 溃 入 矿 井 而 造 成 的 灾 害 。 受 此 类 水 害 威胁 比 较 严 重 的 有 淮 南 、 淮 北 、 徐 州 、 大 屯 、 鹤岗 、 辽 源 等 局 。 该 类 水 害 威 胁 的 煤 炭 储 量 约亿 。造 成 此 类 水 害 事 故 的 主 要 原 因 一 是 受强 含 水 冲 积 层 威 胁 的 煤 层 开 采 过 程 中 , 防 水煤 岩 柱 难 以 留 设 , 冒 落 带 直 接 进 入 松 散 强 含水 层 造 成 溃 水 甚 至 溃 泥 砂 事 故 , 或 导 水 裂 隙带 进 入 冲 积 层 强 含 水 层 造 成 溃 水 事 故 , 其 中有 些 急 倾 斜 煤 层 开 采 过 程 中 , 更 容 易 发 生 溃水 事 故 。 二 是 在 断 层 破 碎 带 、 裂 隙 发 育 段 冒落 高 度 特 大 , 造 成 溃 泥 砂 、 溃 水 事 故 。老 窑 水 和 采 空 区 积 水 造 成 的 水 害古 窑 老 空 区 水 一 般 处 在 埋 藏 较 浅 、 开 采年 代 较 久 的 煤 层 , 煤 层 开 采 的 情 况 难 以 掌 握 ,积 水 量 、 积 水 范 围 不 清 。 因 积 水 中 含 有 有 害物 质 , 一 旦 透 水 , 易 造 成 工 作 面 停 产 和 人 身伤 亡 事 故 。采 空 区 积 水 指 矿 井 采 后 的 采 空 区 或 巷 道积 水 , 当 下 水 平 或 下 分 层 开 采 接 近 积 水 区 又未 进 行 探 放 水 , 或 探 放 水 过 程 中 未 按 规 程 规定 执 行 而 造 成 透 水 事 故 。 此 类 事 故 往 往 造 成人 身 伤 亡 , 淹 面 淹 水 平 。这 类 水 害 事 故 约 占 所 有 煤 矿 水 害 事 故 的。 其 中 地 方 国 有 煤 矿 和 乡 镇 煤 矿 更 为 严重 , 高 达 以 上 。含 水 层 突 水 水 害因 煤 层 开 采 影 响 到 顶 底 板 及 厚 层 灰 岩 含水 层 造 成 的 水 害 , 也 是 我 国 分 布 最 广 , 危 害最 严 重 的 一 种 水 害 , 遍 及 我 国 南 北 大 部 分 地区 。 如 北 方 有 开 滦 、 峰 峰 、 邯 郸 、 邢 台 、 井隆 、 焦 作 、 鹤 壁 、 郑 州 、 肥 城 、 淄 博 、 临 沂 、南 票 、 通 化 、 韩 城 、 澄 合 等 局 南 方 有 南 桐 、丰 城 、 萍 乡 、 煤 炭 坝 、 涟 邵 、 华 鉴 山 等 局 。 随着 矿 井 的 延 深 和 开 采 范 围 的 不 断 扩 大 , 水 压增 大 , 突 水 频 率 高 , 以 致 受 岩 溶 水 威 胁 的 各大 水 矿 区 频 繁 地 发 生 突 水 灾 害 , “ 六 五 ” 期 间 ,仅 年 至 年 的 一 年 多 时 间 内 , 全 国就 发 生 这 类 突 水 淹 井 事 故 起 , 经 济 损 失 逾亿 元 。 年 第 四 季 度 到 年 第 一 季度 , 先 后 又 发 生 了 义 马 新 安 、 峰 峰 梧 桐 庄 、 井隆 临 城 、 皖 北 任 楼 等 多 起 突 水 淹 井 重 大 恶 性事 故 。小 煤 窑 造 成 的 水 害近 年 来 , 乡 镇 煤 矿 发 展 迅 猛 , 非 法 开 采 ,滥 采 乱 挖 , 超 层 越 界 现 象 严 重 , 尤 其 是 江 西 、湖 南 、 山 西 、 河 北 、 贵 州 、 四 川 等 省 更 为 突出 。 由 于 多 数 乡 镇 煤 矿 采 的 是 浅 部 煤 层 , 与地 表 水 和 老 空 积 水 关 系 密 切 , 有 些 乡 镇 煤 矿采 的 是 水 文 地 质 条 件 复 杂 、 受 水 威 胁 相 对 严 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 卷 第 期 煤 炭 科 学 技 术 年 月重 的 边 角 难 采 地 段 , 有 的 甚 至 私 采 各 类 防 水煤 柱 , 因 此 稍 有 疏 忽 , 即 导 致 水 害 事 故 。据 统 计 , 年 末 , 在 全 国 国 有 重 点 煤矿 井 田 范 围 内 小 煤 窑 高 达 处 乡 镇 煤矿 处 、 个 体 煤 窑 处 , 其 中 无 证开 采 的 处 , 占 小 煤 窑 总 额 的 。 这些 小 煤 窑 未 经 批 准 滥 采 乱 掘 各 类 煤 柱处 , 直 接 影 响 大 矿 生 产 的 有 处 , 小 窑 与国 有 重 点 煤 矿 掘 通 处 , 造 成 严 重 透 水 事故 次 , 造 成 了 严 重 的 经 济 损 失 和 人 员 伤亡 。 此 外 , 与 国 有 煤 矿 无 关 的 万 多 个 小 煤窑 , 每 年 突 水 伤 亡 人 数 和 经 济 损 失 更 为 严 重 。如 年 月 日 , 江 西 丰 城 矿 务 局 龙 溪矿 下 透 老 空 区 水 淹 井 , 突 水 量 ,不 到 龙 溪 矿 涂 坊 井 同 时 淹 井 , 直 接 经济 损 失 万 元 。 年 月 日 , 潞 安矿 务 局 五 阳 矿 因 小 煤 窑 开 采 河 漫 滩 煤 柱 , 水库 溢 洪 , 矿 井 被 淹 , 一 水 平 报 废 , 影 响 产 量万 , 经 济 损 失 亿 元 。 而 小 窑 本 身 也因 无 防 排 水 设 施 以 及 盲 目 滥 采 乱 挖 、 超 层 越界 开 采 , 造 成 重 大 伤 亡 和 淹 井 事 故 。水 害 防 治 对 策提 高 对 防 治 水 害 的 认 识 。 坚 持 “ 安全 第 一 、 预 防 为 主 ” 的 方 针 , 以 提 高 经 济 效益 为 中 心 强 化 行 业 管 理 。 依 靠 科 技 进 步 , 加强 技 术 管 理 , 加 大 工 程 投 入 , 坚 持 “ 查 明 条件 , 查 治 结 合 , 预 防 为 主 , 疏 堵 截 排 , 综 合治 理 ” 的 防 治 水 原 则 , 力 争 少 淹 井 , 少 死 人 ,把 水 害 事 故 降 到 最 低 限 度 。针 对 水 害 类 型 , 采 取 有 效 防 治 措 施 。根 据 以 往 成 功 经 验 , 我 国 煤 矿 水 害 防 治 的 原则 是 一 靠 管 理 , 二 靠 工 程 投 资 , 三 靠 科学 技 术 进 步 。 对 不 同 水 害 类 型 的 矿 区 采 取 不同 措 施 , 保 证 受 水 威 胁 严 重 矿 区 的 稳 定 和 发展 , 减 缓 衰 老 矿 井 报 废 的 速 度 。地 表 水 害 的 治 理 。 由 于 地 表 水 水 害来 得 突 然 而 迅 猛 , 无 法 抗 拒 , 迫 使 井 下 作 业人 员 无 法 撤 出 , 往 往 造 成 重 大 损 失 和 人 身 伤亡 。 对 此 类 水 害 的 防 治 有 一 条 重 要 的 经 验 是防 水 重 于 排 水 , 即 防 重 于 治 。 加 强 对 地 表 水体 河 流 、 水 库 、 塌 陷 积 水 区 等 充 水 因 素 的 分析 、 观 测 减 少 和 防 止 水 体 向 矿 井 渗 漏 和 溃入 。 采 取 截 断 补 给 水 源 、 疏 堵 漏 水 段 、 辅 砌和 改 造 河 流 、 填 排 塌 陷 区 积 水 。松 散 层 冲 积 层 水 水 害 的 防 治 。 首先 要 查 清 冲 积 层 的 沉 积 特 征 、 含 水 层 厚 度 、 分布 范 围 及 富 水 性 。 并 通 过 多 种 试 验 手 段 充 分掌 握 本 区 煤 层 开 采 后 所 产 生 的 冒 落 带 及 导 水裂 隙 带 发 育 范 围 和 高 度 , 合 理 留 设 防 水 煤 岩柱 , 选 择 正 确 的 开 采 和 支 护 方 法 。 如 山 东 枣庄 矿 务 局 柴 里 煤 矿 , 第 四 系 砂 层 含 水 丰 富 , 该矿 在 试 验 开 采 阶 段 , 首 先 对 第 四 系 含 水 层 做了 详 细 的 勘 探 , 掌 握 了 其 分 布 规 律 及 富 水 性 ,在 开 采 过 程 中 对 “ 两 带 ” 发 育 高 度 进 行 了 多种 手 段 的 试 验 , 充 分 掌 握 了 炮 采 、 综 采 后 的“ 两 带 ” 发 育 规 律 , 合 理 留 设 了 防 水 煤 岩 柱 ,即 冒 落 带 高 度 加 安 全 系 数 , 不 进 入 冲 积层 , 经 多 年 开 展 未 发 生 突 水 事 故 。老 窑 水 和 采 空 区 积 水 的 水 害 防 治 。首 先 对 新 采 区 调 查 是 否 存 在 老 空 积 水 的 威胁 , 然 后 采 用 物 探 和 钻 探 等 手 段 查 明 积 水 范围 和 积 水 量 , 在 采 掘 过 程 中 严 格 执 行 探 放 水有 关 规 定 , 及 时 探 放 积 水 或 合 理 留 设 防 水 煤柱 。 防 止 老 空 古 空 透 水 , 不 单 纯 是 技 术 方 法问 题 , 管 理 也 占 有 很 大 比 重 。 近 年 来 , 乡 镇 、个 体 煤 矿 多 次 发 生 此 类 水 害 事 故 , 其 主 要 原因 是 在 经 济 利 益 的 驱 动 下 滥 采 乱 掘 , 非 法开 采 隔 离 煤 柱 、 防 水 煤 柱 , 不 执 行 探 放 水 有关 规 定 , 甚 至 有 的 乡 镇 煤 矿 无 可 靠 的 采 掘 工程 测 绘 资 料 和 图 纸 , 哪 里 有 煤 就 向 哪 挖 , 怎么 省 劲 怎 么 干 , 从 管 理 干 部 到 工 人 均 缺 乏 基本 的 探 放 水 知 识 , 造 成 此 类 水 害 淹 井 和 死 亡人 数 明 显 增 加 。 对 于 此 类 水 害 的 防 治 要 从 体制 和 技 术 管 理 方 面 入 手 。含 水 层 突 水 水 害 的 防 治 。 煤 炭 部 和 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 卷 第 期 煤 炭 科 学 技 术 年 月各 省 局 厅 自 年 代 初 就 开 始 组 织 科 研 机构 、 大 专 院 校 与 大 水 矿 区 进 行 合 作 , 联 合 攻关 。 通 过 调 查 研 究 、 典 型 案 例 分 析 、 现 场 测试 等 手 段 , 对 此 类 水 害 发 生 的 条 件 、 原 因 进行 了 科 学 的 、 系 统 的 分 析 研 究 。 特 别 对 华 北型 岩 溶 水 害 发 生 的 原 因 已 取 得 了 共 识 , 就 是厚 层 灰 岩 的 富 水 性 及 水 压 是 发 生 突 水 灾 害 的基 础 , 隔 水 层 的 厚 度 及 岩 性 特 征 在 突 水 中 起制 约 作 用 , 采 矿 动 压 是 引 起 突 水 的 诱 导 因 素 ,断 裂 构 造 既 破 坏 了 隔 水 层 的 完 整 性 , 又 决 定着 含 水 层 的 富 水 性 , 是 发 生 突 水 的 关 键 因 素 。通 过 长 期 的 探 索 和 实 践 , 在 此 类 水 害 防 治 技术 方 面 形 成 了 一 套 以 查 明 水 文 地 质 条 件 为 基础 , 疏 水 降 压 、 注 浆 改 造 含 水 层 的 富 水 性 、 合理 留 设 断 层 防 水 煤 柱 、 注 浆 加 固 底 板 隔 水 层 、分 区 隔 离 开 采 , 减 少 矿 压 的 破 坏 作 用 , 增 大矿 井 排 水 能 力 等 综 合 防 治 方 法 。 “ 七 五 ” 、 “ 八五 ” 期 间 煤 炭 行 业 投 入 近 亿 元 资 金 完 成 了一 批 重 点 防 治 水 工 程 。 主 要 有 在 一 些 有 突水 淹 井 危 险 的 矿 井 , 建 立 排 水 能 力 为的 强 排 泵 房 个 , 高 压 防 水 闸门 和 闸 墙 处 , 实 现 了 分 区 隔 离 , 提 高 了矿 井 的 抗 水 灾 能 力 先 后 在 开 滦 、 邯 郸 、 鹤壁 、 峰 峰 、 肥 城 等 十 余 个 矿 区 开 展 了 以 查 清水 文 地 质 条 件 为 目 的 的 水 文 地 质 补 勘 工 程 和大 型 联 合 疏 放 水 试 验 工 程 。 完 成 各 类 水 文 地质 补 勘 工 程 万 , 综 合 治 水 钻 探 工 程万 , 使 一 批 有 水 患 的 矿 井 焕 发 了 青春 完 成 了 项 封 堵 井 下 突 水 点 工 程 , 减 少排 水 量 万 丫 , 效 果 非 常 显 著 。 “ 九 五 ”期 间 , 关 键 是 多 方 筹 集 资 金 增 加 防 治 水 工 程投 入 , 继 续 进 行 岩 溶 水 害 综 合 治 理 技 术 的 研究 试 验 。依 据 科 技 进 步 , 提 高 防 治 水 工 作 的科 技 含 量 , 搞 好 防 治 水 技 术 攻 关 。 继 续 加 强对 先 进 的 物 探 仪 器 、 设 备 和 技 术 方 法 的 引 进和 利 用 , 使 探 测 手 段 达 到 年 代 国 际 水 平完 善 、 扩 大 矿 井 防 排 水 系 统 , 提 高 抗 灾 综 合能 力 和 水 平 强 化 抢 险 排 水 站 建 设 , 将 排 水能 力 扩 大 到 万 进 行 预 防 突 水 的 理论 研 究 提 高 水 害 预 测 预 报 水 平 , 力 争 “ 九五 ” 期 间 建 立 一 套 完 整 的 、 科 学 的 、 成 熟 可靠 的 水 害 预 测 预 报 系 统 和 控 制 系 统 积 极 开展 水 害 综 合 治 理 技 术 研 究 试 验 。 目 前 对 底 板岩 溶 水 害 防 治 预 测 方 面 , 应 重 点 进 行 突 水 机理 的 研 究 , 以 建 立 更 合 理 的 预 测 底 板 突 水 的模 式 。 应 积 极 引 进 、 研 制 和 推 广 能 快 速 准 确探 测 掘 进 前 方 老 空 积 水 、 含 导 水 断 裂 , 底 板隔 水 层 导 水 裂 隙 , 含 水 层 富 水 性 的 仪 器 加强 对 快 速 注 浆 堵 水 材 料