水害基本类型及特征讲稿.ppt
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1、关于水害基本类型及特征第一页,讲稿共七十九页哦一、水害定义 矿井水:是指在矿井开拓、采掘过程中,渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入工作面的任何水源水,统称矿井水。矿井突水:凡是因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故,称为矿井突水。矿井水害:指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局部或全部被淹没的矿井涌水事故,都称之为矿井水害(灾)。第二页,讲稿共七十九页哦(1)、造成人员伤亡。水害是煤矿五大灾害事故之一。水火无情”、“火烧一线,水漫一片”。煤矿一旦发生透水,可能造成大量井下人员伤亡。
2、(案例)(2)、造成重大经济损失。机电设备被淹工作面、采区被淹。(案例)(3)、增加煤炭开采成本。(4)、生产作业环境恶劣。顶板淋水、底板突水、两帮渗水等现象。(5)、降低煤炭资源利用率。为了预防煤矿透水事故,必须留设相当规模的防隔水煤柱,从而使煤炭不能得到充分开采和利用。(6)、地下水位大幅度下降。在岩溶水矿区,由于矿井长期大量排水,使地下水位大幅度下降,产生大量的地表塌洞,这种塌洞直径由几米至几十米不等,造成农田塌陷、民房倒坍、河流中断、交通破坏等。1、水害危害二、水害介绍第三页,讲稿共七十九页哦形成矿井水害的基本条件:一是必须有水源;二是必须有沟通水源与井下巷道的通道;三是必须有足够的充
3、水强度。2、水害形成基本条件二、水害介绍第四页,讲稿共七十九页哦3、水害类型划分二、水害介绍砂岩裂隙水砂岩裂隙水老空水老空水孔隙水孔隙水地表水地表水第五页,讲稿共七十九页哦返回孔隙水返回孔隙水返回钻孔水返回钻孔水第六页,讲稿共七十九页哦主要水害类型4、水害类型划分地表水孔隙水裂隙水灰岩水断层水老空水钻孔水陷落柱水井筒水二、水害介绍第七页,讲稿共七十九页哦4、水害类型划分老空水害:“老空”是指大、小煤矿采后留下的老采空区、老巷、老硐的统称。老空水积存于生产、开拓水平以上,以及工作面上阶段、上覆煤层老采空区等;当采掘活动进入或接近老采空区时,在水压的作用下,老空区积水突破薄层隔水层而充入采掘工作面
4、。老空区出水,虽然水量一般不会很大,不致造成淹井的危害,但水量集中,来势迅猛,一旦揭露,会突然溃出,具有很大的冲击力和破坏力,对人身安全的危害性极大。(案例)二、水害介绍第八页,讲稿共七十九页哦4、水害类型划分 裂隙水害:煤系砂岩裂隙含水层,在没有地表水、新生界松散层水及其它水源补给的情况下,其动、静储量有限,一般不会对煤矿安全生产形成较大威胁。赋水煤系砂岩裂隙,当采掘工作面揭露时,通过原生、后生裂隙向外渗出,表现为巷道、工作面顶板滴、淋水,也可沿岩层层面向外流淌。谢桥矿1121(3)工作面9.18出水事故丁集矿西一采区-890m标高回风巷四岔门附近出水顾桥矿1113(3)综采工作面出水情况二
5、、水害介绍第九页,讲稿共七十九页哦4、水害类型划分井筒水害:穿过松散含水层的井筒,当井壁出现裂缝、空洞时,在水压作用下,井壁外含水层水透过井壁充入井筒内而出水。潘一矿“4.8”东风井井筒出水事故新集“4.18”以及潘三矿“2.18”出水事故谢桥矿副井“11.24”出水事故孔隙水害:亦称煤系上覆新生界松散含水层,因防隔水煤柱留设尺寸过小,在水的自重力作用下,松散层水通过采后导水裂隙带及冒落带充入工作面;或煤系地层与上覆含水体无粘土类隔水层,散层水通过煤系砂岩原生裂隙下渗进入采掘工作面。(见图)二、水害介绍第十页,讲稿共七十九页哦4、水害类型划分钻孔水害:穿越松散含水层或煤系底板灰岩含水层的钻孔,
6、当未封或封孔不良时,含水层水通过钻孔充入采掘工作面而出水。未封及封闭不良钻孔由于本身可能含水,且能沟通钻孔所穿过的各含水层,向采掘空间充水。一般在水压大的情况下未封及封闭不良钻孔成为矿井的充水通道。顾桥井田有封闭不合格钻孔13个,未封钻孔15个,情况不明钻孔3个,均要根据不同情况采取留设煤柱,启封后重新封孔,超前探放等措施。(见图)二、水害介绍第十一页,讲稿共七十九页哦4、水害类型划分断层水害:因断层(带)及附近原生裂隙发育、存在储水空间,地下水在水压的作用下,通过长期的径流、运移,常积聚在断层带内,当采掘工作面接近或揭开断层(带)时,在水压的作用下充入工作面;此外,当断层与含水层沟通时,含水
7、层水可通过断层不断地补充进入采掘工作面,而形成长期出水。二、水害介绍第十二页,讲稿共七十九页哦4、水害类型划分灰岩水害:赋存和运移于灰岩地层孔隙中的地下水。因煤层底板距灰岩含水层层间距近隔水层薄,加之采后产生的裂隙或有断层构造弱面,底板高水压灰岩水通过原生、后生裂隙或断裂构造进入到采掘工作面而出水。灰岩含水层具有厚度大、分布广、区域连通性好、地下水补给量大的特点,一旦发生突水将产生严重后果。(范各庄案例)(邢台案例)淮南老区1978年以前发生对生产有影响的A组煤层底板灰岩出(突)水28次,其中最大的一次1977年10月14日的谢一矿33113工作面出水,瞬时出水量1002m3/h,稳定水量77
8、2m3/h,造成33采区和三水平被淹。二、水害介绍第十三页,讲稿共七十九页哦 陷落柱水害:该类含水层不仅有丰富的静贮量,同时具有较大的补给量。所以一旦发生陷落柱型突水,其突水水量往往较大。该含水层赋存于煤系地层之下一定的深度,且在煤层和含水层之间存在有一定厚度的隔水层,奥陶系灰岩含水层往往在平面上延展的范围较大,其主要在地势较高处的裸露露头区接受大气降水或地表水补给,在煤层之下的含水层水往往处于高承压状态,一旦发生突水,往往呈现出突水点水压大,突水流速高的特点。(桃园煤矿“2.3”透水事故)4、水害类型划分二、水害介绍第十四页,讲稿共七十九页哦工作面O24、水害类型划分二、水害介绍第十五页,讲
9、稿共七十九页哦4、水害类型划分地表水害:地表河流、水库、塌陷积水塘等地表水体以及雨季洪水,通过井筒、采后塌陷坑、煤系含水层露头、岩溶塌陷漏斗等直接或间接地透入矿井,也可因防水煤柱留设过小,采后导水裂隙带及冒落带触及地面水体,通过导水裂隙带、冒落带渗、溃入工作面而充水。新庄孜井田内个体小井透地表水直接溃入大井事故淮南乐方陶瓷有限公司升平粘土矿“9.29”井筒透水二、水害介绍第十六页,讲稿共七十九页哦三、透水征兆(2)挂汗(3)煤壁变冷(4)出现雾气(1)挂红(5)水叫(7)顶板来压(8)水色发浑,有臭味,这是接近老空区积水的征兆(9)工作面有害气体增加(6)顶板淋水加大(10)裂缝出现渗水 第十
10、七页,讲稿共七十九页哦三、透水征兆1、透水一般征兆煤层发潮发暗由于水的渗入,使煤层光泽明显变暗淡,如果挖去一层仍是这样说明附近有积水。巷道壁或顶板“挂汗”积水通过岩石微小裂隙时凝聚于岩石表面的水珠,顶板“挂汗”多呈尖形水珠。而煤炭自然发火预兆中的“挂汗”则常常是平行水珠,为蒸汽凝结于顶板而形成。煤层变凉煤层含水时能吸收人体的热量,用手触摸时会有发凉的感觉,而且手放的时间越长感到越凉。它还可使空气变冷、产生雾。第十八页,讲稿共七十九页哦工作面顶板淋水加大工作面顶板淋水加大有时可出现压力水头。从煤层或岩层裂缝中挤出从煤层或岩层裂缝中挤出“嘶嘶嘶嘶”水叫声水叫声表示有涌出危险;出现压力水流,这是离水
11、源很近的征兆;若出水混浊,说明离水源较近;若出水清净,说明距离水源稍远。工作面有害气体增加工作面有害气体增加积水区向外散出的主要有害气体有硫化氢、二氧化碳、甲烷等。煤壁或巷道煤壁或巷道“挂红挂红”水的酸度大、味发涩、有臭鸡蛋味,通常属于“死水”,这是老空积水的征兆。三、透水征兆1、透水一般征兆第十九页,讲稿共七十九页哦三、透水征兆2、不同水源的透水征兆(1)、老空水透水征兆由于老空水积存时间较长,水量补给较差,故称之为“死水”。老空水透水征兆有挂红、酸性大、水叫、发涩等特点,特别是带有异常明显的臭鸡蛋味。(2)、断层水透水征兆断层水破碎带中的地下水一般是流动的,补给也较充分,故称“活水”。所以
12、,很少出现挂红现象,水无涩味而发甜。在岩巷中遇到或接近断层水时,有时在岩缝中可见到淤泥,水较混浊多呈黄色。另外,当采掘面接近含水断层破碎带时,会出现来压、淋水增大等现象。第二十页,讲稿共七十九页哦三、透水征兆2、不同水源的透水征兆(3)(3)、工作面底板灰岩含水突水征兆 工作面压力增大,底板鼓起 工作面底板产生裂隙,并逐渐增大 沿裂隙或煤帮向外渗水 底板破裂,沿裂隙有高压水喷出,伴有“嘶嘶”声和刺耳水声 底板发生“底爆”,伴有巨响,水大量涌出第二十一页,讲稿共七十九页哦 防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。五项治理措施是水害治理
13、的基本技术方法。“防”主要指合理留设各类防隔水煤(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,不得随意开采破坏;“堵”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;“疏”主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压;“排”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;“截”主要指加强地表水(河流、水库、洪水等)的截流治理。四、水害防治措施第二十二页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施1、水害综合治理措施-防“防”主要指合理留设各类防隔水煤(岩)柱和修建各类防水闸门或防水墙等。第二十三页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施“堵”主要指注浆封堵
14、具有突水威胁的含水层或导水断层、裂隙和陷落柱等通道。1、水害综合治理措施-堵第二十四页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施“疏”主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压。1、水害综合治理措施-疏第二十五页,讲稿共七十九页哦矿井排水是利用排水设备,将流入水仓的水直接排至地表的防治水方法,是煤矿生产中的基本环节。排水方式主要包括以下三种:直接排水、分段排水以及混合排水。我矿采用分段排水。先将13-1、11-2下山采区积水排至-780m中央水仓,再由中央水仓排至地面污水处理厂。1、水害综合治理措施-排水平排水泵水仓排水管路排水去向型号功率(kw)扬程(m)台数单台额流量工作备用总容积趟数管径正常趟数
15、-796mMDS420-96*102000886.95420m3/h2+24800m34325mm1污水处理厂-780m200SGD*101800935.17420m3/h3+36800m34325mm1污水处理厂-880mMD280-43-53152152280m3/h1+1600m32273mm1中央水泵房北一13-1下山采区泵房MD280-43*63552583280m3/h1+1630m32273mm1中央水泵房四、水害防治措施第二十六页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施“排”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。我矿中央泵房、南区泵房、13-1、11-2下
16、山采区泵房均符合相关要求。重点是采掘工作面排水系统,做到与开采“三同时”,工作面有效排水能力不小于预计最大涌水量的1.5倍。(预计最大涌水量在地质说明书中有明确的数据)采掘工作面排水系统分为五部分:排水泵、排水管、开关、电缆以及水漾。排水系统要做到能随时开启排水的能力。排水泵:确保现场要有两台排水泵,做到一用一备。流量要满足安全生产需求,下山施工工作面排水泵要有足够的扬程。排水管:始终保持与排水泵相连接;管径要满足排水泵排水要求。开关、电缆:要满足排水泵排水要求。水漾:大小要符合措施要求;经常清淤;必要时要有沉淀池。1、水害综合治理措施-排第二十七页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施 井口及工
17、业广场重要建构筑物的室内地坪标高,要高于当地最高洪水位。淮南矿区有记录以来最高洪水位为24.82m(1954年)。顾桥矿井口及工业广场重要建构筑物地坪标高为25.60m。1、水害综合治理措施-截第二十八页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施 未封闭的钻孔,孔口应高出当地最高洪水位,并加盖;报废的井筒和钻孔应采用粘土、水泥等隔水材料进行充填封闭。1、水害综合治理措施-截第二十九页,讲稿共七十九页哦孔隙水水害防治措施:采取的主要防治措施是“隔”或“疏”两种方法。其“隔”就是留设足够的防水煤(岩)柱,隔断煤系与上覆含水层间的水力联系;“疏”就是疏干煤系上覆新生界松散含水层水,在含水层无水状态下开采。四
18、、水害防治措施2、不同水害治理措施第三十页,讲稿共七十九页哦井筒水害防治措施:在建井筒:利用人工制冷技术,使地层中的水变成冰。把天然粘土变成冻土,增加其强度和稳定性,隔绝地下水与井筒施工的联系,以便在冻结壁的保护下井筒掘砌施工。冻结深度自地面至基岩风化带下10m左右。使用井筒:每季度观测一次井筒上口与周边地表沉降量,每10天观测一次井筒下口水量;风井井筒利用每年的矿井停产检修时间,调查一次井壁质量与出水点水量。对调查、观测结果及时进行对比分析和核实,当井筒出水量达到6m3/h及以上时,制定方案进行注浆处理。四、水害防治措施2、不同水害治理措施第三十一页,讲稿共七十九页哦灰岩水害:开采受底板灰岩
19、水威胁的煤层,对灰岩水害的防治,应根据赋存条件、直接充水灰岩含水层富水性、控水构造等具体水文条件采取不同的水害防治方法与措施,但概括起来,可以总结为疏水降压、注浆改造、注浆改造与疏水降压相结合三种方法与措施。四、水害防治措施2、不同水害治理措施第三十二页,讲稿共七十九页哦砂岩裂隙水害防治措施:1、动态分析煤系砂岩裂隙含水层的赋水性,对较为赋水区域,在工作面回采前,有针对性采用物探方法对工作面煤层顶板砂岩进行探查;在此基础上,对可能赋水区域,采用打钻探放。2、工作面排水系统,要与工作面开采设计、准备、投产做到“三同时”,排水能力应不低于预计工作面做大涌水量值的1.5倍。3、加强工作面排水设备、设
20、施的日常检修,保持排水系统状态良好。四、水害防治措施2、不同水害治理措施第三十三页,讲稿共七十九页哦 1、日常生产中,全面调查、测绘采掘采掘工作面、各类巷道、小峒室、盲巷、封闭墙及巷帮水泱等,并建立台账、填绘至分煤层采掘工程平面图和矿井充水性图中。2、提交新施工巷道、回采工作面等水文地质资料时,详细分析老空区积水隐患,并反映在提交资料的图纸上。3、根据生产接替计划和矿井采掘工程的平面及空间关系,对各采掘工作面受老空区水水害威胁情况进行逐头、逐面分析排查和预报。4、依据巷道底板标高、积水水头标高等合理圈定“积水线”;依据已圈定的“积水线”,明确“探水线”和“警戒线”。提前编制探放老空水设计与措施
21、,严格按照设计与措施要求超前探放老空水,消除老空水害威胁。老空水害防治措施:四、水害防治措施2、不同水害治理措施第三十四页,讲稿共七十九页哦钻孔水害防治措施:一、对井田区煤炭资源勘探、建设、生产各时期钻孔的封闭质量情况进行逐一分析,分类建立地质、水文地质和封闭不良钻孔台帐,并分别填绘在充水性图、综合水文地质图、采掘工程平面图上。二、对未封或封孔不良钻孔,当具备条件时,应首先考虑进行补封。三、对目前正在使用且不能封闭的钻孔(长观孔、电缆孔),严格按规定留设足够的防水煤岩柱。四、建立完善的工作面排水系统。四、水害防治措施2、不同水害治理措施第三十五页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施2、不同水害治
22、理措施地表水害防治措施:1、按照“三下开采”规程规定留设安全防水煤岩柱。2、若开采近地表水体下煤炭资源,必须遵照以下要求:(l)勘探查明煤系上覆新生界松散层岩性、厚度及组合特征,含隔水性,基岩面起伏变化规律等。(2)预测地表水体下煤层采后导水裂隙带、冒落带高度。(3)科学评价开采近地表水体下安全可靠性,在确保安全条件下进行开采。3、矿井井口和工业场地内建筑物的标高以及各类钻孔孔口标高均要高于24.82m。(淮南有记录以来最高洪水位)第三十六页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施2、不同水害治理措施断层水害防治措施:1、含导水情况不明的断层,工作面掘采接近前,要超前采用钻探方法或采用先物、后钻探联
23、合探查方法探明断层(带)的含导水性。2、过含导水断层(带),要超前打钻放水,并在分析确认无水害威胁施工人员安全的情况下方可恢复向前施工。3、过导水断层前,要完善工作面排水系统,并保持能够随时启动排水。第三十七页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施2、不同水害治理措施陷落柱水害防治措施:1、对地面物探探查发现的疑似陷落柱,应采用物探、钻探、水化学、试验测试等综合方法,查明陷落柱的位置、边界、影响区域以及含导水性等,评价对矿井开采安全影响程度。2、开采接近及过陷落柱影响区,要采用物探超前对巷道前方及底板方向进行循环探查,必要时采用钻探对物探结果进行验证。3、进入陷落柱影响区开采前,制定陷落柱影响区开
24、采人员撤离救援应急预案;同时,对矿井排水系统进行全面检修,保持排水设备、设施状态良好。4、建立完善的工作面、采区排水系统。5、具备条件,在进入陷落柱影响区开采前,建立水闸墙。第三十八页,讲稿共七十九页哦四、水害防治措施3、水害其它治理措施1、工作面采取仰采布置;2、在开采程序上采取由下向上开采。3、加强工作面排水设备、设施的日常检修,保持排水系统状态良好。第三十九页,讲稿共七十九页哦井下透水事故发生时,现场人员应视具体情况行动方案。首先要准确收集以下现场资料并及时汇报。突水地点:巷道点前多少米。顶、底板以及左右帮。突水地点有无明显形变。水量大小:一是现场实测,二是用泵的排水量来衡量。水色:清或
25、浊,水中含煤、矸、砂情况以及含量变化情况。水味:是否有臭味水温:测气员须及时测量出水点水温(不要在巷道积水区测量水温)。五、水害事故的处理与避灾1、准确收集现场资料第四十页,讲稿共七十九页哦五、水害事故的处理与避灾2、应针对以下不同情况,分别采取相应的措施1、若灾情清楚时,涌水量不大,在不威胁现场人员安全的前提下,可采取现场救灾措施,抢运设备,减少灾害损失。当灾情变化时,应迅速撤离。2、若灾情不明,水势较大时,应组织现场人员,按避灾路线,立即逃生。3、若灾情不清,水势凶猛时,又堵住了撤退路线,立即就近撤离到高处避灾。4、撤退时,在正常情况下,应按避灾路线,向上山方向和通风巷道撤退。应尽可能避开
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