煤矿水害事故.ppt

我国煤矿水害事故分析与启示 报告提纲 1概述2水害事故现状3水害 可防可治 4水害治理的难度5启示 煤矿事故 煤矿采掘过程中造成的事故 人员伤亡 财产损失 1概述 一 按照事故性质分类 8类 1 水害事故 指地表水 采空区水 地层水 工业用水造成的事故及透黄泥 流沙导致的事故 2 火灾事故 指煤与矸石自然发火和外因火灾造成的事故 3 瓦斯事故 指瓦斯 煤尘 爆炸 燃烧 煤 岩 与瓦斯突出 瓦斯中毒 窒息 4 顶板事故 指矿井冒顶 片帮 顶板支护垮倒 冲击地压 露天矿滑坡 坑槽垮塌等事故 底板事故也视为顶板事故 1 1煤矿事故分类 一 按照事故性质分类 8类 5 机电事故 指机电设备 设施 导致的事故 包括运输设备在安装 检修 调试过程中发生的事故 6 运输事故 指运输设备 设施 在运行过程发生的事故 7 放炮事故 指放炮崩人 触响瞎炮造成的事故 8 其他事故 以上7类以外的事故 1 1煤矿事故分类 二 按事故伤害程度分类 6类 1 轻伤事故 指负伤职工中只有轻伤的事故 2 重伤事故 指负伤职工中只有重伤 多人事故时包括轻伤 的事故 3 死亡事故 指一次死亡1 2人 多人事故时包括轻伤 重伤 的事故 4 重大伤亡事故 指一次死亡3 9人的事故 5 特大伤亡事故 指一次死亡10 49人的事故 6 特别重大事故 一次死亡50人及其以上或者一次造成直接经济损失1000万元及其以上的事故 1 1煤矿事故分类 三 按诱发因素分类 2类 责任事故 由于人为的因素 如违章操作 违章指挥 违反劳动纪律 管理缺陷 生产作业条件恶劣 设计缺陷 设备保养不良等原因造成的事故 非责任事故 自然灾害事故和因人们对某种事物的规律性尚未认识 目前的科学技术水平尚无法预防和避免的事故等 1 1煤矿事故分类 2011年11月3日19时45分左右 河南义煤集团公司千秋煤矿掘进工作面发生一起冲击地压事故 最终死亡10人 2011年11月3日19时18分44秒 义马市发生2 9级地震 19时45分左右 千秋煤矿发生冲击地压事故 该事故为特大型顶板事故 是否 非责任事故 就难说了 这要看 地震确实在事故前发生 确实没有导致事故的任何人为因素 事故案例 1 2煤矿水害事故分类 煤矿一旦发生突水 我们首先要弄清两个方面的问题 突水水源 水是从哪个含水层来的 突水通道 水是怎么来的 这就是所谓的充水条件分析 因此 煤矿水害事故类型就有三种命名方法 按突水水源命名按突水通道命名按突水水源加通道的命名 1 煤系砂岩含水层水 砂岩水 2 第四纪松散层底部含水层水 四含水 3 底板石炭纪太原组灰岩水 太灰水 4 底板奥陶纪灰岩水 奥灰水 5 混合水源 太灰水 奥灰水 太灰水 奥灰水 四含水等 6 老空水 老塘水 7 地表水 8 离层带水 煤矿突水的水源 充水水源 1 断层导水 2 顶板冒落 裂隙带导水 3 底板破坏带导水 4 喀斯特陷落柱导水 5 超前探水钻孔导水 6 采掘工程导水 7 不良封孔导水 煤矿突水的通道 突水通道 2水害事故现状 分析煤矿事故现状一般看以下几个指标 1 百万吨死亡率 2 事故发生的起数 3 每起事故死亡人数 2 1煤炭产量与死亡人数 建国以来 建国以来历年煤炭产量与死亡人数变化趋势图 建国以来煤炭产量与百万吨死亡率变化趋势图 2 2煤炭产量与百万吨死亡率 建国以来 美国煤矿事故每百万死亡率曲线图 美国煤矿百万吨死亡率 中国煤炭每百万吨死亡率与美国相比还存在很大差距 美国上世纪50年代末百万吨死亡率就降到1以下 中国煤炭每百万吨死亡率在2009年首次突破1以下 0 892 目前 美国 波兰 南非等主要产煤国的煤炭百万吨死亡率都已经下降到0 1以下 中国要实现 十二五 规划草案所提出的0 5以下的目标 还有很长一段路要走 中外对比分析 最近10年来 煤矿事故频发 伤亡人数也触目惊心 其中水害事故呈现上升势头 刚刚过去的7月4号 湖南耒阳茄莉冲新井煤矿透水事故8人遇难 从全国发生水害事故的频率来看 很不平衡 贵州 山西 河南居多 位居前三 广西 云南 重庆并列第十位 2 3近10年全国煤矿水害事故形势 2000年以来全国水害事故起数排前十位的省份 截止2011年8月 2 3近10年全国煤矿水害事故形势 淮北煤田的两大矿区史上也是水害事故多发地区 但由于各矿区的高度重视 近年来水害事故得到遏制 2 4近年来淮北煤田水害事故 1988年10月24日 淮北杨庄矿 617综采工作面发生底板奥灰突水 即突水来自二叠系煤系地层底板方向的奥陶系灰岩含水层 突水量3153m3 h 淹没4个采区 49000m巷道和1套综采设备 直接经济损失1 5亿元 1996年3月4日 投产不久的皖北任楼矿首采7222工作面发生由隐伏导水陷落柱引起的特大型奥灰水灾害 最大瞬时突水量达34571m3 h 不到10h 井下巷道全部被淹 造成3 5亿元的重大经济损失 2 4近年来淮北煤田水害事故 1997年3月15日 淮北桃园矿1022综采工作面突水 24小时内水量由41m3 h增大至410m3 h 后来稳定在380m3 h 由于补给水源充沛 所以强排效果不好 大水淹没了机巷及工作面下部 冲到大巷及井底车场 全矿被迫停产 不但造成5人重大死亡事故 而且经济损失达8726 6万元 2001年11月5日 皖北祁东矿开始试采 3222首采工作面于推进至距开切眼28 8m时老顶初次来压 工作面及采空区均未见涌水 推进至距开切眼42m时顶板再次来压 工作面发现有少量渗水 在不足一天的时间内水量持续增大至1520m3 h 因矿井排水能力不足而导致淹井 经济损失以亿元计 2 4近年来淮北煤田水害事故 2002年6月20日 淮北桃园矿1022上工作面风巷F3 向里4 5m处发生冒顶 最大涌水量58m3 h 后来稳定在25 30m3 h 至2002年11月10日夜 再次冒顶 水夹杂砂倾泻而下 水砂突出总量瞬间达到数百方 前来巡查的工程技术人员因来不及撤离 最终有3人遇难 1998年8月 2005年5月 淮北海孜矿84采区7煤的741 742 743 744 745 746工作面的开采 共发生16次突水 其中745工作面在推进总长度约150m处继2005年5月16日发生350m3 h的突水后 于5月21日再次发生突水事故 突水量3887m3 h 造成5人死亡的重大水害事故 直接和间接经济损失上千万元 2 4近年来淮北煤田水害事故 2005年全国因水害事故死亡人数为310人 创本世纪以来煤矿水害年死亡人数的峰值 2006年发生水害事故45起 是本世纪以来水害事故发生频率最高的一年 3水害 可防可治 2000年以来全国水害事故起数与死亡人数 截止2011年8月 3 12005 2006年水害形势严峻 2005 2006年全国煤矿水害事故的频发和伤亡人数的增多 引起了社会的广泛关注 党和国家领导人也的高度重视 全国煤矿从一度重视瓦斯转而瓦斯 水害同等重视 使得水害事故得到了初步遏制 事故起数和死亡人数逐年减小 3 12005 2006年水害形势严峻 值得注意的是2009以来 水害事故起数和死亡人数又有抬头的趋势 3 12005 2006年水害形势严峻 3 22007 2008年水害防治工作成效 3 22007 2008年水害防治工作成效 3 22007 2008年水害防治工作成效 3 22007 2008年水害防治工作成效 2007 2008年煤矿水害严重的省份 1 主要突水水源是老空水及地表水 在122起较大以上水害事故中有56起突水水源属老空水和地表水 占45 9 在这56起水害事故中 老空透水事故51起死亡384人 占91 1 和91 8 地表河水 洪水倒灌水害事故5起 死亡34人 占8 9 和8 2 2007 2008年煤矿水害事故特点 2 掘进工作面是发生透水事故的主要地点 在56起较大以上水害事故中 有45起发生在掘进工作面 占80 4 3 国有煤矿发生4起重特大透水事故 死亡93人 占2007 2008年全国煤矿水害死亡总人数 518人 的18 2007 2008年煤矿水害事故特点 四起重特大透水事故 国有煤矿 1 2007 3 10 辽宁抚顺老虎台矿死亡29人 2 2008 7 12 山西长治王庄矿死亡10人 3 2008 7021 广西百色右江矿务局那都矿死亡36人 4 2008 9 7 河南禹州鹤煤任和矿业有限公司 死亡18人 2007 2008年煤矿水害事故特点 特别值得一提的是安徽两淮矿区加强防治水工作力度 特别是淮北煤田两大煤矿集团加大煤矿防治水投入 2000年以来水害事故较少 死亡人数更少 对全国煤矿水害事故的减少做出了巨大贡献 也充分说明只要引起重视 煤矿水害是 可防可治 的 安徽两淮的贡献 然而 煤矿开采过程就是人类同自然做斗争的过程 一些自然因素及其变化是不以人们的意志为转移的 因而 有些情况下 事故又是不可抗拒 4水害事故治理的难度 4 1水害事故与季节的联系 地球上水的循环受季节影响比较大 矿区地表水和地下水循环是地球水循环的重要组成部分 参与地球水循环 从水害事故发生的月份来看 煤矿水害事故主要发生于春夏季 春季3 4 5 夏季6 7 8 春夏季都为雨季 尤其是7月份水害事故起数和死亡人数创全年各月份最高 明显与雨水多有关 4 1水害事故与季节的联系 春季 3 4 5月 夏季 6 7 8月秋季 9 10 11月 冬季 12 1 2月 4 1水害事故与季节的联系 春 夏季 水害事故频率和死亡人数明显高于秋 冬季 全年呈抛物线形 4 1水害事故与季节的联系 煤矿五大灾害中 水和瓦斯事故最严重 瓦斯事故因人员伤亡大 从而造成社会关注度最高 水害事故虽然人员伤亡远不及瓦斯事故 但经济损失通常惨重 有时超过瓦斯 王家岭3 28透水事故 仅救援费用就超过1个亿 虽然水和瓦斯是两种不同的流体 但这两大事故发生的区位有一致性 4 2水害事故与新构造运动 对2000年以来瓦斯事故超过10起的省份进行统计分析 发现除广西以外 瓦斯事故多的省份 水害事故也多发 水害事故多发的省份瓦斯事故也多发 2000年以来全国水害和瓦斯事故前十位的省份 水害事故 瓦斯事故 水和瓦斯事故前10位省份的位置 2000年以来全国水害和瓦斯事故多发省份与新构造运动的关系 4级以上地震 水和瓦斯事故多发省份所处构造部位 2000年以来全国水害和瓦斯事故多发省份与新构造运动的关系 水和瓦斯事故多发区域 水和瓦斯事故多发省份所处地质灾害位置 与硬的岩石地层一样 第四纪新地层由于新构造运动 也会形成各种各样的结构面 如断层 扭曲等 因此 第四纪地层中的滑动构造就是新构造运动的体现 新地层中的滑动构造 新地层中的滑动构造 新地层中的滑动构造 潘二矿南风井新地层底发现一个落差1 1m的断层 新地层中的滑动构造 在我国华东深厚松散层普遍分布地区 包括淮北平煤田 在80年末 90年代初 相继出现了40余起井壁集中破裂事故 对矿井安全生产造成了不利影响 形成重大安全隐患 是国内 外罕见的地质灾害 究其原因 除了采矿活动 或人工疏排水 造成水位下降 导致含水层压缩而对井壁外壁施加一个竖直向下超过井壁材料强度极限的附加力造成井壁破裂以外 与新构造运动不无关系 新地层厚度异常与大地震 皖西北及临近地区第四系厚度等值线 李光等人 2011 亳州沉降区 颖上沉降区 淮北 蒙城 凤台线 西厚东薄 凤台6 5涡阳6 0亳州5 5级地震 新地层厚度异常与小地震团 亳州沉降区 颖上沉降区 淮北 蒙城 凤台线 西厚东薄 1970年以来 1979年固镇5级地震团 淮北煤田一级构造单元与松散层厚度 淮北煤田构造中 宿北断裂将煤田分成两个一级单元 北区 闸河 濉肖矿区 南区 宿县 临涣 涡阳矿区 构造与松散层厚度分布趋势图 1 1 2 2 3 淮北煤田各矿区第四系松散层厚度 淮北煤田钻孔揭露松散层厚度统计一览表 新地层中的滑动构造 更值得我们关注的是 淮北煤田隐伏于厚 巨厚第四系松散层之下 老地层构造复杂 不仅控制着煤层的赋存 也决定着松散层厚度的分布 同时 老地层活动构造也会影响新地层 特别是有可能增加松散层中各含水层之间的水力联系 在松散层水体下采煤特别是近几年提高上限开采中必须引起重视 祁东井田魏庙断层 祁东井田魏庙断层魏庙断层 组 正断层 引起新地层错动 地表形成浍河 煤矿防治水工作有两个基本思路 一是 被动防治 即在水害事故发生后 通过查明水源 提出治水方案并实施 进而恢复生产 二是 主动防治 即通过对煤矿水文地质规律的认识以及对有关水文信息资料的分析研究 预测预报水害事故发生的可能性 最大限度地减小财产损失和人员伤亡 很显然 煤矿水害防治 由 被动 变为 主动 是我们大家所希望的 5启示 国家煤矿安全监察局在总结各方面经验教训并经专家充分论证基础上 提出了煤矿突水灾害防治的十六字原则 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 这是 主动 防治水害的政策依据 5启示 对于厚松散层覆盖区隐伏煤田 淮北 开采 防治水工作的主要任务是防以下三类水害 1 顶板水煤系砂岩水 离层裂隙带水 松散层水2 老空水废弃巷道及老采空区水封孔不良钻孔导水3 底板水太灰水 奥灰水 5 1对付三类主要水害 煤系砂岩水一般属于 疏干型 煤矿对其防治有很多经验 但是 如果煤系砂岩水与离层带裂隙水 松散层水甚至底板岩溶水发生水力联系 那么问题就复杂了 顶板水防治 采后顶板离层带 煤层顶板一般由多层岩性不同的岩层所组成 采后下沉破坏并不是 齐步走 层间会产生离层裂隙 如若不考虑离层带 就会曾大弯曲带的厚度 其抗弯强度因此而增大 岩移计算结果与实测地表下沉之间就会存在误差 下沉盆地边缘过长 最大下沉值减小 1 无离层带模型 2 无弯曲带模型 3 一般模型 实测值 采后顶板离层带是客观存在的 只不过有的离层很快弥合 有的则需要一段时间或者很长时间才能跨落弥合 主要取决于岩层的岩石强度 海孜矿2005年5月21日 745面突水事故 上覆火成岩太硬 采后悬空很长时间 离层积水量大 悬空到一定程度后因自重而突然跨落 既将离层带水瞬间压入矿坑 3887m3 h 又会形成冲击地压 对支架强度是一个严峻考验 祁东矿 压架 突水 即一旦压架 紧跟着就突水 观测孔水位就下降 也是与离层带演变有关 因为其覆岩结构具备产生离层带裂隙的条件 采后顶板离层带 采后顶板离层带 新集一矿1307综放采区覆岩组成特征 采后覆岩 五带 顶板水与离层带裂隙水联系 袁庄矿411工作面开采6个多月未出水 至7月9日开采平稳 煤壁片帮掉顶 水量渐大 13日夜由50m3 h增大到100m3 h 峰值过后以56m3 h 31 32煤开采都没有水 本人判断突水来自离层带裂隙水 顶板水与松散层四含水联系 许疃矿3222切眼出水 长期10 30m3 h 4个水样 图中的红色方框 虽然大部分落在煤系水区 但有1个水样点落在四含水区 随着时间的延续 水样点有向四含水靠近的趋势 因此可以推断3222切眼出水点中的水源起初是砂岩水 逐渐过度为四含水 重做切眼 增加防水煤柱高度 顶板水 四含水 底板水混合 朱仙庄井田 86采区地下水稀土元素识别图解 老空水防治 淮北矿区逐渐向三水平及以下延伸开采 浅部开采留下的废弃巷道 老采空区 包括封孔不良钻孔 等将是深部开采的重要隐患 2007 3 10日20 44 抚顺老虎台矿73003 综放面 由于上方68002 西采面老空水突出 死亡29人 20087 12日23 20 山西长治王庄矿井下总回风巷与小煤矿破坏区之间的煤壁变薄 小煤矿破坏区老空积水突出 死亡10人 2008 7 21日15 32 广西右江那读煤矿四采区4304工作面风巷第三切眼掘进导通老空区水 死亡36人2008 9 7日5 40 河南禹州鹤煤仁和矿业公司 擅自在老空区边界开掘一探巷采煤 导致老空突水 死亡18人 老空水防治 此外 封闭不好的钻孔不经过处理 会导通含水丰富的含水层 其突水量可能很大 会给矿井造成灾害性事故 祁南矿1999年10月5日发生在1021轨道巷的突水 就是1021 探2孔造成的太灰水突水 另据杨庄矿资料 1985年11月发生突水 有个老钻孔突水量较大 据计算 涌水量达645 3m3 h 给生产造成很大危害 老空水防治 无论是老空突水还是封闭不好的钻孔突水 都需要建立好采掘工程 探水工程图件和文字档案 采掘前要做好预测预报工作 必要时提前探放水 底板灰岩水防治 向深部延伸开采 底板灰岩水的防治任务越来越重 深部水文地质条件的探查 流场 径流场 化学场和温度场 特征的分析研究都不够 因而目前首要任务是弄清水文地质条件 主动 防治 必须建立在条件的充分掌握上 哪些条件 一是积累降水资料 前面分析的一个重要结论是 春夏季水害事故频发 那么在雨季就得加强防范 气象资料必须要积累 不能省那点钱 二是分析新构造运动 西马拉亚运动以来 地球新构造运动处于频发期 包括煤矿水害在内的地质灾害发生区域与地震带分布区域是吻合 5 12地震当天 三队化验室接受的煤矿水样比往常多 有条件的矿区可积累地震资料 三是健全的水文地质图件档案 而且要及时分析及时更新 及时掌握水文地质条件变化与降水 构造 运动 之间的联系 四是突水预兆捕捉 5 2把握好突水预兆期 煤矿水害 又称煤矿突水灾害 顾名思义 是由突水引起的水害事故 所谓 突水 是指大量流水突发性地涌入矿坑 最大突水水量大于井下排水设备总排水能力而造成淹工作面 淹巷道 淹采区 淹矿井或人员伤亡事故的涌水 涌突水的过程是一个从量变到质变的过程 凡是煤矿重大突水 在发生之前 总有一些预兆 突水预兆期 即使很短时间 也会避免或减轻重大人员伤亡及重大财产损失事故的发生 5 2把握好突水预兆期 从水量变化看 一般有 湿帮 出汗 滴水 淋水 流水 突水 的量变到质变的过程 5 2把握好突水预兆期 我们将从 湿帮 到 突水 之间的时间间隔称为 突水预兆期 突水预兆期长的可达几天 几月甚至更长时间 短的只有几小时 几分种甚至更短时间 突水预兆期 5 2把握好突水预兆期 中马矿1958年3月23日7时30分 副巷呼噜一响 底鼓超过腰线并向外涌水 涌水量6m3 h 9时增大到60m3 h 至12时3分崩的一响 大量黄水涌出 短时间内淹没巷道体积12748m3 计算突水水量增大至6300m3 h 导致淹井 从涌水到突水发生 突水预兆期5h左右 演马庄矿1441回风巷于1977年8月19日掘进至245m 18时30分出水 水量12m3 h 23时水量增加 底鼓高0 5m 20日零时50分 突水水量增大到1680m3 h 5时猛增到7200m3 h 可见 从19日18时30分出现小流量涌水和底鼓 到20日零时50分出现底板突水 突水预兆期6h左右 5 2河南焦作矿区煤矿突水预兆案例 韩王矿西一轨道上山1221老采区在开采过程中于1974年9月25日12时 发现正前巷道出现底鼓 两帮各有一小股水涌出 水量大约12 15m3 h 26日1时20分 水量增至876m3 h 3时达到1440m3 h 这次突水事故的突水预兆期约13h 九里山矿1982年8月13日早班二盘区皮带上山掘进距下起坡点67 5m 发现巷道底鼓 有部分掉渣现象 巷道局部潮湿 并有滴水 淋水 8时40分突然出水 水量迅速猛增到3222m3 h 突水后巷道被迫改道 这次底板突水的突水预兆期为1h左右 演马矿1441工作面1997年8月19日下午巷道上帮折梁断柱 压力增大 上帮2m处有两指宽的裂缝 水从裂缝中涌出 窝头正前方出现底鼓 水量随之增大 20日下午最大达7200m3 h 该次突水预兆期大约20h 5 2河南焦作矿区煤矿突水预兆案例 陶阳矿中一井9901工作面于1971年10月于1971年10月开始回采 10月11日晚 推进到11m时 工作面后方发生底鼓涌水 水量240m3 h 到当天24时增大至400m3 h 10月12日早7时涌水量达785m3 h 淹没9900下山 最终淹没9900采区 最大突水量达1083m3 h 突水预兆期近20h以上 陶阳矿9507工作面于1985年4月投产 当推进10 5m时 工作面后底板开始渗水 水量约1 8m3 h 7月31日 工作面推进82m 工作面后方涌水量为42m3 h左右 8月8日5时实测水量4200m3 h 致使中一井被淹 显然 这次突水预兆期长则3个月 从4月投产到8月8日中一井被淹 短则9天 从7月31日出现42m3 h涌水至8月8日中一井被淹 5 2山东肥城矿区煤矿突水预兆案例 大封矿9204工作面于1969年5月投产后 于5月中旬发生固定溜子道有积水 水流1m3 h多 6月26日水量增大 水色浑白 并有大量CO2气体 涌水量10m3 h 6月29日22时涌水量大增 最大突水水量1628m3 h 造成淹井 这次突水预兆期约一个半月 大封矿10204工作面于1986年3月24日开始回采 4月28日12时20分推进到38m时 发现溜子头出水水量10m3 h 水色浑白 工作面出现底鼓 支架有响声 工作面来压 13时30分涌水量增大至500m3 h 24时增至2035m3 h 淹没一个回采工作面和两处下山掘进工作面 突水预兆期1h左右 5 2山东肥城矿区煤矿突水预兆案例 淮北杨庄矿 617综采工作面于1988年10月2日推进42m时 发现机巷老塘方向出水 实测涌水量为59 87m3 h 至10月24日当工作面推进到60m处 发现工作面涌水量突然增大 实测涌水量为3153m3 h 16时45分二水平被淹 这次突水预兆期约22d 淮北桃园矿1022综采面于1997年3月15日推进70m时 工作面下部及底板发生4处出水 24小时内涌水量由41m3 h增大至410m3 h 由于初始涌水量较小 所以组织强排 至15时30分终因涌水量增大 强排无效 大量水淹没大巷和主付石门 积水深度达0 5 0 7m 17时全矿被迫停产 显然 这次突水预兆期为24h左右 5 2皖北矿区煤矿突水预兆案例 皖北任楼矿7222工作面推进120m处遇到一条小正断层 落差1 0 1 5m 涌水量3 0m3 h 之后水量增大至30 50m3 h 为此 将工作面南移60m重新开切眼 1996年3月4日11时30分