矿井水文地质与防治水教学

会计学1矿井水文地质与防治水教学汲取王家岭矿难教训，总结经验。第1页/共56页思考题什么叫矿井水害？矿井水害对煤矿安全生产有什么影响?矿井水害是怎样导致的？矿井水害事故发生有什么规律可循？矿井水害应该怎样进行防治？矿井水害事故发生后如何应对？第2页/共56页第一章 矿井水害基础知识第一节、矿井水害的概念

一、矿井水：在矿井开拓、采掘过程中，渗入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，通称矿井水。

二、矿井水害：影响矿井正常生产活动，对矿井安全生产构成威胁以及使矿井第局3页/共部56页或全部被淹没的矿井涌水事故，都称之为矿井第二节、矿井水害的危害一、恶化工作环境二、缩短生产设备的使用寿命

三、引起巷道变形（增加开采成本）

四、降低资源开采率（保安防水煤柱）第4页/共56页五、易引起瓦斯积聚、爆炸或中毒第三节、矿井水害发生的条件一、充水水源二、充水途径三、充水强度四、失控第5页/共56页一、充水水源1、大气降水：雨、雪、冰雹等分水岭形大气降水充水矿床示意图第6页/共56页喀斯特塌落洞型大气降水充水矿床示意图洼地汇水型大气降水充水矿床示意图2、地表水是指矿井附近表面的湖泊、河流、沼泽、池塘、水库、水池、采后塌陷区等处积蓄的水。3、地下水按充水形式，可分成两类：间接充水第水7页/共源56页：直接充水水源：底板灰岩通过断层间接充水直接顶板含水层间接充水第8页/共56页按含水层空隙性质可分成三类：

1、孔隙水：储存于疏松岩层孔隙中的水2、裂隙水：埋藏于基岩裂隙中，

可分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水3、岩溶水4、老空积水第9页/共56页二、充水途径1、构造通道：断层、裂隙等。11998800年峰峰二矿22667711工作面断裂导通突水结构示意图第10页/共56页QQ==11331100mm33//hh大型底板突水2、采矿扰动导水通道：顶板垮落带、底板破裂、煤柱击穿等。QQ==11662200mm33//hh第11页/共56页3、人类工程类导水通道：封闭不良钻孔、小煤窑等等第12页/共56页4、其他：陷落柱、卡斯特溶洞等第13页/共56页冒顶塌落突水第14页/共56页三、充水强度一、含水层与隔水层透水性的强弱取决于土或岩石中孔隙和裂隙的大小，透水性的强弱以渗透系数K（m/d）或（cm/s）来表示。透水层：能被水透过的岩层含水层：透水第1性5页/共能56页好且含地下水的岩层实验室测得某些岩石的渗透性系数第16页/共56页二、含水系数含水系数KB又称富水系数，指生产矿井在某时期排出水量Q与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。矿井充水程度划分：充水性弱：

KB＜2m3/t充水性中等：

2m3/t

≤KB

≤5m3/t充水性强：

5m3/t

≤KB

≤10m3/t第17页/共56页三、突水点突水量的等级标准

1、小突水点：≤60m3/h2、中等突水点：60～600m3/h3、大突水点：600～1800m3/h4、特大突水点：≥1800m3/h第18页/共56页四、失控失控：

是指对矿井充水水源和充水通道的管理达不到预定的要求，导致淹井停产甚至人员伤亡等情况的发生。第19页/共56页第四节、矿井水害发生的原因一、地面防洪措施不当二、井下水文资料不清，盲目施工三、井巷（筒）位置设计不合理四、探放水设备未有效发挥作用五、施工措施不力，工程质量差六、乱采乱挖破坏了防水煤柱七、井下排水系统管理不到位八、麻痹大意、违章作业九、管理不重视第20页/共56页第二章 矿井水害发生规律及类型第一节 矿井水害发生的预兆一、一般预兆（《规程》266条）1、煤层变潮湿、松软；2、煤帮出现滴水、淋水现象；3、有时煤帮上出现铁锈色水迹；4、工作面温度降低、有雾气或有臭鸡蛋气味；5、有时可以听到水声。第21页/共56页二、不同类型水源的透水特点1、冲积层水：开始涌水量较小，夹带泥沙，水色发黄，之后水量急剧增大；2、断层水：当采掘工作面接近断层时，常出现工作面来压，淋水增加；有时可在岩缝中见到淤泥；多属“活水”补给充分，一旦突水，来势第2凶2页/共猛56页，涌水量大；持续时间长；在不封堵水源的情3、老空水：属于“死水”，所以有“挂红”、酸度大，水味发涩的特点。一旦突水，来势凶猛，涌水量大，破坏性强；持续时间短，易疏干；一般伴有害气体涌出；4、岩溶水：多为灰色，带有臭味，有时也有“挂红”现象；当采掘巷道接近时，可出现顶板来压、柱窝和裂缝渗水现象；当岩溶范无水力联系时，虽然来势凶猛、破坏性强，但持围小，与其他第23水页/共源5源6页第二节 矿井水害的类型根据涌水量情况分为四类：指单位时间内正常涌入矿井的水量Q（m3/min）涌水量小的矿井：

Q

＜2m3/min涌水量中等的矿井：2m3/min≤Q≤

5m3/min5m3/min

≤

Q涌水量大的矿井第24页：/共56页≤15m3/min溪（河）水倒灌型大强度降水涌入型上部老窑透水水害事老窑透水型侧向老窑根据突水事故发生的原因分为六类：透水故类型第25页/共56页岩溶突水型断层突水型一、暴雨引发地表水倒灌型第26页/共56页防治技术与措施：《规程》253条规定

1、慎重选择井筒位置《规程》255条2、挖沟排（截）洪在井口上方垂直来水方向布置排洪沟、渠，拦截洪水，使洪水绕过矿区。第27页/共56页3、掌握不同降水强度下的地表和地下径流情况4、充分调查当地的地形、地貌条件，编制地形地质图和基岩地形地质图，掌握基岩充水含水层出露及隐伏露头情况，正确确定地表分水岭、充水含水层的补给区，计算评价每一沟渠的汇水面积，结合实际情况，进行矿水系或排（防第28页）/共56洪页5、要充分利用当地气象资料，根据大气降雨规律及降雨强度，比较准确地预测防（排）洪渠、堤坝、桥涵的瞬时流量，以确定防（排）洪的标准和断面。6、掌握和圈定矿区历史最高洪水水位的水淹范围，发现有陷落迹象的，应立即事前加以围堵。合理设计沟渠堤坝的抗洪强度和排第29页/共56页二、老窑透水重特大水害事故的涌水来源分析第30页/共56页上部老窑透水第31页/共56页侧向老窑透水第32页/共56页启发：1、四川省废弃小煤窑较多，且对废弃小煤窑调查不够详细，没有在矿图上标出小煤矿和老窑的井口位置、开采范围、开采年限、关闭时间、关闭原因、积水情况等，并估算积水量。2、在雨季，每次降雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近的地面有无裂缝和老窑陷落等现象。发现漏水情况，必须及时处理。第33页/共56页3、克服麻痹心理，避免疏忽大意。必须坚持“全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有疑必探”的基本原则。合理留设防水煤岩柱。4、制定合理有效的防治对策。简单的讲老窑积水的主要防治方法就是“探放”，但是怎样探，第34页/共56页三、岩溶突水特点：岩溶暗河赋水性极不均一，承压水头高，水文地质勘探和矿井防治水难度

大1、我省晚二叠煤系地层易发生岩溶突水2、部分矿井与嘉陵江组（T1j）、飞仙关组（T1f）、长兴组（P2c）岩溶含水层有关，仍易发生岩溶突水。第35页/共56页类别水源水源进入矿井的途径或方式岩溶水水害薄层灰岩水水害主要为华北石炭二叠纪煤田的太原群薄层灰岩岩溶水（山东省一带为家庄灰岩水），并往往得到中奥陶系灰岩水补给采后冒裂带、断层带及陷落柱，封孔不良的老钻孔，或采掘工作面直接揭露薄层灰岩岩溶裂隙带突水厚层灰岩水水害煤层间接顶板厚层灰岩含水层，并往往受地表水补给采后冒裂带、采掘工作面直接揭露或地面岩溶塌陷坑煤系或煤层底板厚层灰岩水，对煤矿开采威胁最大，也最严重采后底臌裂隙、断层带、构造破碎带、陷落柱或封孔不佳的老钻孔和地面岩溶塌陷坑吸收地表水第36页/共56页案例1：龙滩矿井“10、4”突水事故故第37页/共56页四、断层突水第38页/共56页以断层为采掘边界，断层另一侧（盘）为岩溶强含水层，易发生岩岩溶溶--断断层层突突水水第39页/共56页五、顶、底板突水1、在煤矿开采过程中，煤层底板受采动影响产生破坏，底板隔水层应力场、应变场也会相应发生变化，并在受采动压力和承压水的共同作用下使原有裂隙进一步扩张或产生新的裂隙，地下水便沿裂隙“导升”，导致煤层底板裂隙水的水压和水温发生相应变化，最终导致底板突水事故。2、当导水裂隙带发育高度与上第40页/共56页六、其他突水无效水闸门、电路故障、排水

功能不足、测量严重误差等原因，易导致淹井事故。（主要针对井

下排水设备的安全管理）1、水泵2、水管3、水仓4、配电设备第41页/共56页1、水泵必须有工作、备用和检修水泵，其中：工作水泵：20小时内排出矿井24小时的正常涌水量备用水泵：不小于工作水泵的70％工作水泵和备用水泵的总能力：20小时内排出矿井24小时的最大涌水量检修水泵：排水能力应不小于工作水泵能力的25％水文地质复杂或有突水危险的矿井：主泵房预留水泵位置工作水泵和备用水泵台台完好安全保护检测装置完善、动作灵敏可靠第42页/共56页2、水仓主要水仓：要有主仓和副仓。新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平：正常涌水量在1000m3/h以下时：主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量在1000m3/h以上时：主要水仓的有效容量V＝2(Q+3000)，Q为矿井每小时正常涌水量。但主要水仓的总有效容量：不小于4h的矿井正常涌水量；采区水仓的有效容量：应能容纳4h的采区正常涌水量。第43页/共56页3、配电设置应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵4、排水管路必须有工作、备用的水管，工作能力应与泵相匹配5、主排水设备的安全管理和维护6、规章制度技术资料和司机的第44页/共56页

思考题：某矿为平硐、暗斜井开拓，测得正常涌水量为25m3/h，最大涌水量为40m3/h，计算：1、工作水泵的能力2、备用水泵的能力3、工作和备用水泵的总能力4、检修水泵的能力5、工作水管的能力6、工作和备用水管的总能力7、主要水仓的有效容量8、若矿井正常涌水量为1100m3/h，主要水仓有效容量不得少于多少（注意：主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量）第45页/共56页第三章 矿井水害防治基本措施第一节地面防治水 一、防止井筒灌水 二、防止地表渗水 三、防止地面积水第二节井下防治水一、水文观测与矿井地质工作(查)二、井下探水三、放水(疏干)四、截水五、注浆堵水第46页/共56页第一节 地面防治水

一、建立强大的疏、防、排水系统。《规程》254条 煤矿企业必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，疏水能力和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统第4。7页/共56页1、疏水：是在矿区内部修筑水

2、防水：井口和工业场地应选择在不受洪水威胁的地点、矸

石、炉灰及施工上方必须避开

山洪和河流的冲刷方向。对低

于当地理念最高洪水位的建筑

物，或民用建筑沿河布置收到

河水威胁时，应修筑防洪堤坝。

3、排水：对于内涝区和洪水季节河水有倒流现象的矿区及工业场地，应在泄洪总沟的出口处建立水闸，设置排洪站，向第48页/共56页二、防止井筒灌水

1、慎重选择井筒位置

《规程》255条 井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位，并避开可能发生泥石流、滑坡的地段。2、挖沟排（截）洪

在井口第口49页上/共56页方垂直来水方向布置排洪沟、渠，拦截洪水，三、防止地表渗水1、河流改道将积水排掉，造地复田，消除2、铺整河流3、堵塞通道四、防止地面积水水害隐患五、建立地表水防治工程编制地表水防治工程计划，并认真组织实施六、加强雨季前、雨季间的“三防”准备和检查工作第50页/共56页第二节 井下防治水主要有五个措施：1、查2、探3、放(疏)4、截5、堵第51页/共56页二、结合井下防治水十六字方针井下避灾路线图第52