我国矿井水害的基本特征及防治措施
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矿井水害防治措施一、防治地表水害措施:1、留设防水煤柱,严禁开采煤层露头的防水煤柱。
2、排干积水,对于塌陷坑积水、池塘积水等,采煤工作面生产以前,只要有突水的可能就必须将积水排干方能生产,而且在生产过程中定期查看地面积水。
3、井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位,低于当地历年最高洪水位时,必须建筑堤坝、沟渠或其他防排水措施。
4、使用中的钻孔,必须安装孔口防护盖。
报废的钻孔必须及时封孔。
5、周边废弃井口必须进行充填,井口周围设置挡水堤坝,高程必须高于当地历年最高洪水位。
二、防治老空积水水害措施:1、地测部门测量填图要及时准确,不能漏填,在采掘工程平面图上标明积水区及其最低点的具体位置和积水外缘标高,积水外缘无把握时,外推60m作为积水老空区的警戒线。
2、当采掘工作面接近采空区和老巷道时要先探后采掘。
对采煤工作面生产有威胁的,要把老空水疏干。
掘进工作面需要穿过老巷道时,要把老巷道水疏干。
三、防治断层水水害措施:1、查明断层产状、性质和破碎带等,分析断层的充水条件及采掘工作面同断层(带)在空间上的相互关系,坚持“有疑必探,先探后掘”。
2、当掘进巷道穿过可能导水的断层时,接近断层之前,必须先注浆加固断层带,确认注浆达到要求后,巷道方可穿过断层,同时要加强支护,严防冒顶。
3、如果断层含水丰富或与奥陶纪灰岩联通、含水砂岩联通,不易疏干,则留设断层防水煤柱。
4、在井下用钻探的办法探断层时,要提前清理疏水路线,建立相应排水设施,安装止水套管并且封闭合格。
四、防治砂砺岩水水害措施:砂砺岩多数位于煤层的顶板和底板。
当顶板有厚层状砂岩时,在采煤工作面回采之前,要对顶板进行疏放。
疏放时要有专门的泄水巷(沟)和相应的排水系统。
五、防治砂砺岩水水害措施:砂砺岩多数位于煤层的顶板和底板。
当顶板有厚层状砂岩时,在采煤工作面回采之前,要对顶板进行疏放。
疏放时要有专门的泄水巷(沟)和相应的排水系统。
矿井水害治理的主要措施防治矿井水害的方针是“预防为主,防治结合”。
煤矿应查明矿区和矿井的水文地质情况,编制中长期防治水害规划和年度防治水害计划,并组织实施。
每个矿井要有准确的井上下对照图、地形地质图。
中型以上的矿井,要建立地表移动塌陷观测站,测出本矿的地表移动数据。
有了井上下对照图,就可以知道井下采掘工作面与地面河流、沟渠等的位置关系。
有了地形地质图,就知道煤层、岩层特别是透水岩层(如石灰岩、砂岩)的露头与地形的位置关系,知道这些岩层水的补给水源是河流还是大气降水。
有了地表塌陷移动观测资料,就可知道矿井开采对地表的影响,采空区垮落后形成的“三带”是否与地表水沟通、流入井下,以便采取有针对性的措施。
1)、防治地表水害的措施①、留设防水煤柱。
矿井上方有江、河、湖、海、水库等,对矿井有危害,有透水的可能,而且不能排干,可留设防水煤柱。
②、河流、沟渠改道。
河流、沟渠压在煤层及岩层的露头部分,大量向井下漏水,对采矿有透水的威胁,可以对河流、沟渠改道。
河流向井下漏水时,还可以采取对河床铺底的措施进行防漏。
③、积水排干。
对于塌陷坑积水、池塘积水等,只要有突水的可能就必须将积水排干方能生产,且在生产过程中要定期查看地面积水。
特别是急倾斜煤层采煤工作面出现漏斗形塌陷坑,透水威胁更大。
因此,急倾斜煤层开采时,必须降低开采上限,留设防水煤柱,确保安全。
④、水力充填。
采煤工作面不用垮落法控制顶板,而采用水砂灌注采空区,把采空区顶板支撑起来,降低下沉量,降低对地表下沉的影响,避免水流进入井下。
⑤、抬高主井、副井、风井的井口标高。
为确保雨季安全,要调查矿井周围最高洪水位及山洪暴发的影响,抬高主井、副井、风井的井口标高。
2)、防治井下水害的措施井下水害包括老窑水、采空区积水、老巷道水、钻孔水、断层水、陷落柱水、石灰岩溶洞水、砂岩水、砾岩水、冲积层水等。
①、老窑水的防治A、成立清查老窑情况的组织机构。
B、询访在老窑工作过的老同志,弄清开采年限、开采煤层位置、开采距离和深度以及涌水量大小等。
矿井水害的成因及其防治方法矿井水害是矿井工作中常见的一种灾害,严重影响着矿井的正常生产和安全运行。
矿井水害的成因很复杂,往往是由于矿井地质构造、地表水、地下水、降雨等自然因素影响和矿井开采、排水施工、支护等人为因素共同作用造成的。
为了有效防治矿井水害,保障矿井安全和生产,我们需要深入了解矿井水害的成因及其防治方法。
一、矿井水害的成因1. 矿井地质构造矿井水害的首要成因是地质构造问题,矿井所处的地质构造对地下水的分布和流动起着决定性作用。
断裂、倾斜、褶皱等地质构造对地下水的运移路径和渗流能力有较大影响,会导致地下水突然涌入矿井,引发水害事故。
2. 地表水和地下水地表水和地下水是矿井水害的重要来源,降雨、河流、湖泊等地表水体的水位变化和地下水涌入都会对矿井的水文地质条件产生影响。
尤其是在降雨较多的季节或地区,地下水位上升,很容易导致地下水浸润矿井,形成水害。
3. 矿井开采矿井开采引起地下水动态变化,对矿井水害造成了重大影响。
开采导致地下水位下降及地下水方向改变,增大了矿井涌水的可能性。
开采还会导致地下空洞的形成,矿井支护破坏等现象,进一步加剧了矿井水害的风险。
4. 矿井排水施工矿井排水施工不当也是造成矿井水害的重要原因。
排水系统不完善、排水管道损坏、排水设备失效等情况都会导致矿井水不畅,增加了矿井水害的发生概率。
二、矿井水害的防治方法1. 完善地质构造研究针对矿井所处的地质构造特点,进行详细的地质勘察和地质预测,准确掌握矿井地下水的动态变化规律,防止地质构造对矿井水害造成的不利影响。
2. 加强水文地质监测建立完善的水文地质监测系统,及时监测和掌握矿井地下水位、水压、水质等信息,预防和控制地下水涌入的风险。
3. 合理规划矿井开采开采前应充分评估矿井水害的风险,制定合理的开采方案,采取科学有效的地压控制、支护加固等措施,减少地下水涌入和矿井涌水的可能性。
4. 完善排水设施加强对矿井排水设施的维护和管理,及时修复和更新排水管道、排水设备,保证矿井排水畅通,减少矿井涌水风险。
矿井水害的防治对策矿井水害是指矿井中水涌入或渗漏所引起的环境问题,其给生产、采矿和安全带来了很大的风险和难题。
防治矿井水害是矿业生产中的重要课题,既涉及环境保护,又关乎矿山安全和生产效率。
本文将从矿井水害的危害、产生原因,以及防治措施等方面进行分析和探讨。
一、矿井水害的危害矿井水害会引起以下危害:1.降低矿山安全性。
矿井水会导致矿区地下水位上升,增加矿山涌水的风险,影响矿区地质环境稳定性,使矿山开采更加危险。
2.减少矿山产量。
矿井水害会影响矿山正常生产,对矿井进行处理和抽采非常耗费成本,而且会造成矿井生产效率的降低。
3.破坏生态环境。
水对矿山及周边生态环境的污染和破坏是很严重的,会对当地生态环境带来不良影响。
二、矿井水害的产生原因1.地质因素。
矿井地质构造的不稳定性、地下水流质和分布状况以及地下水化学成分等都会导致矿井水害。
2.人为因素。
人类活动对矿号水文地质环境、大坝和水库、井上设备等方面的影响,都会增加矿井水害的可能性。
3.自然因素。
自然灾害和气候变化等非人为因素也会造成矿井水害。
三、矿井水害的防治对策1.加强监测管理。
采用高科技手段,对地下水位、流量等数据进行实时监测和数据统计,及时发现和预防矿井水害发生。
2.加强矿山工程建设和维修。
对矿井工程建设过程中地下水流量、压力等因素进行充分考虑和设计,确保安全可靠;对日常设备进行维护保养,确保设备功能正常。
3.加强防治技术。
采用综合措施对矿井水采取形式化处理和灌溉,增加地下库容,以降低地下水位;采用钻井等技术挖掘异常水源,切断水源,减小矿井水量。
4.加强环保认识。
鼓励矿井企业采用可持续发展理念,注重环境保护,建立规范的矿山生态环境保护制度,减少对地下水资源和生态环境的破坏。
综上所述,矿井水害的防治需要全社会的共同努力,既需要技术手段,又需要管理措施,还需要环保认识的普及。
各地矿山企业应充分认识矿井水害的危害性,加强对矿井水害的防治措施和监控,追求矿山经济效益和社会效益的统一,实现可持续发展。
矿井水害的防治措施一、矿井水害的概念矿井水害是指地下水进入煤矿开采区域,给煤矿的开采和生产带来影响和危害的现象。
矿井水的渗入会对矿区的稳定性造成影响,使矿井内的煤层受到侵蚀和冲刷,从而对采煤产生极大的影响,同时还会对采煤过程中的安全生产造成严重的威胁。
二、矿井水害的影响1.对采煤设备的影响矿井水害会使煤炭开采工作中的工作面面临着水压力的挑战,大大影响了采煤机、输送设备的正常运转及维护保养等工作。
2.对采煤生产的影响在矿井的采煤过程中,如果遇到大量的矿井水,则必须先进行排水处理,否则会导致采煤面的冒顶现象,大大降低采煤的进度和生产效率。
3.对矿井安全的影响一旦矿区内的矿井水采取不及时的排水处理措施,会引发矿区内的大面积地质灾害,从而可能对矿井人员的生命安全造成严重影响。
三、矿井水害治理的措施1.合理布置和设计在煤矿设计和开采过程中,需要合理地布置排水管道和排放口,以便实现针对性的排水工作,最大限度地减少了矿井水害的损失。
2.加强预测管理通过对矿井开采范围内的地下水进行预测,可以有效的评估矿井水害的风险和预防措施的实施方案,同时还可以合理地制定矿井的生产计划和安全措施。
3.充分利用技术手段现在科技手段的进步使得煤矿水害治理的手段更为丰富,例如采用地面辐射技术及声波观测技术、喷注浆体等先进技术手段,可以更加高效地预测矿井水害的范围和类型,从而采取更加有效的防止措施。
4.加强排水与防渗在矿井的开采过程中,应该及时采取排水工作,将矿井内部的水尽量排出,同时可以采用水封减压、堵洞坝替等灌浆技术来达到劈出渗水和封堵地下水的目的,从而减轻矿井水害对煤矿的威胁。
四、总结总之,矿井水害的防治工作对于煤矿的生产和发展具有至关重要的意义。
在有效防治矿井水害方面,需要采用多种方法来处理和防止矿井水害,以确保煤矿的生产顺利进行,以及保证矿井工人的生命安全。
矿山水害及其防治技术1.地表水治理措施合理确定井口位置。
井口标高必须高于当地历史最高洪水位,或修筑坚实的高台,或在井口附近修筑可靠的排水沟和拦洪坝,防止地表水经井筒灌入井下。
填堵通道。
为防雨雪水渗入井下,在矿区内采取填坑、补凹、整平地表或建不透水层等措施。
整治河流。
首先要整铺河床。
河流的某一段经过矿区,而河床渗透性强,可导致大量河水渗入井下,在漏失地段用粘土、料石或水泥修筑不透水的人工河床,以制止或减少河水渗入井下。
其次,要改道河流。
如河流流入矿区附近,可选择合适地点修筑水坝,将原河道截断,用人工河道将河水引出矿区以外。
修筑排(截)水沟。
山区降水后以地表水或潜水的形式流入矿区,地表有塌陷裂缝时,会使矿区涌水量大大增加。
在这种情况下,可在井田外缘或漏水区的上方迎水流方向修筑排水沟,将水排至影响范围之外。
2.地下水的排水疏干在调查和探测到水源后,最安全的方法是预先将地下水源全部或部分疏放出来。
疏干方法有3种:地表疏干、井下疏干和井上下相结合疏干。
地表疏干。
在地表向含水层内打钻,并用深井泵或潜水泵从相互沟通的孔中把水抽到地表,使开采地段处于疏干降落漏斗水面之上,达到安全生产的目的。
井下疏干。
当地下水源较深或水量较大时用井下疏干的方法可取得较好的效果。
根据不同类型的地下水,有疏放老孔积水和疏放含水层水等方法。
3.地下水探放矿井工程地质和水文地质观测工作。
水文地质工作是井下水害防治的基础,应查明地下水源及其水力联系。
超前探放水。
在矿井生产过程中,必须坚持“有疑必探,先探后掘”的原则,探明水源后制定措施放水。
4.矿井水的隔离与堵截在探查到水源后,由于条件所限无法放水,或者能放水但不合理,需采取隔离水源和堵截水流的防水措施。
隔离水源。
隔离水源的措施可分为留设隔离煤(岩)柱防水和建立隔水帷幕带防水两类方法。
隔离煤(岩)柱防水是为防止煤(矿)层开采时各种水流进入井下,在受水威胁的地段留一定宽度或厚度的煤(矿)柱。
矿井主要灾害的预防及应急措施水灾事故及隐患处理措施(1)、矿井水害类型为老空(老塘)积水、断层裂隙水、钻孔积水。
最常见的是老空(老塘)积水,老空积水主要老顺槽积水。
(2)、矿井发生突水事故时的预兆。
矿井透水前主要有几种预兆:(1)挂汗。
(2)挂红。
(3)水叫。
(4)空气变冷。
(5)出现雾气。
(6)顶板淋水加大。
(7)顶板来压,底板鼓起。
(8)水色发挥,有臭味。
(9)采掘工作面有害气体增加。
(10)裂隙出现渗水。
(11)探眼出水。
(3)、矿井防治矿井水害的主要措施:•⑴、加强水害分析和预测预报,建立水害隐患档案,。
⑵、坚持复采块段用5米长钻杆探水“有掘必探,先探后掘”的原则,开采时不得突破规程规定的隔水煤柱线开采,发现透水预兆及时汇报和撤离。
(3)、做好职工的安全教育和技术培训,提高职工水害辩识能力和安全意识。
(4)、洪水季节,对主要硐口制定确实可行的堵水方案,并备好防洪材料。
(4)、发现突水预兆时的应急原则及安全注意事项:停、断、撤、报、查的原则,即工工作面一旦发现突水预兆时(在探水过程中发现探水眼有顶杆现象时不得拔出钻杆),工作面的人员必须先停止生产,切断电源,撤出人员至安全地点,并及时汇报井口值班及矿井调度室,并由矿井组织相关人员分析资料,查明情况。
发生水灾事故后的应急原则及注意事项:⑴、发生透水事故后,现场人员必须立即向矿调度室值班室将事故情况进行汇报。
调度室值班根据灾情是否需启动事故紧急预案。
(2)、当出水量很大,现场人员必须按照避灾路线进行撤离。
若避灾线路已经被堵,撤离时应尽可能向上一个水平撤退。
(3)、矿调度室在接到事故报告时,应根据事故可能波及的地点,及时通知附近人员撤离危险区域。
(4)、井下人员如未能及时撤离至安全地点,遇险人员应尽量往上一个水平撤退。
当被堵在上山独巷时,遇难人员必须保持镇定,避免体力消耗过多,不能喝井下的污水,需寻找裂隙水饮用。
(5)、发生透水事故后,井下排水设备必须正常运行,水泵司机必须坚守岗位,保证排水泵正常运行。
矿井水害防治措施1. 引言矿井水害是指由于地下水通过采矿工作面、井筒、巷道等途径涌入或渗入矿井内部,并对矿井工作环境和矿山生产造成威胁的现象。
矿井水害不仅会影响矿井的生产效率和安全运行,还会导致重大的人员伤亡和财产损失。
因此,采取有效的矿井水害防治措施对于矿山的安全生产至关重要。
本文将介绍一些常用的矿井水害防治措施,包括井下排水系统、巷道加固与防水、井筒防水和堰塞体处置等。
2. 井下排水系统井下排水系统是指通过排水井、水泵和管道等设施将井下的地下水抽排到地面外部,降低井下水位,减少井下水害的发生。
井下排水的措施主要包括:•构建排水井与水泵站:矿井中设立排水井,由井筒连接到地面,通过水泵站将井下的地下水抽出。
排水井的位置和数量需要根据具体情况来确定,以保证全面有效地排水。
•设置排水管道:从排水井中引出的地下水需要通过排水管道排出矿山区域。
排水管道需要合理布局,通常要避免过长的管道,以确保排水效率。
•监测与维护:排水系统需要进行定期的监测和维护,确保设施的正常运行和排水效果。
同时,对于排水井和管道的破损和堵塞等问题,需要及时进行修复和清理。
3. 巷道加固与防水巷道是矿井中人员和物资流通的重要通道,对巷道进行加固和防水可以有效地减少地下水进入巷道和矿井的可能性。
巷道加固与防水的具体措施包括:•巷道支护:通过使用钢架、锚杆、喷射混凝土等材料,对巷道进行支护,增强巷道的稳定性和抗水能力。
巷道支护可以减少地下水渗漏和水害的发生。
•防水涂料与砌筑:在巷道的墙壁和地面上涂覆防水涂料,使用防水砌块进行墙壁砌筑,以防止地下水渗透进入巷道。
这些防水措施可以有效地阻隔地下水的进入。
•排水沟和泵站:在巷道的底部设置排水沟,通过排水泵站将进入巷道的地下水抽排到井下排水系统。
这样可以及时将巷道中的地下水排走,减少地下水渗漏导致的水害。
4. 井筒防水井筒是矿井中与地面直接相连的通道,也是地下水涌入矿井的主要途径之一。
井筒防水是指采取一系列措施,防止地下水通过井筒进入矿井。
矿井水害预防制度矿井水害是指由于矿井地质条件、开采技术等因素引起的矿井内水的涌入和堆积,导致矿井工作面停产、设备损坏甚至人员伤亡的灾害。
为了预防矿井水害的发生,保证矿井的安全生产,各国纷纷建立了矿井水害预防制度。
一、加强矿井地质勘探和水文地质监测地质勘探是预防矿井水害的基础。
在矿井开采前,需要进行详细的地质勘探,确定矿井区域的地质条件,特别是确定地下水位、水文地质条件和水文地质参数。
同时,还需建立地下水位的监测系统,对地下水位进行实时、连续的监测。
二、优化矿井设计和合理布局矿井的设计和布局是预防矿井水害的重要环节。
在设计矿井时,需要考虑矿体、断层、软弱带等地质条件,采取相应的防水措施,确保矿井的安全性。
同时,还需合理布局井口、矿井巷道和矿井设备,确保矿井的畅通和排水。
三、完善矿井排水系统和应急预案矿井排水是预防矿井水害的重要措施。
需要建立完善的矿井排水系统,包括矿井排水设备、排水巷道和排水井等。
同时,还需制定详细的矿井水害应急预案,明确各级责任单位和责任人,确保在矿井水害发生时能够及时有效地应对。
四、加强矿井安全监管和培训矿井安全监管是预防矿井水害的保障。
需要建立健全的矿井水害预警和监测系统,随时掌握矿井的地质和水文情况。
同时,还需加强对矿井管理和操作人员的培训,提高其安全意识和应急处理能力。
五、加强研究和推广应用新技术科技创新是预防矿井水害的重要手段。
需要加强对矿井水害成因和预测的研究,开展新技术和新方法的探索。
同时,还需积极推广应用已有的矿井水害预防技术,提高矿井的安全性和可持续发展能力。
六、加强国际合作和信息交流矿井水害预防是全球性的问题,各国需要加强合作,共同面对挑战。
需要建立国际矿井水害预防机构,促进各国之间的交流与合作。
同时,还需建立矿井水害预防的信息共享平台,及时掌握全球矿井水害的动态。
总结:矿井水害预防制度是保障矿井安全生产的重要保证。
通过加强地质勘探和水文地质监测,优化矿井设计和布局,完善矿井排水系统和应急预案,加强矿井安全监管和培训,推广应用新技术,加强国际合作和信息交流,可以有效预防矿井水害的发生,保障矿工的生命安全和矿井的可持续发展。
煤矿水害现状及防治对策引言煤矿是中国重要的能源资源,但煤矿开采过程中存在着水害问题。
煤矿水害不仅会造成矿井工作面积水,威胁矿工的生命安全,还会对矿区生态环境造成严重破坏。
本文将通过分析煤矿水害的现状,探讨防治煤矿水害的有效对策。
一、煤矿水害的现状1. 煤矿水害的类型煤矿水害主要有地表漏水、巷道积水和矸石水库溃坝等形式。
其中,地表漏水是煤矿水害中最常见的类型,多发生在高含水层、围岩破碎或堆煤场。
巷道积水主要由于地下水涌入或工作面采煤过程中产生的煤层水。
矸石水库溃坝是煤矿水害中最严重的一种形式,会对周边生态环境造成巨大影响。
2. 煤矿水害的影响煤矿水害对安全生产和环境保护带来了严重威胁。
首先,水害会导致矿井工作面积水,增加矿工的工作难度和风险,甚至威胁矿工的生命安全。
其次,水害还会导致矿井的通风和煤层气抽采受阻,增加瓦斯爆炸和矿井火灾的风险。
此外,水害还会造成地面塌陷、地下水位升高、山体滑坡等环境问题,对生态环境造成严重破坏。
3. 煤矿水害的原因煤矿水害的发生原因复杂多样。
主要原因包括地下水源丰富、矿井地质条件复杂、采煤工艺不当等。
煤矿水害的形成通常是由于控水措施不力或工作面施工过程中出现问题所致。
此外,煤矿地下水的长期排泄也会导致煤矿周边地下水位升高,加剧煤矿水害的风险。
二、煤矿水害防治对策1. 加强水害监测与预警煤矿水害的防治首先需要进行水害监测与预警工作。
通过建立水害监测系统,实时监测煤矿地下水位和地表水位的变化,及时预警水害风险。
同时,还应加强对矿井巷道和工作面的水文地质勘察,及早发现潜在的水害隐患,采取预防措施。
2. 加强煤矿排水技术针对不同类型的煤矿水害,需要有针对性地采取排水技术。
对于地表漏水问题,可以采用加固输水管道、降低输水压力等方式进行治理。
对于巷道积水问题,可以加强巷道支护、提高巷道排水效果。
对于矸石水库溃坝问题,需要加强监测和预警系统,确保矸石水库的安全运营。
3. 完善煤矿水害应急管理在煤矿发生水害时,需要有完善的应急预案和处置措施。
我国矿井水害的基本特征及防治措施摘要:本文分析了我国矿井水害的基本特征及其产生原因,笔者通过统计近十年矿井水害的事故起数、死亡人数及及“十一五”期间水害类型,分析了我国矿井水害发生发展的基本规律。
介绍了矿井水害的防治措施及防治技术基本路线,提出了加强对新的采矿条件下矿井底板水突出机理的研究的建议。
关键词:矿井水害;基本特征;发展规律;防治措施Basic characteristics of mine water hazard in China and thecontrol measuresAbstract:This paper analyzed the basic characteristics of mine water hazard and its causes, the author analyzed basic development and occurrence regularities of coal mine water hazards in China by statisticing the number of accidents and deaths during the last decade and the type of mine water hazard during the "Eleventh Five-Year" .Control measures and recommendations of the mine water hazard prevention technology basic line were I ntroduced, the author proposed to strengthen the study of the conditions under the new mining pit floor to highlight the mechanism of water.Key words: mine water hazard;basic characteristics;development law;control measures矿井在建设和生产过程中,地面水和地下水通过各种通道涌入矿井,当矿井涌水超过正常排水能力时,就造成矿井水害。
矿井水害是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一,我国煤炭资源丰富,煤田分布广,聚煤时期多,但赋存状态差异性大且煤矿床水文地质条件复杂,开采过程中受到多种水体的威胁,是世界上矿井水害最严重的国家之一。
而且,随着开采水平的延伸和开采范围的扩大,矿井生产向纵深发展,水患威胁日益严重,矿井水灾严重威胁煤矿安全生产和矿工的生命安全。
1.我国矿井水害的基本特征1.1矿井水害分布具有明显的地域性特征中国煤矿水害的分布有一定的规律性,它与含煤岩系的成煤环境、成煤地质构造的变迁、煤矿区自然地理气候特征及区域水文地质条件的因素有关。
根据我国聚煤期的地质、水文地质特征,并考虑矿井水对生产的危害程度,可将我国煤矿划分六个水害区,如图1所示。
其中华北和华南矿井水文地质条件极为复杂,水害十分严重。
华北石炭二叠系煤田的岩溶裂隙水水害区位于中国华北断块范围之内,北以阴山为界,西以贺兰山构造带为界,南至秦岭构造带,东临黄海。
该区煤田分布范围大、可采煤层多、储量大、煤种齐全的焦煤和主焦煤重要产地,据国家煤矿安全监察局统计,核定生产能力为281 896万t/ a,占全国能力的66%,是我国主要的产煤区[1]。
该区属亚湿润—亚干旱气候区,年降水量600~1000mm的约占70%,200~600的约占20%,主采石炭—二叠系煤层。
寒武、奥陶系碳酸盐是区域富水性最丰富的含水层,它们是开采石炭二叠系煤层时,造成矿井水害的最主要的水源[2]。
奥陶系石灰岩含水层水往往处于高承压状态,并经常通过构造裂隙、断层或陷落柱与上部的太原群薄层灰岩含水层组产生水力联系。
矿井涌水量较大,突水频率高,最大突水量可达20530m3/ min,常使矿井淹没或部分淹没。
区内面临的主要水害问题为煤层底板岩溶裂隙突水和老空透水以及矿井排水、供水、生态环保三者之间的矛盾与冲突。
图1 中国煤矿水害分区示意图1-华北石炭二叠纪煤田的岩溶裂隙水水害区;2-华南晚二叠世煤田的岩溶水水害区;3-东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区;4-西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区;5-西藏—滇西中生代煤田的裂隙水水害区;6-台湾古近纪、新近纪煤田的裂隙-孔隙水水害区华南晚二叠世煤田的岩溶水水害区位于淮阳古陆以南、川滇古陆以东的长江流域的苏南、皖南、江西、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等省。
水害最严重的是晚二叠世龙潭煤系的主要煤田,分布区属湿润气候区,年降水量1200~2000mm的占95%以上。
本区的煤矿水害主要以灰岩充水为主,其主要岩溶含水层有泥盆纪融县灰岩,石炭纪黄龙灰岩、船山灰岩、壶天灰岩,二叠系茅口灰岩、长兴灰岩和三叠纪大冶灰岩,而茅口灰岩是厚度最大,富水性最强的含水层[3]。
煤系底部和顶部都有巨厚的碳酸盐岩溶含水层,地表溪河较多,岩溶发育。
矿井主要受老空水、地表水和煤层顶、底板岩溶裂隙水等水害威胁,主巷道布设在强含水层内,出水、突水频繁,经常影响生产或淹井,正常涌水量较大,为23.745万m3/ h,最大涌水量达58.684万m3/ h,为全国之首。
地面塌陷严重井下黄泥突出,堵塞井巷;矿井安全受到严重威胁,雨季更加危险[4]。
东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区位于中国东北和内蒙古东部的新华夏系巨型或一级沉降带内,属湿润—亚湿润气候区,年降水量400~600mm的占60%,600~800mm的占25%。
主要受老空水、地表水和煤层顶板裂隙水等水害威胁,例如黑龙江省鸡西、七台河等煤矿经常发生老空透水事故,部分煤矿受季节性降水形成的地表汇流和第四系松散层水的威胁。
煤矿正常涌水量7.85万m3/ h,最大涌水量11.757万m3/ h。
西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区位于昆仑—秦岭构造带以北,包括新疆、青海、甘肃西部以及宁夏和内蒙古的西部地区。
分布区属干旱气候区,年平均降水量25~100mm的占80%,100~400mm的占20%。
本区地表和地下均严重缺水,矿构地下水的补给和水交替能力差,矿坑涌水量小,仅少部分地区有地表水和老空水造成煤矿水害。
这一地区煤层埋藏浅,开采后工作面顶板采动破坏带容易扩展至地面,矿井主要充水含水层为煤层顶板砂岩裂隙弱含水层和浅部第四系潜水。
西藏—滇西中生代煤田的裂隙水水害区位于昆仑—秦岭构造带以南、川滇构造带以西的西藏、四川西部和云南南部,属湿润—亚湿润气候区,年平均降雨量300~600mm的占55%,800~1000mm的占35%,1000~2000mm的占10%,该区煤炭储量仅占全国的0.1%,煤系一陆相碎屑岩为主,含水性若,水文地质条件简单,矿井水害不严重。
1.2矿井水害形成条件复杂我国矿井水害形成条件的复杂性主要表现在突水类型多样、含水介质差异大、矿井地质构造复杂、底板含水层超高压以及受地表水的影响等方面。
矿井突水类型多样,包括顶板突水、底板突水、断层突水、老空突水以及陷落柱突水等。
1、当采矿活动及其影响范围(冒落裂隙带、导水构造等)触及矿体上部的充水岩层,便引发顶板矿井水害,其致灾性与其导通的充水含水层富水性和连通性直接相关。
2、当采矿活动及其影响范围(矿压破坏带、导水构造等)触及矿体下部的充水岩层时,便引发底板矿井水害,其致灾性与矿压破坏带触及的充水含水层富水性和连通性直接相关。
3、有的煤层距离含水层比较近,断层有可能导通含水层造成威胁,另外一些落差较大的断层可能导水,在揭露断层时易出现突水。
4、由于过去的矿山开采(包括同一矿山的开采和周围其他矿山的开采)之后遗留的一部分采空区,其被后期的地下水或地表水等充填,形成了老空积水。
如果后期的地下采掘工程触及到其水体边缘,该部分老空水就会以突然溃入的方式涌入井下,造成突发性的矿井水害事故。
恶性矿井水害以该种类型数量为最多且致灾性最强,该种类型的矿井水害主要特点有:⑴突发性;⑵老空水往往呈酸性;⑶老空水中硫化氢气体的浓度较高;⑷涌水量大,破坏性强,但因其储水空间较封闭导致其涌水持续时间短,较易疏干。
5、强充水型陷落柱内充填物未被压实,柱内水力联系良好,直接导通奥灰等高压水,沟通了煤系地层各含水层,采掘工程一旦揭露就发生突水,对矿井造成灾难性的淹井事故。
矿井充水含水层类型包括孔隙含水层(第三系砂砾岩孔隙水、第四系松散孔隙水、未成岩古地层孔隙水)、裂隙含水层(砂岩裂隙水、砾岩裂隙水、岩浆岩和变质岩裂隙水)以及岩溶含水层(奥陶系厚层灰岩水、矿系地层薄层灰岩水、可溶性地层地下水)等。
例如1935年5月13日山东淄博北大井突水事故便是由于采动破坏了断层带使得顶部厚层奥灰中高压岩溶水突入矿井造成的水害事故;1978年3月8日河北开滦范各庄矿-490m水平204工作面底板突水事故则是由于砂岩裂隙水通过导水构造裂隙突入矿井造成。
由于各地区地质条件的不同,煤层与充水含水层彼此位置和接触关系各异,造成矿井水害的形成条件各有不同。
地质构造包括断裂构造和褶曲构造,构造型式与规模决定地下水天然储量的大小,不同构造部位富水性差异,充水程度不同;断裂发育程度影响含水层之间、与地表水之间的水利联系,促使矿井充水条件复杂化。
地表水是矿井充水的重要水源之一,矿井距离地表水体不同(垂直于水平方向距离),充水影响程度也不同;当与地表水发生联系时,一般充水条件复杂,动储量大。
由于许多地区煤炭开采历史较长,矿区低洼地点、古井、塌陷区较多,矿井周围井口多。
浅部的部分小煤矿超上限开采,造成地表斑裂,这些都是地表水导入井下的通道。
1.3我国矿井水害发生发展的基本规律长期以来,矿井水害给国家和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。
据不完全统计,在过去的10年里,共发生各类矿井水害事故679起,死亡约3275人。
图2为近10年来我国煤矿水害事故发生数及其死亡人数的基本变化规律。
由图可见,我国煤矿每年发生水害事故数及死亡人数均呈下降趋势,这是因为全国煤矿安全监察监管、行业管理部门和煤矿企业,坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,牢固树立安全发展的科学理念,实现了煤矿安全状况持续稳定好转。
表1为“十一五”期间全国煤矿较大(3人)以上水害类型统计[5],从表中可以看出,就主要矿井水害的突水水源而言,采空区及废弃的淹没小煤窑水成为主要突水水源。
其次为地表水和岩溶水,其他类型水源所占比例较少。
这一现象是中国煤矿水害的新特点,主要是由于近年来关停小煤矿数量迅速增加,且大多数关停矿井基础资料较差,加上国有大井采掘深度增加,主要开采煤层底板承受的水压越来越大所致。