煤矿水害知识及其防治措施.docx

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煤矿水害知识及其防治措施

煤矿水害知识及其防治措施

一、煤矿水害的基本知识

（一）煤矿水害

凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的,增加吨煤成本使矿井局部或全部被淹没的水灾,都称为煤矿水害据统计，建国以来，在我国煤矿一次死亡3人以上的重大事故，水害居第三；平均每次事故死亡7.06人，仅次于瓦斯和火灾事故。

矿井水害的类型有以下几种：

1、地表水水害：

水源为大气降水、地表水体（江、河、湖、水库、沟渠、坑塘等）。

水源通过井口、采动冒落带、岩溶地面塌陷或熔洞、断层带及煤层顶底板封闭不良的旧钻孔充水和导水进入矿井。

例如：

1998年闽北地区突发洪灾，地处河流附近的煤矿，因河水暴涨而被淹，造成巨大的经济损失。

2、老空水水害

水源是古井、水窑、废巷及采空区的积水。

当采掘工作面接近或沟通时，老空水进入巷道或工作面，造成事故。

例如：

1997年7月23日永定某矿上部小煤窑采空区透水，死亡3人。

3、孔隙水水害

我区地层岩层含水性属弱——一般，但受大气降水补给明显，受其影响，表现为季节性4-9月份涌水量明显增大。

4、岩溶水水害

井田内断层稀少，且发现的断距均小于3m，尚未发现陷落柱对2号煤开采产生影响，但不排除将来开采下组煤层在井田东南部奥灰带压开采地段发生突水事故，应引起矿方的重视。

5、裂隙水水害

水源为砂岩，砾岩等裂隙含水层的水，常受地表水或其它含水层补给，通过冒落带，断裂带，采掘巷道揭露顶板或底板砂岩水，或者封孔不良的老钻孔导水进入巷道或工作面。

二、《煤矿安全规程》对矿井防治水的主要规定

1、煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件，编制中长期防治水规划和年度防治水计划，并组织实施。

煤矿企业必须定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下工程对照图上标出其井田位置，开采年限、积水情况。

2、水文地质条件复杂的矿井，必须针对主要含水层（段）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测，水害预测分析，并制定相应的“查、探、防、堵、截、排”等综合防治措施。

3、煤矿企业每年雨季前必须对防治水工作进行全面检查。

雨季受水威胁的矿井，应制定雨季防治水措施，并应组织抢险队伍，储备足够的防洪抢险物资。

4、煤矿企业必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，疏水能力和有关水利工程情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。

5、相邻矿井的分界处必须留防水煤柱。

矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤柱。

已经互相连通的矿井，必须在连通的地方构筑足够强度的防水墙。

防水煤柱的尺寸，应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，在矿井设计中规定。

按照《矿井水文地性规程》规定，在水淹区或在积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小垂直距离不得小于巷道高度的10倍，防水煤岩柱的尺寸不得小于导水裂隙带的最大高度与保护层厚度之和，一般应大于30倍采厚。

6、矿井必须作好水害分析预报，坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则。

探水或接近积水地区掘进前或排放被水淹井巷的积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

探水眼的布置的超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。

正确确定探水线，探水线就是探水的起点，应根据积水区的位置、范围、水文地质条件及资料的可靠程度，以及采空区、巷道受矿山压力的破坏情况等因素来确定探水线。

三、《煤矿防治水规定》对矿井防治水的规定

1、凡采掘工作面受水害影响的矿井，应开展充水条件分析，坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采。

其基本要求是：

（1）、每年初，根据年采掘接续计划，结合水文地质资料，全面分析水害隐患，提出水害分析预测表及水害预测图。

（2）、在采掘过程中，对预测图、表要逐月进行检查，不断补充和修订。

发现水患险情，应及时发出水害通知单，并报告矿调度室，通知可能受水害威胁地点的人员撤到安全地点。

（3）、采掘工作面年度和月度水害预测资料应及时报送矿总工程师及生产安全部门。

2、由于水文地质条件复杂和极复杂的矿井，在地面无法查明矿井水文地质构造和充水因素时，必须坚持有掘必探。

3、煤矿在受水害威胁的地区，巷道掘进之前，必须采用钻探、物探、化探等方法查清水文地质条件。

地测部门要提出水文地质情况分析报告，并提出水害防范措施，经煤矿总工程师组织生产、安监、地测等有关部门审查后，方可进行施工。

4、矿井工作面回采前，必须采用物探、钻探、巷探、化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等情况。

地测部门要提出专门水文地质情况报告，经煤矿总工程师组织生产、安监、地测等有关部门审查后，方可进行回采。

发现断层、裂隙、陷落柱等构造充水时，必须采取注浆加固或留设防隔水煤（岩）柱等安全措施，否则，不得开采。

5、采掘工作面遇到下列情况之一时，必须进行探放水，探水前必须确定探水线并绘制在采掘工程平面图上：

（1）、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。

（2）、接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。

（3）、打开防隔水煤（岩）柱放水前。

（4）、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。

（5）、接近有出水可能的钻孔时。

（6）、接近水文地质条件复杂的区域。

（7）、采掘破坏影响范围内有承压含水层或含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清可能突水时。

（8）、接近有积水的灌浆区时。

（9）、接近其他可能突水地区时。

6、采掘工作面探水前，必须编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。

探放水设计由地测部门提出，煤矿总工程师审定，严格按设计进行探放水。

7、探放水钻孔的布设必须遵循以下原则：

（1）、探放老空水、陷落柱水和钻孔水等，探水钻孔应成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。

钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。

（2）、探放断裂构造水、岩溶水等钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布置。

底板方向的钻孔不得少于2个。

（3）、煤层内原则上不得探放高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等，如确实需要，可先建防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。

（4）、上山探水时，一般应双巷掘进，其中一条超前探水、汇水，另一条用来安全撤人。

双巷间每隔30～50m掘一联络巷并设挡水墙。

8、井下探放水必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。

9、在安装钻机探水前，必须遵守下列规定：

（1）、加强钻孔附近的巷道支护，背好帮顶，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。

（2）、清理巷道，挖好排水沟。

探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。

（3）、在打钻地点或其附近安设专用电话。

（4）、依据设计，确定主要探水孔位置时，应由测量人员进行标定。

负责探放水工作的人员必须亲临现场，共同确定钻孔方位、倾角和钻孔布置数目以及钻进的深度。

（5）、在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，应预先固结套管，套管口应安装闸阀，套管深度必须在探放水设计中规定；应预先开掘安全躲避洞，规定撤人的避灾路线等安全措施，要使施工人员人人皆知。

（6）、钻孔内水压大于1.5MPa时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

10、探水钻孔除兼作堵水或疏水用钻孔外，终孔孔径一般不得大于75mm。

11、探水钻孔超前距离和止水套管长度应符合以下要求：

探放老空积水的超前钻距，应根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m。

沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表4-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。

表4-1岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度

水压（MPa）

钻孔超前钻距（m）

止水套管长（m）

＜1.0

＞10

＞5

1.0-2.0

＞15

＞10

2.0-3.0

＞20

＞15

＞3.0

＞25

＞20

12、探放水钻进时发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等异常时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆。

要立即向矿调度室汇报，派人监测水情。

如发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。

13、探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。

探放水孔必须钻入老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。

如果瓦斯或其它有害气体浓度超过有关规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。

14、钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量，防止淹井；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。

若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

四、矿井发生透水前的预兆

一般说来，矿井透水前主要有几种预兆：

（1）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聚结成许多水珠的现象，叫挂汗。

井下空气中的水分遇到低温的煤体，有时也可能聚结成许多水珠的现象。

区别真假挂汗的方法是，仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿，若潮湿则是透水预兆。

（2）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的煤岩体表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫挂红。

挂红是一种出水信号。

（3）水叫。

含水层或积水区内的高压水，向煤壁裂隙挤压时，与两壁磨擦会发出“嘶嘶”叫声，这就说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了若是煤巷掘进，则透水即将发生，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁的人员。

（4）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；但应注意，受地热影响较大的矿井地下水的温度偏高，当采掘工作面接近积水区时，气温反而升高。

（5）出现雾气。

当采掘工作面气温较高时，从煤壁渗出的积水，就会被蒸发而形成雾气。

（6）顶板淋水加大。

（7）顶板来压，底板鼓起。

（8）水色发浑，有臭味。

（9）采掘工作面有害气体增加，积水区向外散发出瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。

（10）裂隙出现渗水。

如果出水清净，则离积水区较远；若浑浊，则离积水区已近。

五、矿井水害的防治措施

（一）矿井水害的预防措施

预防水害的预防措施可以概括为防、排、探、放、疏、截、堵7个字。

防：

即井上下防水设施及防水措施；

排：

即井下排水设施和排水能力；

探：

即井巷探水；

放：

即对老空区积水、可疑水源采取放水，或超前放出顶板水；

疏：

即疏水降压或疏干有害含水层；

截：

即留设各种防水煤柱隔阻有害水源；

堵：

即注浆堵住水口，或加固裂隙带，充填溶改造含水层，加固底板度。

（二）探放水注意事顶

1、探水与掘进如何配合

（1）双巷掘进交叉探水。

当掘进上山时，如果上方有积水区，则巷道三面受水威胁，一般采取双巷掘进交叉探水。

双巷之间每隔50m左右掘一条联络巷，作为安全躲避地点。

一巷探水时，另一巷掘进，两巷探水与掘进相互交叉进行，直至巷道达到设计终点而结束。

（2）双巷掘进单巷超前探水。

在倾斜煤层中掘进巷时，一般是用上方巷道超前探水的方式。

（3）平巷与上山配合探水：

在同一煤层内，上部掘进上山，此时应先探水掘进平巷，然后再掘进上山，这样可避免上山掘进的危险性，又可减少上山掘进的探水工作量。

（4）隔离式探水。

在水量大、水压强、煤层松软和节理发育的情况下，直接探水很不安全，需要采取隔离方式进行探水，如掘石门时，在石门中预先探放积水；或在巷道掘进迎头砌隔水墙，在墙外探水；此外，当相邻的煤层间距大于20m时，还可采用隔离层打孔的方法，探放另一煤层的老空积水。

2、探水巷道掘进时应采取哪些安全措施

（1）探水巷道的掘进断面不宜过大，以缩小受压面积。

同时应有两个安全出口，用于通风、流水和意外情况下人员撤退，一般情况下应双巷掘进，必要时在横贯之间开掘安全躲避硐室；

（2）掘进巷道的坡度不准起伏不平、以免低处的水流不出，施工人员有被堵截的危险；

（3）掘进工作面遇到透水征兆时，必须停止前进，加固支架，并将人员撤到安全地点，向调度室值班人员汇报；值班领导应组织有关人员到现场查看，分析情况，如果情况紧急，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员；

（4）上山方向的水害未消除或正在探水时，为保证下山工作人员的安全，应暂停其工作，等水害威胁消除后再继续工作；

（5）探到老空并已放水的掘进工作面，如果不能马上与老空掘透而在几天后再掘进时，应重打2～3个检查孔，以免原有钻孔坍塌堵塞重新积水，切不可冒然掘进；

（6）探水巷道必须严格掌握巷道掘进方向，沿着探水孔的中心线掘进，以免造成超前距和帮距缩小而遭遇老空透水，如因地质变化必须偏离时，就进行补充钻探或采取其它措施予以补救；

（7）大部分积水已经放过，在掘进时，还应注意盲巷老空积水或因断层的隔离而形成的孤立积水区；

（8）合理选择巷道掘进的爆破方法，在探水眼严密掩护下，且保持设计超前距和帮距时，可以采取多打眼、少装药、放小炮的方法，以利保持煤体抗压强度；

（9）严格执行三不装药制度：

炮眼或掘进头有出水征兆、超前距离不够或偏离探水方向、掘进头支架不牢固或空顶超过规定时不装药；

（10）为了预防探放后重新积水造成事故，上山巷道或坡度大的穿层斜石门掘进老空放炮时应将所有人员撤到联络横贯或下边平巷；

（11）在掘进打眼沿钻杆向外流水时，应停止工作，不准拔出或晃动钻杆，要设法固定，并向调度室报告，听候处理；

（12）老空放水后允许恢复掘进时，还必须充分注意：

当掘到离老空区3～5m处应先用煤电钻打2～3个检查孔进行再次检查，只有在证实积水确已放净后方可揭露老空；揭露老空时，要先用小断面巷道从放水钻孔上方与老空做透，还要注意处理瓦斯等有害气体；

（13）在受水威胁地区施工的所有人员，都必须熟悉避灾路线。

懂得突水后急救知识；

（14）掘进中各班班长必须在掘进工作面交接班，交接剩余允许掘进的距离，严禁超越；

（15）掘到批准位置时，其最后0.5m停止放炮，用手镐采齐迎头，以利下次探水时，安全套管不致安设在被炮震松的煤、岩层内。

（三）发生透水事故时的处理措施

采掘工作在或其他地点发现有突水预兆时，必须发出警报，撤出所有受水威胁的人员。

最先发现透水的现场工作人员一方面报告矿调度室，另一方面迅速组织抢救。

打木垛或用密集柱，堵住出水点，防止事故继续扩大；水势猛来不及进行加固时，人员应向高处撤退，安全出井。

井下突然突水，破坏了巷道中的照明和避灾路线上的指示牌，人员一旦迷失方向，必须朝着有风流通过而又能通达地面的上山巷道方向撤退，切勿进入独头下山巷道。

（四）透水后现场人员撤退时的注意事项　

（1）透水后，应在可能的情况下迅速观察和判断透水地点、水源、涌水量、发生原因、程度等情况，根据灾害预防和处理计划中规定的撤退路线，迅速撤退到透水地点以上的水平，而不能进入透水点附近及下方的独头巷道。

（2）行进中，应靠近巷道一侧，抓牢支架或固定物体，尽量避开压力水头和泄水流，并注意防止被水中流动的矸石和木料撞伤。

（3）如透水破坏了巷道中的照明和路标，迷失行进方向时，遇险人员应朝有风流通过的上山巷道方向撤退。

（4）在撤退沿途和所经过的巷道交叉口，应留设指示行进方向的明显标志，以提示救护人员的注意。

（5）如惟一的出口被水封堵无法撤退时，应有组织地在独头工作面躲避，等待救护人员营救。

严禁盲目潜水逃生等冒险行为。

（五）透水后被围困时的避灾自救措施

（1）当现场人员被涌水围困无法退出时，应迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾，或选择合适地点快速建筑临时避难硐室避灾，迫不得已时，可爬上巷道中高冒空间待救。

如系老窑透水，则须在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘，防止被涌出的有毒有害气体伤害。

进入避难硐室前，应在硐室外留设明显的标志。

（2）在避灾期间，遇险矿工要有良好的精神心理状态，情绪安定、自信乐观、意志坚强。

要作好长时间避灾的准备，除轮流担任岗哨观察水情的人员外，其余人员均应静卧，以减少体力和空气消耗。

（3）避灾时，应用敲击的方法有规律、不间断地发出呼救信号，向营救人员指示躲避处的位置。

（4）被困期间断绝食物后，即使在饥饿难忍的情况下，也应努力克制自己，决不嚼食杂物充饥。

需要饮用井下水时，应选择适宜的水源，并用纱布或衣服过滤。

（5）长时间被困在井下，发觉救护人员到来营救时，避灾人员不可过度兴奋和慌乱，以防发生意外。