老空透水灾害探查及防治技术

老空透水灾害探查及防治技术

一、煤矿水害类型及特点

1、水害背景：我国是世界上煤矿水害最严重的国家，水害事故造成了重大经济损失和人员伤亡；据不完全统计，历年以来我国已发生重大突水淹井事故350余起，经济损失上千亿元；仅2005年就发生重大水害事故13起，死亡350人；2010年国家煤监总局通报重大水害事故7起，死亡95人。

2010年1月15日，山西省晋中市灵石县灵石煤矿发生透水事故，死亡4人。事故直接原因是：该矿未按照安全技术规程对破碎离层的顶板先行加固，造成顶板冒落引发已关闭煤矿采空区积水突然倾泄，导致事故发生。

2010年1月19日，山西省吕梁市临县西山晟聚煤业有限公司发生透水事故，死亡3人。事故直接原因是：该公司南区运输上山掘进工作面没有严格按照探放水作业规程进行探放水，对煤层强度变化情况观察不细致，违章作业，致使采空区积水冲垮煤壁，导致事故发生。

2010年3月28日，华晋焦煤公司王家岭矿发生透水事故，死亡38人。事故直接原因是：该矿未探明20101回风巷掘进工作面附近小煤窑老空区积水情况，发现透水征兆后未果断及时采取撤出井下作业人员等措施，掘进作业导通老空积水，造成+583.168m标高以下的巷道被淹和人员伤亡。

2010年6月3日，山西省晋城煤业集团天安公司东沟煤业郊南煤矿发生透水事故，死亡3人，下落不明2人。初步分析，事故直接原因是：该矿主要负责人私自非法组织工人下井作业，作业过程中，三采区回风巷掘进工作面与老窑采空区贯通，导致采空区积水灌入巷道。

2015年4月19日18时50分，山西省同煤集团地煤公司姜家湾煤矿8446采煤工作面发生透水事故，造成21人死亡。经初步分析，事故的直接原因是：8446采煤工作面自开切眼向前推进42米后，老顶来压，顶板垮落，与上部采空区积水导通，涌入采煤工作面和相邻的两个掘进工作面。

2、水害事故类型

A：按水源类型划分：1.地表水水害：大气降水、地表水体。2.老空水水害：古井、老窑、废巷及采空区积水。3.空隙水水害：第三系、第四系松散含水层空隙水。4.裂隙水水害：砂岩、砾岩等裂隙含水层的水。5.岩溶水水害。

来源：顶板（含水层）水、底板（奥灰）水、地表水体、大气降水、老空水。

B：按导水通道划分：断层水、陷落柱水、裂隙煤岩体突水、封闭不良钻孔突水、（直通式通道和渗透式通道突水，其中隐伏陷落柱是造成淹井的主要水害类型）（地表水、含水层水）井筒、钻孔、断层、裂隙带；采空区、老窑破坏区；

C：矿井突水的特点：1.矿井突水具有空间尺度小，时间变化大的特点；2.发生在采掘活动过程中；3.水源和通道二者缺一不可；4.突发性、危害性大；5、可预（测）控（制）性。时间性：实时、滞后。

D矿井水害的危害的具体有：1. 恶化生产环境； 2. 增加生产成本； 3. 缩短设备使用寿命；4. 损失煤炭资源； 5. 引发瓦斯事故； 6. 造成淹井及人员伤亡。

E易发生突水的地点：1、采煤工作面向前的地方。2、急倾斜煤层的采煤工作面。3、采煤工作面遇到封孔质量不好的钻孔。4、掘进工作面掘进工程中。

F透水事故的预兆有：1、煤层发潮、发暗。（由于渗入水，使得煤层变得潮湿、

暗淡。）2、巷道壁或煤壁挂“汗”。3、工作面温度降低，煤壁发凉。4、煤壁挂“红”。（红是因为积水中有铁氧化物。）5、发出水叫声。6、出现雾气。7、工作面有害气体增加。8、顶底板来压，淋水加大。9、出现压力水流。10、打钻时发现钻孔底松软或孔内有水流出。

G防治矿井地表水害的主要措施：

1、留设防水煤柱。

2、河流、河渠改道。

3、水力填充。

4、积水排干。

5、抬高主井、副井、风井的井口标高。

H发现突水预兆时的应急措施：

当井下出现突水征兆时，必须停止作业，撤出受水害威胁地点的人员，并立即报告调度室，发出警报。

二、煤矿防治水技术体系

A：矿井水害预防技术体系

“三测”体系：探测技术体系；预测技术体系；监测技术体系；

“六项”原则：绕避原则（留设各类防治水煤岩柱）；改造原则（地板加固，底板改造、帷幕截流、河流铺底改造）；降势原则（疏水降压、强排疏干）；适应原则（改革采煤方法、减少采动破坏）；隔离原则（防水闸门、水闸墙）；防排水设施（排水系统改造）

B：矿井水害治理技术体系

三、老空水防治技术

（一）老空及老空水探查技术

1、采空区积水探查：

A分类：全充水型、半充水型、小窑水、老空水、古空水

B难点：积水边界难以控制；积水量难以探查；采空区积水对矿井威胁程度难以预测。

C方法：1.地面三维地震、地面瞬变电磁法、地面高密度电法；2.井下直流电法、井下瞬变电磁法；3.水文地球化学探查；4.钻探。

D老空水表现形式：1.同层老空水上水平对下水平的影响；2.浅层老空水对深层开采水平的影响；3.临矿老空水对同层相邻煤矿的影响。

E老空水的特点：1.老空水多分布在煤层浅部；2.长期处于停滞状态，呈褐黄色，具铁锈味、臭鸡蛋味；3.经常积存CO、CO2、H2S等气体；4.以静储量为主；5.有一定的静水压力

F老空透水特点：1.老空水积水量大；2.来势凶猛；3.破坏防隔水煤柱。

G老空透水征兆：1.煤层内部发出吱吱叫声；2.煤层变暗；3.煤层发汗、发潮、变冷；4.工作面掌头变冷；5.水色变为铁锈红。

H老空水探查内容：1.老空积水范围及边界；2.老空区与采掘空间平面之间相对位置关系；3.老空水积水量Q积=Q采+Q巷（Q采=采区面积*采高*积水系数0.5-0.8*煤层倾角1/COSa；Q巷=积水巷道断面*巷道长度*积水系数0.8-1.0）；4.老空积水形成的水压。

I老空透水原因：1.物探与钻探不能有效验证；2.探水钻孔设计不合理，钻孔终点未接近老空区；3.急倾斜煤层开采隔水煤柱留设尺寸不够。

（二）探放老空水

A采掘工作面遇到哪些情况必须确定探水线进行探放水？

（1）接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿；

（2）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱；