《煤矿防治水规定》解读.ppt

煤矿防治水规定解读,靳德武博士、研究员、博士生导师中煤科工集团西安研究院2015年4月,煤矿防治水规定出台背景,事故高发事故总量大、重特大事故多发约束体制变革要求改变现行法规制度去适应改变社会关注加强安全生产的极端迫切性压力领导重视加强安全生产的极端重要性推进技术发展科技兴煤、科技兴安、科技兴国体现实践需要煤矿安全是安全生产的重中之重促成管理理念安全基础薄弱违法、违规现象严重违法成本低提升条件复杂灾害源辨识难度大，防治工作任务艰巨需要,煤矿防治水规定总体框架第一章总则10条第二章矿井水文地质类型划分及基础资料9条第三章水文地质补充调查与勘探21条第四章矿井防治水47条第五章井下探放水14条第六章水体下采煤7条第七章露天煤矿防治水6条第八章水害应急救援15条第九章罚则11条第十章附则2条附录一附录六10章142条6附录,矿井水文地质类型,受采掘影响含水层含水层性质及补给条件描述清晰单位涌水量划分界限变化（更严格）矿井及周边老空水分布情况（新增）突水量（新增）就高原则编制矿井水文地质类型划分报告一般每3年重新确定一次，发生重大突水事故（300m3/h，死亡3人以上）1年内确定完毕,水文地质补充勘探（7种情况）,矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的；矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清的；矿井经采掘揭露煤岩层后，水文地质条件比原勘探报告复杂的；矿井经过长期开采，水文地质条件已发生较大变化，原勘探报告不能满足生产要求的；矿井开拓延深、开采新煤系（组）或者扩大井田范围设计需要的；矿井巷道顶板处于特殊地质构造部位或者深部煤层下伏强充水含水层，煤层底板带压，专门防治水工程提出特殊要求的；各种井巷工程穿越强富水性含水层时，施工需要的。,水文地质补充勘探原则,系统化原则地下水系统、水文地质单元区别性原则井田外水文地质测绘、井田内物探、钻探、抽（放）水试验综合性原则补充调查和观测、水文物探、水文钻探、抽（放）水试验、水化学（同位素）、采样分析程序性原则补充勘探设计审查实施成果报告验收指导生产补充勘探设计依据充分、目的明确、针对性强、井上下结合,地面水文地质补充勘探,勘探工程类型（内容）钻探、抽水试验、注水试验、物探工程所有勘探钻孔均要求进行水文测井主要含水层段一般要求采用清水钻进抽水试验单孔抽水试验群孔抽水试验：大口径、大流量群孔抽水试验一般地，3个落程，水位埋深较大时，做1次最大降深试验大口径群孔抽水试验一般延续时间不少于10天,井下水文地质补充勘探（4种情况）,采用地面水文地质勘探难以查清问题，需在井下进行放水试验或者连通（示踪）试验的；煤层顶、底板有含水（流）砂层或者岩溶含水层，需进行疏水开采试的；受地表水体和地形限制或者受开采塌陷影响，地面没有施工条件的；孔深或者地下水位埋深过大，地面无法进行水文地质试验的。,井下水文地质补充勘探相对成熟的物探方法,直流电法；音频电穿透法；瞬变电磁法；电磁频率测深法；无线电波透视法；地质雷达法；浅层地震法；瑞利波勘探；槽波地震勘探,地面防治水,第四十七条矿井应当与气象、水利、防汛等部门进行联系，建立灾害性天气预警和预防机制。煤矿应当及时掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息，密切关注灾害性天气的预报预警信息；及时掌握汛情水情，采取安全防范措施；加强与周边相邻矿井信息沟通，发现矿井出现异常情况时，立即向周边相邻矿井进行预警,地面防治水,第四十八条矿井应当安排专人负责对本井田范围内、可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙以及可能影响矿井安全生产的水库、湖泊、河流、涵闸、堤防工程等重点部位进行巡视检查。当接到暴雨灾害预警信息和警报后，应当实施24h不间断巡查。在矿区每次降大到暴雨的前后，应当派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。,地面防治水,第四十九条矿井应当建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度，明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序等。当发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井时，应当立即撤出作业人员。经确认隐患完全消除后，方可恢复生产。,防隔水煤（岩）柱留设,有下列情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：煤层露头风化带；在地表水体、含水冲积层下和水淹区邻近地带；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；有大量积水的老窑和采空区；导水、导水陷落柱与岩溶洞穴和地下暗河；分区隔离开采边界；受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔等。,禁令1,矿井防隔水煤（岩）柱一经确定，不得随意变动。严禁在各类防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动。,如确需变动的该如何处理？,边界煤柱需要设计部门重新计算设计，并按规定审批井田内煤柱变动的，由矿井总工程师审批在水体下、冲积层下开采，提高开采上限的要经省级煤炭行业管理部门批准,禁令2,开采水淹区下的废弃防隔水煤（岩）柱时，应当彻底疏放上部积水。严禁顶水作业。,矿井排水能力的规定,工作和备用水泵的总能力，应当能在20h内排出矿井24h的最大涌水量Q排20=Q最涌24Q排/Q最涌24/20=1.2即工作和备用泵的总能力是矿井最大涌水量的1.2倍,水仓容量的规定,新建、改扩建矿井或者生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应当能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可以按照下式计算：2（Q+3000）式中V主要水仓的有效容量，m3；Q矿井每小时的正常涌水量，m3。,水仓容量的规定,公式来源是以1000m3/h为最低数，按8h容量考虑，超过部分（Q-1000）按2h容量考虑，即V=（10008）+（Q-1000）2=2（Q+3000）按此式计算，矿井正常涌水量越大，计算所得水仓有效容积与矿井正常涌水量比值越小，例如矿井正常涌水量为3000m3/h时，水仓有效容积为12000m3，相当于4h的正常涌水量；如果矿井正常涌水量为6000m3/h，计算得水仓有效容量为18000m3，相当于3h矿井正常涌水量。因此，提出主要水仓容量不小于4h的矿井正常涌水量的限制。,矿井排水新规定,在水文地质条件复杂、极复杂矿区建设新井的，应当在井筒底留设潜水泵窝，老矿井也应当改建增设潜水泵窝矿井最大涌水量与正常涌水量相差大的矿井，排水能力和水仓容量应当由有资质的设计部门编制专门设计，由煤矿企业总工程师组织审查批准,水闸门、水闸墙,水文地质条件复杂、极复杂的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水泵排水系统。潜水泵：排量大（5000m3/h）、扬程高（1000m）地面电脑自动控制卧泵+潜水泵方案代替传统的井底中央泵房+水闸门方案：孙疃和梧桐庄矿,潜水泵替代防水闸门,2007年3月5日，在单侯矿井东翼轨道大巷施工到615米位置时发生突水，估计瞬时最大突水量为1800-2l00m3h，在同时启了4台离心泵和2台潜水泵的情况下，实现了不淹井，证明了替代技术主动抗灾的效果。,井下防水设施,防水闸门防水闸墙凡水害严重的矿井，在巷道布置设计中，应在适当地点预留防水闸门和防水闸墙的位置，使矿井形成分翼、分水平或分采区隔离开采,防水闸门和防水闸墙位置选择应考虑下列因素,尽可能在较致密的岩层内所选位置应不受矿压破坏影响应避开断层带和构造复杂的地段尽可能布置在单轨运输的小断面巷道内从通风、运输、行人等方面考虑，便于施工和灾后恢复生产,水闸门、水闸墙,在矿井有突水危险的采掘区域，应当在其附近设置防水闸门。不具备建筑防水闸门的隔离条件的，可以不建筑防水闸门，但应当制定严格的其它防治水措施，并经煤矿企业主要负责人审批同意。有没有突水危险由谁来定？不具备建水闸门条件谁说了算？“严格的其它防治水措施”如何界定？企业主要负责人（法定代表人和实际控制人）一定要负责,水闸门、水闸墙,规定：井下需要构筑水闸墙的，应当由具有相应资质的单位进行设计，按照设计进行施工，并按照规定进行竣工验收；否则，不得投入使用。案例：2005年7月7日，江西省萍乡市上栗县赤山镇永胜煤矿，自行在井下构筑防水密闭墙，没有按照有关规范进行设计和施工，在雨季大量充水后发生垮塌，使大量老空积水溃入矿井，导致15人死亡。,疏干开采和带压开采,规定：煤层（组）顶板导水裂缝带范围内分布有富水性强的含水层，应当进行疏干开采。规定：当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值大于实际水头值时，开采后，隔水层不容易被破坏，煤层底板水突然涌出可能性小，可以进行带压开采。,带压开采规定,当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时疏水降压，把承压含水层的水头值降到隔水层能允许的安全水头值以下由煤矿企业总工程师批准承压含水层具有集中补给边界且已经查清基本条件，可以预先进行帷幕注浆，截断水源，然后疏水降压开采不具备疏水降压和帷幕注浆的条件时，可以酌情采用局部注浆加固底板隔水层和改造含水层为弱含水层的方法编制专门的设计+防范措施+试采+防淹井措施+煤矿企业总工程师批准,带压开采,对于单纯采用排水疏干或注浆堵水，不够经济、合理时，可考虑采取利用隔水层的防治水措施。该方法是在查明水文地质条件的基础上，将煤层底板隔水层作为保护层，以防为主、适当疏降，使隔水层在带（水）压条件，进行开拓和回采。这样不仅可以大大减少矿坑排水量，而且有利于保护十分宝贵的水资源。,迅速恢复被淹矿井减轻矿井排水负担减小突水机率改善井下作业条件保护地下水资源,注浆堵水的作用,注浆堵水要点,工作面内断层、陷落柱、裂隙留设煤柱或注浆通过；注浆改造工作面：物探查清条件钻孔注浆物探、钻探验证注浆效果（第84条）疏水降压钻孔注浆封闭图纸标注（第86条）废弃矿井闭坑注浆工程隔离其与生产矿井之间的水力联系（第87条）,预测预报有疑必探先探后掘先治后采,十六字方针,赵铁锤同志解读十六字方针预测预报是水害防治的基础，在查清矿井水文地质条件的基础上，对矿井生产区域的地质构造情况、水害类型等进行分析，提出预防处理水害的措施有疑必探，先探后掘水害防治的关键，在预测预报工作的基础上，采用钻探、物探、化探等综合手段查明水害隐患，提出水文地质分析报告，确保井下采掘安全先治后采是水害防治的最终目标，对排查的水害隐患，必须先治理后开采,井下超前探水案例,2005年10月4日，四川省华蓥山龙滩煤电有限责任公司龙滩矿井（在建）发生透水事故，死亡28人2003年6月开工建设，采用平硐开拓，平硐自流排水开拓巷道在长兴组灰岩中当班作业人员未按照规定施工探水钻孔，违章掘进施工，放炮诱发溶洞水,用什么方法探？（第90条）巷道掘进钻探、物探、化探工作面回采钻探、物探、化探、巷探探什么？（第91条）断层、陷落柱、含水异常体（区）怎么办？（第91条）注浆加固、疏放（降）、留设隔水煤（岩）柱改变采煤方法以适应之,水害探测,在矿井受水害威胁的区域，进行巷道掘进前，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、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行施工。（第90条）矿井工作面采煤前，地测机构应当提出专门水文地质情况报告，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行回采。（第91条）,管理要件,（一）接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿；（二）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱；（三）打开防隔水煤（岩）柱进行放水前；（四）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；（五）接近有出水可能的钻孔；（六）接近水文地质条件复杂的区域；（七）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水；（八）接近有积水的灌浆区；（九）接近其他可能突水的地区。,遇到下列9种情况探放水,确定“三线”（积水线、放水线、警戒线）并绘制在采掘工程平面图上编制探放水设计（钻孔结构、超前距）探放老空水三要素积水范围、积水量、水压监测放水过程、核对放水量，根据排水能力、水仓容量控制性疏放使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水（第95条）探水钻孔终孔孔径一般不得大于75mm发现顶钻时，立即停止钻进，但不得拔出钻杆，情况危急时立即撤人制订防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施探放水设计及措施由地测机构提出，矿井总工程师组织审定,探放水注意事项（1）,探水案例,河南省洛阳市新安县寺沟煤矿水文地质资料不全，用煤电钻代替专用探水钻机探放水，没有在采掘工程平面图上设立水患警戒线。在透水征兆明显情况下，既不撤出受水患威胁区域的人员，也不采取有关处置措施，仍然冒险组织生产，发生透水事故，造成35人死亡，7人下落不明,水压大于23MPa的陷落柱原则上不沿煤层布孔，而应布置在底板岩层中，因为沿煤层埋设的孔口安全止水套管，很可能被高压水突破由于陷落柱水的补给，煤层顶底板含水层往往出现局部高水位异常区为了控制断层、陷落柱的位置，应提高岩心采取率，及时进行岩心鉴定当探测到的陷落柱无水或水量很小时，还应向深部布孔，了解其深部的导含水性以及强含水层的导升高度,探放水注意事项（2）,为了防止水流速度过高，冲垮防水煤柱，在生产实践中，放水孔孔径常采用42mm、54mm、75mm，一般地，不得大于75mm单孔出水量,探放水钻孔设计参数,q单孔出水量m3/sc流量系数，其大小与孔壁的粗糙程度、孔径大小、钻孔长度等因素有关，可由试验得出，无资料时取0.60.62钻孔断面积（m2）,g重力加速度（9.81m/s2）H钻孔出口处水头高度（m)，由于放水时该数是个不断变小的数值，属非稳定流，为简便计算钻孔的平均放水量，可用钻孔出口处最大水头高度的4050%,钻孔孔数,探放水设计参数,Qmax最大放水量（m3/s）W静储量（m3）t允许放水期限（s）Q动动储量（m3/s）,最大放水量,探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，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。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；探放断裂构造水和岩溶水时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置，底板方向的钻孔不得少于2个,探放水钻孔布置原则（1）,在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。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水上山探水时，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1个联络巷，并设挡水墙,探放水钻孔布置原则（2）,扇形布置探水钻孔,扇形探水钻孔,半扇形布置探水钻孔,半扇形探水钻孔,在水压高、水量大、煤层松软、节理发育的情况下，在煤层中打钻很不安全，采用如下方法：掘进专用的探水石门砌隔水墙，在墙外探水隔层探水：当相邻煤层间距大于20m时，相邻煤层有探水和排水条件时，可通过隔层向上方打探水孔,隔离式探水,隔离式探水,利用石门探水和墙外探水a一石门探水，b一墙外探水,（1）加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板（2）清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备（3）在打钻地点或其附近安设专用电话（4）依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量,探放水前应开展的主要工作（1）,（5）在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管，套管口安装闸阀（6）预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握（7）钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和防喷装置进行钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施,探放水前应开展的主要工作（2）,某矿在井下探放奥灰高压水钻孔时，由于未采取反压和防喷装置，突然出水后钻杆无法控制，顷刻之间被高压水顶出并被顶到巷道，近百米钻杆像面条一样被扭曲成麻花状，险些酿成人员伤亡事故。因此，在高压水地区施工钻孔时，防喷问题必须引起高度重视。,案例,上山巷道正在探水或水害未消除时，下山巷道应该停止掘进,探放老空积水超前距30m，套管长度10m,超前距和套管长度的规定,探放含水层、断层和陷落柱水,水体（下）：河流、湖泊、水库、海域、松散含水层（下）防治水方法：留设防隔水煤（岩）柱、疏干防隔水煤（岩）柱：防水、防沙、防塌开采过程中：控制开采范围、开采高度和防隔水煤（岩）柱尺寸，顶板管理充填法、条带开采水体下采煤可行性方案及开采设计：具有乙级以上资质、省级煤炭行业管理部门审批缩小防（隔）水煤柱、提高回采上限：省级煤炭行业管理部门审批、试采严禁在水体下开采急倾斜煤层,水体下采煤,吉林梅河口中和煤矿水害事故,2009年11月27日，吉林省梅河口市中和煤矿发生透水溃泥事故，16名矿工不幸遇难在2040米之间，倾角在7580度之间，属于急倾斜厚煤层，且为含水流沙层下开采该矿井的顶底板岩性均为泥质胶结的中粒砂岩，遇水松散泥化严重，在采空区内易形成泥状流体该事故是因抽冒引发的溃水（泥）水害事故,针对防隔水煤柱留设的水文地质补充勘探,覆岩水文地质结构特征基岩面起伏松散层下隔水层厚度变化情况覆岩岩性、组合、结构及物理力学特征,露天煤矿防治水要点,建立露天立体煤矿防排水系统疏干工程+排水系统排水沟、截水沟+防渗、清淤措施避开滑坡危险地段年初制定防排水计划措施，雨季前全面检查,露天煤矿防排水系统,水害应急救援,制定水害应急预案和现场处置方案，每年都对应急预案修订完善并进行1次救灾演练。矿井管理人员和调度室人员应当熟悉水害应急预案和现场处置方案。设置安全出口，规定避水灾路线，设置贴有反光膜的清晰路标，并让全体职工熟知井下泵房应当积极推广无人值守和远程监控集控系统，保持水仓容量不小于50和排水系统运转正常，受水威胁严重的矿井推广使用地面操控的潜水泵排水系统。现场发现水情的作业人员，应当立即向矿井调度室报告有关突水地点及水情，并通知周围有关人员撤离到安全位置或升井。,水害应急救援,矿井调度室接到水情报告后，通知井下受水患影响地点的人员，马上撤离到安全位置或者升井，向值班领导和矿井主要领导汇报，并将水患情况通报周边所有矿井。当发生突水时，矿井应当立即做好关闭防水闸门的准备，在确认人员全部撤离后，方可关闭防水闸门。矿井应当加强与各级抢险救灾机构的联系，掌握抢救技术装备情况，一旦发生水害事故，立即启动应急预案，争取社会救援水害事故发生后，依照有关规定报告有关部门。不得迟报、漏报、谎报或者瞒报。,矿井抢险排水所需资料,矿井淹没水位速度上涨曲线按不同标高的矿井静水量分布图按标高突水量分布图可供临时安装排水设备的巷道断面图水质及泥砂含量沼气、二氧化碳及其它有害气体涌出及分布情况矿井总平面布置及井上下对照图突水点的确切位置及其周围含水层（体）的水力联系，以便进一步确定注浆堵水或强排复矿的需要,发生水害事故后如何报告？,煤矿发生事故后，事故现场有关人员应当立即报告煤矿负责人；煤矿负责人接到报告后，应当于1小时内报告事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门、负责煤矿安全生产监督管理的部门和驻地煤矿安全监察机构煤矿安全监察分局接到事故报告后，应当在2小时内上报省级煤矿安全监察机构。省级煤矿安全监察机构接到较大事故以上等级事故报告后，应当在2小时内上报国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局接到特别重大事故、重大事故报告后，应当在2小时内上报国务院