防治水

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煤矿防治水
煤矿发生透水事故，23人被困，截止 7.17日已有2人遇难，21人仍被困； 2011.8.19内蒙古乌海市南海区长富煤 矿发生透水事故，6人被困；2011.8.23 黑龙江省七台河勃利县恒太煤矿发生透 水事故，26人被困，7天后22人获救。
还将发生多少起透水事故…？
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矿井水灾预防
1、地表水 地面江、河、沟渠、池塘里的积水(地面洪水预防) 《煤炭工业设计规范》第3.2.1条规定，“工业场地应具有稳定的工程地质 条件，避开法定保护的文物古迹、风景区、内涝低洼区、采空区，不受岩 崩、滑坡、泥石流和洪水等灾害威胁。”《煤矿安全规程》第 255 条规定： “矿井井口和工业场地内建筑物的地面标高必须高于当地历年最高洪水位； 在山区还必须避开可能发生泥石流、滑坡等地质灾害危险的地段。矿井井 口及工业场地内主要建筑物的标高低于当地历年最高洪水位的，应当修筑 堤坝、沟渠或者采取其他可靠防御洪水的措施。”规范和规程均是法规， 必须照章执行。(最高洪水位与井口及工业场地高程之关系图)
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矿井水灾预防
积水区
H min
上部采空区积水区下开采下部煤层的最小极限高度
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HK
HL
Hb
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矿井水灾预防
Hmin=Hk+Hl+Hb .
式中 Hmin—最小极限高度，m；Hb—保护带高度，m。 ≥10m。 当上下两层煤之间的垂直距离大于Hmin时，可以在采空积 水区下开采，否则，必须留设煤柱或采取探放水措施后 才能开采。 上述三种煤（岩）柱的留设是在已知水体的情况下确定 煤柱的方法，当未知水体的具体位置，而又怀疑有老空 区积水时，则必须进行探放水。
L 0.5kM
3p
l
20m
式中 L—煤柱留设的宽度，m; k—安全系数，一般取 2—5；M—煤层厚度，m；p—水头压力，Mpa；σl—煤体 抗拉强度，Mpa。
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矿井水灾预防
水头高度 积水区
P
L
老窑积水区防隔水煤柱留设示意图
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M
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矿井水灾预防
③上部采空区积水开采下部煤层时防隔水煤（岩） 柱留设 巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与 水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10倍。 在水淹区下或老窑积水矿井水灾预防区下的煤层 中进行回采时，防隔水煤（岩）柱的尺寸，不得 小于导水裂隙带最大高度与保护带高度之和。也 就是说，小于这个尺寸，未采取探放水，不得在 上部有积水的区域下开采。 如图所示。
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煤矿防治水
甘肃省金塔县金源煤矿发生透水事故， 13人遇难；2010.8.10吉林省通化市宏 远煤矿因强降雨淹没井口，18人被困； 2010.10.27贵州省普定县马场镇煤矿发 生透水事故，12人死亡；2011.6.13贵 州省贵阳市富宏煤矿透水事故，死亡12 人，1人下落不明；2011.6.30湖南省衡 阳都兴煤矿发生透水事故，5人死亡，8 人下落不明；2011.7.2贵州黔南州牛棚
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矿井水灾预防
《规程》第 266 条规定：采掘工作面或其他地 点发现有煤层变湿、挂红、挂汗、空气变冷、 出现雾气、水叫、顶板来压、片帮、淋水加 大、地板鼓起或产生裂隙、出现渗水、钻孔 喷水、底板涌水、煤壁溃水、水色发浑、有 臭味等透水预兆时，应当立即停止作业，报 告矿调度室，并发出警报，撤出所有受水威 胁地点的人员。在原因未查清、隐患未排除 之前，不得进行任何采掘活动。
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矿井水灾预防
4、承压水上的开采 “三下一上”开采指的是建筑物下、铁路下、水体下 和承压水上的开采，属于特殊开采的范畴。 《煤矿安全规程》第269条规定：承压含水层与开采煤 层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时， 可以“带水压开采”，但必须制订安全措施，报企业 主要负责人审批。 《规程》第270条规定：承压含水层与煤层之间的隔水 层能承受的水头值小于实际水头值时，开采前必须采 取下列措施，由企业负责人审批：
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矿井水灾预防
根据上两式计算的Hf 值，即防水煤（岩）柱的高度， 其 结 果 不 得 小 于 20m 。 其 中 ， 采 后 垮 落 带 高 度 Hk=M/(Kp-1) 。式中：M为煤层厚度，m；Kp为岩石碎 胀系数，取1.15-1.25；保护层厚度Hb=6M/n.式中，n为 开采煤层的分层数。 导水裂隙带最大高度(覆岩为中硬岩层)： Hl=100M/(1.6M+3.6)+5.6； 即： H1 20 M 10 煤层覆岩内为坚硬岩层时： H 30 M 10 H 10 M 10 煤层覆岩为软弱岩层时： 式中 ∑M累计采厚，m。
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矿井水灾预 防
西山官地矿洪水灌井事故
1996年8月4日，太原市突降大暴雨，西山山中形成 洪水，洪水通过官地煤矿井田内的小煤窑井口灌入 井下，致使官地煤矿井下大巷被淹，造成33人死亡 的重大人员伤亡和矿井停产事故。
事故原因：a、未对井田内的小煤窑开采情况进行充 分的调查，致使小煤窑与本矿井下巷道沟通，形成 洪水灌入小煤窑后进入大矿的通道；b、未对井田范 围内的废弃小窑进行及时治理，填埋，给洪水涌入 留下了隐患。
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煤矿防治水
煤矿的五大灾害分别为:水、火、瓦斯、煤尘、顶板。 五大灾害中，水是排在第一位的。可见水的危害是很大 的。
每起事故均造成重大的人员伤亡和财 产损失。
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煤矿防治水
一、煤矿水灾的危害性 二、矿井水害的类型 三、矿井水灾预防（重点） 四、井下探放水（重点） 五、探放水注意事项 六、水害防治专项监察
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矿井水灾预防
第268条规定：煤层顶板有含水层和水体存 在时，应当观测垮落带、导水裂隙带、 弯曲带发育高度，进行专项设计，确定 安全合理的防隔水煤（岩）柱厚度。当 导水裂隙带范围内的含水层或老空积水 影响安全掘进和采煤时，应当超前进行 钻探，待彻底疏放水后，方可进行掘进 回采。
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矿井水灾预防
①煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设 a)煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时： Hf=Hk+Hb . 式中 Hf—防隔水煤（岩）柱高度，m； Hk—采后垮落带高度，m； Hb—保护层厚度，m，≥10m. b）煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时： Hf=Hl+Hb 式中 Hl—导水裂隙带最大高度，m。
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矿井水灾预 防 a）安全隔水层厚度t
L 2 L2 8 l p L t 4 l
式中


t—安全隔水层厚度，m； L—巷道底板宽度，m； γ—底板隔水层的平均密度，MN/m3； σl —底板隔水层的平均抗拉强度，Mpa； p—底板隔水层承受的水头压力，Mpa。
矿井防治水
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煤矿防治水
据不完全统计，2010年至今我国煤矿发 生的水害事故有： 2010.3.1内蒙古乌海能源公司骆驼山煤 矿特别重大透水事故，造成32人死亡， 7人重伤；2010.3.28山西华晋焦煤公司 王家岭煤矿特别重大透水事故，造成38 人死亡，115人受伤；2010.7.18
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矿井水灾预防
α
煤层露头被松散富含水位含水 层覆盖时防隔水煤（岩）柱留设
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HL
跨落带高度
H f ＞20m
导水裂隙带最大高度
Hb
矿井水灾预防 ②老窑积水区或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设 在水淹区下侧或老窑积水区下侧的同一煤层中进行开采， 积水区的界限已经查明，或遇到导水断层时，其隔水煤 （岩）柱的留设可参考下面的经验公式计算：
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矿井水灾预防
1、采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头 值降到隔水层能承受的安全水头值以下，并制 订安全措施。 2、承压含水层不具备疏水降压条件时，必须采 取建筑防水闸门、注浆加固底板、留设防水煤 柱、增加抗灾强排能力等防水措施。 承压水上的煤层是否可以安全开采，需要计算 安全隔水层厚度t值和突水系数T值。
矿井水灾预防
积水区 上部煤层 下部煤层
图2 上部煤层采空区积水图
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矿井水灾预防
《煤矿安全规程》第259条规定：相邻矿井的分界 处，应当留防水煤（岩）柱。矿井以断层分界 的，应当在断层两侧留有防隔水煤（岩）柱。 防隔水煤（岩）柱的尺寸，应当根据相邻矿井 的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、 围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素， 在矿井设计中确定。 严禁在各类防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动。
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矿井水灾预防
第 53 条规定：矿井应当根据矿井的地质 构造、水文地质条件、煤层赋存条件、 围岩物理力学性质、开采方法及岩层移 动规律等因素确定相应的防隔水煤（岩） 柱的尺寸。 既然《规定》中要求上述地点必须 留设防隔水煤（岩）柱，那么，在实际 操作中就应该不折不扣地严格执行。
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矿井水灾预防
3、老窑水的预防
老窑水较为复杂，既有同层的老窑采空区，也可能有上部煤层开采后 的采空区积水。因此，对于采空区老窑积水的预防，应区别对待。
同一煤层中的采空区积水区，必须留设防水煤柱。《煤矿防治水规定》 （国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局，2009.12.1起施行） 其中第 52条规定：受水害威胁的矿井，有下列情况之一的，应当留设 防隔水煤（岩）柱：（一）煤层露头风化带；（二）在地表水体、含 水冲积层和水淹区邻近地带；（三）与富水性强的含水层间存在水力 联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；（四）有大量积水 的老窑和采空区；（五）导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴或地下暗河； （六）分区隔离开采边界；（七）受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔 等。
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煤矿水灾的危害性
1、淹没井下巷道，冲毁井下设施， 设备； 2、阻断矿井通风系统，造成通风系
统瘫痪；
3、造成人员伤亡和财产损失。
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矿井水害的类型
矿井水害按照水的来源不同分为三类： 1、地表水（地面水体、地面洪水） 2、采空区、老窑积水 3、地下含水层水（承压水、断层破碎 带水）
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矿井水灾预防
工业场地标高 h＞2m 井筒 最高洪水位
最高洪水位与井口标高之关系
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矿井水灾预防 这就要求进行： 1)气象观测，掌握雨量变化情况； 2)地表水观测，掌握雨季和暴雨后的水位变化情况； 3)地表观测，掌握煤层开采后地表变形及裂缝情况，防止地 表水灌入井下。 典型事例： ①吕梁兴县黄辉头煤矿洪水灌井事故； ②西山煤电官地矿96年8.4洪灾事故 (西山煤电官地矿灌井 事故)。
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矿井水灾预防
2、采空区、老窑积水
采空区老窑积水包括两类， 其一为本开采层位的采空区，如图1 所示； 其二为上部煤层采空区积水，如图2 所示。
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矿井水灾预防
积水区
740 720
实体煤层
700
图1 同一层位（本煤层）的采空区积水示意图
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矿井水灾预防 梁兴县黄辉头煤矿洪水灌井事故 2002.7.23日早6点30分，该矿安排12名工人扩砌回风 巷。15点20分左右，兴县魏家滩镇苏家村一带突降暴 雨，降水量之大为百年罕见，20分钟后，洪水暴涨。 该矿矿长看到雨下得特别大，担心洪水灌入井下，立 即安排人给井下打电话撤人。先听到消息的7名工人立 即从主斜井往外跑，当快到井口时与灌入的洪水相遇， 7人均被冲到井底，经抢救，2名矿工幸免于难，5名矿 工被淹死亡。另外5名矿工看到洪水倾泻下来，从回风 巷跑到副井梯子间后安全撤出。 事故原因：a、井口标高低于最高洪水位；b、突降百年 不遇的暴雨使洪水暴涨；c、井口处未设防洪设施。
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矿井水灾预防
b）突水系数T
T p M
式中
T—突水系数，Mpa/m； p—底板隔水层承受的水头压力， Mpa； M—底板隔水层厚度，m。
33பைடு நூலகம்
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矿井水灾预防 上述第一式适用于掘进工作面，第二式适用于掘进和 回采工作面。 按第一式计算，若底板隔水层实际厚度小于计算值时， 就是不安全的. 按第二式计算，就全国的实际资料来看，底板受构造 破坏块段的突水系数T一般不大于0.06Mpa/m , 正常 块段其突水系数不大于0.1Mpa/m。 0.1和0.06之间有4%的差异，为安全起见，突水系数 以不大于0.06为好。