煤矿水害防治

煤矿水害防治煤矿水害防治 一把高悬在矿井头上的一把高悬在矿井头上的 剑剑 矿井水害是水体非正常涌入井巷和工作矿井水害是水体非正常涌入井巷和工作 面的现象，这里，一方面要强调它的突发性，面的现象，这里，一方面要强调它的突发性， 另一方面要强调它的灾害性。另一方面要强调它的灾害性。 矿井水害事故是仅次于瓦斯爆炸的煤矿重 大灾害，在煤矿重、特大事故中所占比重较 大。我国不仅是世界主要产煤国，而且也是 受水害危害最严重的国家之一。通过以上图 片使大家进一步认识到做好矿井防治水工作 的重要性。 第一篇第一篇 第一章第一章 地下水与矿井水的基础知识地下水与矿井水的基础知识 第一节第一节 自然界的水自然界的水 第二节第二节 地下水与气象、水文因素的关系地下水与气象、水文因素的关系 第三节第三节 岩石的水文地质特征岩石的水文地质特征 第四节第四节 含水层与隔水层含水层与隔水层 第五节第五节 地下水的物理性质与化学成分地下水的物理性质与化学成分 第六节 地下水的分类及其特征 第四节第四节 含水层与隔水层含水层与隔水层 含水层-能透过和给出相当水量的岩层。 隔水层-不能透过和给出水量（透水和 给水量均微不足道）的岩层。 第六节 地下水的分类 一、按含水岩层空隙的性质分 1、孔隙水-松散沉积物空隙中的水。 2、裂隙水-坚硬岩石裂隙中的水。 3、岩溶水-岩溶化岩石中的水。 二、按埋藏条件分 1、饱气带上层滞水 2、饱水带潜水 3、饱水带承压水 第二章 矿井充水条件分析 第一节 充水水源 第二节 涌水通道 第三节 影响矿井充水的因素 第一节 充水水源 充水水源分自然充水水源充水水源分自然充水水源 和人为充水水源。和人为充水水源。 一、自然充水水源一、自然充水水源 1.大气降水大气降水 大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿 床充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所床充水都直接或间接地与大气降水有关。但这里所 讲大气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。讲大气降水水源，是指矿床直接充水的唯一水源。 2. 2. 地表水体地表水体 在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水在有大型地表水体分布（海、湖、大河流、水 库、水池）的矿床地区，查清天然条件下和矿床开库、水池）的矿床地区，查清天然条件下和矿床开 采后的地表水对矿床开采的影响，是矿区水文地质采后的地表水对矿床开采的影响，是矿区水文地质 勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事，是评价勘探和矿井水文地质工作的头等重要大事，是评价 矿床开采价值的重要内容。矿床开采价值的重要内容。 3. 3. 地下水地下水 围岩地下水充水类型划分围岩地下水充水类型划分: : 根据充水根据充水岩层性岩层性 质质不同可分为：砂砾石不同可分为：砂砾石孔隙充水矿床，坚硬岩层充水矿床，坚硬岩层裂裂 隙隙充水矿床，充水矿床，岩溶岩溶充水矿床。充水矿床。根据矿层与充水岩根据矿层与充水岩 层接触关系不同可分为：层接触关系不同可分为：直接直接充水矿床，充水矿床，间接间接充水充水 矿床。矿床。 根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为：根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为： 顶板水顶板水充水矿床，充水矿床，底板底板水充水矿床，水充水矿床，周边周边水充水矿水充水矿 床。床。 二、人为充水水源二、人为充水水源 1.袭夺水袭夺水 由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿区天然地由于矿床开采，降落漏斗不断扩展，人工流场强烈改造矿区天然地 下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源。袭夺水下水流场，人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源。袭夺水 源存在下列几种情况；源存在下列几种情况；位于矿床地下水排泄区的泉水；位于矿床地下水排泄区的泉水；位于矿床位于矿床 地下水排泄区的地表水（海、湖、河）体；地下水排泄区的地表水（海、湖、河）体；位于矿床地下水迳流带位于矿床地下水迳流带 内的排泄区一侧相邻含水层；内的排泄区一侧相邻含水层；相邻水文地质单元地下水。相邻水文地质单元地下水。 2.老窑水老窑水 老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点：老窑水一般分布在老矿山的浅部，它具有下列充水特点： 老老 窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；窖水以静储量为主，静储量与采空区分布范围有关；老窖水为多年老窖水为多年 积水，水循环条件差，水中含有大量积水，水循环条件差，水中含有大量h2s气体，并多为酸性水，有较气体，并多为酸性水，有较 强的腐蚀性。强的腐蚀性。老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大。老窑突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大。 采采 空区域和积水量不太清楚或不清楚。空区域和积水量不太清楚或不清楚。 3、老空水、老空水 分布于矿井已开采区域，分布于矿井已开采区域，以静储量为主，静储量与采空区分布范以静储量为主，静储量与采空区分布范 围有关；围有关；水循环条件差，水中含有大量水循环条件差，水中含有大量h2s气体，并多为酸性水，气体，并多为酸性水， 有较强的腐蚀性。有较强的腐蚀性。老空突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大。老空突水一般水势迅猛，硫化氢气体危害性大。 采空区域和积水量清楚。采空区域和积水量清楚。 1. 1. 岩溶陷落柱通道岩溶陷落柱通道 岩溶陷落柱在我国北方较为发育，在地下水的长期物理和化岩溶陷落柱在我国北方较为发育，在地下水的长期物理和化 学作用下学作用下, , 中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞中奥陶统灰岩形成了大量的古喀斯特空洞, , 在上覆岩在上覆岩 层和矿层的重力作用下层和矿层的重力作用下, , 空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，被下空洞溃塌并被上覆岩层下陷填实，被下 塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系塌的破碎岩块所充填的柱状岩溶陷落柱像一导水管道沟通了煤系 充水含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的联系充水含水层中地下水与中奥陶统灰岩水的联系, , 特别位于富水带特别位于富水带 上的岩溶陷落柱上的岩溶陷落柱, , 可造成不同充水含水层组中地下水的密切水力可造成不同充水含水层组中地下水的密切水力 联系。岩溶陷落柱的地表特征比较明显联系。岩溶陷落柱的地表特征比较明显, , 特别在基岩裸露区更为特别在基岩裸露区更为 明显明显。 第二节 涌水通道 一、一、天然天然涌水涌水通道通道 岩溶岩溶陷落柱陷落柱、线状线状断裂（裂隙）带断裂（裂隙）带、隐伏露头隐伏露头、面状、面状裂隙网络裂隙网络 （局部面状隔水层变薄或尖灭等）（局部面状隔水层变薄或尖灭等）。 2.线状断裂线状断裂(裂隙裂隙)带通道带通道 断裂带是否能够成为充水通道主要取断裂带是否能够成为充水通道主要取 决于断裂带性质和矿床开采时人为采矿活决于断裂带性质和矿床开采时人为采矿活 动方式与强度。这里重点分析断裂带的性动方式与强度。这里重点分析断裂带的性 质，后面问题在充水人为因素部份讲述。质，后面问题在充水人为因素部份讲述。 3 3 隐伏（导水岩层）露头通道隐伏（导水岩层）露头通道 在我国大部分煤矿山在我国大部分煤矿山, , 煤系薄层煤系薄层 灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层灰岩含水层和中厚层砂岩裂隙含水层 以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄以及巨厚层的碳酸盐岩含水层多呈窄 条状的隐伏露头形式与上覆第四系松条状的隐伏露头形式与上覆第四系松 散沉积物不整合接触散沉积物不整合接触. . 4. 4.面状裂隙网络面状裂隙网络( (局部面状隔水层变薄区局部面状隔水层变薄区) ) 根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分 析析, , 在华北型煤田的北部一带在华北型煤田的北部一带, , 煤系含水层组煤系含水层组 主要以厚层状砂岩含水层组为主主要以厚层状砂岩含水层组为主, , 薄层灰岩沉薄层灰岩沉 积较少。积较少。 在厚层砂岩含水层组之间沉积了以在厚层砂岩含水层组之间沉积了以 细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组细砂岩、粉细砂岩和泥岩为主的隔水层组. . 在在 地质历史的多期构造应力作用下地质历史的多期构造应力作用下, , 脆性的隔水脆性的隔水 岩层受力后以破裂形式释放应力岩层受力后以破裂形式释放应力, , 致使隔水岩致使隔水岩 层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理层产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理, , 形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。形成了较为发育的呈整体面状展布的裂隙网络。 二、人为涌水通道二、人为涌水通道 人为人为涌水涌水通道包括通道包括顶板冒落裂隙带顶板冒落裂隙带、地面、地面岩岩 溶疏干塌陷带溶疏干塌陷带、封孔质量不佳钻孔封孔质量不佳钻孔和和井巷井巷等。等。 1.顶板冒落裂隙带顶板冒落裂隙带 采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙带采空区冒落后，形成的冒落带和导水裂隙带 是矿坑充水的人为通道，其特点如下：是矿坑充水的人为通道，其特点如下：当冒落当冒落 裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿坑涌水裂隙带发育高度达到顶板充水岩层时，矿坑涌水 量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时，量将有显著增加，当未能达到顶板充水岩层时， 矿坑涌水无明显变化；矿坑涌水无明显变化；当顶板冒落裂隙带发育当顶板冒落裂隙带发育 高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加， 同时常伴有井下涌砂现象。同时常伴有井下涌砂现象。 2.地面岩溶疏干塌陷带地面岩溶疏干塌陷带 随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和随着我国岩溶充水矿床大规模抽放水试验和 疏干实践，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随疏干实践，矿区及其周围地区的地表岩溶塌陷随 处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑充入矿井。处可见，地表水和大气降水通过塌陷坑充入矿井。 有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与有时随着塌陷面积的增大，大量砂砾石和泥砂与 水一起溃入矿坑。水一起溃入矿坑。 3 3、封闭不良钻孔、封闭不良钻孔 4 4、与水源有联系的井巷工程、与水源有联系的井巷工程 第三节 影响矿井充水的因素 包括自然因素和人为因素，是综合分析矿井充水条件的主要指 标，也是评价矿井水文地质条件复杂程度的重要指标。 一、自然因素： 1、气候 2、地形 3、煤层上、下岩层的组合型式 4、地质构造 5、地表水 二、人为因素 1、开拓方式 2、顶板管理和采煤方法 3、疏干方法 在自然界分布矿床中，单一充水水源和充水在自然界分布矿床中，单一充水水源和充水 通道是少见的。从水文地质剖面可以看出，矿层通道是少见的。从水文地质剖面可以看出，矿层 （体）的上下往往分布多个充水含水层组。究竟（体）的上下往往分布多个充水含水层组。究竟 哪个是充水岩层？哪个不是充水岩层？哪个是强哪个是充水岩层？哪个不是充水岩层？哪个是强 充水岩层？哪个是弱充水岩层？回答这些问题的充水岩层？哪个是弱充水岩层？回答这些问题的 方法称为矿床充水强度分析。方法称为矿床充水强度分析。 根据矿山调查资料表明，矿床开采后矿井根据矿山调查资料表明，矿床开采后矿井 充水强度除取决于充水含水层的充水强度除取决于充水含水层的富水性、导水性、富水性、导水性、 厚度和分布面积外厚度和分布面积外，还取决于，还取决于三个防线三个防线。第一防。第一防 线是充水含水层出露和接受补给源的条件；第二线是充水含水层出露和接受补给源的条件；第二 防线是充水含水层侧向边界的导水与隔水条件；防线是充水含水层侧向边界的导水与隔水条件； 第三防线是矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。第三防线是矿层顶、底隔水岩层的隔水条件。 第三章 矿井水文地质类型划分 第一节、矿井水文地质类型的划分原则 第二节、矿井水文地质类型的划分依据 表表2-1 2-1 矿井水文地质类型矿井水文地质类型 分类依据 类 别 简单中等复杂极复杂 受采掘破坏 或影响的含 水层及水体 含水层性质及补给 条件 受采掘破坏或影响的孔隙、 裂隙、岩溶含水层，补给 条件差，补给来源少或极 少 受采掘破坏或影响的孔隙、 裂隙、岩溶含水层，补给 条件一般，有一定的补给 水源 受采掘破坏或影响的主要是岩溶 含水层、厚层砂砾石含水层、老 空水、地表水，其补给条件好， 补给水源充沛 受采掘破坏或影响的是岩溶含水层、 老空水、地表水，其补给条件很好， 补给来源极其充沛，地表泄水条件 差 单位涌水量q（ls- 1m-1） q0.10.1q1.01.0q5.0q5.0 矿井及周边老空水 分布状况 无老空积水 存在少量老空积水，位置、 范围、积水量清楚 存在少量老空积水，位置、范围、 积水量不清楚 存在大量老空积水，位置、范围、 积水量不清楚 矿井涌水量 （m3h-1） 正常q1 最大q2 q1180 （西北地区q190） q2300 （西北地区q2210） 180q1600 （西北地区90q1180） 300q21 200 （西北地区210q2600 ） 600q12 100 （西北地区180q11 200） 1 200q23 000 （西北地区600q2 2 100） q12 100 （西北地区q11 200） q23 000 （西北地区q22 100） 突水量q3（m3h-1） 无q3600600q31 800q31 800 第一节、矿井水文地质类型的划分原则 1、分类以矿井防治水工作为上目的，考虑矿井地质勘探工作相结 合。 2、分类要全面考虑矿井充水诸因素的影响，要突出其中主要因素 的作用。 3、分类应符合我国的实际情况，反映近年来煤矿水害事故发生的 特点以及在防汉水工作中的经验教训，力求简单明了，便于实际 应用。 4、本类型划分所考虑的各种因素（指标）具有同等地位，并且为 了煤矿生产安全，类型划分采用就高不就低的原则。 5、同一井田内煤层较多且水文地质条件变化较大时，应分煤层进 行矿井水文地质类型划分。 第二节、矿井水文地质类型的划分依据 1、采掘破坏或影响的含水层及水体（其中包含水层性质及补给条 件和单位涌水量）。 2、矿井周边老空水分布状况。 3、矿井涌水量。 4、矿井突水量。 5、开采受水害影响程度。 6、防治水工作难易程度。 根据以上分类依据，矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、 和极复杂四种类型。 第二篇 矿井涌水量计算（略） 第四章 地下水渗流的基本原理 第五章 解析解法 第六章 数值解法 第七章 其它方法 第三篇 矿井水文地质工作 第八章 矿井地面水文地质调查与观测 第一节 矿井地面水文地质调查 第二节 矿井地面水文地质观测 第一节 矿井地面水文地质调查 当矿井现有水文地质资料不能满足生产建设的需要时，应针对存 在的问题进行单项、多项或全面的水文地质补充调查工作。内容包括： 一、气象资料搜集一般应有降水量、蒸发量、气温、气压、相对 湿度、风向、风速及其历年月平均值和两极值。 二、地貌调查。应着重调查由开采和地下水活动而引起的滑坡、 塌陷、人工湖等地貌变化，和岩溶发育的矿区的各种岩溶地貌形态。 三、地质调查。应包括： 1、第四纪松散覆盖层、基岩露头，应基本查明其朝代、岩性、 厚度、富水性及地下水的出露等，并划分出含水层或相对隔水层。 2 、地质构造应基本查明其形态、产状、性质、规模、破碎带 （范围=充填物、胶结程度、导水性）及有无泉水出露骨等。 四、地表水体调查。应调查与搜集故区河流、渠道、湖泊、积水 区、山塘、水库的历年水位，流量，积水量，最大洪水淹没范围，含 泥砂量，水质和地表水体与下伏僻水层的关系等。 五、井泉调查。应调查井泉的位置、标高、深度、出水层位、涌 水量、水位、水质、水温、有无气体溢出、流出类型及其补给水源。 并素描泉水出露的地形地质平面图、剖面图。 六、古井老窑的调查。应调查古井老窑的位置及开采、充水、 排水、停采原因等情况，察看地面塌陷地形，圈出采空区，并估算 积水量。 七、小煤矿调查。应调查小煤矿的位置、范围、开采煤层、地 质构造、采煤方法、采出煤量、隔离煤柱、与大矿的窨关系，并搜 集系统完整的采掘工程平面图及有关资料。对已报废小井的图纸资 料，必须存档备查。 对于生产小煤矿，还应调查其生产安排、排水能力、井巷出水层位、 水质、涌水量、充水因素、与大矿之间的水害关系。 八、地面岩溶调查。应调查岩溶发育的形态、颁范围。对地下 水运动的明显影响的进水口、出水口、和通道，应进行详细调查， 必要时可进行连通试验和暗河测绘工作。要分析岩溶发育规律、地 下水径流方向，圈定补给区，测定补给区内的渗漏情况，估算地下 径流量。有岩溶塌陷的区域，还应进行岩溶塌陷的测绘工作。 第二节 矿井地面水文地质观测 矿井地面水文地质观测应根据需要进行。包括： 一、气象观测 1、凡距离气象台（站）较远的矿区（井），应设 立气象观测站。站址的选择，应符合气象台（站）的 要求。距气象台（站）较近的矿区（井），只建立雨 量观测站。 注：较近指小于30公里，较远指大于30公里。 2、矿区气象观测项目，与气象调查内容同。 二、地表水观测。观测项目与地表水调查内容同。 观测时间，一般为每月一次，雨季或暴雨后根据需要 增加观测次数。 三、地下水动态观测 1 、复杂型和极复杂型矿区（井）应建立地下水动 态观测网。观测网布孔设点前，必须有专门设计。观测点 应布置在下列地段： 1）对矿井生产建设有影响的主要含水层； 2）影响矿井充水的地下水集中径流带（构造破碎 带）； 3）可能与地表水有水力联系的含水层； 4）矿井先期开采的地段； 5）在开采过程中水文地质条件可能发生变化的地段； 6）人为因素可能对矿井充水有影响的地段； 7）井下主要突水点附近，或具有突水威胁的地段； 8）疏干边界或隔水边界处。 观测点的布置，应尽量利用现有钻孔、井、泉等。观测内 容主要是水位、温度和水质，对泉水还应观测流量。 2、观测点应统一编号，设置固定观测标志，测定坐 标和标高。观测点标高每年复测一次，如有变动，应随 时补测。 3、上述观测工作，在开采前一个水文年即应进行， 在采掘过程中亦必须坚持观测。在未掌握地下水的动态 规律以前，每57天观测一次，随后每月观测13次， 雨季或遇有异常时，需啬观测次数。 观测工作一般要求同步进行，每次必须按固定的时间和 顺序在最短时间内测完。否则，应全部重新观测。要注 意观测的连续性和精度。钻孔水位观测每回应有两次读 数，其差值不得大于2厘米，取值可用平均数。测量工具 使用前应定期校验。 4、中型矿井的动态观测工作，应参照上述要求进行。 第九章 井下水文地质观测 一、采掘过程中的观测 凡新开凿的井筒、主要穿层石门、开拓巷道及渗、 漏、淋水巷道，都要及时进行水文地质观测和编录， 并绘制井筒、石门、巷道的实测水文地质剖面图或展 开图。 （一）、当井巷穿过含水层时，应详细描述其产状、 厚度、岩性、构造、裂隙或岩溶的发育与充填情况、 揭露点的位置及标高、出水形式、涌水量、水温等， 并采取水样进行水质分析。 （二）、对含水裂隙，应测定其产状、长度、度度、数量、形状、 尖灭情况、充填程度及充填物，观察地下水活动的痕迹，绘制裂隙玫瑰 图，并选择有代表性的地段测定岩石的裂隙率。测定的面积：较密集裂 隙可取12m2，稀疏裂隙可取410m2。其广计算公式为: 式中 kt-裂隙率(%) f-测定面积(m2) a-裂隙长度(m2) b-裂隙宽度(m2) ab=a1b1+a2b2+anbn即所测定裂隙面积的总和(m2) %100 t a k l b （三）、对岩溶，应观测其形态、发育情况、分布状况、有无 充填物及充填成分、充水状况等，并绘岩溶素描图。 （四）、对断裂构造，应测定其断距、产状、0断层带宽度， 观测断裂带充填物成分、胶结成度及出水情况。 （五）、对褶曲，应观测其形态、产状及破碎情况。 （六）、突水点的观测及编录。应详细记录突水的时间、地点、 确切位置、出水层位、岩性、厚度、出水形式、围岩破坏情况等， 并测定涌水量、水温、水质、含砂量等。同时，应观测附近的出水 点和观测孔涌水量、水位的变化，并分析突水原因。主要突水点可 作为动态观测点，并要编制上卡片、附平面图和素描图。 按照突水点每小时突水量的大小，将突水点划分为小突水点、 中等突水点、大突水点、特大突水点等4个等级： 小突水点：q60 m3/h； 中等突水点：60 m3/hq600 m3/h； 大突水点：600 m3/hq1800 m3/h； 特大突水点：q1800 m3/h。 二、矿井涌水量观测 1、分采区、分水平、分煤层、分出水点进行观测。 2、在井下设置观测站，并进行编号。 3、构建标准的测水设施。 4、建立矿井涌水量观测台账。 5、定期进行观测，一般雨季每天一次，旱季每周一次。 6、对观测结果进行统计分析，掌握矿井涌水动态，总 结涌水规律。 对于大中型煤矿发生300 m3/h以上的突水、 小型煤矿发生60 m3/h以上的突水，或者因突水造 成采掘区域和矿井被淹的，应当将突水情况及时 上报所在地煤矿安全监察机构和地方人民政府负 责煤矿安全生产监督管理的部门、煤炭行业管理 部门。 第十章 矿井水文地质图 一、矿井充水性图： 矿井充水性图是综合记录井下实测水文地质资料的图纸，是分析矿井 充水规律、开展水害预测、制定防治水措施的主要依据之一，也是矿井 水文地质工作的必备图纸，一般采用采掘工程平面图作底图进行编制， 比例尺为12000l5000，主要内容有： 1各种类型的出(突)水点要统一编号，并注明出水日期、涌水量、水 位(水压)、水温及涌水特征。 2古井、废弃井巷、老塘、老硐、矸石窝等的积水范围和积水量。 3井下水闸门、水闸墙、放水孔、防水煤柱、泵房、水仓、水泵台数 及能力。 4井下输水路线。 5井下涌水量观测站(点)的位置。 6其它。 矿进充水性图应随采掘工程的进展定期补充填绘。水文地质复杂型和 极复杂型的矿井，每36个月补绘一次；水文地质简单型和中等型的矿 井，可视具体情况而定。 二、矿井涌水量与各种相关因素历时曲线图。 矿井涌水量与各种相关因素历时曲线是综合反映矿 井充水变化规律，预测矿井涌水趋势的图纸，各矿应根 据具体情况，选择不同的相关因素绘制以下几种关系曲 线图。 1矿井涌水量与降水量、地下水位曲线图。 2矿井涌水量与单位走向开拓长度、单位采空面积关 系曲线图。 3矿井涌水量与地表水流量或水位关系曲线图。 4矿井涌水量随开采深度变化曲线图。 三、矿井综合水文地质图： 矿井综合水文地质图是反映矿井水文地质条件的图纸 之一，也是进行防治水工作的主要参考依据。综合水文 地质图一般在井田地形地质图的基础上编制，比例尺为1 2000l10000。主要内容有： 1基岩含水层露头(包括岩溶)及冲积层底部含水层(流 砂、砂砾、红礓层等)的平面分布状况。 2地表水体、水文观测站、井泉分布位置及陷落柱范 围。 3水文地质钻孔及其抽水试验成果。 4基岩等高线(适用于隐伏煤田)。 5各类井口位置。 6含水层等水位(压)线。 7老窑、小煤矿位置及开采范围和涌水情况。 8有条件时，划分水文地质单元，进行水文地质分区。 矿井综合水文地质图，每l5年补充修改一次。 四、矿井综合水文地质柱状图： 矿井综合水文地质柱状图是反映含水层、隔 水层及煤层之间的组合关系和含水层层数、厚 度及富水性的图纸。一般采用相应比例尺随同矿 井综合水文地质图一道编制。主要内容有： 1含水层时代名称、厚度、岩性、岩溶发育 情况。 2各含水层水文地质试验参数。 3各含水层的水质类型。 五、矿井水文地质剖面图： 矿井水文地质剖面图主要是反映含水层、隔水层、 褶曲、断裂构造等和煤层之间的空间关系。主要内容有： 1含水层岩性、厚度、埋藏深度、岩溶裂隙发育深度。 2水文地质孔、观测孔及其试验参数和观测资料。 3地表水体及其水位。 4主要井巷位置。 矿井水文地质剖面图一般以走向、倾向有代表性的地 质剖面为基础。 六、矿井含水层等水位(压)线图： 等水位(压)线图主要反映地下水的流场特征。水文地 质复杂型和极复杂型的矿井，对主要含水层(组)应坚持定 期绘制，以对照分析矿井疏干动态。比例尺为12000 110000。主要内容有： 1含水层、煤层露头线，主要断层线。 2水文地质孔、观测孔、井、泉的地面标高，孔(井、 泉)口标高和地下水位(压)标高。 3河、渠、山塘、水库、塌陷积水区等地表水体观测 站的位置、地面标高和同期水面标高。 4矿井井口位置、开拓范围和公路、铁路交通干线。 5绘制地下水等水位(压)线，表示地下水流向。 6绘制可采煤层底板下隔水层等厚线(当受开采影响的 主含水层在可采煤层底板下时)。 7井下涌水、突水点位置及涌水量。 第十一章 矿井水害预报和预防 第一节 矿井水害类型 第二节 水害隐患检查 第三节 水害预报 第四节 水害预防 第五节 探放水工程 第一节 矿井水害类型 矿井水害分类表矿井水害分类表 突水水源突水水源采掘地点采掘地点岩体结构岩体结构突出形式突出形式突水量突水量 地表水地表水掘进巷道突水掘进巷道突水 断层（破碎带）突断层（破碎带）突 水水 爆发型突水爆发型突水特大型突水特大型突水 老空水老空水大巷突水大巷突水陷落柱突水陷落柱突水跳跃型突水跳跃型突水大型突水大型突水 孔隙水掘进工作面突水掘进工作面突水裂隙岩体突水裂隙岩体突水缓冲型突水缓冲型突水中型突水中型突水 裂隙水裂隙水回采工作面突水回采工作面突水完整结构岩体突水完整结构岩体突水滞后型突水滞后型突水小型突水小型突水 岩溶水岩溶水井筒突水井筒突水 地表水地表水水害水害 冲积层水冲积层水水害水害 岩溶水岩溶水水害水害 煤层顶板砂岩（砾岩）煤层顶板砂岩（砾岩）水水水害水害 老窑及老空水老窑及老空水水害水害 断层水断层水水害水害 钻孔水钻孔水水害水害 煤层底板水煤层底板水水害水害 通道 水源水源 山东新汶、河 南陕县、水城 汪家寨矿、内 蒙古平庄古山 矿、辽源梅河 一井等 地表水水害 大气降水、地 表水体（江、 河湖泊、水库、 沟渠、坑塘、 池沼、泉水和 泥石流） 井口、采空冒裂 带、岩溶地面塌 陷坑或洞、断层 带及煤层顶底板 或封孔不良的旧 钻孔充水或导水案例 2 1 1 1号溃水点号溃水点 3 3号溃水点号溃水点 2 2号溃水点号溃水点 河堤决口处河堤决口处 冲刷区冲刷区 输电铁塔输电铁塔 沙场塌陷区沙场塌陷区 2 通道 水源水源 山西王家岭煤 矿、晴隆县新 桥煤矿等矿区 都发生过老空 水的水害 老窑及老空水水害 古井、小窑、 废巷及采空 区积水 采掘工作面接近 或沟通时，老空 水进入巷道或工 作面 案例 1 20052005年年8 8月月7 7日，广东省梅州市兴宁市大兴煤矿在开采急倾日，广东省梅州市兴宁市大兴煤矿在开采急倾 斜煤层时发生抽冒，破坏了防水安全煤柱，上部大量老空斜煤层时发生抽冒，破坏了防水安全煤柱，上部大量老空 积水溃入矿井，造成积水溃入矿井，造成121121人死亡人死亡, ,直接经济损失直接经济损失47254725万元。万元。 广东省梅州市兴宁市透水事故案例1 被困矿工被困矿工 的主要集的主要集 中区域中区域 矿井概况矿井概况：那读煤矿原为百色 市田东县国有煤矿，始建于 1973年10月，设计能力为3万吨 /年。1996年12月被右江矿务局 兼并，2007年核定生产能力19 万吨。证照均在有效期内。 案例2 广西壮族自治区百色市右江矿务局那读煤 矿透水事故 事故概况事故概况： 2008年7月21日15时32 分，广西壮族自治区百色市右江矿务 局那读煤矿发生特别重大透水事故， 造成36人死亡，直接经济损失989.8万 元。 事故原因：事故原因：该矿在4304工作面3个切眼先后发现透水征兆的情况下，未按规定 撤出受水威胁区域的作业人员；事故发生前，盲目通知已经撤到安全地点的人员 返回作业地点恢复生产。水文资料不清，水患排查治理不到位。该矿没有查清老 空区积水和废弃小煤矿的积水情况，没有排查出重大透水安全隐患；发现多次透 水征兆后，未采取措施进行彻底根治。 矿井概况矿井概况：山东山东 枣庄滕州木石煤枣庄滕州木石煤 矿，矿，19711971年建矿年建矿 ， 设计设计9 9万吨。万吨。 木石木石 “ “03.7.26” 03.7.26” 特大溃水事故死亡特大溃水事故死亡3535 人人 事故概况：事故概况：7月月26日日21时时40分，发生分，发生 透水，水位上升至码头门透水，水位上升至码头门,一号风门一号风门 推不开，二号风门处冒顶，污泥堵塞推不开，二号风门处冒顶，污泥堵塞, 无法行人，一采区运输大巷被淹地面无法行人，一采区运输大巷被淹地面 4号露天坑和砖瓦厂内出现二个直径号露天坑和砖瓦厂内出现二个直径 30m塌陷坑塌陷坑*造成造成5个作业地点个作业地点37人遇人遇 险，险，2人脱险，人脱险，35人死亡。历时一个人死亡。历时一个 月月,直接经济损失直接经济损失298.1万元万元 事故原因：事故原因：超开采上限，越井田边界，违法违规超开采上限，越井田边界，违法违规 开采防水保安煤柱；事故地点离第四系含水层开采防水保安煤柱；事故地点离第四系含水层 （流沙层）只有（流沙层）只有9米，离地面露天坑底只有米，离地面露天坑底只有13米米 左右。按一般规律，顶板垮落带已进入第四系含左右。按一般规律，顶板垮落带已进入第四系含 水层，勾通地面积水。水层，勾通地面积水。 案例 河南洛阳新安寺沟煤矿河南洛阳新安寺沟煤矿12.212.2特别重大透水事故特别重大透水事故 2005年12月2日23时40分，河南省洛阳市新安县寺沟煤矿发生特别重大透水事故， 造成35人死亡，7人下落不明，直接经济损失973万元。 矿井概况：该矿注册性质为集体所有制。设计生产能力为3万吨/年，核定生产能 力6万吨/年。未取得安全生产许可证。 事故原因：寺沟煤矿非法进入矿井边界煤柱，在接近已关闭的桥北煤矿老空积水 区采煤，造成煤柱突然垮落，老空区积水体和与其密切水力联系的松散孔隙地下 水及青河地表水迅速溃入井下，导致了事故发生。 案例 通道 水源水源 湖南梦脚湾煤 矿“9.6”透水 属断层水害 断层水水害 断层含水， 断层联通其 他水体 导水断层 案例 1 通道 水源水源 钻孔水水害 钻孔含水， 钻孔联通其 他水体 封闭不良钻孔 案例 第二节 水害隐患检查 必须进行定期检查，大雨和暴雨时要及时巡查。每周对井下重点地方进行检查，每月一 次全面巡查，对探放水工作面进行每班检查。 一、地面检查 （一）、检查内容 1、防洪沟、排水沟是否完好、畅通。 2、井田内河流、沟渠、溪流裂隙发育情况，流量、水位，渗漏情况。 3、防滑坡、防洪水挡墙完好情况。 4、井田内开采裂隙、塌陷坑情况。 5、井田内是否存在老窑、古洞。 6、周边矿井的生产状况（并进行井下监测）。 7、地表民房及工业设施的变化情况。 （二）、检查路线 根据井田范围、地形，确定检查路线条数，实现全覆盖。 （三）、检查准备 1、井上下对照图，表出检查路线。 2、工具：记录本、铅笔、罗盘、钢卷尺、皮尺、三角板、手持gps、秒表、漂流花或 流量计。 （四）、检查结果处理 二、井下检查 （一）、检查内容 1、排水沟是否完好、畅通。 2、水仓、泵房及防水设施、排水设备是否完好。 3、防水闸门是否完好，是否启闭灵活。 4、工作面采后闭是否完好，反水孔是否通畅，观测流出水量。 5、挡水墙是否完好，放水闸阀、水位观测孔及设施是否完好，观 测流出水量，水位。 6、观测受水害影响区域巷道的渗水、漏水和淋水情况、水量，巷 道变化情况。 7、探放水地点执行探防水设计及安全措施的情况。 （二）、检查路线 根据井下需检查地点的分布，确定检查路线条数，实现全覆盖。 （三）、检查准备 1、井上下对照图，表出检查路线。 2、工具：记录本、铅笔、罗盘、钢卷尺、皮尺、秒表、漂流 花或流量计。 （四）、检查结果处理 三矿井突水预兆 矿井突水过程主要决定于矿井水文地质及 采掘现场条件。一般突水事故可归纳为两种情 况：一种是突水水量小于矿井最大排水能力， 地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大 量排水；另一种是突水水量超过矿井的最大排 水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。在各 类突水事故发生之前，一般均会显示出多种突 水预兆。 (1)一般预兆： 煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现 象，且淋水由小变大；有时煤帮出现铁锈色水 迹。 工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味。 有时可听到水的“嘶嘶”声。 矿压增大，发生片帮，冒顶及底鼓。 (2)工作面底板灰岩含水层突水预兆： 工作面压力增大，底板鼓起，底鼓量有时可达5oomm 以上。 工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。 沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加。 当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止， 此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊；底板稳定时 水色变清。 底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声 或刺耳水声。 底板发生“底爆”，伴有巨响，地下水大量涌出，水 色呈乳白或黄色。 (3)松散孔隙含水层水突水预兆： 突水部位发潮、滴水且滴水现象逐渐增大，仔细观察 发现水中含有少量细砂。 发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇 性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至 流砂大量涌出。 顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致 使地表出现塌陷坑。 以上预兆是典型的情况，在具体的突水事故过程中，并 不一定全部表现出来，所以应该细心观察，认真分析、 判断。 第二节 水害预报 根据年季月采掘接续计划，逐头逐面进行 水害因素的分析和研究，预先提出水害报告和 处理措施。 分年报、季报、月报和临时预报。 水害预报方式有以下三种 一、水害预报图 即在矿井采掘工程平面图上（月报图）， 按预报可能发生水害的部位，用红的颜色注上 水害类型符号。 矿井采掘工作面水害预测图例 二、水害预报表 采掘工作面水害分析预测表 年 月 日 矿 井 项 号 预测水 害地点 采 掘 队 工作面上 下标高 煤层 采掘 时间 水害 类型 水文 地质 简述 预防 及处理 意见 责任单 位 备 注 名 称 厚度 (m) 倾角() 某 矿 某 井 1 2 3 4 5 注：水害类型指地表水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水、断裂构造水、陷落柱水、钻孔水、顶板水、底板水等。 三、水害通知单 预报水害地点工作面名称施工区队被通知的水害问题要求落实的防水措施 水害点部位平、剖面图 发送单位生产矿长、总工程师、调度室、技术科、安全科 管水单位科长：工程师：水文地质人员： xx 煤 矿 水 害 通 知 单 年 月 日 四、水情水害预报通知书（水矿） xx煤矿水清水害预报通知书 工作面名称： 施工单位： 预报月份： 预报范 围 平面图、剖面图 水情水 害情况 处理建 议 地测科 长审核 意见 总工审 核意见 发送单 位 技术 科 安全 科 调度 室 施工单 位 生产 矿长 安全 矿长 预报人： 预报日期： 第三节 水害预防 一、防“综采”工作面顶板水 二、防老窑老空水（见第四节） 三、防开拓下山突水 1）、绘制下山预想地质剖面图，标明含水层、断层位 置。 2）、调查分析各含水层和断层带的富水性，弄清其测 压水头高度。 3）、正确的预计下山可能出现的最大涌水量，根据预 计涌水量施工好零时水仓、安装好排水泵和管路，保 障供电。 4）、对强含水层或含水断层，事前进行探放水，可能 时进行疏水降压。 四、采煤工作面探放顶板水 1）、煤层顶板有含水层的顺走向布置的采煤工作面，有 下列情况之一的，必须探放顶板水： （1）、新井第一个回采工作面，或老井新水平，新采区 （包括下山区域）第一个回采工作面。 （2）、在“导水裂隙带”范围内有富含水层。 （3）、有充水的密集裂隙带（或褶曲构造）。 （4）、工作面靠近边界大断层。 （5）、存在老窑、老空积水或有水力联系。 2）、事前编制探放水措施，认真预计涌水量。 3）、机巷要有流水畅通的水沟或安装足够排水能力的排 水设施。 4）、探放水钻孔孔口要下套管并安装闸阀控制放水量。 五、防采掘工作面底板水 六、防冲积层水 在冲积层底部无强含水层的前提下，按照以下标准留足风化带隔 水（岩）柱： 1）、缓倾斜煤层风化带隔水岩柱，从冲积层底板向下的铅垂厚 度应大于煤层厚度的五倍。 2)、倾斜煤层风化带隔水煤柱，应大于煤厚的八倍。 3）、急倾斜煤层风化带隔水岩（煤）柱，应大于煤厚的十倍。 七、防钻孔水 1）、先查阅钻孔穿越的层位，各层位的含水情况，钻孔封口报 告书或资料，判定封口质量的可靠性。 2）、对封闭不良钻孔，建立台账，并在采掘工作面与其接触前， 采取措施进行处理。 3）、对钻进煤层底板以下距离强含水层近的钻孔，又封口不良 的，应根据预计水压圈出警戒范围，当采掘工作面临近警戒线前， 采取措施进行探放或留设煤柱。 4）、在地面无条件重封或封口质量判定不清的钻孔，应圈出警 戒范围，当采掘工作面临近警戒线前，采取措施进行探放或留设煤 柱。 八、防断层水 1）、核准（包括补钻卡准）断层产状、断层性质和 破碎带范围，分析断层带的充水条件。 2）、作地质剖面图，分析采掘工作面同断层带在空 间上的相互关系。 3）、坚持有疑必探，先探后掘。根据断层的水文地 质资料确定探水警戒线、探水超前距。 4）、当采掘工作面接近边界断层之前，要核查一次 防隔水煤柱的可靠性。 5）、当井巷穿过可能导水的断层时，要加强巷道支 护，严防冒顶。掘过断层带后要及时对断层带进行处理， 防止“迟到掉水”。 6）、预计断层突水时的最大涌水量并核查泵房排水 能力。 九、新凿井筒防水 十、防灌 1）、所有井口都要高出当地最高洪水位，否则，必 须修围堤、围沟或其他防水设施。 2）、凿井时，井口周围一定要回填严实，不准简单 地使用矸石、砖块等透水的骨料回填。井筒壁后要注浆 灌实。 3）、靠近风化带的巷道，特别是三角门、四角门， 雨季前要全面检查和加固。 4）、报废的井口，要按照煤矿安全规程的要求， 编制专门设计，按设计充填封闭。 5）、观测孔、注浆孔、电缆孔等钻孔孔口，由使用 单位管理，加盖或封闭。 6）、要合理设计开采上限，留足风化带煤柱。 第四节 探放水工程 一、探放水的目的和原则 由于在矿井范围内或邻近存在水害隐患（水城矿区主要是老窑、老 空），当采掘工作接近时，可能发生有害水体涌入矿井的事故，为了消 除这些隐患，就必须在采掘过程中采取探放水措施，探明工作面前方的 水情，确保生产安全。 探放水工作必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采” 的原则。 二、下列情况下必须进行探放水 1）、采掘工作面接近小窑或采空区时。 2）、巷道接近含水断层时。 3）、巷道需穿过含水断层时。 4）、采掘工作面接近未封或封闭不良的导水钻孔时。 5）、采掘工作面接近各类防水煤柱时。 6）、采掘工作面有明显出水征兆时。 三、探放水前的调查研究工作 根据探放水对象不同，调查研究的内容也不一样。 1）、老窑老空积水：老窑名称、编号、地理位置，坐标、标高、开采 时间、开采层位、范围、采出煤量、停采原因、停采时间，各层间关系，相 邻老窑的关系，老空距地表的深度，积水范围、积水量，补给水量，与其他 水体的关系，水头等，与采掘工作面的空间关系。 2）、老空区积水：积水巷道名称、标高、层位、积水量、补给水量， 水头，和其他水体的关系，与采掘工作面的空间关系。 3）、未封闭或封闭不良钻孔：孔号、孔深、孔径、地表位置、坐标及 标高、与各煤层已开采区域的关系，与含水层及含水构造的关系等。 4）、已知含水断层：实际巷道所见的断层走向、倾斜、倾角落差、破 碎带宽度，破碎带充填物胶结情况，历史上出水特征，涌水量、水压或水位 标高，研究该断层的延展方向，与其他水体或导水构造的空间关系。 5）、煤层顶底板的强含水层：含水层的名称，岩性，厚度，水位，水 量，及其与可采煤层的间距，隔水层的厚度，隔水性，隔水的岩石物理性质， 隔水层的空间厚度变化情况。研究开采对含水层的影响。 四、老窑老空水探放 （一）、探放水设计内容 1）、探放水迎头周围的水文地质情况，如老窑积水资料及其核 实分析意见，确切的水头高度、积水量、补给水量，与上下层采空 区、地表河流、建筑物、周围老窑及断层构造、其他涌水通道的关 系，以及可能存在的不利因素等。 2）、巷道布置方向、规格，钻孔布置方式、个数。 3）、确定探放水钻孔的超前距与帮距选取的依据来源及可靠性 评述，超前距与帮距计算公式及结果。 4）、钻孔孔口套管、阀门结构和安装设计。 5）、排水量计算及排水系统要求。 6）、探水施工与掘进工作的安全规定。 7）、受水威胁地区的信号联系和避灾路线的确定。 8）、通风措施和瓦斯检查制度。 9）、探放水工作管理、水情及避灾联系制度。 10）、附老窑位置及积水区域现采区关系图，探放水钻孔布置 平面及剖面图。 （二）、探水起点的确定： 1)积水线 2)警戒线 3)探水线：对于老窑、采空区、峒 室等积水清楚，p1mpa，岩层不 小于20m，煤层不小于30m；积水 区位置边界不清楚，最小不小于 60m；小窑、断层等，不小于60m； 石门揭含水层不小于20m。 （三）、探放水超前距和帮距的确定 1、计算法 式中 a-超前距（或帮距）（米）； a-安全系数，一般取2-5 l-巷道的跨度（宽或高取其大者）（米）； p-水头压力（公斤/厘米2）； kp-煤柱的抗张强度（公斤/厘米2）； a=0.5al 3p kp 20米 探放水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离的关系图 安全外围线 允掘进距离 超前距 应不小于老空宽度 帮距 （四）探放水钻孔布置方式 1）、一般倾斜煤层平巷和上山巷道探放水钻孔的布置方式：半扇形布 置在上帮。钻孔数量和夹角根据实际确定。 2）、在水压高，水量大或煤层松软，节理发育的情况下，于煤层中打 钻不安全，应采用隔离式探水。隔离式探水有三种类型： （1）、专门石门 （2）、墙外探水 （3）、隔层探水 （四）、孔口装置安装 一般的探放水孔都必须安装孔口安全套管。孔口装置的施工和安装程 序如下： 1）、选择煤层或岩层坚硬完整的地段开孔，孔径应比孔口管直径大 12级，钻至预定深度（视水压高低和煤岩层强度而定，一般岩层中应大于 1.5米，煤层中应大于2米）后，将孔内冲洗干净。 2）、向孔内注入水泥浆，将预先准备好的孔口管（末端应塞以木塞） 放入孔内，待水泥浆凝结后，即可在孔口管内钻进。另一种方法是将孔口管 插入孔内后，在孔口用水玻璃和水泥将孔口管固定并封死，在管的上方另留 一个小管，而后从孔口管内向四周压入水泥浆，开始从小管跑出空气和水， 待跑出浓水泥浆时即将小管封死，继续向孔口管内压入水泥浆，至一定压力 后停止注浆，关闭孔口管上闸阀，待水泥浆凝固。 3）、水泥浆凝固后进行扫孔，待深度超过孔口管长度后，向孔内压 水。如水压值超过预计放水是的水压时，孔口管周围没有漏水现象，说明符 合要求，否则仍需注浆加固。 4）、如探放强含水层水或需要收集放水时的水量与水压资料时，还 应在孔口管上安装水压表。 （五）、放水钻孔孔数的确定 1、单孔出水量可由下式估算： q=cw 2gh 式中 q-单孔出水量（米3/秒）； c-流量系数，一般取0.60.62； w-钻孔的断面积（米2）； g-重力加速度（9.81米/秒2）； h-钻孔出口处的水头高度（米）； 为计算钻孔的平均放水量，可取最大水头高度的40 45%。 2、最大应放水量可用下式计算 qmax= w t +q 动 式中 qmax-最大应放水量（米3/秒）； w-净储量或老空积水量（米3） ； t-允许放水期限（秒）； q动-动储量或老空水经常补给量（米3/秒）； 3、小窑老空积水量可由下式估算 w= kmlh