矿井水害防治基础知识.ppt
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1、矿井水害防治基础知识矿井水害防治基础知识 背景意义 我国是一个煤炭资源丰富的国家,在我国煤炭资源储量中,我国是一个煤炭资源丰富的国家,在我国煤炭资源储量中,有很大一部分受水害威胁。煤矿水害给国家和人民生命财产造有很大一部分受水害威胁。煤矿水害给国家和人民生命财产造成的损失是巨大的。所以水害的威胁就成了煤矿生产的重大灾成的损失是巨大的。所以水害的威胁就成了煤矿生产的重大灾害之一,我们必须提高警惕,做好煤矿防治水工作。害之一,我们必须提高警惕,做好煤矿防治水工作。2013年年1月月3日凌晨日凌晨4时许,肃南县金源煤矿时许,肃南县金源煤矿9名工人分别在名工人分别在主井进行维修作业时,矿井突发透水事故
2、,主井进行维修作业时,矿井突发透水事故,4人未及时逃生,人未及时逃生,经抢救无效丧生。经抢救无效丧生。5名伤者被送往永昌县医院救治,经治疗后名伤者被送往永昌县医院救治,经治疗后返回原籍。返回原籍。2010年年3月月28日日14时时30分左右,中煤集团一建公司分左右,中煤集团一建公司63处碟处碟子沟项目部施工的华晋公司王家岭矿北翼盘区子沟项目部施工的华晋公司王家岭矿北翼盘区101回风顺槽发回风顺槽发生透水事故,初步判断为小窑老空水。事故造成生透水事故,初步判断为小窑老空水。事故造成153人被困。人被困。经全力抢险,经全力抢险,115人获救,另有人获救,另有38名矿工遇难。名矿工遇难。基本知识 由
3、于经济体制改革,我国现有国有重点煤矿、由于经济体制改革,我国现有国有重点煤矿、国有地方煤矿、乡镇煤矿、股份制煤矿、合资煤国有地方煤矿、乡镇煤矿、股份制煤矿、合资煤矿和个体煤矿等,按矿和个体煤矿等,按井型井型大小可分为:大小可分为:大型煤矿(年生产能力120万吨以上的煤矿)中型煤矿(年生产能力在45-90万吨的煤矿)小型煤矿(年生产能力在30万吨以下的煤矿)按按建设类别建设类别可分为:基建煤矿、生产煤矿、可分为:基建煤矿、生产煤矿、技改煤矿、资源整合煤矿等。技改煤矿、资源整合煤矿等。防治水十六字原则 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 防治水规定防治水规定中提到中提到“防治水工作应防治水工作
4、应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,采取防、堵、疏、排、截的综合治理采的原则,采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。措施。”“预测预报预测预报”是水害防治的基础,是指在查清矿井水是水害防治的基础,是指在查清矿井水文地质条件基础上,运用先进的水害预测预报理论和文地质条件基础上,运用先进的水害预测预报理论和方法,对矿井水害做出科学分析判断和评价;方法,对矿井水害做出科学分析判断和评价;“有疑必探有疑必探”是指根据水害预测预报评价结论,对可是指根据水害预测预报评价结论,对可能构成水害威胁的区域,采用物探、化探和钻探等综能构成水害威胁的区域,
5、采用物探、化探和钻探等综合探测技术手段,查明或排除水害;合探测技术手段,查明或排除水害;“先探后掘先探后掘”是指先综合探查,确定巷道掘进没有水是指先综合探查,确定巷道掘进没有水害威胁后再掘进施工;害威胁后再掘进施工;“先治后采先治后采”是指根据查明的水害情况,采取有针对是指根据查明的水害情况,采取有针对性的治理措施排除水害隐患后,再安排采掘工程,如井性的治理措施排除水害隐患后,再安排采掘工程,如井下巷道穿越导水断层时必须预先注浆加固方可掘进施工,下巷道穿越导水断层时必须预先注浆加固方可掘进施工,防止突水造成灾害。防止突水造成灾害。“防防”主要指合理留设各类防隔水煤(岩)柱和修建各类主要指合理留
6、设各类防隔水煤(岩)柱和修建各类防水闸门或防水墙等,防隔水煤(岩)柱一旦确定后,不防水闸门或防水墙等,防隔水煤(岩)柱一旦确定后,不得随意开采破坏;得随意开采破坏;“堵堵”主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层或导水断层、主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层或导水断层、裂隙和陷落柱等通道;裂隙和陷落柱等通道;“疏疏”主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压;主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压;“排排”主要指完善矿井排水系统,排水管路、水泵、水仓主要指完善矿井排水系统,排水管路、水泵、水仓和供电系统等必须配套;和供电系统等必须配套;“截截”主要指加强地表水(河流、水库、洪水等)的截流主要指加
7、强地表水(河流、水库、洪水等)的截流治理。治理。五项治理措施 矿井透水前的主要征兆(1)挂红。矿井水中含有铁的氧化物,在它通过煤岩裂)挂红。矿井水中含有铁的氧化物,在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面煤岩体表面时,会呈现暗红色水锈,隙而渗透到采掘工作面煤岩体表面时,会呈现暗红色水锈,这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。(2)挂汗。积水区的水在自身压力作用下,通过煤岩裂)挂汗。积水区的水在自身压力作用下,通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上结成许多水珠。隙而在采掘工作面的煤岩壁上结成许多水珠。(3)水叫。含水层或积水区内的高压水,向煤岩裂隙挤)水叫。含水层或积水
8、区内的高压水,向煤岩裂隙挤压时,与两壁摩擦会发出压时,与两壁摩擦会发出“嘶嘶嘶嘶”叫声,这说明采掘工作叫声,这说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了。面距积水区或其他水源已经很近了。(4)空气变冷。采掘工作面接近积水区域时,空气温度会下降,)空气变冷。采掘工作面接近积水区域时,空气温度会下降,煤壁发凉,人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉。煤壁发凉,人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉。(5)出现雾气。当采掘工作面气温较高时,从煤壁渗出的积水,)出现雾气。当采掘工作面气温较高时,从煤壁渗出的积水,会被蒸发而形成雾气。会被蒸发而形成雾气。(6)顶板淋水加大;顶板来压,底板鼓起。)顶板淋水加大;顶
9、板来压,底板鼓起。(7)水色发混,有臭味。)水色发混,有臭味。(8)采掘工作面有害气体增加。积水区向外散发瓦斯、二氧化)采掘工作面有害气体增加。积水区向外散发瓦斯、二氧化碳、硫化氢等有害气体。碳、硫化氢等有害气体。(9)裂隙出现渗水等。如果出水清静,则离积水区较远;若浑)裂隙出现渗水等。如果出水清静,则离积水区较远;若浑浊,则离积水区已近浊,则离积水区已近 矿井水文地质类型划分矿井水文地质类型划分1、概念概念:矿井水文地质类型也就是通常所说的矿床水文:矿井水文地质类型也就是通常所说的矿床水文地质类型,两者划分的原则和依据基本相同。但由于矿井仅是地质类型,两者划分的原则和依据基本相同。但由于矿井
10、仅是矿床的局部开发地段,涉及范围小,受开采影响明显,因此分矿床的局部开发地段,涉及范围小,受开采影响明显,因此分类的基本出发点也不完全相同。类的基本出发点也不完全相同。2、目的目的:矿井水文地质类型划分的目的是分析矿井水文:矿井水文地质类型划分的目的是分析矿井水文地质条件,确定水文地质类型,指导矿井防治水工作,通过采地质条件,确定水文地质类型,指导矿井防治水工作,通过采取有效的防治水措施,确保煤矿安全生产。取有效的防治水措施,确保煤矿安全生产。3、国内外矿床水文地质分类简介国内外矿床水文地质分类简介由于地区和研究者的由于地区和研究者的观点不同,国内外点不同,国内外许多多专家和学者曾提家和学者曾
11、提出出过各种分各种分类方案。方案。1940年,前年,前苏联的的.谢戈列夫提出的第戈列夫提出的第一个一个矿床水文地床水文地质分分类方案依据的是地方案依据的是地质断面特征。他把断面特征。他把矿床床分分为三三类:第:第类,地,地质断面中主要是断面中主要是坚硬裂隙岩硬裂隙岩层的的矿床;床;第第类,地,地质断面中主要是松散砂断面中主要是松散砂质和黏土和黏土质岩岩层的的矿床;第床;第类,地,地质断面中主要是喀斯特和易溶岩断面中主要是喀斯特和易溶岩层的的矿床。其后又有床。其后又有.C.普普罗霍洛夫(霍洛夫(1945,1951)等多人,先后从不同角度提出)等多人,先后从不同角度提出了自己的分了自己的分类。我国
12、矿床水文地质的分类始于我国矿床水文地质的分类始于20世纪世纪50年代。就煤年代。就煤矿床而言,矿床而言,1955年燃料工业部苏联专家年燃料工业部苏联专家.克兰尼涅夫按克兰尼涅夫按照地质、水文地质及开采条件,将我国煤田划分为具有裂照地质、水文地质及开采条件,将我国煤田划分为具有裂隙性的坚硬岩石且在煤层的顶板以上覆盖着厚层充水性强隙性的坚硬岩石且在煤层的顶板以上覆盖着厚层充水性强的疏松岩层的煤田、具有裂隙性坚硬岩石的煤田和具有喀的疏松岩层的煤田、具有裂隙性坚硬岩石的煤田和具有喀斯特化岩石的煤田等三种水文地质类型,这是国内最早的斯特化岩石的煤田等三种水文地质类型,这是国内最早的煤矿床水文地质分类。煤
13、矿床水文地质分类。1958年煤炭工业部沈尔炎按照开采方式,将我国煤田分年煤炭工业部沈尔炎按照开采方式,将我国煤田分为地下和露天开采两组;每组又根据矿山岩层的充水性分为地下和露天开采两组;每组又根据矿山岩层的充水性分为疏松岩石、裂隙坚硬岩石和半坚硬岩石、喀斯特化岩石为疏松岩石、裂隙坚硬岩石和半坚硬岩石、喀斯特化岩石等三种水文地质类型;每一类型再按自然地理条件、地质等三种水文地质类型;每一类型再按自然地理条件、地质构造、工程地质和水文地质特征,分为简单、复杂、极复构造、工程地质和水文地质特征,分为简单、复杂、极复杂三类。杂三类。1962年地质部与煤炭工业部制定的年地质部与煤炭工业部制定的矿区水文地
14、质工作规范矿区水文地质工作规范(暂行)(第一分册煤及油页岩)中,根据我国的自然地(暂行)(第一分册煤及油页岩)中,根据我国的自然地理、地质及水文地质特征,将煤田划分为充水岩层以疏松未胶理、地质及水文地质特征,将煤田划分为充水岩层以疏松未胶结岩层为主、以坚硬裂隙岩层为主、以喀斯特溶洞化岩层为主结岩层为主、以坚硬裂隙岩层为主、以喀斯特溶洞化岩层为主和以坚硬裂隙或喀斯特溶洞化岩层为主,并为厚的疏松含水层和以坚硬裂隙或喀斯特溶洞化岩层为主,并为厚的疏松含水层覆盖的煤田等四种水文地质类型;每类又根据煤田水文地质条覆盖的煤田等四种水文地质类型;每类又根据煤田水文地质条件复杂程度划分为水文地质条件简单、中等
15、、复杂、极复杂。件复杂程度划分为水文地质条件简单、中等、复杂、极复杂。1990年武强根据成煤时代(类)、充水水源(亚类)、充水年武强根据成煤时代(类)、充水水源(亚类)、充水方向(型)和充水方式(亚型),提出了中国华北型煤田矿床方向(型)和充水方式(亚型),提出了中国华北型煤田矿床水文地质类型划分方案。水文地质类型划分方案。为了指导煤矿防治水工作,煤炭工业部于为了指导煤矿防治水工作,煤炭工业部于1984年颁发的年颁发的矿井水文矿井水文地质规程地质规程(试行)中,首次提出了矿井水文地质类型的划分方案。(试行)中,首次提出了矿井水文地质类型的划分方案。与此同时,地矿系统也曾先后提出过若干矿床水文地
16、质类型划分方与此同时,地矿系统也曾先后提出过若干矿床水文地质类型划分方案。其中,影响较大的是原地质矿产部水文地质工程地质局和水文地质案。其中,影响较大的是原地质矿产部水文地质工程地质局和水文地质工程地质研究所工程地质研究所1959年提出的年提出的中国固体矿床水文地质分类方案中国固体矿床水文地质分类方案,该,该方案奠定了按主要充水岩层划分矿床水文地质类型的基础。方案奠定了按主要充水岩层划分矿床水文地质类型的基础。此后,此后,1982年地质矿产部在其颁发的年地质矿产部在其颁发的矿区水文地质工程地质普查矿区水文地质工程地质普查勘探规范勘探规范中,提出了新的矿床水文地质勘探类型;中,提出了新的矿床水文
17、地质勘探类型;1986年,全国矿产年,全国矿产储量委员会在其颁发的储量委员会在其颁发的煤炭资源地质勘探规范煤炭资源地质勘探规范中,也提出了新的煤中,也提出了新的煤矿床水文地质勘探类型。上述两个分类基本上大同小异,无本质区别。矿床水文地质勘探类型。上述两个分类基本上大同小异,无本质区别。煤矿防治水规定指出煤矿防治水规定指出:“根据矿井受采掘破根据矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度,井开采受水害影响程度以及防治水
18、工作难易程度,矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂等复杂等4种种”。含水层富水性的等级标准含水层富水性的等级标准 按钻孔单位涌水量(按钻孔单位涌水量(q),含水层富水性),含水层富水性注注分为以下分为以下4级:级:1.弱富水性:弱富水性:q0.1 L/(sm);2.中等富水性:中等富水性:0.1 L/(sm)q1.0 L/(sm);3.强富水性:强富水性:1.0 L/(sm)q5.0 L/(sm);4.极强富水性:极强富水性:q5.0 L/(sm)。1.1.单位涌水量以单位涌水量以井田主要充水含井田主要充水含水层中有代表性水层中有代表性的为准
19、。的为准。2.2.在单位涌水量在单位涌水量q q,矿井涌水量,矿井涌水量Q Q1 1、Q Q2 2和矿井突水量和矿井突水量Q Q3 3中,以最大值作为中,以最大值作为分类依据。分类依据。3.3.同一井田煤层较同一井田煤层较多,且水文地质条多,且水文地质条件变化较大时,应件变化较大时,应当分煤层进行矿井当分煤层进行矿井水文地质类型划分。水文地质类型划分。4.4.按分类依据就按分类依据就高不就低的原则,高不就低的原则,确定矿井水文地确定矿井水文地质类型。质类型。注:注:本类型划分所考虑的各种因素(指标)具有同等地位,本类型划分所考虑的各种因素(指标)具有同等地位,并且为了煤矿生产安全,类型划分采用
20、就高不就低的原并且为了煤矿生产安全,类型划分采用就高不就低的原则。例如,根据矿井及其周边老空水分布状况,某矿井则。例如,根据矿井及其周边老空水分布状况,某矿井应为极复杂类型,但其它指标均未达到极复杂类型要求,应为极复杂类型,但其它指标均未达到极复杂类型要求,采用就高不就低的原则,将该矿井定为水文地质条件极采用就高不就低的原则,将该矿井定为水文地质条件极复杂类型矿井;同理,在单位涌水量复杂类型矿井;同理,在单位涌水量q、矿井涌水量、矿井涌水量Q1、Q2和突水量和突水量Q3,以最大值作为分类依据。,以最大值作为分类依据。同一井田内煤层较多且水文地质条件变化较大时,同一井田内煤层较多且水文地质条件变
21、化较大时,应分煤层进行矿井水文地质类型划分。例如,华北型煤应分煤层进行矿井水文地质类型划分。例如,华北型煤田,开采上组煤时,矿井可能是水文地质简单或中等类田,开采上组煤时,矿井可能是水文地质简单或中等类型的,而开采下组煤层则可能是水文地质条件复杂或极型的,而开采下组煤层则可能是水文地质条件复杂或极复杂的矿井。复杂的矿井。4、矿井水文地质类型划分依据矿井水文地质类型划分依据 根根据据我我国国的的矿矿井井水水文文地地质质特特征征和和主主要要影影响响因因素素,矿矿井井水水文文地地质质类类型型的划分依据如下:的划分依据如下:(1)受采掘破坏或影响的含水层及水体。其中包括含水层性质)受采掘破坏或影响的含
22、水层及水体。其中包括含水层性质及补给条件和单位涌水量。受采掘破坏或影响的含水层也就是矿井及补给条件和单位涌水量。受采掘破坏或影响的含水层也就是矿井充水的主要含水层。例如,在华北型煤田中开采上组煤层时可能主充水的主要含水层。例如,在华北型煤田中开采上组煤层时可能主要是顶板砂岩含水层,而在开采太原组底部煤层时可能是煤层底板要是顶板砂岩含水层,而在开采太原组底部煤层时可能是煤层底板奥陶系灰岩含水层和顶板薄层灰岩含水层。单位涌水量奥陶系灰岩含水层和顶板薄层灰岩含水层。单位涌水量q是反映充水是反映充水含水层富水性的重要指标,含水层富水性的重要指标,q的取值应以井田内主要充水含水层中有的取值应以井田内主要
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