煤矿水害事故防治PPT文件格式下载.ppt

1、根据岩层相对于煤层的位置和垮落性能、强度等特征的不同，顶板可分为伪顶、直接顶和基本顶3种如图3-3所示。在采煤过程中，直接顶是顶板管理的重要部位。伪顶是指位于煤层之上，随采随落的极不稳定岩层。其厚度一般在0.5 m以下，多由页岩、碳质页岩组成，不易支护。直接顶是指位于煤层或伪顶之上，具有一定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩层。其厚度一般为12 m，多由页岩、泥岩、粉砂岩及少量的石灰岩组成。基本顶是指位于直接顶或煤层之上，通常厚度及岩石强度较大且难以垮落的岩层。基本顶一般只发生缓慢下沉，在采空区上方悬露一段时间，达到相当面积之后才垮落一次，其岩性多为砂岩、砾岩和石灰岩等坚硬岩石。一、煤层的形

2、成与赋存特征（2）底板。正常层序的含煤地层中赋存于煤层之下的岩层称为底板。底板可分为直接底和基本底（又称老底）2种，如图所示。直接底是指位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般几十厘米至几米左右，通常为泥岩、页岩或黏土岩。基本底是指位于直接底或煤层之下较硬岩层，通常为厚层砂岩、石灰岩等。一、煤层的形成与赋存特征4.煤层的厚度煤层厚度是指煤层顶、底板之间的垂直距离。根据矿井开采的技术特点，煤层厚度可大致分为以下3类：（1）薄煤层，是指厚度为1.3 m以下的煤层。（2）中厚煤层，是指厚度为1.33.5 m的煤层。（3）厚煤层，是指厚度为3.5 m以上的煤层。在实际工作中，习惯上把厚度大于8 m的煤层称

3、为特厚煤层。在复杂结构的煤层中，煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是指包括 夹矸在内的全厚度；有益厚度是指除去夹矸的纯煤厚度。5.煤（岩）层的产状煤层产状是指煤层在空间的位置及特征。煤层产状要素有走向、倾向和倾角，如图所示。ab走向线；cd倾向线；ce倾斜线；煤层倾角；1煤层层面；2水平面一、煤层的形成与赋存特征一、煤层的形成与赋存特征一、煤层的形成与赋存特征（1）走向：煤层走向线是指煤层层面与水平面相交的线。走向线两端所指的方向称为走向。走向代表煤层在水平面中的延伸方向。（2）倾向：煤层层面上与走向垂直的线称为倾斜线。倾斜线由高向低在水平面投影所指的方向称为倾向。（3）倾角：煤层层面与水

4、平面所夹的最大锐角称为倾角。根据矿井开采技术的特点，煤层按倾角大致可分为4类：近水平煤层，是指倾角为8以下的煤层。缓倾斜煤层，是指倾角为825的煤层。倾斜煤层，是指倾角为2545的煤层。急倾斜煤层，是指倾角为45以上的煤层。二、地质构造 地质构造是指煤岩体在地壳运动作用下发生变化留下的形态或迹象。矿井地质构造包括井田范围内的褶皱、断层、节理和层间滑动等。矿井地质构造是影响煤矿生产和安全最重要的地质条件，也是岩体失稳的重要地质因素。（一）常见的构造形态1.褶皱构造 岩层或煤层在地应力作用下形成的一系列连续的弯曲形态称为褶皱构造。每一个单独的弯曲称为褶曲。岩层向上凸起，并且核部是老地层、两侧为新地

5、层者称为背斜；岩层向下凹陷，并且核部是新地层、两侧为老地层者称为向斜，如图所示。二、地质构造 图 背斜和向斜 1背斜；2向斜二、地质构造2.断裂构造煤（岩）层受力后发生断裂，出现断裂面，失去了连续完整性的构造形态称为断裂。断裂面两侧煤（岩）层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙或节理；断裂面两侧煤（岩）层产生明显位移的断裂构造称为断层。为了描述断层的性质及其在空间的位置和形态，可用断层要素来表示。断层要素包括断层面、断层线、上盘、下盘和断距等，如图所示。图 断层要素倾角；ab走向；cd倾向；1断层面；2上盘；3下盘二、地质构造根据断层上、下盘相对运动的方向，断层可分为正断层、逆断层和平推断层。（

6、1）正断层，是指上盘相对下降，下盘相对上升的断层，如图（a）所示。（2）逆断层，是指上盘相对上升，下盘相对下降的断层，如图（b）所示。（3）平推断层，是指两盘沿断层面作水平方向相对位移的断层，如图（c）所示。图 断层分类（a）正断层；（b）逆断层；（c）平推断层二、地质构造3.冲蚀、陷落柱和岩浆侵入（1）冲蚀，是指成煤后水流侵蚀了煤层、顶板甚至底板，而过后又被砂石充填的现象，又称冲刷带。有的还在煤层内形成包裹体，如图所示。图 冲蚀和冲刷包裹体 （a）冲蚀；（b）冲刷包裹体二、地质构造（2）陷落柱，是指煤系地层下部可溶性岩石在地下水溶蚀和重力作用下产生的坍塌现象。由于坍塌呈圆形或不甚规则的椭圆形

7、柱状体，所以称为“陷落柱”，如图所示。陷落柱内有大小不等的煤块、岩块和其他杂质胶结在一起，不坚硬，有的有积水、瓦斯等。在水文地质复杂的矿井中，陷落柱常是地下水的良好通道。陷落柱顶板难于管理。图 岩溶陷落柱二、地质构造（3）岩浆侵入体。含煤区域内的岩浆活动，无论是侵入、穿插或接触煤层，均可导致煤层的破坏和煤的变质，有的岩浆岩体还直接破坏煤层顶底板，使顶底板失去均一性，如图所示。岩浆侵入体的存在，是影响煤矿正常生产和安全的地质因素之一。图 煤层受岩浆侵入破坏1顶板；2煤层；3岩浆岩；4底板二、地质构造（二）地质构造对煤矿安全生产的影响1.褶皱的影响大型背、向斜轴部附近顶板压力常有增大现象，必须加强

8、支护，否则容易发生冒顶事故，给顶板管理带来困难。有瓦斯突出倾向的矿井，向斜附近往往是瓦斯突出易发区域。2.断层的影响（1）断层带岩石破碎，裂隙发育，易冒落，顶板管理困难。（2）较大的断层破碎带充满水后，可形成一个较大的储水构造；同时，断层破碎带还可以沟通若干个含水层，形成导水构造。当施工至这类含水构造时，容易造成水灾。（3）断层破碎带透气性能较好，在高瓦斯矿井中，瓦斯极易在此积聚，可能会造成瓦斯突出，给安全生产带来威胁。断层的开放性、封闭性对附近瓦斯涌出形式有较大影响。（4）断层破坏了煤层的连续性，给采区划分、工作面布置带来难度。较大断层可形成较宽的无煤带，既损失宝贵的煤炭资源，又使采煤工艺复

9、杂化，给煤矿安全生产带来不利影响。第二节 防治水基础知识矿区内大气降水、地表水、地下水通过各种通道涌入井下，成为矿井涌水。当矿井涌水量超过矿井正常排水能力时即会发生水患，称为矿井水灾。形成矿井水害的基本条件：一是一是必须有必须有水源水源；二是二是必须有沟通水源与井下巷道的必须有沟通水源与井下巷道的通道通道。一、矿井涌水的来源矿井涌水的来源图图6-1 煤矿常见的水源煤矿常见的水源矿井涌水情况常见的有以下几种：矿井涌水情况常见的有以下几种：地表水地表水大气降水渗入或流入，往往是开采地形低洼且埋藏较浅煤层的主要水源，在雨季表现得尤为明显。河流、湖泊、水库、池塘水也会渗入和流入井下成为矿井水矿井水。图

10、图6-2 自然界中水的循环自然界中水的循环地表水地表水地表水地表水能否成为矿井能否成为矿井水源，除开采深度条水源，除开采深度条件外还与地层构造和件外还与地层构造和采煤方法有关。采煤方法有关。地下水有些岩层具有空隙、裂隙或溶洞并含有地下水，我们把它叫做含水层。流砂层和砾石层中的水叫孔隙水孔隙水，石灰岩含水层中的水叫溶洞水溶洞水，砂岩中的水属于裂隙水裂隙水。图图6-3 潜水潜水1潜水面；潜水面；2潜水层；潜水层；3第一隔水层；第一隔水层；0-0基准面（测量高程水准面）基准面（测量高程水准面）地下水地下水地下水地下水是可以流动的并不断是可以流动的并不断接受地表水的补给，开采越接受地表水的补给，开采越

11、深水压越高、裂隙溶洞越大深水压越高、裂隙溶洞越大含水越丰富，它是井下最直含水越丰富，它是井下最直接、最常见的水源。接、最常见的水源。井下巷道或采煤工作面井下巷道或采煤工作面一旦一旦揭露这些含水层，水便会发揭露这些含水层，水便会发生突出，危害性较大。生突出，危害性较大。图图6-4 承压水承压水1含水层；含水层；2隔水层；隔水层；3地下水流向；地下水流向；4自流井；自流井；5喷泉；喷泉；6断层；断层；a补给区；补给区；b承压区（分布区）；承压区（分布区）；c排泄区；排泄区；0-0基准面（测量水准面）；基准面（测量水准面）；H静止水位；静止水位；P承压水头承压水头承压水处于两个隔水层中间的地下水，称

12、为承压水（或称自流水），如图6-4 所示。老空水过去采过的小煤窑以及矿井废弃的旧巷道常常有很多积水。当采掘工作面与它们打透时，很短时间内会有大量水涌入，来势凶猛，造成透水事故，破坏性很大。断层裂隙水岩层断裂形成断层，有的断层带内会积存水。断层还常将不同的含水层连通，有的甚至与地表水相通。当开拓掘进或采煤接近或揭露这样的断层时断层水便会涌出。井下发生的水害，有时是一种水源造成的，有时是几种井下发生的水害，有时是一种水源造成的，有时是几种水源同时造成的，并且要有水源同时造成的，并且要有通道通道把水释放出来。把水释放出来。因此，我们应当把矿井水的来源与通道都搞清楚，作到因此，我们应当把矿井水的来源与

13、通道都搞清楚，作到心中有数，就可以防患于未然。心中有数，就可以防患于未然。二、煤矿常见的导水通道开采江、河、湖、海、水库等地表水影响范围内的煤层时，因洪水暴发冲破位于低洼地势的矿井井口围堤，或者由于矸石、炉灰等堆积场选择得不合理，雨季被山洪冲动淤塞河道或沟渠，造成洪水位高出拦洪堤坝，于是洪水直接由井口灌入矿井和冲毁建筑物而产生水害。二、煤矿常见的导水通道当含水层与地表水有水力联系时，还会造成河流漏失或断流。二、煤矿常见的导水通道巷道在顶板风化破碎的煤层中施工，支护不当而产生冒顶，或采煤工作面上方防水岩柱不够，当冒落高度和导水裂缝涉及河、湖等地表水体或强含水层时，都会造成透水。开采被松散的砾石层

14、直接覆盖的急倾斜煤层时，由于煤柱留得过少或采用不合理的采煤方法（如残柱式采煤法），出煤又不加控制、将煤柱破坏，常会发生砾石层抽冒，使大量黄泥、砾石伴有水涌入矿井。二、煤矿常见的导水通道巷道直接与断层另一侧强含水层相接触并为其局部所掩盖而造成突水。因为冲积层直接覆盖于石灰岩之上，突水时由于地下水运动状态改变和水力坡度增大，致使地下水的潜蚀、“掏空”、搬运能力增强，破坏了自然平衡，造成泥沙、砾石相随溃入巷道，地表产生很多沉陷漏斗，最大直径达20m，深可达石灰岩。二、煤矿常见的导水通道由于隔水岩柱的抗压强度抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用而引起底板承压水突然涌出；由于岩层在压力作用下，底板形变需要相当的时间，有时在巷道掘进过后数月而发生“缓发型”透水。二、煤矿常见的导水通道由石灰岩溶洞塌落所形成的陷落柱内部岩石破碎、胶结不好，往往构成岩溶水的垂直通道。巷道遇到它们时，会引起多层