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煤矿防治水安全培训 1 第一章煤矿透水事故的危害第一节煤矿透水事故的危害一 透水事故造成井下人员伤亡透水事故是煤矿五大灾害事故之一 俗话说 水火无情 火烧一线 水漫一片 煤矿一旦发生透水 可能造成大量井下人员伤亡 二 透水事故造成煤矿资源财产损失煤矿一旦发生透水 还会造成矿山机电设备被淹 甚至淹没采掘工作面 采区或矿区给煤矿资源财产带来巨大损失 2 三 矿井水增加煤炭开采成本由于矿井水的存在 在生产中必须进行排水工作 水量越大 排水费用越高 就会增加原煤成本 四 矿井水造成生产作业环境恶劣由于矿井水的影响 可造成顶板淋水 底板突水 两帮渗水等现象 使巷道内的空气湿度增高 顶板破碎 两帮松软 对工人劳动条件和生产效率有很大影响 五 矿井水缩短机电设备 管材等使用年限酸性矿井水的腐蚀作用 使井下机电设备 管材 钢轨 钢丝绳和金属支架等的使用年限大大缩短 3 六 矿井水影响煤炭资源开采利用为了预防煤矿透水事故带来的损失 煤矿在开采时必须留设相当规模的防隔水煤柱 使这些煤炭资源不能得到充分开采和利用 七 矿井大量排水使地下水位大幅度下降在岩溶水矿区 由于矿井长期大量排水 使地下水位大幅度下降 产生大量的地表塌洞 这种塌洞直径由几米至几十米不等 造成农田塌陷 民房倒坍 河流中断 交通破坏等 4 第二节煤矿透水事故分析 5 我国煤炭产量占世界35 事故死亡人数占世界80 百万吨死亡率4 是美国的100 150倍 是南非30倍 从1999年到2009年10年间 共死亡54160人 中国生产的煤炭被称为 血煤 锅炉里燃烧的不是煤炭 是矿工的尸骨 2007年我国煤矿透水事故解剖2007年我国煤矿共发生透水事故63起 死亡255人 占全国煤矿事故总起数的2 6 占全国煤矿事故总死亡人数的6 7 其中较大透水事故28起 死亡l46人 分别占全国煤矿较大事故总数的15 6 和17 9 重大透水事故3起 死亡56人 分别占重大事故的10 7 和9 8 6 1 按所有制分析28起较大透水事故中 国有重点煤矿1起5人 占3 6 国有地方煤矿3起14人 占10 7 乡镇煤矿24起127人 占85 7 2 按透水地点分析28起较大透水事故中 掘进工作面23起 占82 1 采煤工作面3起 占10 7 大巷及上山等巷道2起 占7 2 3 按透水水源分析28起较大透水事故中 采空区积水24起 占85 7 地下水2起 占7 1 巷道积水l起 占3 6 洪水通过采空区流人井下1起 占3 6 7 4 按透水原因分析28起较大透水事故中 有20起未采取探放水措施 3起重大事故均未采取探放水措施 5 汛期自然灾害引发多起煤矿透水事故灾难因自然灾害引起了4起重大以上事故 造成215人死亡 并发生1起重大未遂事故 造成69人遇险 8 第三节煤矿透水事故多发原因分析一 客观原因1 矿井水文地质条件极为复杂2 煤矿设计先天不足3 防治水工程 设施不符合规范要求4 目前防治水技术手段还不能准确做到水害预报二 主观原因1 煤矿防治透水基础工作薄弱2 超层越界违法开采3 破坏防隔水煤柱4 没有坚持探放水制度5 有的煤矿领导防治水意识淡薄 从业人员技术素质低下6 防治自然灾害引发煤矿透水事故工作不落实 9 第二章矿井水灾预防矿井水害按照水的来源不同分为三类 1 地表水 地面水体 地面洪水 2 采空区 老窑积水3 地下含水层水 承压水 断层破碎带水 10 第一节地表水预防 地表水地面江 河 湖泊 沟渠 池塘里的积水以及地面洪水预防 煤矿安全规程 第255条规定 矿井井口和工业场地内建筑物的地面标高必须高于当地历年最高洪水位 在山区还必须避开可能发生泥石流 滑坡等地质灾害危险的地段 矿井井口及工业场地内主要建筑物的标高低于当地历年最高洪水位的 应当修筑堤坝 沟渠或者采取其他可靠防御洪水的措施 规范和规程均是法规 必须照章执行 最高洪水位与井口及工业场地高程之关系图 11 地表水预防 这就要求进行 1 气象观测 掌握雨量变化情况 2 地表水观测 掌握雨季和暴雨后的水位变化情况 3 地表观测 掌握煤层开采后地表变形及裂缝情况 防止地表水灌入井下 典型事例 吕梁兴县黄辉头煤矿洪水灌井事故 西山煤电官地矿96年8 4洪灾事故 西山煤电官地矿灌井事故 12 梁兴县黄辉头煤矿洪水灌井事故 2002 7 23日早6点30分 该矿安排12名工人扩砌回风巷 15点20分左右 兴县魏家滩镇苏家村一带突降暴雨 降水量之大为百年罕见 20分钟后 洪水暴涨 该矿矿长看到雨下的特别大 担心洪水灌入井下 立即安排人给井下打电话撤人 先听到消息的7名工人立即从主斜井往外跑 当快到井口时与灌入的洪水相遇 7人均被冲到井底 经抢救 2名矿工幸免于难 5名矿工被淹死亡 另外5名矿工看到洪水倾泻下来 从回风巷跑到副井梯子间后安全撤出 事故原因 a 井口标高低于最高洪水位 b 突降百年不遇的暴雨使洪水暴涨 c 井口处未设防洪设施 13 西山官地煤矿洪水灌井事故 1996年8月4日 太原市突降大暴雨 西山山中形成洪水 洪水通过官地煤矿井田内的小煤窑井口灌入井下 致使官地煤矿井下大巷被淹 造成33人死亡的重大人员伤亡和矿井停产事故 事故原因 a 未对井田内的小煤窑开采情况进行充分的调查 致使小煤窑与本矿井下巷道沟通 形成洪水灌入小煤窑后进入大矿的通道 b 未对井田范围内的废弃小窑进行及时治理 填埋 给洪水涌入留下了隐患 14 第二节采空区 老窑积水预防 采空区 老窑积水包括两类 其一为本开采层位的采空区 如图1所示 其二为上部煤层采空区积水 如图2所示 15 采空区 老窑积水预防 图1同一层位 本煤层 的采空区积水示意图 16 采空区 老窑积水预防 图2上部煤层采空区积水图 17 采空区 老窑积水预防 老窑水较为复杂 既有同层的老窑采空区 也可能有上部煤层开采后的采空区积水 因此 对于采空区老窑积水的预防 应区别对待 同一煤层中的采空区积水区 必须留设防水煤柱 煤矿防治水规定 第52条规定 受水害威胁的矿井 有下列情况之一的 应当留设防隔水煤 岩 柱 一 煤层露头风化带 二 在地表水体 含水冲积层和水淹区邻近地带 三 与富水性强的含水层间存在水力联系的断层 裂隙带或者强导水断层接触的煤层 四 有大量积水的老窑和采空区 五 导水 充水的陷落柱 岩溶洞穴或地下暗河 六 分区隔离开采边界 七 受保护的观测孔 注浆孔和电缆孔等 18 采空区 老窑积水预防 第53条规定 矿井应当根据矿井的地质构造 水文地质条件 煤层赋存条件 围岩物理力学性质 开采方法及岩层移动规律等因素确定相应的防隔水煤 岩 柱的尺寸 既然 规定 中要求上述地点必须留设防隔水煤 岩 柱 那么 在实际操作中就应该不折不扣地严格执行 19 典型事例 案例1 2001 6 6日发生在吕梁孝义柱濮镇子善村煤矿的透水事故 造成6人死亡 2人受伤的重大事故 案例2 2008年7月12日23点20分左右 长治县王庄煤矿总回风巷发生透水 造成部分巷道被淹 10人遇难的重大事故 案例3 2010年3月28日14时30分许 山西华晋焦煤王家岭煤矿发生一起透水事故 经全力抢险 115人获救 38名矿工遇难 案例4 2011年9月16日下午 朔州市山阴县中煤集团金海洋元宝湾煤矿发生透水事故 当时下井人员21名 升井13人 8人被困 20 吕梁孝义柱濮镇子善村煤矿的透水事故 孝义市柱濮子善村煤矿 该矿在东北界向外掘进过程中 5 15日遇到了小断层 5 30日掘进头已掘进约10m 过断层后找到了煤层 煤层厚度约10cm 当时工人发现顶板有淋水现象 技术员安排工人再向前掘进2m后看情况再作决定 掘进2m后发现该掘进头左侧有明显的水线向外冒 随令停止掘进 但回采工作面仍在作业 6月6日 该矿安排41名工人陆续下井 并安排一名工人去东北掘进头处合闸排水 该工人到达水窝处时 巷道内已有1尺多深的积水 随即通知带班长 带班长赶到后 向掘进头处看时 涌水逐渐增大 并听到有 咔嚓咔嚓 的声响 他连忙大叫 水来了 快跑 同时他也向外跑 跑出不到10m 即听到 轰 的一声巨响 东北部掘进头处决口透水 时间约在10时40分许 透水事故发生了 21 孝义市柱濮镇子善村煤矿 6 6 透水事故现场示意图 22 吕梁孝义柱濮镇子善村煤矿的透水事故 事故原因 a 对采空区位置不清 b 未进行超前探放水工作 c 在有明显突水预兆的情况下未采取针对性措施 23 长治县王庄煤矿透水事故 事故概况2008年7月12日23点20分左右 长治县王庄煤矿总回风巷发生透水 造成部分巷道被淹 10人遇难的重大事故 发生透水时 该矿井下共有作业人员82人 其中 被水淹没的区域有16人 其它区域66人 自行升井人员共69人 被困井下13人 经抢救生还3人 24 长治县王庄煤矿透水事故 25 长治县王庄煤矿透水事故 26 长治县王庄煤矿透水事故 山西省长治县王庄煤矿 7 12 重大透水事故发生的直接原因是 1 已关闭的东沟矿采空区与其竖井相通 积水水头高度达到约46m 形成了较大的静水压力 2 对已关闭矿井的采空区范围未能准确地掌握 3 随着总回风巷的掘进 采空区隔离煤柱逐渐薄弱以至于不足以抵抗采空区积水压力的作用而产生溃决 4 未按 煤矿安全规程 第二百八十六条规定确定探水线进行探水 未按 井下探放水技术规范 布置探放水钻孔 5 总回风大巷开拓作业规程中探放水设计方案不完善 6 探放水施工过程中未能按照作业规程规定的钻孔深度和角度进行施工 27 王家岭 3 28 透水事故 115人获救 38名矿工遇难 事故过程略 事故原因 直接原因是 该矿20101回风巷掘进工作面附近小煤窑老空区积水情况未探明 且在发现透水征兆后未及时采取撤出井下作业人员等果断措施 掘进作业导致老空区积水透出 造成 583m标高以下巷道被淹和人员伤亡 间接原因是 地质勘探程度不够 水文地质条件不清 未查明老窑采空区位置和范围 积水情况 水患排查治理不力 发现透水征兆后未采取有效措施 施工组织不合理 赶工期 抢进度 未对职工进行全员安全培训 部分新到矿职工未经培训就安排上岗作业 部分特殊工种人员无证上岗 28 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 本次透水事故的原因分析本次透水事故的直接原因是 由于10号钻场与掘进巷道交汇处巷道断面较大 宽度约9 5m 6号煤层与9号煤层间距仅5 3m 在地压作用和综掘机作业对底板造成的损伤破坏 以及节理裂隙较发育和9号煤层老空高压水等因素的共同作用下 突破了6103顺槽掘进工作面底板 冲淹巷道 导致人员伤亡 29 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 金海洋元宝湾煤业有限公司 9 16 重大透水事故应吸取的教训是 1 应进一步查明井田内及周边老窑采空区的位置 范围 积水积气情况 包括下部煤层 2 应加强物探工作 按照矿方制定的物探间距不应超过100m进行作业 但最后一次的物探间距达到了145m 漏探了透水区域 3 探放水设计应符合 煤矿防治水规定 的要求 合理确定钻探参数 规范探放水管理 4 加强对职工安全教育和培训 职工应具有辨别和判断事故发生前预兆以及突发事故避险的能力 30 采空区 老窑积水预防 上述事故都说明 采空区积水的预防是煤矿防治水的重中之重 其主要原因为 1 采空区积水范围 积水量 水头高度不清楚 2 探水措施不力 探水技术方案不合理 3 已有突水预兆的情况下 心存侥幸心理 防范措施不力 4 遇到突发事故手足无措 盲目逃生 避险能力和意识差 造成人员伤亡 但这些事故都是可以避免发生的 31 第三节探放水方法和注意事项 煤矿安全规程 第285条规定 矿井应当做好充水条件分析预报和水害评价预报工作 加强探放水工作 探放水应当使用专用钻机 由专业人员和专职队伍进行设计 施工 并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施 探放水结束后 应当提交探放水总结报告存档备案 32 探放水方法和注意事项 探水孔的布置和超前距离 应当根据水压大小 煤 岩 层厚度和硬度以及安全措施等 在探放水设计中作出具体规定 探放老空水最小水平超前钻距不得小于30m 止水套管长度不得小于10m 在地面无法查明矿井全部水文地质条件和充水因素时 应当采用井下钻探方法 按照有掘必探的原则开展探放水工作 并确保探放水的效果 33 探放水方法和注意事项 规程 第286条规定 采掘工作面遇到下列情况之一时 应当立即停止施工 确定探水线 由专业人员和专职队伍使用专用钻机进行探放水 经确认无水害威胁后 方可施工 1 接近水淹或可能积水的井巷 老空或相邻煤矿时 2 接近含水层 导水断层 溶洞和导水陷落柱时 3 打开隔离煤柱放水时 4 接近可能与河流 湖泊 水库 蓄水池 水井等相通的断层破碎带时 5 接近有出水可能的钻孔时 6 接近水文地质条件不清的区域时 7 接近有积水的灌浆区时 8 接近其他可能突水的地区时 34 探放水方法和注意事项 规程 第292条规定 探放老空水前 应当首先分析查明老空水体的空间位置 积水量和水压等 探放水应当使用专用钻机 由专业人员和专职队伍进行施工 钻孔应当钻入老空水体最底部 并监视放水全过程 核对放水量和水压等 直到老空水放完为止 探放水时 应当撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员 钻孔接近老空水时 应当安排专职瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班 随时检查空气成分 如果瓦斯或其他有害气体浓度超过有关规定时 应当立即停止钻进 切断电源 撤除人员 并报告矿调度室 及时采取措施进行处理 35 探放水方法和注意事项 煤矿防治水规定 第89条规定 水文地质条件复杂 极复杂的矿井 在地面无法查明矿井水文地质条件和充水因素时 应当坚持有掘必探的原则 加强探放水工作 规定 第90条规定 在矿井受水害威胁的区域 进行巷道掘进前 应当采用钻探 物探和化探等方法查清水文地质条件 地测机构应当提出水文地质情况分析报告 并提出水害防范措施 经矿井总工程师组织生产 安检和地测等有关单位审查批准后 方可进行施工 36 探放水方法和注意事项 规定 第94条规定 布置探放水钻孔应当遵循下列规定 1 探放老空水 陷落注水和钻孔水时 探水钻孔成组布设 并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形 钻孔终孔位置以满足平距3m为准 厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1 5m 如下图所示 37 探放水方法和注意事项 探放水钻孔平面布置示意图 终孔平距不大于3m 38 探放水方法和注意事项 厚煤层探水钻孔纵面布置示意图 终孔垂距不大于1 5m 39 探放水方法和注意事项 2 探放断裂构造水和岩溶水等时 探放水钻孔沿掘进方向的前方和下方布置 底板方向的钻孔不得少于2个 3 煤层内 原则上禁止探放水压高于1Mpa的充水断层水 含水层水及陷落柱水等 如确属需要的 可以先建筑防水闸墙 并在闸墙外向内探放水 4 上山探水时 一般进行双巷掘进 其中一条超前探水和汇水 另一条用来安全撤人 双巷间每隔30 50m掘一个联络巷 并设挡水墙 40 探放水方法和注意事项 规定 第95条规定 井下探放水应使用专用的探放水钻机 严禁使用煤电钻探放水 规定 第98条规定 探水钻孔超前距离和止水套管长度 应当符合下列规定 1 探放老空积水的超前钻距 根据水压 煤 岩 层厚度和强度及安全措施等情况确定 但最小水平钻距不得小于30m 止水套管长度不得小于10m 2 沿岩层探放含水层 断层 陷落柱等含水体时 按下表确定探水钻孔超前距离和止水套管长度 41 探放水方法和注意事项 探放含水层 断层和陷落柱等含水体时 42 探放水方法和注意事项 43 探放水方法和注意事项 采掘工作面探水前 应当编制探放水设计 确定探水警戒线 并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施 探放水钻孔的布置和超前距离 应当根据水头高低 煤 岩 层厚度和硬度等确定 探放水设计由地测机构提出 经矿井总工程师组织审定同意 按设计进行探放水 44 探放水方法和注意事项 煤矿安全规程 第291条 煤矿防治水规定 第99条规定 在探放水钻进时 发现煤岩松软 片帮 来压或者钻眼中水压 水量突然增大和顶钻等透水征兆时 应当立即停止钻进 但不得拔出钻杆 现场负责人员应当立即向矿井调度室汇报 立即撤出所有受水威胁地区的人员到安全地点 然后采取安全措施 派专业技术人员进行监测水情并进行分析 妥善处理 45 探放水方法和注意事项 规程 第293条 规定 第101条规定 钻孔放水前 应当估计积水量 并根据矿井排水能力和水仓容量 控制放水流量 防止淹井 放水时 应当设有专人监测钻孔出水情况 测定水量和水压 做好记录 如果水量突然变化 应当及时处理 并立即报告矿调度室 加强煤矿防治水工作 目的是防止和减少水害事故发生 保障煤矿职工的生命安全和矿井的生产安全 因此 必须坚持预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采的原则 采取防 堵 疏 排 截的综合治理措施 46 第三章煤矿透水的应急救援第一节煤矿透水应急救援预案一 煤矿透水事故特征煤矿重大透水事故影响范围大 伤亡人员多 中断矿井 采区或采掘工作面生产时间长 损毁井巷工程和生产设备严重 其主要特征如下 1 突发性2 灾难性3 继发性 47 二 煤矿透水应急救援的要求 1 在煤矿透水应急救援过程中 要坚持 救人优先 救活人优先 防止水害扩大优先 利于治水复矿优先 的原则 正确处理救灾中的各种关系 2 要加强水文地质条件监测监控 预测预报工作 水情要落实掌握清楚 并且对水情的发展变化趋势做出预测 以利采取针对性措施 编制抢险救灾方案 3 在矿井透水后进行抢险救灾工作 没有某种固定的模式可遵循 必须根据变化了的水情对抢险救灾方案进行适当的调整 4 在搀险救灾过程中 要立足于一个快字 快速 有序 有效地实施现场急救和安全转送人员 是减小事故损失的关键 特别是透水后3天 是救援黄金期 48 5 在抢险救灾中 应尽量避免给后期矿井恢复生产工作留下后遗症或困难 6 采取综合抢险救灾方法时 应注意各方法间必须协调联动 互相配合 互相创造条件 例如 强排水与注浆堵水同时进行时 应以强排水为前提 调整注浆工艺 从适应大动力水条件下注浆 当以强排水控制水情最终打闻封堵突水点时 强排水应为构筑水闸墙尽量降低水位 49 三 矿井发生透水事故时的预兆1 透水预兆与识别 1 煤壁 挂汗 由于压力水渗过微细裂隙后 凝聚于岩石和煤层表面后结成若干水珠的现象叫 挂汗 但井下空气中的水分遇到低温煤体有时也会聚集成水珠 这是 假汗 区别 真汗 与 假汗 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 真汗 即透水预兆 2 煤壁 挂红 由于矿井水中含有铁的氧化物 在它通过煤岩裂隙而渗到采掘工作面的煤岩表面时 会呈现出暗红色的水锈 这种现象叫 挂红 挂红 是透水信号 50 3