煤矿防治水讲座ppPPT课件.ppt

2020 3 27 1 煤矿防治水 2020 3 27 2 煤矿防治水 据不完全统计 2010年至今我国煤矿发生的水害事故有 2010 3 1内蒙古乌海能源公司骆驼山煤矿特别重大透水事故 造成32人死亡 7人重伤 2010 3 28山西华晋焦煤公司王家岭煤矿特别重大透水事故 造成38人死亡 115人受伤 2010 7 18 2020 3 27 3 煤矿防治水 甘肃省金塔县金源煤矿发生透水事故 13人遇难 2010 8 10吉林省通化市宏远煤矿因强降雨淹没井口 18人被困 2010 10 27贵州省普定县马场镇煤矿发生透水事故 12人死亡 2011 6 13贵州省贵阳市富宏煤矿透水事故 死亡12人 1人下落不明 2011 6 30湖南省衡阳都兴煤矿发生透水事故 5人死亡 8人下落不明 2011 7 2贵州黔南州牛棚 2020 3 27 4 煤矿防治水 煤矿发生透水事故 23人被困 截止7 17日已有2人遇难 21人仍被困 2011 8 7陕西韩城桑树坪煤矿发生透水事故 相邻相邻小煤矿发生透水 通过采空区进入桑树坪煤矿 冲垮密闭墙 造成全矿井被淹 未造成人员伤亡 2011 8 19内蒙古乌海市南海区长富煤矿发生透水事故 6人被困 2011 8 23黑龙江省七台河勃利县恒太煤矿发生透水事故 26人被困 7天后22人获救2011 9 16山西朔州中煤金海洋元宝湾煤矿发生透水事故 11人遇难 2011 10 11黑龙江鸡西市鸡东县金地煤矿发生透水事故 13人被困 还将发生多少起透水事故 2020 3 27 5 煤矿的五大灾害分别为 水 火 瓦斯 煤尘 顶板 五大灾害中 水是排在第一位的 可见水的危害是很大的 每起事故均造成重大的人员伤亡和财产损失 煤矿防治水 2020 3 27 6 一 煤矿水灾的危害性二 矿井水害的类型三 矿井水灾预防 重点 四 井下探放水 重点 五 探放水方法和注意事项六 水害防治专项监察 煤矿防治水 2020 3 27 7 一 煤矿水灾的危害性 1 淹没井下巷道 冲毁井下设施 设备 2 阻断矿井通风系统 造成通风系统瘫痪 3 造成人员伤亡和财产损失 2020 3 27 8 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 二 矿井水害的类型 2020 3 27 9 1 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 煤炭工业设计规范 第3 2 1条规定 工业场地应具有稳定的工程地质条件 避开法定保护的文物古迹 风景区 内涝低洼区 采空区 不受岩崩 滑坡 泥石流和洪水等灾害威胁 三 矿井水灾预防 2020 3 27 10 矿井水灾预防 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 2020 3 27 11 最高洪水位与井口标高之关系 矿井水灾预防 2020 3 27 12 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 矿井水灾预防 2020 3 27 13 矿井水灾预防 事故案例一地表洪水淹井事故 2020 3 27 14 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 矿井水灾预防 2020 3 27 15 西山官地矿洪水灌井事故 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 矿井水灾预防 2020 3 27 16 2 采空区 老窑积水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 矿井水灾预防 2020 3 27 17 图1同一层位 本煤层 的采空区积水示意图 矿井水灾预防 2020 3 27 18 图2上部煤层采空区积水图 矿井水灾预防 2020 3 27 19 煤矿安全规程 第259条规定 相邻矿井的分界处 应当留防水煤 岩 柱 矿井以断层分界的 应当在断层两侧留有防隔水煤 岩 柱 防隔水煤 岩 柱的尺寸 应当根据相邻矿井的地质构造 水文地质条件 煤层赋存条件 围岩性质 开采方法以及岩层移动规律等因素 在矿井设计中确定 严禁在各类防隔水煤 岩 柱中进行采掘活动 矿井水灾预防 2020 3 27 20 矿井水灾预防 第268条规定 煤层顶板有含水层和水体存在时 应当观测垮落带 导水裂隙带 弯曲带发育高度 进行专项设计 确定安全合理的防隔水煤 岩 柱厚度 当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全掘进和采煤时 应当超前进行钻探 待彻底疏放水后 方可进行掘进回采 2020 3 27 21 规程 第266条规定 采掘工作面或其他地点发现有煤层变湿 挂红 挂汗 空气变冷 出现雾气 水叫 顶板来压 片帮 淋水加大 地板鼓起或产生裂隙 出现渗水 钻孔喷水 底板涌水 煤壁溃水 水色发浑 有臭味等透水预兆时 应当立即停止作业 报告矿调度室 并发出警报 撤出所有受水威胁地点的人员 在原因未查清 隐患未排除之前 不得进行任何采掘活动 矿井水灾预防 2020 3 27 22 3 老窑水的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 国家安全生产监督管理局 国家煤矿安全监察局 2009 12 1起施行 其中第52条规定 矿井水灾预防 2020 3 27 23 矿井水灾预防 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 2020 3 27 24 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 矿井水灾预防 2020 3 27 25 煤层露头防隔水煤 岩 柱的留设a 煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时 Hf Hk Hb 式中Hf 防隔水煤 岩 柱高度 m Hk 采后垮落带高度 m Hb 保护层厚度 m 10m b 煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时 Hf Hl Hb式中Hl 导水裂隙带最大高度 m 矿井水灾预防 2020 3 27 26 根据上两式计算的Hf值 即防水煤 岩 柱的高度 其结果不得小于20m 其中 采后垮落带高度Hk M Kp 1 式中 M为煤层厚度 m Kp为岩石碎胀系数 取1 15 1 25 保护层厚度Hb 6M n 式中 n为开采煤层的分层数 导水裂隙带最大高度 覆岩为中硬岩层 Hl 100M 1 6M 3 6 5 6 即 煤层覆岩内为坚硬岩层时 煤层覆岩为软弱岩层时 式中 M累计采厚 m 矿井水灾预防 2020 3 27 27 煤层露头被松散富含水性强含水层覆盖时防隔水煤 岩 柱留设 矿井水灾预防 2020 3 27 28 老窑积水区或导水断层防隔水煤 岩 柱的留设在水淹区下侧或老窑积水区下侧的同一煤层中进行开采 积水区的界限已经查明 或遇到导水断层时 其隔水煤 岩 柱的留设可参考下面的经验公式计算 式中L 煤柱留设的宽度 m k 安全系数 一般取2 5 M 煤层厚度 m p 水头压力 Mpa l 煤体抗拉强度 Mpa 矿井水灾预防 2020 3 27 29 老窑积水区防隔水煤柱留设示意图 矿井水灾预防 2020 3 27 30 上部采空区积水开采下部煤层时防隔水煤 岩 柱留设巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时 巷道与水体之间的最小距离 不得小于巷道高度的10倍 在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时 防隔水煤 岩 柱的尺寸 不得小于导水裂隙带最大高度与保护带高度之和 也就是说 小于这个尺寸 未采取探放水 不得在上部有积水的区域下开采 如图所示 矿井水灾预防 2020 3 27 31 上部采空区积水区下开采下部煤层的最小极限高度 矿井水灾预防 2020 3 27 32 Hmin Hk Hl Hb 式中Hmin 最小极限高度 m Hb 保护带高度 m 10m 当上下两层煤之间的垂直距离大于Hmin时 可以在采空积水区下开采 否则 必须留设煤柱或采取探放水措施后才能开采 上述三种煤 岩 柱的留设是在已知水体的情况下确定煤柱的方法 当未知水体的具体位置 而又怀疑有老空区积水时 则必须进行探放水 即先探后掘 矿井水灾预防 2020 3 27 33 4 承压水上的开采 三下一上 开采指的是建筑物下 铁路下 水体下和承压水上的开采 属于特殊开采的范畴 煤矿安全规程 第269条规定 承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时 可以 带水压开采 但必须制订安全措施 报企业主要负责人审批 规程 第270条规定 承压含水层与煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时 开采前必须采取下列措施 由企业负责人审批 矿井水灾预防 2020 3 27 34 1 采取疏水降压的方法 把承压含水层的水头值降到隔水层能承受的安全水头值以下 并制订安全措施 2 承压含水层不具备疏水降压条件时 必须采取建筑防水闸门 注浆加固底板 留设防水煤柱 增加抗灾强排能力等防水措施 承压水上的煤层是否可以安全开采 需要计算安全隔水层厚度t值和突水系数T值 矿井水灾预防 2020 3 27 35 a 安全隔水层厚度t式中t 安全隔水层厚度 m L 巷道底板宽度 m 底板隔水层的平均密度 MN m3 l 底板隔水层的平均抗拉强度 Mpa p 底板隔水层承受的水头压力 Mpa 矿井水灾预防 2020 3 27 36 b 突水系数T式中T 突水系数 Mpa m p 底板隔水层承受的水头压力 Mpa M 底板隔水层厚度 m 矿井水灾预防 2020 3 27 37 上述第一式适用于掘进工作面 第二式适用于掘进和回采工作面 按第一式计算 若底板隔水层实际厚度小于计算值时 就是不安全的 按第二式计算 就全国的实际资料来看 底板受构造破坏块段的突水系数T一般不大于0 06Mpa m 正常块段其突水系数不大于0 1Mpa m 0 1和0 06之间有4 的差异 为安全起见 突水系数以不大于0 06为好 矿井水灾预防 2020 3 27 38 矿井防治水 不仅仅是在有水区留设防隔水煤 岩 柱 更重要的是在采掘之前进行探 排 放水 因为更多的情况是井下的积水区域不明确 如果积水区域非常准确 那么我们按照前面所讲到的防隔水煤 岩 柱的留设原则 按规定留设煤柱即可 由于积水区与不明确 往往造成许多透水事故 四 井下探放水 2020 3 27 39 井下探放水 事故案例二老空区 采空区 透水事故 2020 3 27 40 井下探放水 案例1 2001 5 26日发生在太原市晋源区新窑煤矿的透水事故 掘进放炮时与老空区打通发生透水 造成5人死亡的重大事故 案例2 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 2020 3 27 41 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 井下探放水 2020 3 27 42 孝义市柱濮镇子善村煤矿 6 6 透水事故现场示意图 2020 3 27 43 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 井下探放水 2020 3 27 44 案例3长治市长治县王庄煤矿透水事故 山西省长治县王庄煤矿概况山西省长治县王庄煤矿位于长治县荫城镇 井田面积16 6988km2 采矿许可证批准开采3 15 煤层 煤炭生产许可证批准开采3号煤层 3 煤层厚4 65 6 07m 平均5 17m 根据2005年生产矿井地质报告 共获得资源储量1 7027亿吨 其中 3 煤层储量8816万吨 现开采3 煤层 煤层不易自燃 区域性地层走向为北北东向 北西缓倾 沿走向和倾向均呈波状起伏 形成宽缓的短轴褶曲 轴向北北东 北东 两翼地层倾角2 8 生产许可证载明生产能力120万吨 年 该矿北接西陕煤矿 西连北宋煤矿 兴隆煤矿 东邻西蛮掌煤矿 井田内西北有晒里煤矿 已关闭 西南部有曙光煤矿和西沟煤矿 中部有东沟煤矿 已关闭 2020 3 27 45 矿井采用主 副斜井和一个立井联合开拓方式 主斜井井口标高 1039 96m 倾斜长度270m 倾角20 装备强力胶带 担负矿井的原煤提升任务 设行人台阶及扶手 为矿井的进风井和安全出口之一 副斜井井口标高 1046 42m 倾斜长度135m 倾角18 装备JTP 1 2型但滚筒绞车 担负矿井的提升设备 下放材料等辅助提升任务 设行人台阶 为矿井的进风井和安全出口之一 回风立井井口标高 921m 垂直深度89m 设行人梯子间 为矿井的回风井和安全出口之一 采煤方法为走向和倾斜长壁综采放顶煤一次采全高 全部垮落法管理顶板 总回风大巷开拓作业规程中探水设计方案主要参数 探水孔每排布置3个 孔深60m 中孔与巷道中线呈平行布置 边孔与巷道中线水平夹角15 并下倾3 探60m掘40m 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 46 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 47 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 48 矿井水文地质条件a 区域地质概况该井田位于长治盆地东部边缘中低山区 陶清河上游沁水复向斜东翼与太行山复背斜向西翼过渡地带 辛安泉域南部补给区 地表多黄土覆盖 沟谷发育 切割剧烈 发育树枝状水系向西 北分别注入沁河 漳河 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 49 长治县王庄煤矿透水事故 b 矿井充水条件井田内的含水层由老至新为 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 水位标高632 40m 石炭系太原组层间灰岩 砂岩裂隙含水层 单位涌水量0 021 0 027L s m 渗透系数0 049 0 072m d 山西组砂岩裂隙含水层 单位涌水量0 028 0 034L s m 渗透系数0 21 0 24m d 下石盒子组砂岩裂隙含水层 单位涌水量0 027 0 744L s m 上石盒子组砂岩裂隙含水层 单位涌水量0 018 0 569L s m 第四系含水层 单井涌水量0 004 6 1L s m 2020 3 27 50 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 51 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 52 c 采空区积水根据事故调查掌握的现有资料来看 在该矿总回风巷掘进工作面东侧 有已关闭的东沟煤矿房柱式采空区 分布面积约100000m2 该采空区与已关闭竖井相通 该竖井内积水水位较高 积水后会形成很高的静水压力 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 53 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 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 54 事故现场勘察2008年7月16日下午 专家组与事故调查组对井下透水现场进行了勘查 在距掘进工作面13 8m处巷道的两帮各发现与巷道中线呈15 角的探水孔一个 孔口距底板1 7m 在距掘进工作面42m处巷道的两帮各发现与巷道中线呈约15 水平角的探水孔一个 孔口距底板1 0m 在掘进工作面发现探水孔两个 在距掘进工作面23 8m处底板发现探水孔钻痕一个 在距掘进工作面90m处发现探水钻机机架 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 55 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 56 长治县王庄煤矿透水事故 透水点位于掘进工作面左下角 透水口断面约2 5 2 5m 抢险期间排出水量约6000m3 现透水点仍有清水流出 流量估计20m3 h左右 根据对已关闭的东沟矿地面勘查及调查情况分析 该矿副立井与其采空区连通 井深107m 井口标高1104m 事故前水位埋深约55m 推算水位标高1049m 透水事故发生后 该井水位急剧下降 2020 3 27 57 2020 3 27 58 2020 3 27 59 2020 3 27 60 透水原因分析a 3 煤层承受水压特征分析据地质报告提供 3号煤层为厚煤层 4 65 6 07m 平均5 17m 强度低 单轴抗压强度最低实验值为9 2MPa 内聚力0 9MPa 主要力学性质参数如下 岩层3 煤容重1400Kg m3单轴抗压强度12 7MPa内聚力0 9MPa内摩擦角40 5 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 61 据3 煤层力学性质参数以及煤体与煤块强度相关性规律分析 3 煤层试块内聚力为0 9MPa 考虑到尺度效应 浸水弱化 软化 润滑等 效应 采掘施工扰动损伤效应等因素进行估算 实际赋存状态 饱水状态 下煤体的抗剪切强度约为0 1MPa 结合总回风巷几何特征计算 隔离煤柱承受水压的能力约为7tf m 即每米厚的隔离煤柱所能承担的静水压力为0 07MPa 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 62 b 总回风巷采掘环境特征总回风巷沿3 煤层顶板掘进 巷道断面3 8m 3m 宽 高 相邻小煤窑采空区由沿煤层底板开掘的房柱式开采形成 c 事故地点的确认根据对各种技术资料 事故抢险报告 现场勘察 相关人员的询问等信息的综合分析 山西省长治县王庄煤矿 7 12 透水重大事故 地点位于总回风巷掘进工作面 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 63 d 水源特征分析根据对各种技术资料 事故抢险报告 现场勘察 相关人员的询问等信息的综合分析 此次透水事故的水源为该井田范围内已关闭的东沟煤矿遗留下的采空区积水 已关闭的东沟矿副立井与其遗留采空区连通 井深107m 井口标高1104m 水位埋深55m 水位标高1049m 事故前为周围村民饮用水井 透水事故发生后 该井水位急剧下降 山西省长治县王庄煤矿井下透水处标高约为1003m 据此计算 透水前该处水压约0 46MPa 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 64 长治县王庄煤矿透水事故 根据能量转换原理计算 透水初期 透水口水流速度约为30m s 出水量 按1 5m 1 5m断面计算 约为68m3 s 按巷道全断面过水状况计算 透水初期巷道内水流速度约为6m s 超出普通人在井下环境条件的奔跑速度 2020 3 27 65 e 透水原因根据对各种技术资料 事故抢险报告 现场勘察 相关人员的询问等信息的综合分析认为 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 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 66 长治县王庄煤矿透水事故 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 2020 3 27 67 f 结论山西省长治县王庄煤矿 7 12 透水事故是一起由于对采空区范围查清不够 井下巷道与采空区之间的隔离煤柱薄弱 积水区水头高水压大 总回风大巷开拓作业接近采空区时探放水设计方案不完善和探放水施工未达到设计要求等原因引发的重大透水事故 长治县王庄煤矿透水事故 2020 3 27 68 山西王家岭3 28特大透水事故 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 案例4王家岭 3 28 透水事故 2020 3 27 69 王家岭 3 28 透水事故 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 2020 3 27 70 案例5金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 元宝湾井田内构造总体为一走向北东 倾向北西的单斜构造 东部煤层有露头 局部发育次一级的宽缓波状起伏 煤层倾角3 10 6013工作面煤层倾角8 左右 井田内发现4条正断层 未发现陷落柱及岩浆岩侵入 2020 3 27 71 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 井田内主要含水层有3个 第四系松散孔隙潜水含水层 岩性为亚粘土 亚砂土 富水性弱 石炭二叠系砂岩含水层 岩性主要为各种砂岩 根据抽水试验 单位涌水量0 001 0 063l s m 富水性弱 奥陶系中统岩溶裂隙含水层 岩性为石灰岩 根据地质报告 本井田内水位标高1174 1178m 11号煤层底板最低标高为1350m 批采煤层均不带压 奥灰水对井田内煤层开采无影响 2020 3 27 72 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 根据 山西朔州山阴金海洋元宝湾煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 井田内3 1号煤层采空区内分布有一处积水 积水量31846m3 4号煤层内有7处采空区积水 积水量115428m3 下部的9 11号煤层完整 未开采 2020 3 27 73 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 1 3 1号煤层 位于山西组中部 煤层厚度0 96 4 36m 平均2 71m 为全区稳定可采煤层 2 4号煤层 位于太原组顶部 上距3 1号煤层平均17m 煤层厚度2 37 12 94m 平均7 26m 为全区稳定可采煤层 3 6号煤层 上距4号煤层16 02 31 83m 平均24 39m 煤层厚度1 04 9 41m 平均3 47m 为全区稳定可采煤层 根据透水点附近YZK2003号钻孔 该处煤层厚9 1m 煤层结构为2 63 0 43 0 77 0 38 4 93m 直接顶板为泥岩 砂质泥岩或中砂岩 底板为砂质泥岩或泥岩 2020 3 27 74 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 4 9号煤层 上距6号煤层6 35 12 63m 平均9 29m 煤层厚度4 25 12 77m 平均6 6m 为全区稳定可采煤层 根据透水点附近YZK2003号钻孔资料 6号与9号煤层间距5 3m 9号煤层厚12 6m 煤层结构为6 76 0 34 0 30 0 31 1 51 0 31 1 69 0 28 1 27m 5 10号煤层 上距9号煤层平均5 81m 煤层厚度0 3 27m 平均1 08m 为不稳定局部可采煤层 6 11号煤层 上距10号煤层平均12 63m 煤层厚度0 6 42m 平均2 03m 为不稳定局部可采煤层 2020 3 27 75 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 探放水技术要求按照矿井巷道掘进进度 遵循 先物探后钻探 的原则 每进尺100m必须提前做一次矿井物探 钻探工作量由矿方依据地质情况 井下物探成果及探放水目的要求再确定探孔数量 经矿领导批准通过的钻探方案进行组织施工 2020 3 27 76 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 3 发生事故的6103顺槽探水情况6103回风顺槽设计长度890m 沿6号煤层底板掘进 煤层倾角3 8 现已掘805m 根据矿方探放水技术要求 每100m应做一次物探 实际情况是在80m 200m 280m 430m 660m及805m处做了6次物探 最后一次物探即在9月16日掘进工作面迎头805m处 在已掘巷道内共施工了9个探水钻场 其中 右帮7个 1 7号钻场 左帮2个 8 9号钻场 2020 3 27 77 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 共施工钻孔32个 钻孔最大深度204m 5钻场1号孔 最小深度93m 6钻场3号孔 一般钻孔深度150m左右 在8 9号两个钻场施工的7个钻孔中 有6个钻孔打到了疑似空巷 但钻孔无水排出 2020 3 27 78 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 事故发生时间及经过根据抢险指挥部提供的事故发生时间 经调查分析认定 事故发生时间是2011年9月16日14时37分 2011年9月16日 综掘四队出勤21人 由队长魏安元负责井下跟班 当班任务是在6103工作面回风顺槽掘进 打锚杆 2020 3 27 79 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 根据从透水点逃生的矿工韩先进证言印证 14时30分左右 事故发生前他在6103工作面回风顺槽797m处右帮指挥掘进机司机进行刷帮作业 发现距工作面迎头5m处的10号探水钻场底部有大约直径10cm粗的一股水冒出 水柱高约30cm 立即大声呼喊当班人员撤退 韩先进跑了约200 300m时 与撤离的徐钱海相遇并躲入5号钻场 两分钟后 水没过其胸口 水深约1 2m 过了四 五分钟后 水位下降到膝盖处 于是两人沿顺槽左帮向外撤离 途中又遇到吴峰 贾晓海 当班班长 四人撤离到井底车场后 沿主斜井撤退到地面 2020 3 27 80 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 6103回风顺槽工作面作业人员21人 安全撤出10人 11人被困井下 事故类别认定经调查分析认定 这起事故是一起9号煤层老空水突破6号煤层6103掘进工作面巷道底板的透水事故 其依据是 2020 3 27 81 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 1 据从井下逃生的矿工韩先进 韩先进是最先发现透水者 证言 14时30分左右 当班工人韩先进在6103工作面回风顺槽797m处右帮施工10号钻场时 发现距工作面迎头约4m 即6103回风顺槽801米处 巷道底板右侧与10号钻场迎头交汇处的底部有大约直径10cm的一股水涌出 水柱向上喷出约30cm左右 立即大声呼喊 出水了 同时向外奔跑至第五钻场躲避 随后水位迅即升至其胸 水位高约1 2m 4 5分钟后水位下降 随后自行升井 2020 3 27 82 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 2 现场勘查情况由透水点沿6103回风顺槽向外 10号探水钻场位置距6103回风顺槽掘进工作面迎头4m 巷道右侧与10号探水钻场迎头交汇处的底板被水冲垮 形成导水通道 见现场照片1 综掘机在掘进工作面迎头处的巷道右侧 掘进机前倾向右侧翻 机头没于水中 10号钻场底部及巷道右侧积水面积约14 水有异味 浑浊 并有水继续外涌 涌出量约10m3 h 2020 3 27 83 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 综掘机机头右侧可测水深4 4m 掘进机左侧 距工作面迎头4 8m 距巷道左帮1m处有被水冲出的5 5kW局扇一台 局扇锈蚀严重 靠近局扇处有一团蓝色编织袋风筒 在距10号钻场向外23m 靠巷右帮1m处有冲出的旧耙斗一个 见现场照片2 3 据本掘进面施工人员证实 该三样物品均非该掘进面所用 2020 3 27 84 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 在透水点周围未发现断层等构造 6103回风顺槽沿6号煤层底板掘进 在10号钻场向外50m的区域 巷道右侧有零星杂物 浮煤 左侧为流水冲沟 沟深约1m 底板岩性为泥岩和砂质泥岩 从掘进头54m至355m的该段巷道内皮带架被全部冲走 皮带落在巷道底板上 底板多处被冲刷成冲沟 冲沟深0 2 1 0m 见现场照片4 2020 3 27 85 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 2020 3 27 86 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 2020 3 27 87 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 2020 3 27 88 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 2020 3 27 89 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 由里向外至巷口有三个长度不等的低洼处 长约30 150m 淤泥杂物堆积厚度约0 8 1 8m 另有6号的煤水仓被淹 透水地点分析经调查取证 现场勘查 这次透水事故的透水点位于6号煤层6103回风顺槽掘进工作面与10号钻场迎头交汇的底板处即6103回风顺槽掘进进尺801m右帮 2020 3 27 90 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 透水水源和透水总水量及透水强度1 透水水源经调查分析认定 这次透水事故水源为6号煤层6103工作面回风顺槽801m处巷道右侧底板下的9号煤层采空区积水 其依据如下 1 经现场勘查 这次事故的透水点位于6号煤层6103工作面回风顺槽801m巷道右侧与10号钻场迎头交汇的底板处 2 事故后的9月19日下午现场勘查时该处仍在往外涌水 涌水量约为10m3 h 3 透水水质 经取样化验其水质偏酸性 符合老窑积水特点 根据透水事故发生后的排水水质检测数据 排出的积水PH值为6 5左右 现场有H2S气味 巷道过水处有铁锈红沉着物 2020 3 27 91 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 4 在6号煤层6103工作面回风顺槽掘进机左侧 距工作面迎头4 8m 巷道左帮1m处有被水冲出的5 5kW局扇一台 附近有一团蓝色编织袋风筒 在距10号钻场23m 巷道右帮1m处有冲出的旧耙斗一个 据本巷道施工的工人确认 上述三样物品非该巷道施工所用 5 根据本次事故调查矿方提供的探放水资料 9号钻场2号钻孔打到了6号煤层的空巷 但未见出水 其它打到4号煤层或6号煤层疑似空巷的探水钻孔也未见出水 说明该地段6号煤层和上部4号煤层废旧空巷中未积水或积水不严重 而6103回风顺槽沿煤层底板掘进 透水又来自于巷道底板 那么 水源只能来自于9号煤层的不明老空区 2020 3 27 92 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 该区域地层总体上为南高北低 煤层南部赋存较浅 6号煤层与9号煤层在该地段的间距为5 3m 南部煤层倾角在8 以上 因此处于上部的采空区积水水位高 压力大 当6号煤层巷道掘进面临近下方采空区时 9号煤层采空区的高压水完全可以突破煤层底板涌入上层煤掘进工作面 而从透水现场所看到的被水冲出来的5 5kW风机 蓝色编织袋风筒 耙斗等物证 也进一步说明了透水水源为9号煤层的不明采空区 2020 3 27 93 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 2020 3 27 94 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 掘进工作面透水处位于探水钻场与巷道相交汇的支承应力集中区 次级背斜构造轴部弯曲应力形成的节理裂隙较为发育 致使底板下方9号煤层老空的高压积水的突破了巷道底板 由于6号煤层下距9号煤层的层间距为5 3m YZK2003号钻孔资料 岩性为遇水浸泡极易软化的泥岩 砂质泥岩 再加上综掘机作业对煤层底板带来的扰动破坏 在掘进面下方周围有积水空巷的情况下 使得巷道底板泥岩隔层被突破 2020 3 27 95 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 元宝湾煤业有限公司6103回风巷在6号煤层中沿底板掘进 经钻探探水 在6号煤层中探到了空巷而未发现大的采空积水区 因此 本次透水水源可以排除6号煤层采空区积水 2 透水量及透水强度根据事故抢险救援指挥部提供的数据和专家测算分析 认定这次透水事故透水量约15000m3 据现场工人韩先进描述 发现透水后他就往外跑 当他跑到5号钻场时 水已跟过来了 他当即躲到5号钻场避险 2020 3 27 96 金海洋元宝湾煤矿 9 16 重大透水事故 据此推算 推测他逃生时的奔跑速度是6m s 实测5号钻场距他作业的地点是380m 从他发现底板透水到底板被完全突破的间隔时间假设为5s 则水流的速度约为6 6m s 过水高度按1 2m计算 巷道宽度5 5m 则透水强度为43 56m3 s 最大涌水时间按4分钟计算 则该时段的透水量约为10454m3 经推测 加上后期的涌水量 最大透水量约15000m3 2020 3 27 97 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 2020 3 27 98 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 2020 3 27 99 煤矿防治水 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 2020 3 27 100 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 2020 3 27 101 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 五 探放水方法和注意事项 2020 3 27 102 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 2020 3 27 103 探放水方法和注意事项 现场的封孔和止水套管 2020 3 27 104 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 探放水方法和注意事项 2020 3 27 105 探放水方法和注意事项 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 2020 3 27 106 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 探放水方法和注意事项 2020 3 27 107 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 探放水方法和注意事项 2020 3 27 108 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 探放水方法和注意事项 2020 3 27 109 探放水钻孔平面布置示意图 终孔平距不大于3m 探放水方法和注意事项 2020 3 27 110 厚煤层探水钻孔纵面布置示意图 终孔垂距不大于1 5m 探放水方法和注意事项 2020 3 27 111 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 探放水方法和注意事项 2020 3 27 112 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