矿井水文地质概述及检查要点

PAGEPAGE1第一部分矿井水文地质地下水与矿井水的的基本知识自然界中的水地球上的水，以气态、液态和固态形态存在于大气圈、地球表面及地壳中。地球上的总水量约占地球体积的1﹪，约14亿立方公里。大气圈、水圈、岩石圈里的水，彼此之间有着密切的转换关系，要通过水的循环来实现。大循环、小循环。1）地下水的主要类型：包气带水（土壤、沼泽等）、潜水（冲积层）、承压水（奥灰岩溶水）。2）地下水水质：地下水水质有好多分类方法，如按水的温度分类、按矿化度分类、按酸碱度分类、按硬度分类、按放射性、耗氧量、卫生条件分类等等。2、矿井水的主要来源1）煤层及煤系围岩中的地下水：孔隙水、裂隙水、岩溶水。2）地表水源：河、湖、海、水库、水塘等。3）大气降水的直接渗入。4）老窑及淹没井巷积水。3、矿井水的涌水通道1）自然通道：孔隙、裂隙、岩溶、透水断裂带。2）人为通道：未封闭或封闭质量差的钻孔、回采后顶板冒落和底板鼓胀裂隙、矿井排水后因潜蚀掏空产生的疏通裂隙和地表塌陷。3）影响矿井充水的因素：自然因素地形、煤层上下岩层的组合形式、地表水。人为因素开拓方式、采煤方法、疏干方法。二、矿井水文地质1、矿井水文地质工作的基本任务1)开展矿区（井田）水文地质补充调查、补充勘探和水文地质观测工作。2)为矿井建设、采掘、开拓延深、改扩建提供所需的水文地质资料或专门报告。3)在采掘过程中进行水害分析、预测和防探水。4)开展矿区（井田）专门防治水工程中的水文地质工作。5)为补充和改善矿区（井）生产、生活供水进行调查、勘探，提供水源资料。6)根据需要开展老矿区环境水文地质调查和研究。2、地质类型的划分1)划分依据：矿区水文地质条件、井巷充水及其相互关系、受采掘破坏或影响的含水层性质、富水性、补给条件、单井年平均涌水量、开采受水害影响程度、防治水工作难易程度等。2)煤矿矿井矿井地质类型：水文地质简单、水文地质中等、水文地质复杂、水文地质极复杂。（崔矿为水文地质比较复杂专家意见）3、补充调查与观测1)水文地质补充调查气象资料收集降水量、蒸发量、气温、气压、相对湿度、风向、风速及历年月平均值。地貌调查由地下开采和地下水活动引起的滑坡、塌陷、人工湖等地貌变化，岩溶地貌形态。地质调查地表水体调查井泉调查古井老窑的调查小煤窑调查地面岩溶调查2)水文地质观测地面(略)井下：对新开凿的井筒、主要穿层石门、开拓巷道及时进行水文地质观测和编录。对矿井涌水量进行观测。对井下疏水降压（疏放老空水）钻孔涌水量、水压进行观测。4、文地质基础资料和图纸1)矿井水文地质台帐：矿井涌水量观测成果和台帐、气象资料台帐、地表水文观测成果台帐、钻孔水位及井泉动态观测台帐、抽放水试验成果台帐、井下水文地质钻孔台帐、水文分析成果台帐、水源水质受权污染观测资料台帐、矿区水源井台帐、封闭不良的钻孔台帐等。2)矿井必备的水文地质图纸：矿井充水性图、矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图。对中等和复杂型矿井综合水文地质图、水文地质柱状图、水文地质剖面图、主要含水层等水位线图、井上下防治水系统图等。对极复杂型矿井专门性水文地质图。5、井下采掘工作面的防探水主要有以下内容：倾斜长壁综采工作面的防顶板水、防探老空水、防探底板水、防探断层水、开拓下山防探水、防冲积层（松散层）水、防钻孔水、走向长壁工作面防探顶板水、预防地表水灌入井下等。6、防隔水煤柱的留设有下列情况之一者必须留设防隔水煤（岩）柱：1）煤层露头风化带；2）含水、导水或富含水层相接触的断层；3）矿井水淹区；4）受保护的地表水体；5）受权保护的通水钻孔；6）井田技术边界。7）防水煤柱的留设标准：各类防隔水煤（岩）柱的留设，应编制专门设计并按规定报批，其尺寸大小和留设方法按《水文地质规程》附录八的计算方法留设。另煤层与强含水层或导水断层接触防水煤柱的留设除计算值外，最低限度不得小于20米。相邻矿井之间人为边界防隔水煤柱的留设总宽度不得小于40米。煤矿水害的预防及治理1、矿井水害概述近年来，我国煤矿井下透水事故时有发生。有的甚至造成上百人的伤亡。矿井水害对煤矿职工生命和财产造成了严重的威胁。这就不得不收起人们更大的关注和重视。（几个例子：）矿井水害是煤矿井下五大灾害之一，而且水排在首位（水、火、瓦斯、煤尘、顶板）。我国的矿井水文地质条件是世界上最复杂的国家之一。矿井水害的形式多种多样，水害的存在范围也很广泛（包括地面和井下）。（几个例子：）据不完全统计，在煤矿典型水害事故中，地表水害约占各种水害的10﹪，煤系中砂岩水害约占各种水害的1﹪，松散层水害约占各种水害的4﹪，老窑水害约占各种水害的30﹪，薄层及厚层灰岩水水害约占各种水害的55﹪。例如，2002年崔矿11612工作面透水属砂岩含水层水，水量为1立方米/分钟。1984年6月2日，开滦范各庄矿2171综采工作面陷落柱透水，其峰值水量达到2053立方米/分钟。20小时55分钟淹没年产310万吨的矿井。11名职工遇难。为世界突水之最，导致范各庄、吕家坨被淹，林西矿部分被淹，唐家庄、赵各庄也相继告急。据我国解放以来的一些资料统计显示，1956年1986年30年间，共发生淹井事故222起突水事故1600次，1318人丧生。仅19841985年间，全国就发生因底板突水淹井的事故22起。在我国华北地区大部分为石炭二叠纪煤田，煤系基底为奥陶系石灰岩，岩溶发育，富水性强，水压大。一旦发生透水事故，水量很大，往往会因超矿井排水能力而导致淹井，损失将非常惨重。据2003年资料统计，我国国有矿井中受水威胁的有285对，占国有煤矿总储量的20﹪。由此可见，矿井突水是煤矿安全生产中亟待解决的问题。2、蔚州矿区地下水分布及井下水害概述1)蔚县地下水概述：从地貌上看，蔚县为一群山环抱的封型山间盆地。在沟谷出口处形成规模不等的冲、洪积扇。以南山分水岭为界，北部水通过沟谷注入壶流河水系（蔚县的后续水源地富胜堡水源地就是山前冲洪积扇）。另沿迳流带地下水溢出，形成地表迳流注入壶流河。蔚县盆地地貌景观构成了一个大型而完整的水文地质单元壶流河单元。蔚县矿区地下水迳流以岩溶地下水迳流带为主。岩溶以溶孔、孔洞、溶蚀裂隙、溶洞形态为主。岩溶裂隙之间的水力联系，构成了奥灰地下水迳流通道和储存空间。所以，整个矿区岩溶地下水形成一个由西北至东南的地下水迳流带。2）蔚州矿区井下水害：在蔚州矿区范围内煤系地层中，地下水分为以下几种：地表冲积层潜水、冲积层下河卵砾石水、煤系地层砂岩水、煤系基底奥灰水、煤系基底寒武灰岩水。其中，煤系基底奥灰水属赋水中等的含水层，其它均属于弱含水层。对蔚州矿区煤矿井下来说，水患的主要威胁就是煤系基底奥灰水的威胁（当然砂岩水有时也会造成危害，比方说崔矿首采区612工作面出水）。但就蔚县煤田来说，基底奥灰为奥陶系下统，岩性为白云质灰岩。其岩溶不太发育，富水性较弱。而且从崔家寨井田内东轨大巷以北奥灰缺失。所以，越靠北水越小，靠南部水大（如单候矿就比崔矿水大）。对单候矿的突水事故进行较详细讲解。总体来说，蔚州矿区井下水相对较小，管理好管理。但并不排除透水的可能（单候出水就是个例子）。尤其是采掘活动至五号煤以下时，要特别小心，严格执行《防治水工作条例》及其它防探水原则。安监人员要认真监查把关。3、煤矿水害的防治方法1)地表水防治：在河流的漏水、渗水段铺底，修人工河床或河流部分地段改道。在矿区外围修筑防洪泄水渠道，在采空区外挖沟排洪。填堵通道。建闸设站，排除塌陷区积水或防止河流倒灌。2)井下防水设施：留设防水煤（岩）柱。设置防水闸门及防水闸墙。设排水泵房、水仓、排水管路及排水沟等排水系统。3)井下探放水：探放老空水，探放断层水，探放陷落柱水，探放旧钻孔水，探放旧钻孔水。4)疏干：地表疏干从地面施工垂直钻孔，安装潜水泵，抽排含水层水。地下疏干疏水巷道和放水孔。疏水钻孔井下放水孔、井下吸水孔。联合疏干。5)突水预测：易于突水的构造部位或地段预测、采掘前突水预测、采掘过程突水预测、突水量预测。第二部分地测防治水检查要点一、防治水工作的主要内容1、地面防治水1）矿务局、矿必须查清矿区及地面水流系统的汇水情况，疏水能力和有关水利工程的情况，掌握当地历年降雨量和最高洪水位的资料，以便结合矿区具体条件建立疏水、防水和排水系统。2）井口和工业场地内主要建筑物的地面标高，必须高出当地的历年最高洪水位。对低于当地历年最高洪水位的井口及建筑物，必须采取修筑堤坝及挖掘沟渠等疏通水路的措施。3）井口附近和塌陷区内外的积水或雨水可能浸入井下时，必须根据具体情况采取措施。4）矸石、炉灰、垃圾等杂物，不得堆放在山洪、河流可能冲刷到的地方，以免冲到工业场地和建筑物附近或淤塞河道、沟渠。5）对使用中的钻孔，孔口必须加盖封好。报废的钻孔必须及时封孔，防止地表水或含水层的水流入井下。2、井下防探水1）在受水威胁的地区，必须坚持“有疑必探、先探后掘”的原则。巷道掘进之前，必须采用钻探、物探等方法查清水文地质条件。2）工作面回采前，必须采用物探、钻探或巷探等方法查清工作面内断层、陷落柱等情况。发现充水时，必须立即采取可靠的安全措施或留设防水煤柱，否则，不得开采。3）沿断层防水煤柱边缘布置的工作面，在煤柱附近开切割眼时，必须边掘边探。防水煤柱尺寸必须符合设计规定。4）对小窑老空充水区，充水巷道，导水断层，强含水层，陷落柱，老钻孔等需探放水的地区，必须先探后掘。严格掌握钻孔的超前距离。5）探放水安装钻机、探放水钻孔的布设、钻孔的孔径要求、止水套管的长度等必须符合《煤矿防治水工作条例》的要求。3、矿井排水设施矿井井下排水设施、设备要符合以下要求：1)水泵：必须有工作、备用、检修三套水泵。其中，工作水泵的能力，应在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量，备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70﹪，并且工作和备用水泵的总能力应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25﹪。2)水管：必须有工作和备用两路水管。其能力应能配合工作和备用水泵的排水能力。3)配电设备：应同工作、备用和检测水泵相适应，并能够同时开动工作和备用的水泵。4)泵房出口：至少要有两个。5)水仓；要有主仓和副仓。正常涌水量在每小时1000立方米以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8小时的矿井正常涌水量；正常涌水量在每小时1000立方米以上的矿井，主要水仓的有效容量为V=2（Q+3000），其中V主要水仓的有效容量，Q矿井正常涌水量。主要水仓的总有效容量不得小于4小时的矿井正常涌水量；采区水仓的有效容量应能容纳采区4小时的正常涌水量。矿井正常涌水量和最大涌水量相差特大的矿井，水仓容量应编制专门设计。4、隔离煤柱1）相邻矿井的隔离煤柱，必须按照《矿井水文地质规程》的要求留设。变动井界时须按规定重新留设边界煤柱。若无法重新留设，刚不得改变原划规井田边界。2）受水威胁的矿井，属于下列情况之一的必须留设防水煤柱。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。与强含水层间有水力联系的断层或强导水断层接触的煤层。有大量积水的老窑和老空区。导水、充水的陷落柱与岩溶洞穴。分区隔离开采边界。3)防水煤柱留设要按《规程》规定有专门设计。二、地测防治水检查要点1、地测防治水检查的的依据为《煤矿安全规程》、《矿井水文地质规程》和《煤矿防治水工作条例》。由安监部门对防治水工作进行监督检查。2、地测部门必须依据《矿井水文地质规程》的要求，有计划有针对性地进行矿井水文地质调查、勘探和观测工作，查明矿井的各种充水因素，分析研究地下水运动规律，为防治水工作提供技术依据及有关图纸资料，并根据生产计划安排的需要，提供年度及各种形式的水害预报。3、水文地质条件复杂有突水威胁的矿井，必须建立由总工程师直接领导的防治水专门机构，配备一定数量的专职技术人员（57人），负责矿区的防治水技术工作。安监部门设置专职防治水安全检查员。水文地质条件简单及中等的矿井，可配备兼职防治水安全检查员，矿井防治水技术工作由地测部门兼管。4、有突水危险或受水威胁的矿井，均要按《煤矿安全规程》规定，设置矿井和各水平的人行安全出口，规定避灾路线。5、每个矿井都必须编制防治水规划和在规划指导下的年度计划。地测部门负责提供编制规划、计划所需的地质及水文地质资料图纸。6、按照《矿井水文地质规程》的要求，建立井上下水文地质观测台帐以及能够反映矿井水文地质条件的主要问题的图纸。各矿地测部门每年须提出年度水害预报，采区及采掘工作面水害预报要在地质说明书中提出。7、必须严格做好主、付、风井口、地面安全出口、小煤窑进口以及与矿井有联通关系的防空洞口的防水工作，严防地表水通过它们直接透入井下。对低于当地历年最高洪水位的各类进口及建筑物，必须采取挖沟泄水或筑坝堵水等安全措施。8、认真调查收集井田范围内现正在开采和已经弃采小煤窑的井筒位置、井口标高、开采范围及地面塌陷等资料，每年雨季前写出专题报告。9、除使用观测孔外，各类地面钻孔都必须严格封孔，封孔质量要符合规程要求，对封孔质量不合格的钻孔，应及时采取补救措施。还应建立封孔不良钻孔的专门台帐。10、冲积层、含水冲积层下留设防水煤柱需按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定留设。11、有突水危险的矿井，在受水威胁地区或水文地质条件不清地区进行采掘工程时，必须认真做好水患预报。即年度水患预报、采区或采掘工作面水患预报、水情变异通知书。12、矿井边界煤柱及永久性防水煤柱留设、矿井防排水设施、水仓设计、防水闸门等均要严格按照《煤矿安全规程》、《矿井水文地质规程》要求设计。第三部分矿图一、矿图的种类煤矿在生产和建设的各个阶段均应绘制保存完整的矿图，并要随着实际情况的变化，及时进行修改补充和完善。矿图根据其基本用途不同，分为基本矿图、专用矿图和日常用图。1、基本矿图：是指反映煤矿基本采掘情况、井上下重要自然要素、生产设施的位置及其相互几何关系，用以指挥生产活动所必须的图纸。2、专用矿图：指主要供地测及其它部门掌握和分析有关地测资料而绘制的图纸。3、日常用图：指专门绘制的、日常生产和正常业务活动所需要的图纸。二、基本矿图煤矿主要有八种基本矿图，分别是：井田区域地形图1：2000或1：5000工业广场平面图1：500或1：1000井底车场平面图1：200或1：500采掘工程平面图1：1000或1：2000主要巷道平面图1：1000或1：2000井上下对照图1：2000或1：5000井筒（包括立井和主斜井）断面图1：200或1：500主要保护煤柱图与采掘工程平面图一致（包括平面和断面）八大基本矿图的绘制内容及注记要求：1)井田区域地形图各级平面和高程控制点，注明点号和高程；居民区，包括各类房屋、窑洞和各种公共建筑设施等，单独或总体注记名称；重要的独立地物；各种管线和垣栅；各种道路，注记铁路和主要公路名称；水系及其附属设施，注记河流、湖泊、水库及主要沟渠名称；以等高线和符号表示的地表自然形态及由于生物活动引起的地面特有地貌；土质和植被情况；各种境界线。2)工业广场平面图测量控制点（平面和高程）、井口十字中线基点，注明点号、高程；各种永久和临时建筑物。注记主要建筑物名称；各种井口（包括废弃不用的井口），注明名称、高程；各种交通运输设施。注记主要铁路及公路名称；各种管线和垣栅；供水、排水和消防系统；隐蔽工程；以等高线和符号表示的地表自然形态及由于生物活动引起的地面特有地貌；保安煤柱围护带，注明批准文号。3)井底车场平面图井底车场内的所有生产设施；永久导线点和水准点,注明点号和高程。4)采掘工程平面图井田技术边界保安煤柱及其它边界线,注明名称和批准文号；本煤层以及与开采本煤层有关的巷道（主要巷道应注明名称和月未工作面位置，斜巷应注记倾向和倾角，巷道交叉口、变坡以及平巷等特征点，每隔50100毫米应注记轨面或底板高程）；回采工作面及采空区，注记工作面月未位置、平均采厚、煤层倾角、开采方法、开采年度和煤层小柱状，丢煤区应注明丢煤原因和煤量，注销区应注明批准文号和煤量；永久导线点和水准点，注明点号和高程，临时点根据需要注记；钻孔、勘探线、煤层露头线、风化带、煤层变薄区、尖灭区、陷落柱和火成岩侵入区、煤厚点、煤样点以及实测的主要地质构造；发火区、积水区、煤及瓦斯突出区、冒流砂区等，注明发生时间；井田边界外100米以内的邻矿采掘工程的地质情况、井田范围内的小煤窑及其开采范围；另加绘煤层底板等高线、地面重要工业建筑等。5）主要巷道平面图采掘工程平面图应绘出的内容中的一、二、四、五、六项中的内容；水闸门、水闸墙、永久风门、防火门、突水点和抽放水钻孔等。6）井上下对照图井田区域地形图所规定的主要内容；井下主要开采水平的井底车场、运输大巷、主要石门、主要上下山、总回风道和采区内的重要巷道，回采工作面及其编号；井田技术边界线、保安煤柱的围护带、边界线，并注明批准文号。7）井筒断面图井壁支护材料和衬砌厚度、壁座的位置和厚度、掘砌的月未位置；穿越岩层的柱状，并注明岩层的名称、厚度、距地表的深度和岩性简况，开凿过程中的涌水量和其它水文资料等；地表（锁口）、井底和各中间连通水平的高程注记；井筒竖直程度；附井筒横断面图，标出提升方位、井口坐标；附表列出井中坐标、井筒直径、深度、井口和井底高程，提升方位等。8）主要保护煤柱图平面图上绘出受护对象、围护带、煤层底板等高线和主要断层、煤柱与开采水平或煤柱与开采水平的交面线的水平投影线；剖面图上应绘出地层厚度、各开采水平线、煤层分布、主要断层以及围护带和保护煤柱边界线；附表说明受护对象及其名称，煤柱设计所采用的参数及其依据，围护带及煤柱角点的坐标，煤柱内各煤层的分级储量统计，煤柱设计的批准文号等。二、矿区（矿务局）必备的专用矿图1、矿区必备的测量图矿区井田分布图；矿区地形图；矿区测量控制网图。2、