第一章 中国煤矿水灾概况

第一章 中国煤矿水灾概况 第一节 煤矿水灾及其防治现状 一、我国煤矿水灾事故的基本特点 1、重特大水灾事故增多，事故后果严重，社会影响面大。 2、重特大水灾事故多是底板高压突水和老空突水事故。 3、大的水灾事故主要发生在华北煤田。 4、水灾事故与矿井防治水措施落实不到位有着密切的关系。 5、突水事故的高发期往往出现在煤炭工业的快速发展期，矿井超设计能力生产往往是水灾事故孕育和发生的根本原因。 二、我国煤矿水灾事故防治现状 从全国各矿区水灾事故防治工作的全局来看，还存在有明显不足的问题，主要表现在： 1、矿井水灾防治专业技术人员严重缺乏，对水灾防治工作的重大问题研究深度不够。 2、少数煤矿对水灾防治工作的认识不够深入，投资力度不够，安全技术措施制定不规范，落实不到位。 3、各矿区水文地质工作不够规范，缺少强有力的专业技术措施。 4、尽管有些煤矿建立起了水文地质台账、水文地质图件等，但由于日常的矿井地质工作和水文地质工作不够规范，对矿井水文地质的变化情况掌握不够，对未来水灾隐患预测不够。 5、对矿井的主要突水水源、各含水层的涌水特性、涌水量及突水压力认识模糊，甚至对矿井的正常涌水量和最大涌水量等最基本的参数认识模糊，对带压开采所存在的潜在危险认识不足。 6、个别煤矿由于井田勘探深度不够，对井田内的地质构造掌握不清，对矿井突水机理、容易发生突水的区域、矿井涌水量随季度的变化规律、承压水压得大小认识不足。 7、相当一部分煤矿主排水系统和次级排水系统还不够完善，所配备的排水设备能力偏小，综合排水能力达不到水灾防治要求。 8、主排水系统安全设备存在缺陷，相当一部分乡镇煤矿主排水管路没有实现并联，个别煤矿主排水系统没有实现双回路供电。 9、矿井主水仓不符合《煤矿安全规程》要求，部分煤矿主要水仓容量不够，个别煤矿没有建立副水仓，水仓淤煤没有得到及时清理，水仓的有效容积没有得到充分发挥。 10、相当一部分矿井没有按要求进行每年一度的水泵联合试运转演习，对主排水系统的实际排水能力掌握不够。 11、一些煤矿没有坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，物探工作基本面没有进行，钻探工作不够规范，探水过程中的安全技术措施不够完善，存在盲目掘进、盲目开采的现象。 12、部分矿区注浆堵水工作开展得不够及时，注浆堵水技术普及率太低，专业技术人员缺乏，水灾治理不够及时，造成了很大的经济损失。 三、煤矿水灾事故频繁发生的根本原因 1、造成矿井水灾频发的主要原因是水灾防治技术手段推广应用不够，防治水资金投入不足，矿井水文地质基础工作薄弱等。 2、防治水技术手段落后，矿井水灾条件预测的准确度不能满足现代机械化生产的要求，是造成矿井水害的根本原因。 3、没有研制出对含水构造和涌水通道进行准确探查的技术与装备，造成了对矿井导水通道的位置、分布、含水性、导水性等的探测不准确。所制定的防范措施不到位，缺少针对性，是导致灾难性水灾事故的直接原因。 4、越层越界等非法开采的人类活动所诱发的突水条件和水害隐患，是造成老空、劳窑突水的根本原因。 5、矿井水灾条件的适时监控与预报技术装备的落后，造成了工作面采煤过程中对孕育和发展过程中的水害隐患未能提前预测预报，这是导致特大型突水灾害的重要因素。 四、矿井安全生产对水灾防治技术的基本要求 1、矿井水文地质条件的探查和水文地质信息的分析与管理技术，必须满足现代化矿井建设与生产在时间与空间方面的要求。 2、煤层顶、底板含水导水构造的探测精度和探测深度，必须满足现代化矿井巷道采掘构造在速度和空间尺度方面的要求。 3、矿井充水因素的预测预报，必须实现实时性和定量性。 五、煤矿水灾防治技术发展所面临的问题 1、加强对现代化采矿条件下矿井底板水突出机理的研究。 2、加强对现代化采矿条件下煤层底板隔水层隔水性能的研究。 3、加强对导水构造探查技术与装备的研发。 4、加强对煤层底板水灾监控预警技术与装备的研究。 5、加强对重大水灾事故快速处理技术与装备的研究。

第二节 中国煤矿水灾的区域性特性 1、华北石炭二叠系岩溶裂隙水灾区。 2、华南晚二叠统岩溶水水灾区。 3、东北侏罗系裂隙水水灾区。 4、西北侏罗系裂隙水水灾区。 5、西藏-滇西中生代裂隙水水灾区和台湾第三系裂隙、孔隙水水灾区。

第三节 矿井水灾的基本类型 1、地表水水灾。 2、老窖水水灾。 3、孔隙水水灾。 4、裂隙水水灾。 5、薄层灰岩岩溶水水灾。 第四节 矿井水文地质工作的主要内容和技术方法 一、矿井水文地质工作的主要内容 （一）区域水文地质工作的主要内容 1、查明和控制矿区区域水文地质条件，确定矿区所处的水文地质单元的位置，详细查明矿区发育的主要含水层及其各个含水层地下水的补给、径流和排泄条件，区域地下水对矿区的补给关系，矿井地表水系和气象因素与地下水的相互关系及对开采的影响。 2、详细查明矿区含（隔）水层的岩性、厚度、产状、分布范围、边界条件、埋藏条件、含水层的富水性，矿床与顶底板含水层之间隔水层的厚度及稳定性。着重查明矿区主要充水含水层的富水性、渗透性、水位、水质、水温、动态变化以及地下水流场的基本特征，特别是要查明矿床顶底板隔水层所承受的静水头压力，确定矿区水文地质边界位置及其水文地质性质。 3、详细查明矿区或附近对矿井充水有较大影响的构造破碎带的位置、规模、性质、产状、充填与胶结程度、风化及溶蚀特征、富水性和导水性及其变化、沟通各含水层以及地表水之间相互补给关系的程度，分析构造破碎带及其可能诱发的引起突水的地段，提出开采过程中对含、导水构造的防治方案原则性建议。 4、详细查明对矿床开采有影响的地表水的汇水面积、分布范围、水位、流量、流速及其季节性动态变化规律，历史上出现的最高洪水位、洪峰流量及淹没范围。详细查明地表水对井巷可能的充水方式、地段和强度，并分析论证其对矿床开采的影响，提出开采过程中对地表水的防治方案原则性建议。 5、对于煤层与含（隔）水层多层相间的矿区，应详细查明开采煤层顶、底板主要充水、含水层的水文地质特征和隔水层的岩性、厚度、稳定性和隔水性，不同含水层之间的水力联系情况，断裂与裂隙发育程度、位置、导水性以及沟通各含水层的情况，分析不同的采矿方式对隔水层可能造成破坏情况。当深部有强含水层或采区地表有水体时，应查明主要充水的中间含水层从底部或地表获得补给的途径和部位。 6、对已有多年开采历史的老矿区，应重点调查废弃矿井、周边地区小煤窑、已经开采采掘的老空区的分布位置、范围、埋藏深度、积水和塌陷情况，与地表及其他富含水德含水层之间的水力联系情况；大致圈定采空区，估算积水量，提出开采中对老空水德防治措施建议。 7、在水文地质条件勘探的基础上，应根据矿井采掘条件和矿井采掘规划，建立矿井涌水量预测预报模型，选择适合矿井水文地质条件的涌水量预测和计算方法，对全矿井涌水量、分水平涌出量、分采区涌水量进行计算预测。在条件许可的情况下还应对矿井可能形成的突水水量进行分析评估，为矿井防排水系统和能力设计提供基础资料。 8、对于深部开采的矿井，应详细查明主要充水含水层的富水性及导水断裂破碎带向深部的变化规律。 （二）矿井水文地质工作的主要内容 1、查明采区或工作面范围内含水层的富水性、补给条件及其重点富含水区段的分布规律及其控制因素。 2、查明采区或工作面范围内存在的小规隐伏导水构造，如断层、裂隙发育带、喀斯特陷落柱等。当勘探区存在底板高压水含水层时，还应查明高压水在底板隔水层中的原始导升高度及其分布。当勘探区存在顶板第四系含水层时，应查明第四系底部存在的古冲沟、剥蚀冲刷带及其分布规律。 3、查明采区或工作面内顶、底板隔水层厚度、岩性及其组合规律、稳定性、综合阻抗水压的能力及其所承受的实际水压力。 4、根据工作面回采条件（采厚、采宽、推进速度、采煤方法等）和岩石力学性质，计算分析回采过程中和回采完成后对顶底板隔水层的破坏特性和破坏程度。 5、计算分析采掘过程中采区或工作面的涌水量、涌水特性及其安全疏降水量，为工作面安全回采防治水技术措施的设计提供依据。 （三）对不同类型充水源的矿井应重点查明的问题 1、孔隙充水看矿床 应重点查明含水层的成因类型、分布、岩性、厚度、结构、粒度、胶结程度、富水性、渗透性及其变化；查明流沙层的空间分布和特性，含（隔）水层的组合关系，各含水层之间、含水层与弱透水层以及地表水之间的水力联系；评价流沙层的疏干条件、降水和地表水对矿床开采的影响，评价矿井疏水后对地表环境的影响。 2、裂隙充水矿床 应重点查明裂隙含水层的裂隙性质、成因、发育程度、分布规律、充填情况及其富水性；岩石风化带的深度和风化程度；构造破碎带的性质、形态、规模，与其他含水层及地表水的水力联系；裂隙含水层与其相对隔水层的组合特性。 3、喀斯特充水矿床 应着重查明喀斯特发育与岩性、构造等因素的关系，喀斯特在空间的分布规律，喀斯特空隙的充填程度和充填物胶结情况，喀斯特发育深度的变化规律，有无陷落柱存在及其导含水性，喀斯特含水层中是否存在有多层水位及其间是否有相对隔水层等，地下水主要径流带及其分布规律。 对以溶隙、溶洞为主的喀斯特充水矿床，应查明上覆松散层的岩性、结构、厚度、或上覆岩石风化层的厚度、风化程度及其物理力学性质，分析在疏干排水条件下产生突水、突泥、地面塌陷的可能性，塌陷的程度与分布范围以及矿井充水影响。对层状发育的喀斯特充水矿床，还应查明不同含水层之间相对隔水层和弱含水层的分布。 对以暗河管道为主的喀斯特充水矿床，应着重查明喀斯特洼地、漏斗、落水洞等的位置及其与暗河之间的联系，暗河发育与岩性、构造等因素的关系、暗河的补给来源、补给范围、补给量、补给方式及其与地表水的转化关系，暗河入口的高程、流量及其变化，暗河水系与矿床之间的相互关系及其对矿床开采的影响。 （四）对不同类型充水方式的矿井应重点查明的问题 1、含水层为直接充水类型的矿床 应着重查明直接充水含水层的富水性、渗透性、地下水的补给来源、补给边界、补给途径和地段，直接充水含水层与其他含水层、地表水、导水断裂的关系。当直接充水含水层裸露时，还应查明地表汇水面积及大气降水的入渗补给强度。 2、含水层为顶板间隙充水类型的矿床 应着重查明直接顶板隔水层或弱透水层的分布、岩性、厚度、及其稳定性、