矿井水灾防治第1讲绪论1章

1煤矿火灾与水灾防治杨宏民副所长教授级高工刘军副教授、博士；；2个人简介1998-2002，焦作工学院，矿山通风与安全专业，本科；2002-2005，河南理工大学，安全工程专业，瓦斯灾害治理方向，硕士；2005-2008，河南理工大学瓦斯地质研究所，工作；2008-2012，河南理工大学，安全工程专业，瓦斯灾害治理方向，博士；

2008-今，河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所工作。办公室：安全楼501参考书目《煤矿水灾防治》，武强《煤矿防治水规定》，国家安全生产监督管理总局《煤矿防治水规定释义》，武强《矿井水害防治》，武强《矿井水灾防治》，王国际罗绍河、王心义、潘国营

34全国煤矿水害概况全国煤矿水害概况5全国煤矿水害概况

1.

党和政府高度重视煤矿防治水工作。

2.

煤矿防治水法律、法规不断健全完善。国家安监总局、国家煤矿安监局在2006年出台了《关于加强煤矿水害防治工作的指导意见》，2008年出台了《关于预防暴雨洪水引发煤矿事故灾难的指导意见》和《关于进一步加强煤矿水害防治工作的意见》，2009年以国务院安委会办公室名义下发了《关于防范煤矿水害事故的紧急通知》。2009年正式颁布实施《煤矿防治水规定》（安监总局第28号局长令），2011年颁布实施新修改的《煤矿安全规程》（防治水部分）。

3.开展防治水专项检查，促进防治水工作。6全国煤矿水害概况

4.加强防治水基础工作，提升水害防治能力。国家安全监管总局、国家煤矿安监局组织编写了《全国煤矿典型水害案例与防治技术》、《华北地区奥灰水综合防治技术》、《煤矿防治水工作指南》、《煤矿防治水规定释义》和《煤矿安全规程释义防治水部分》等，为监管监察和煤矿企业做好煤矿防治水工作提供了技术支持。

5.严肃事故调查和责任追究，通过事故教训推动防治水工作。据统计，2006年到2010年，共有166人受到处分，其中刑事处分65人，党政纪处分101人，涉及处级干部44人，厅局级干部23人，对四个事故矿井共处罚1.49亿元。通过严格的事故查处，促进了防治水工作。

6．

防治水工作成效显著。经过各有关方面的共同努力，水害事故大幅度下降，2010年与2005年相比，全国煤矿水害事故起数由104起下降到38起，下降了63.5%，死亡人数由593人下降到224人，下降了62.2%。7煤矿水害的特点及原因分析1．水害事故持续下降。“十一五”期间（2006年-2010年，下同）全国共发生水害事故306起、死亡1325人，分别占同期煤矿事故3%和7.9%；事故起数从2005年的104起下降到2010年的38起，死亡人数由593人下降到224人，分别下降63.5%和62.2%；较大事故（3-9人）由2005年33起下降到2010年13起，死亡人数由158人下降到60人，分别下降60.6%和62.0%。2．重特大水害事故没有明显改善。“十一五”期间发生10人以上重特大水害事故26起，死亡506人，占同期全国煤矿重特大事故17.4%和16.5%。平均每年发生5起左右，没有得到明显改善。3．乡镇煤矿水害事故所占比例仍然较大。“十一五”期间，国有重点煤矿发生28起事故、死亡182人，占总数的9.1%和13.7%；国有地方煤矿发生40起、死亡180人，占总数的13.1%和13.6%；乡镇煤矿发生238起、死亡963人，占总数的77.8%和72.7%，乡镇煤矿仍是水害事故的多发区。8煤矿水害的特点及原因分析4．发生水害事故的类型主要是老空水。据统计，“十一五”期间，全国发生3人以上水害事故140起、死亡1083人，主要有老空水、地表水、岩溶水、冲积层水和其他水害，其中老空水害发生129起、死亡971人，占较大以上水害事故92.1%和89.7%，地表水害发生7起、死亡55人，占较大以上水害事故5%和5.1%。5．国有煤矿重特大水害事故时有发生。“十一五”期间，全国发生了4起特别重大透水事故，死亡162人，其中国有煤矿发生3起，特别是中央企业发生了两起特别重大透水事故，损失严重，社会影响巨大。2008年7月21日，广西壮族自治区右江矿务局那读煤矿（国有地方）发生老空透水，造成36人死亡；2010年3月1日，神华集团乌海能源有限公司骆驼山煤矿（中央企业）发生陷落柱底板奥陶系灰岩突水事故，造成32人死亡；2010年3月28日，山西华晋焦煤公司王家岭煤矿（中央企业）发生老空透水事故，造成153人被困，经全力抢救，115人获救，38人死亡。9煤矿水害的特点及原因分析6．个别地区水害事故相对较多。十一五期间，共有10个地区发生重特大透水事故，其中，山西发生5起、死亡142人，黑龙江发生5起、死亡75人，贵州发生5起、死亡68人，河南发生4起、死亡64人，四省发生的重特大透水事故占全国73.1%和69%。7．发生了多起重大透水淹井和未遂事故。2006年12月16日，河北省金能集团井陉矿务局临城煤矿；2009年1月8日，河北省峰峰集团公司九龙煤矿；2010年7月25日，河南省焦煤集团宝雨山公司何庄煤矿；2010年10月15日，山西省大远煤业等矿井都发生过底板突水，造成矿井被淹。8．由自然灾害引发多起矿难。2006年7月2日，河南省平煤集团新峰一矿发生水库溃堤倒灌井下的事故；2006年7月14日至16日，湖南省受第4号强热带风暴的影响，衡阳、郴州等地发生特大洪涝灾害，致使113对矿井被淹和138对矿井开采水平被淹，造成地面6人死亡、井下8人失踪。9.防治水工作任重而道远。10课程要求1.矿井水的主要来源；2.矿床冲水条件；3.什么是透水事故？4.为什么会发生透水事故？5.透水事故会造成哪些危害？6.发生透水事故该怎么办？7.如何预防和治理透水事故？绪论本章要求：1.了解我国主要水害区分布；2.熟悉煤矿水害主要类型及特点。13一、几起典型的煤矿水灾事故1.王家岭突水事故（2010年3月28日14时30分许）经过整整8天8夜的救援，115人成功获救！一、几起典型的煤矿水灾事故王家岭煤矿是华晋焦煤有限责任公司位于山西省乡宁县和河津市境内。矿井设计生产能力为6.0Mt/a，由西安煤矿设计院设计。井田走向长约10~22Km，倾斜宽约：5.5~10.3km，面积约194.2k㎡。主要开采2号煤、10号煤，其中2号煤平均厚度6.5m，10号煤层平均厚度为2.34m。2号煤层最大瓦斯含量为2.07m³/t，10号煤层最大瓦斯含量为1.20m³/t。全矿区共划分5个分区，投产移交I、II分区。采用一个水平开拓全井田，水平标高为﹢510m。煤层多赋予侵蚀基准面之上，含水层微弱，水文地质简单。预计开采至400m以上的2、3号煤层时，矿井涌水量约150m³/h。14事故概况15

事发前曾两次接到渗水报告,多名工人发现异常。承建工程的某部经理说,28日11时10分,当班的一名副经理升井汇报,井下27队的工作面800m处右下角底板处有少量渗水；安排正在井下的技术经理到出水点观察。

11点50分,这名经理升井汇报,出水没有压力,水是清的,无异味。并向在场的一位技术人员询问,该人说曾对该位置进行了探测,探测报告说：在820m之内可以正常堀进。记者在采访中,部分工人反映：25日就巳发现工作面掌头煤层压力增大,煤壁挂汗并出现异味,并向调度室进行了汇报,但没有引起重视。事故概况16

不抛弃不放弃的信念创造生命奇迹

4月4日晚,山西王家岭透水事故救援队准备下井救人。他们头上的矿灯,连成了一条救助生命的光明通道。

4月5日凌晨,第一批获救的9名遇险工人成功升井，其后又相继救出了106名遇险矿工，创造了人类矿抢救和生命奇迹。1718一、几起典型的煤矿水灾事故（1）事故性质与损失华晋焦煤公司王家岭矿“3·28”特别重大透水事故是一起责任事故，共造成38人死亡、115人受伤，直接经济损失4937万元。（2）事故处理对39名事故责任人进行了处理。其中，9名涉嫌犯罪的事故责任人被移送司法机关依法追究刑事责任，30名企业人员和党政机关工作人员受到党纪、政纪处分。对华晋焦煤公司处以225万元罚款，对中煤一建公司处以210万元罚款。19一、几起典型的煤矿水灾事故（3）事故原因直接原因：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+583.168m标高以下巷道被淹和人员伤亡。间接原因：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。20一、几起典型的煤矿水灾事故2.河南禹州1.16透水事故2008年1月16日17时左右，大仝煤业有限公司在井下开采过程中发生透水事故，出水量约2000立方米，水源系老空水。当班入井31人，其中13人安全升井，18人被困井下。经过近12个小时的连续奋战，17名矿工获救生还。

2007年7月28日20时至29日8时，河南省三门峡市突降暴雨，降雨量达115.2毫米。7月29日8时30分左右，河南陕县支建煤矿东风井，因河床水通过采空区涌入井下，导致井下两条水平巷道和两条倾斜巷道被淹没。当班下井的102名矿工中33人及时升井，其余69人被困。8月1日12时53分，随着最后一名矿工安全升井，69名矿工在井下被困75个多小时后全部生还。1、支建矿业有限公司基本情况中国铝业公司陕县支建矿业有限公司位于陕县王家后乡上庄村，其前身为陕县支建煤矿，该矿井是国内罕见的同时开采煤炭和铝土矿两种矿产资源的矿井，始建于1958年，煤炭开采年设计生产能力21万吨，核定生产能力14万吨，采用斜井多水平开拓，低瓦斯矿井，通风方式为中央并列式，于2005年9月改制为有限公司，现有职工414人。剩余可采储量782万吨，服务年限30年。

矿区为山岭沟壑地貌。呈近东西向的铁炉沟河与支建矿业有限公司东风井井口相比邻，且横穿井田中央，走向距离远，横向呈”V“字型开阔发育，具有较强的汇水能力。东风井井口西300余米处是中国铝业公司废弃的铝土矿矿坑，该矿坑塌陷区向南延伸至铁炉沟河河床底部，因铁炉沟河河床底部标高大部分在+300以上，该区在一般气候条件下为贫水区；原本隔水性较好的铝土矿层因采掘大大降低了其隔水性和抗透水能力，导致了废弃的铝土矿矿坑具有短时的蓄水能力和其底部泻水的可能性。2、透水事故发生经过７月２８日２０时至２９日８时，河南省三门峡市突降暴雨，降雨量１１５．２毫米。７月２９日凌晨，陕县支建地区大雨如注，山洪暴发，平日干枯的铁炉沟河顿时洪水咆哮，排山倒海的大洪水不断冲击河堤。８时１０分，负责防洪巡查的中铝矿业分公司员工张长兴，在铝土矿采区边界外１０多米的河道，发现一个飞速旋转的漩涡，顺着漩涡洪水汹涌渗入地下。而就在此时，雨水在流经铁炉沟河中形成汹涌的洪水，流入中国铝业公司矿业分公司开采过的废弃铝土矿塌陷区和因废矿渣挤占河床致使河水上涨进入一个与河底相邻的废弃铝土矿坑中。２９日８时４０分左右，铝土矿塌陷区和铝土矿矿坑中的积水通过支建煤业有限公司打有象征性三道“水闸墙”的废弃巷道溃入正在生产中的支建煤业有限公司矿井，肆虐的洪水流至二水平后沿轨道下山和皮带下山湍流而下，致使井下两条水平巷道和两条倾斜巷道被淹没。当班下井的１０２名矿工，经矿方立即组织井下人员撤离，只有３３人解围升井，其余６９人被困井下，生死未卜，危在旦夕。预计透水量4000立方米，淹没巷道600余米，水位稳定在+265米左右的位置。3、透水事故抢救经过事故发生后，国务院领导同志作出重要批示，要求全力施救，科学施救，严防次生事故发生，确保被困矿工生命安全。河南省委省政府、国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局负责人先后亲临现场，指挥组织抢险救援工作，共同研究部署了“一堵、二排、三送”的综合抢险救援方案。科学施救方案内容，即：“堵”、堵住地表洪水的泄露点，“排”在井下安装水泵排除洪水和淤积物，“送”向井下送压风、送氧、送牛奶。一堵：A、堵河：7月２９日深夜，武警河南省总队先从三门峡、洛阳等地调来300名武警官兵冒雨挺进铁炉河。武警官兵们冒着大雨在河床透水地段奋战了20小时，克服了事发突然、救援物资有限、水势湍急等重重困难，堵实了河床泄漏通道，保证了井下水位的稳定，为井下及时开展抢救工作创造了安全条件。B、堵雨：为减轻救援压力，抢险指挥部决定人工减雨干扰天气。三门峡气象局调来了９名气象专家、一台装有四要素自动站的气象车、三门三七高炮、１１门火箭炮和１０００多发炮弹。经两小时人工减雨作业，４００多发炮弹通过雷达定位后，定点发往高空，驱散了云层，成功地“拦截”了矿区西南方向的降雨。当天下午，支建矿区２０公里左右范围内仅下了短时小雨。

C、堵通道：抢险救援时发现，原透水通道仍有一定的水量从一水平流向二水平被困人员灾区，马上命令有关人员在一水平车场进行堵截，并在车场架泵进行排水。经测定，被截水量为当时排水量的1/2左右。这一举措，减排节时1/3，使成功抢险救援工作提前了1/3的时间。二排：A、排水清淤：省煤炭工业局接到报案后，迅速启动了应急救援机制，按照《河南省煤炭行业突发公共事件应急预案》要求，立即通知邻近的义煤集团救护队、义煤集团的工程技术人员及专业骨干抢险队伍直奔事故现场参加抢险，及时安排相关的设备、物资迅速运往事故现场。义煤集团按指挥部指示全面承担抢险救援任务——井下清淤、排水、设备安装。

经过救灾人员的艰苦劳动，截至8月1日8班，累计抢险时间76小时，修复巷道局部塌方5处，清理巷道45米，组织安装管道3躺、水泵3台，形成210立方米/时排水能力，改造井下供电系统，新铺设电缆2250米。累计排水约4860立方米，水位累计下降1.5米。B、排故障：在整个抢险救援过程中，多次出现各种各样的故障。一是排水系统：安装的第一趟排水管路因抗压强度低，在初次起动水泵时发生爆裂，另外象排水管路漏水、水泵不上水、电器开关不工作等故障义煤集团救护人员都一一进行了及时排除；二是“三条生命线”之一的压风管道在往井下压送面汤后发生了堵塞；三是３１日下午，井下灾区一直与井上保持联系的电话突然中断，从没有下过井的陕县网通公司副总经理张建刚与硖石乡通讯所所长刘建设受命于危难之际，背着便携式查线机入井。走一处查一处，到第五处交换接口时发现了问题。立即对电话线进行了修复，又恢复了一条“生命线”。三送：A、送风、送氧、送营养：巷道堵死后，新鲜的空气进不去，６９名矿工随时都有窒息的可能，必须想尽一切办法，把新鲜空气送进去。

一大创举：氧气送进了死巷里。救援方案一定，当下最要紧的事，就是要首先保证井下矿工能吸到氧气，保住性命。但如何把氧气准确送到矿工所在的地方，让指挥部犯了难。就在指挥部紧急商议时，井下矿工的一个电话救了急：洪水刚下去，他们就割断了巷道里的压风管，拖到了大家身边。

又一创举：送风管送进了牛奶。井下氧气保证了，可人的肚子怎么办？按照专家的说法，人三天不吃东西，就可能爬不起来；七天不吃东西，一般都会饿死。所以要保住矿工的命，必须还得让他们有东西填肚子。可有人又有了新的担心：一送牛奶，风不就送不成了吗？停风期间，井下氧气不够出了事怎么收拾？在技术人员仔细研究和精确计算的时候，指挥部紧急从义煤调来了４名专职风机司机，全面接管压风房。计算结果出来了：把４００公斤牛奶送到井下，大约需要１０分钟，而停１０分钟的风，不会让井下出现大的问题。当机立断，经过高温消毒、过滤，牛奶顺着送风管道汩汩地流了下去。就这样，一条压风管，在送风、送氧的同时，又送奶，再次成为中国矿山抢险救灾史上一大创举。３０日２１时，按抢险救援专家组制定的方案，在副省长史济春、省煤炭局副处长李震寰、曹瑞伟等领导的指挥下，井上救援人员顺利通过通风管道向井下送奶４００公斤，６９名被困矿工获得了必要的营养供给，为抢救赢得了时间。B、送关怀、送亲情、送希望事故信息逐级汇报，很快传到中南海，惊动了党中央、国务院。党中央、国务院领导同志当即批示，要全力施救，科学施救，严防次生事故发生，确保被困矿工的生命安全。四救（被困人员自救）２９日８时多，井下的曹百成刚站上高平台，猛然想到水中还有一根通向井上的压风管，有了压风管，能通风就有存活的希望！曹百成立即带着安检员宁保师等人又冲下水去。巷道的水已快淹到了脖子，曹百成艰难地回游了１００多米，在水中找到这根“生命线”，用电工刀砍断，奋力拖上高台。采煤队副队长朱年群第一个想到了用内线电话与外界联系。他发疯似地拨打着，一部电话没音，又冲到另一部电话前，还是没音……洪水在上涨，刚试过的一部电话，很快就被淹在了水里。危难时刻，一个“临时队委会”在地下深处成立，朱年群总负责，并与吉先发一起负责与井上联络；曹百成负责稳定人心；维修队副队长兰朝军、机电队班长张彦群、采煤队副队长何保民，分别负责各自队伍；安检员宁保师、郭石屯二人负责瓦斯监测和水位观察。把人员安置好后，“队委会”成员商量，要把食物集中起来，这可能是井下最后一点救命食物，只能等最饥饿、最需要时使用。五、“7.29”透水事件抢险救援成功经验 一是有一个“人命大于天”的处事理念。事故发生后，党中央、国务院高度重视，多次批示要求全力施救、科学施救，确保被困矿工生命安全。安监总局、河南省委、省政府主要领导都是事发当天冒雨赶到现场组织指挥救援。“不惜一切代价，全力营救被困矿工”成为救援的最强音。

二是有一套科学缜密的救援方案。抢险救援指挥部的领导和专家在科学分析后果断决策，制订了“一堵二排三送风”的救援方案。及时堵住肆虐的山洪，也就堵住了渗向矿井的洪水；两地同时施工、尽快清淤排水，打通了矿工生还的通道；不停地送风送氧，创造性地通过通风管输送牛奶、面汤，为矿工生存、等候救援奠定了基础；畅通的井下与地面电话联络，稳定了矿工情绪，坚定了他们获救的信心。三是有一支顽强拼搏的救援队伍。这次救援，武警官兵立了头功。他们冒着大雨和山洪激流，堵住了泄漏的河水，为井下被困的矿工们保住了宝贵的生存空间；救援队员昼夜作业，加快清淤排水进度；气象部门驱走方圆２０公里的暴雨乌云；通信车、发电车、救护车现场随时待命；网通技术人员及时恢复井下电话。社会主义国家“一方有难、八方支援”的优越性在这次大救援中充分体现。

四是有一批训练有素的煤矿工人。

最后一名升井矿工是拓进队副队长、共产党员曹百成，也正是他在山洪袭入巷道时拼死抓着通风管往高处跑，为随后通风、送奶送水等创造了条件。６９名矿工在灭顶之灾面前没有惊慌失措，而是团结起来，组织起来，集中保管食物，集中使用矿灯，分组做思想工作，互相鼓励，坚定信心，有效地配合了地面救援抢险工作。事情发生后，指挥部制定了科学的救援方案，总结起来就是：“这次抢险救援的成功主要是有三条生命线，一条是电话通讯，第二条生命线是3寸压泵管道，往井下送风送氧，第三条生命线是1寸半的压风管道，可以送牛奶送食品，三条生命线保证这次救援成功，这是在过去救护史上向来没有过的。”六、“7.29”透水事件原因分析及启示

造成事故的根本原因：一是在于防治水安全意识淡薄，把水闸墙建成了密闭墙，一水平垂深只有50米，0.5Mpa的水压就冲垮了三道“水闸墙”；二是技术资料严重缺失和失真，开采过的铝土矿找不到技术图纸资料，井下煤层开采采用地质罗盘定位，据矿方技术人员估计，被困人员的实际受困地点与图纸误差在30米左右，致使原定地面打孔施救方案无法进行；三是防治水工作欠缺，没有进行井下突水演练，在这次矿坑老空透水事故发生时没有使得里部人员及时撤退，以致于造成69人被困。但十分庆幸的是，由于抢险方案科学、组织得力，成功将被困的69名遇险人员安全救出，这是我国煤矿井下发生透水事故被困人员之多，且全部成功营救的典范。首先是事故抢险方案制定科学，组织严密，措施得力；二是巷道顶板完好，支护工程质量好，800多米的巷道没有冒顶，大大减轻了事故抢险的难度，为事故抢险争取了宝贵时间和创造了条件；三是被困人员能有组织的开展自救、保持体能，千方百计与外界联系，配合抢险工作。“一堵、二排、三送”救援方案

“一堵，坚决堵住地面水源，不再渗漏；二排，加快井下排水，清理矿渣的速度；三送，送风、送氧，后发展为送牛奶、送面汤”8月1日12时54分，随着最后一名矿工安全升井，69名矿工在井下被困75个多小时后全部生还。

51二、我国煤矿水害区1、华北石炭二叠系岩溶-裂隙水害区（碳酸盐岩溶裂隙水，老空水）2、华南晚二叠统岩溶水害区(茅口灰岩）3、东北侏罗系裂隙水害区（砂岩裂隙裂隙水）4、西北侏罗系裂隙水害区（降水少，地表、老窑）5、西藏、滇西中生界裂隙水害区（亚干旱)6、台湾第三系裂隙-孔隙水害区52三、矿井水灾发生条件、原因及危害1.矿井水灾发生的基本条件矿床冲水条件失控水源涌水通道大气降水地表水地下水自然因素人为因素53三、矿井水灾发生条件、原因及危害基本条件概念1)矿井水：在矿井开拓、采掘过程中，渗入、淋入、流入、涌出和溃入井巷或工作面的水。2)矿井突水（矿井透水）：井巷、工作面与水源接近或沟通而突然导致的出水事故。3)矿井水灾：当矿井的涌水量超过了矿井的正常排水能力时，造成矿井水泛滥成灾的现象，叫矿井水灾。54三、矿井水灾发生条件、原因及危害2.矿井水灾发生的原因1)地面防洪设施：地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水(多为雨季降水)大量灌人井下。2)水文地质情况不清：井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水，但措施不当。3)井巷位置设计不当：将井巷置于不良地质条件中或过分接近强含水层等水源，导致施工后，因地压和水压共同作用而发生顶、底板透水55三、矿井水灾发生条件、原因及危害2.矿井水灾发生的原因4)井巷施工质量问题：矿井井巷施工质量伪劣，造成塌落、冒顶、跑砂导致透水，或钻孔误穿含水层透水。5)测量错误：导致巷道误穿透水、积水区。6)管理因素：井下防水闸门等放水设施，因管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井。7)应急处理不当：出现透水预兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。8)设备因素：排水设备能力不足或设备不完好或排水设备平时维护不当。如水仓不按时清挖。56三、矿井水灾发生条件、原因及危害3.矿井水灾的危害1)恶化生产环境：可造成巷道积水，顶板淋水，导致巷道空气潮湿，工作环境恶化，影响个人身体健康。2)提高吨煤成本：增加排水费用（焦煤集团）。3)缩短设备寿命：水的腐蚀作用。4)损失煤炭资源：主要是指隔离煤柱的煤损。5)引起瓦斯积聚、爆炸和硫化氢中毒：涌水阶段风流。6)淹井、停产、人员伤亡：涌水水量超过排水能力，或发生突水时，导致矿井被淹没、停产、关井。三、矿井水灾发生条件、原因及危害571984年6月2日10:20,河北开滦范各庄矿2171综采工作面发生了一起世界采矿史上罕见的透水灾害,奥陶系岩溶强含水层的高压承压水经导水陷落柱溃入矿井,高峰期11h平均突水量2053m3/min,历时21h便淹没了一座年产310万t,开采近20年的大型机械化矿井,共有11名工人未及时撤出遇难。6月6日15:30,涌水又突破范各庄矿和吕家坨矿己被人为削弱的矿界煤柱而溃入吕家坨矿,迫使该矿停产。三、矿井水灾发生条件、原因及危害58范各庄矿2171工作面透水事故使矿井停产一年,减产865万t,资产损失3.76亿元,停工费0.87亿元,矿井恢复费3.08亿元,共达10.04亿元。同时使奥灰水位下降111.09m,周围几十千米范围供水中断,使20万居民的生活和工农业生产都受到较大影响。同时也影响到整个国民经济,国家不得不重新调整进口精煤计划,以保钢铁和其他工业生产的需要。第一章煤矿床充水条件分析本章要求：1.熟悉矿床充水条件的主要内容；2.了解矿床充水强度的主要内容。60一、矿井充水条件分析的主要内容充水“水源”矿床冲水条件分析充水“强度”充水“通道”天然充水条件人为冲水条件61二、矿井充水基本条件天然条件矿床冲水基本条件人为条件水源通道大气降水地下水地表水岩溶陷落柱隐伏露头、天窗断裂带、裂隙地震裂隙水源通道袭夺水源老窑水顶板冒裂带岩溶地面塌陷底板矿压破坏带封孔质量不佳的钻孔621.天然充水水源

(1)大气降水水源是指对矿床直接充水的大气降水水源。

(2)地表水水源海、湖、大河流、水库、水池等大型地表水源，查清这些地表水源与矿床的关系，以及对开采等生产活动的影响。三、天然充水条件分析631.天然充水水源

(3)围岩地下水水源

围岩地下水充水类型划分:①充水岩层：砂砾石孔隙充水矿床，坚硬岩层裂隙充水矿床，岩溶充水矿床。②接触关系：直接充水矿床，间接充水矿床。③相对位置：顶板水充水矿床，底板水充水矿床，周边水充水矿床。三、天然充水条件分析642.天然充水通道点状岩溶陷落柱、线状断裂（裂隙）带、窄条状隐伏露头、面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄或尖灭）和地震裂隙等。

(1)点状岩溶陷落柱通道

岩溶陷落柱在我国北方较为发育，被破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系充水含水层。

陷落柱分导水性和阻水性，天然阻水性陷落柱可以在人为采动影响下产生显得裂隙而变为导水性陷落柱。

三、天然充水条件分析652.天然充水通道

(2)线状断裂(裂隙)带通道断层分为隔水断层与导水断层。隔水断层往往被黏土充填。

断裂带是否导水主要取决于断裂带性质和人为影响方式与强度。

(3)窄条状隐伏露头通道在我国大部分煤矿山,煤系薄层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第四系松散沉积物不整合接触.影响隐伏露头部位多层充水含水层组地下水垂向间水力交替的因素主要有两个。三、天然充水条件分析662.天然充水通道

(4)面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区)煤系含水层组主要以厚层状砂岩含水层组为主,薄层灰岩沉积较少。在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组。

在地质历史的多期构造应力作用下,脆性的隔水岩层受力后以破裂形式释放应力,致使隔水岩层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理,形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。三、天然充水条件分析672.天然充水通道

(5)地震裂隙通道

三、天然充水条件分析681.人为充水水源

(1)袭夺水源人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源。

(2)老窑水充水特点：①老窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；②老窖水为多年积水，水循环条件差，水中含有大量H2S气体，并多为酸性水，有较强的腐蚀性。③老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大。四、人为充水条件分析692.人为充水通道包括：顶板冒落裂隙带、地面岩溶疏干塌陷带和封孔质量不佳钻孔等。(1)顶板冒落裂隙带特点：①当冒落裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿坑涌水量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，矿坑涌水无明显变化；②当顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，同时常伴有井下涌砂现象。四、人为充水条件分析702.人为充水通道(2)地面岩溶疏干塌陷带随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和疏干实践，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑充入矿井。有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与水一起溃入矿坑。四、人为充水条件分析712.人为充水通道(3)封孔质量不佳的钻孔由于封孔质量不佳，常常导致某些钻孔转变为人为导水通道。当掘进巷道或采区工作面经过这些没有封好的钻孔时，顶、底板充水含水层地下水将沿着钻孔补给矿层，造成矿坑的涌(突)水事故。四、人为充水条件分析721.矿床充水强度分析内容(1)哪个是充水含水岩层？

(2)哪个是非充含水水岩层？(3)哪个是强充水含水岩层组？(4)哪个是弱充水含水岩层组？2.矿床充水强度的三条防线第一防线是充水含水层出露和接受补给源的条件；第二防线是充水含水层侧向边界的导水与隔水条件；第三防线是矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。五、矿床充水强度分析73第一防线：充水含水层出露和接受补给源(1)含水层大面积被粘土、亚粘土覆盖——隔绝地表补给

水位随疏干下降、初期大后期小、随季节变化不明显

(2)含水层大面积与含水层直接接触——水压强渗透边界涌水较大，易形成水、砂共同溃入(3)含水岩层组延伸湖底——水下开采留设防水矿柱，控制冒落带、导水裂隙高度(4)煤系地层直接露出地表——地表水补给涌水较小，随季节变化明显(4)位于季节性河流下方——地表水季节性补给留设防水矿柱，控制冒落带、导水裂隙高度或充填五、矿床充水强度分析74第二防线：充水含水层侧向边界的导水与隔水(1)直接充水矿床——顶、底板是充水含水层

(2)侧向边界的导、隔水性——充水强度分析的重要指标

(3)侧向边界的封闭程度——直接充水矿床充水强度的一个重要指标五、矿床充水强度分析75第三防线：矿层顶、底隔水岩层的隔水条件(1)隔水顶板

①煤层顶板岩段的厚度、岩性、岩性组合、岩性的垂向分布位置和稳定件；②煤层顶板岩段是否存在断裂构造的分布；③煤层顶板岩段的破碎、抗张强度等因素。(2)隔水底板

①底板突水与煤层底板岩段的岩性和岩性组合的关系；

②底板突水与煤层底板岩段沉积厚度的关系；③底板突水与煤层底板岩段断裂构造发育程度的关系。五、矿床充水强度分析地质构造的影响76

构造的类型和复杂程度，对矿井充水强度影响很大。

褶皱构造往往构成承压水盆地或斜地储水构造，构造类型的不同，则充水含水层的分布面积、空间位置、补径排条件亦有差别，从而矿井充水强度也不一样。大型储水构造往往构成一个独立的水文地质单元，不仅充水含水层厚度大，而且分布广，接受降水或其他水源的水量就多，反映其排泄量大，矿区总