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各种水害监测诊断和控制安全技术措施

榆林市千树塔矿业投资有限公司

各种水害检测、诊断和预控安全技术措施

二〇一八年四月

审批人员签字

编制人：

年月日

技术科：

年月日

安检科：

年月日

机电科：

年月日

调度室：

年月日

机电矿长：

年月日

通防矿长：

年月日

安全矿长：

年月日

生产矿长：

年月日

总工程师：

年月日

一、矿井概况

千树塔矿业投资有限公司位于榆林市东北方向32km处，行政区划隶属榆林市榆阳区麻黄梁镇管辖。

榆（林）～神（木）二级公路，神（木）～延（安）铁路由井田西北约12km处通过，交通便利，煤炭外运条件良好。

井田地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原接壤地带，地表大部分被新生界松散沉积物所覆盖，地貌以黄土梁峁区为主，局部为沙漠滩地区。

地势总体西北部高东南部低，海拔标高一般1250～1310m，最高点位于井田北部，标高1409.0m，最低点位于井田东南部沟谷中，标高1225m，最大相对高差184m。

榆林市千树塔矿业投资有限公司设计生产能力120万吨/年，服务年限51.2a，采用斜井—立井混合开拓，井田由8个拐点圈定，面积8.66㎞2，矿井北部以神树畔井田为界，西南部以半坡山井田为界，东部和东南部以22-1煤层火烧区未然边界线为界，地质资源量134.15Mt，设计可采储量71.34Mt。

可采煤层4层（3#、4#、6#、9#），其中3#煤层为主要可采煤层，赋存稳定，结构简单，不含夹矸，全区可采，煤层厚度变化在9.75～11.21m之间，平均10.61m，煤层倾角小于1°（平均0.61°），埋藏较浅，煤的变质程度低，为本矿主采煤层。

瓦斯含量平均为0.61m3/t，属瓦斯矿井，煤质牌号长焰煤，煤尘具有爆炸性，井田内无冲刷剥蚀带、无冲击地压。

3号煤层直接顶板以泥岩为主，粉砂质泥岩、粉砂岩次之，少量粉砂岩、中粒长石砂岩；底板以泥岩、粉砂质泥岩为主，粉砂岩、泥质粉砂岩次之。

煤层与其顶底板均为明显接触。

二、水文地质概况：

1、地形地貌及地表水

矿井地处于陕北黄土高原的北缘地带，地貌上表现为沟壑纵横、支离

破碎，地形切割较深的黄土梁峁特征。

区内水系不发育，以古长城为分水岭，北为千树塔河水系，水流方向为北西向；南为佳芦河水系，水流方向多为东南向，少数西南向。

这些支沟下蚀作用强烈，切割深，流量较小，旱季有断流现象。

区内水系不发育，以古长城为分水岭，北为千树塔河水系，水流方向为北西向；南为佳芦河水系，水流方向多为东南向，少数西南向。

这些支沟下蚀作用强烈，切割深，流量较小，旱季断流。

本区属温带大陆性干旱、半干旱季风气候。

夏季炎热而干燥，冬季严寒而漫长，年平均降水量414mm，年平均蒸发量1907.2mm。

井田内及四周无小煤矿、无老空积水区、无陷落柱、无断层。

2、地下水含水层

井田水文地质条件受区域水文地质条件的控制，显示了与区域水文地质特征的统一性。

根据井田地下水的赋存条件及水力特征，将井田地下水划分为两种类型：

即第四系松散岩类孔隙及孔隙裂隙潜水、碎屑岩类裂隙水；本井田自上而下划分为四个含水层和二个隔水层，分别为：

（1）全新统冲洪积层孔隙潜水。

主要分布于井田较大沟谷底部，冲洪积层一般厚2～3m，当沟谷中建有淤地坝时，其堆积层厚度增大，厚度可达10m以上。

岩性以砂质粘土及粘土质粉砂为主，夹有粉细砂薄层，含水层厚度1～3m。

虽然冲洪积层透水性较好，但由于含水层厚度薄，补给条件差，故含水贫乏。

（2）第四系更新统黄土孔隙裂隙潜水。

广布全区，除井田北部小范围黄土被风积沙覆盖及各大沟谷中下游两侧红土出露外，大部地段为黄土堆积。

黄土厚0～106.21m，平均为53.28m。

含水层岩性主要为粉质粘土（黄土）。

水位埋深靠近沟底区较浅，一般7～12m，靠近黄土梁峁区较深，一般30～50m。

由于沟底大多出露红土隔水层，故黄土含水层多以上层滞水存在。

（3）中生界碎屑岩类裂隙孔隙潜水及承压水

根据水力特征划分为两个含水岩组，即侏罗系碎屑岩类风化带裂隙水及碎屑岩类裂隙承压水。

（4）烧变岩区孔硐裂隙水

主要分布于井田东北部和南部的3号煤层自燃区。

3号煤层自燃后，其顶板失重塌落造成的破碎层和裂隙密集带具有良好的储水空间及导水通道。

但是，在本井田煤层自燃区内，煤层顶板烧变岩层岩体较完整，裂隙不发育，储水空间较为有限；在井田东部切割较深的沟谷中，烧变岩层已出露，上部位于当地侵蚀基准面以上；其上覆又有厚度较大且分布稳定的静乐组红色粘土隔水层存在，不利于第四系松散层潜水入渗补给，故含水贫乏。

3、隔水层

（1）新近系静乐组红土。

为第四系潜水与基岩风化裂隙水间良好的隔水层。

（2）泥岩类。

在基岩中，厚度较大且连续分布的泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及部分粉砂岩等泥岩类，与含水层相间分布，厚度一般为10～40m，为层间裂隙承压水的隔水层。

4、充水水源

（1）大气降水。

大气降水多从地表流走，小部分渗入地下成为松散岩类孔隙潜水，它通过井筒进入矿坑，成为矿床间接充水水源。

（2）地下水。

3号煤层之上砂岩含水层涌水量很小，富水性弱。

3号煤层之下岩石完整性较好，裂隙不发育，砂岩含水层厚度薄，含水微弱，渗透系数、涌水量很小，富水性弱。

第四系离石组孔隙裂隙潜水，全井田分布，富水性极弱，可通过井筒进入矿井，成为矿坑的间接充水水源。

火烧岩区孔洞裂隙水，分布于井田的东北部，当采掘面与其沟通时，便可成为矿坑的直接充水水源。

⑶矿坑充水通道

由于本区地质构造简单，无断裂及大的褶皱，故煤矿开采时对矿坑充水有较大影响的通道为煤层顶板冒裂带。

冒裂带是煤层开采后形成的冒落带及导水裂隙带，它沟通冒裂带内的不同基岩含水层使地下水直接进入矿坑，成为矿坑直接充水含水层的充水通道。

目前，矿井已经完成了一期工程（井筒）和二期工程（主运、辅运、回风大巷，均布置在3#煤层中），

三、重大矿井水害事故类型：

（一）地表溃水事故：

下暴雨时，地表洪水通过各种通道溃入井下造成淹井事故。

矿井井筒、采空区地表塌陷、裂缝、钻孔、深机井是地表洪水溃入井下的主要通道。

（二）断层水突水事故：

断层以及周边裂隙，使局部富水性增强，形成富水的不均匀性。

断层由于本身含水且能导通松散层、煤系砂岩裂隙各含水层（组）、底板砂岩含水层（组）等含水层（组）向采掘空间充水，构成矿井充水的重要通道，造成透水事故。

（三）顶板突水事故：

顶板突水是矿井生产过程中经常发生的水文地质现象。

由于出水的突然性，常常给矿井安全生产带来极大危害。

采掘工作面推进过程中的顶板透水，有可能淹没工作面和其他工作场所，甚至造成整个矿井淹井的重大事故。

顶板透水会引起大面积顶板垮塌，从而造成压死采面顶板支架的重大顶板事故。

（四）老空、老窑水突水事故:

掘进工作面打通老空区积水，在短时间内有大量的积水涌入矿井，造成人员伤亡事故。

（五）顶底板突水事故：

煤层顶底板有富水性强的含水层存在，在回采过程中，随着老顶的垮落和底板的来压，导致顶底板含水层中的水大量涌入矿井，造成淹井事故。

（六）陷落柱突水事故：

岩溶陷落柱是埋藏型岩溶的地下溶洞的顶部岩层及覆盖层在荷载或其他动力作用下，失去支撑发生坍塌和剥落后形成的上小下大的锥状塌陷体。

陷落柱突水灾害是矿井岩溶突水灾害的重要类型之一。

其主要特点是突水性强，规模大，破坏损失严重。

因岩溶陷落柱除自身常储聚大量地下水外，还常成为沟通其他水源的导水通道，所以陷落柱突水特别容易造成严重的淹井事故。

四、各种水害突水征兆

（一）断层裂隙水

断层裂隙水一般在巷道揭露时多表现为次生裂隙在远距离内均有不同程度的淋滴水出现，且出水量随裂隙的集中，出水量明显增大，随着出水量的增大，断层带内松弱充填物逐渐随水流游动使得出水点明显变得浑浊，且水中夹带的颗粒成份杂乱，如果出水时间较长，水量较大，巷道周围还会伴随压力增大现象发生。

（二）顶板裂隙水

（1）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。

（2）发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时浊，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。

 （3）顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。

（三）老空、老窑水

老空、老窑水多呈局部积存，其水量补给条件较差，由于积水场所受到人为和自然因素的作用，部分有机物发生还原反应后，硫含量较高，使得地下水由原来的弱碱性转变成弱酸性，且伴有特殊的臭鸡蛋味。

其透水征兆有：

挂汗、挂红、酸性大、水叫、发涩等特点。

五、矿井水害预防措施

（一）地面防治水综合治理

（1）工作面开采后其顶板冒落、裂隙带预计能发育到地表，为了防止地表水和大气降水对井下的危害，回采面开采后，应该对受开采影响的地表范围进行综合治理，防止采空区漏风、自燃和地表水渗漏井下。

矿区地表西部存在采动裂隙，必须经过回填压实处理，雨季前应进行隐患排查，对回填不实有溃水可能的裂隙从新进行回填处理。

（2）积极调查矿井及附近地面水流系统的汇水情况，掌握当地历年降雨量和最高洪水位的资料，以便结合矿井具体条件建立疏、防和排水系统。

（3）井口和工业场地内主要建筑物的地面标高，需高出当地历年的最高洪水位；对低于当地历年最高洪水位的井口及建筑物，必须采取修筑坝及挖掘沟渠等疏通水路的措施。

（4）井口附近和塌陷区内外的积水可能侵入井下时，必须根据具体情况采取措施，并符合下列要求:

①容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水.修筑沟渠时应避开露头、裂缝。

特别低洼地点无法利用沟渠排水时，应填平夯实，对范围太大无法填平的低洼地带，应用水泵排水，防止地表水渗入井下。

②排到地面的井下水，必须妥善处理，避免倒渗井下。

③在汛期来临时防治水领导小组组织人员检查矿区及其附近地表有无裂缝和塌陷等现象，发现漏水情况，必须及时处理。

（5）对使用中的钻孔，孔口必须加盖封好。

报废的钻孔必须及时封孔，防止地表水或含水层的水流入井下。

（6）每年雨季前、雨季中及雨季后由矿井防治水领导小组负责，

协调矿有关部门及各施工单位对井上、下防排水工作进行全面检查，对检查发现的问题及时责成有关单位进行整改；并随时观察分析险情，发现异常，立即向水害预警领导小组汇报，以便及时采取措施。

（7）认真组织抢险队伍，储备足够数量的抢险物资，并负责检查施工单位在雨季抢险时储备的设备、工具及物资和人员落实情况等，防治水材料必须专管专用。

（8）水文地质补充勘探工作，为进一步查明井田内构造特征和水文地质特征，进行水文地质补充堪查报告。

（9）地面疏排水工程，根据防治水方案设计，在地面举清理了水沟，加固了档墙，导水硐。

（10）地面水情水害观测，煤矿地测防治水办公室对地面井的水位每月观测一次，并将观测成果记录，将观测成果进行分析，分析水位下降情况。

（二）井下防治水综合治理

（1）为了做好采掘工作面防治水工作，严格执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”，必须按照“有疑必探，先探后掘，边探边掘，长探短掘”的原则，确保万无一失。

从而避免重大水害的发生。

（2）井下水仓、沉淀池和排水沟中的淤泥应在雨季来临前至少清理一次，以后应根据实际情况及时进行清理。

（3）雨季来临前，组织进行一次水泵联合试运转试验，确保各种排水设施能够正常工作，做好水泵联合试运转记录。

日常工作中，对水泵、管路、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，都必须定期检查和维护，以便于及时发现问题及时处理，做到有备无患。

在雨季来临之前，组织专门人员对排水设施进行一次隐患大排查，发现隐患立即予以整改，不留死角。

（4）对防汛检查中发现的问题，责令各有关单位及时认真整改，对迟迟不行动的单位和个人，报请防治水领导小组进行严肃查处。

（5）采掘工作面排水管必须接到迎头，除了正常使用的以外，应配备至少1台备用水泵及相应的开关，并保证备用水泵及开关的状态良好。

在可能有水害威胁的巷道低洼处预先留置水仓。

积水较多时专门安排排水工排放。

（6）井下探放水工作请北京天地公司为矿井做了防治水专项设计。

（7）井下水情水害观测，每日对井下排水量进行统计分析，并对涌水量变化区域进行调查分析，目前对施工完毕的2个井下水仓进行了挂牌管理。

六、矿井水害的监测监控和预控

（一）根据我矿实际情况对矿井水害的监测监控主要包括：

（1）每月对地面疏干井水位、井下各涌水点和探放水钻孔水量进行观测，建立相关台账，并将数据反应在防治水图纸上。

（2）对井下水仓进行观测，建立相关台账，总结规律。

（3）对采掘工作面淋水量进行观测，随采掘作业的进行及时观测顶板淋水情况。

（4）对老空区密闭处的水量、密闭墙的密闭性进行观测。

（5）每月组织水患排查分析，建立会议纪要，根据会议纪要要求严格落实整改。

（6）、对于采掘工作面每月进行水害预报，预报及时下达，预报要求评价突水危险性，提出水害处理意见。

（二）主要预控措施

（1）每年汛期矿防治水技术员对地表水害加强观察，特别是雨中、雨后巡查工作，发现问题及时处理。

（2）对于地面疏干井水位观测，将观测数据整理水位曲线图，总结水位变化规律，若一段时间内数据出现波动较大，将对数据及实地进行考察分析，查出变动因素，专项问题专项解决。

（3）矿井掘进生产中必须坚持“有掘必探、先探后掘”的原则，探放水工作必须实行“三专”原则，井下探水必须制定安全措施。

（4）我矿井下各水仓均配备完好的工作、备用和检修水泵。

机运科机修员定期对井下排水设施进行巡检和维护，制定检查维修制度。

（5）根据井下排水现状及+1240m中央水泵房的形成我矿建立完善的矿井泄、排水系统，保证矿井足够的抗灾能力。

七、矿井水灾处理原则

（一）任何地点发现透水事故时，井下现场职工应在可能的情况下迅速观察和判断透水的地点、水源、涌水量、发生原因、危害程度等情况，并将上述情况汇报调度指挥中心，并通知附近所有工作人员按水害避灾路线撤至安全地点。

（二）矿调度指挥中心值班人员迅速通知和引导受水害威胁区域人员按避灾路线撤出，并清点人数，同时，应按规定顺序通知有关单位和领导，采取防治水灾的相应措施。

（三）防治水办公室接到调指挥中心通知后，迅速安排人员下井调查水害情况，进一步分析突水水源、涌水性质、涌水量、变化趋势、水害威胁程度，提出处理水害方案供领导决策，提供救灾必须的水文地质图纸资料。

（四）矿井遇水灾后，矿井立即成立救灾抢险指挥部，矿长是处理水灾事故的全权指挥者，总工程师任副总指挥，井下基地指挥由指挥部派具有救护知识的人员担任，根据水灾性质、位置特点、水灾威胁程度制定营救遇难人员和处理事故的作战计划，积极营救井下受困职工。

（五）遇水灾事故时，受水灾威胁职工应根据现场具体情况，做好自身救护。

确保矿井安全无事故。