煤矿安全相关知识-矿长班《矿井水害防治技术》.ppt

欢迎各位参加煤矿矿长培训班 学习 四川矿山安全技术培训中心 矿井水害防治技术 主讲 周久和手机 13568978580E mail 380975631 QQ com地址 成都市文殊院街16号四川矿山安全技术培训中心 目录 1 前言2 几起水灾事故案例3 第一节发生矿井水灾的原因分析4 第二节矿井水灾防治技术5 第三节防治水安全管理6 第四节井下探水 排水 前言 我们知道 煤矿在开拓和开采过程中 常会遇到地下水渗入巷道 或者部分大气降水和地表水流入井下 严重的造成矿井突水 酿成重特大事故 成为阻碍采掘工作的不利因素 影响煤矿的安全生产 我国为做好防治水灾害工作专门出台了 煤矿防治水规定 充分说明政府对该项工作的重视程度 水灾害的相关概念 1 凡是在煤矿开拓采掘过程中 渗入 淋入 流入 灌入和溃入井筒或工作面的任何水源水 统称为矿井水 2 凡因井巷 工作面与含水层 老窑 采空区 古井 被淹巷道 地表水体或含水的裂隙带 溶洞 洞穴 陷落柱 顶板冒落带 构造破碎带等接通或沟通而产生的出水事故 称为煤矿突水 3 凡由于突水 停电或设备故障 山洪泄入 巷道塌方 影响生产 威胁采掘工作面或煤矿安全的 增加吨煤成本和使煤矿局部或全部被淹没的煤矿水 矿工被困 淹 井下 称为煤矿水灾 4 针对受水灾的煤矿而采取的抢险排水为主要技术手段 以抢救遇险矿工 恢复被淹煤矿排水能力为目的的一系列技术经济社会活动 称为煤矿水灾救治 水灾的危害 矿井水灾防治是煤矿安全生产的重要环节 矿井水灾已成为仅次于瓦斯的煤矿第二大灾害 1 通过初步统计 各种灾害平均每次事故的死亡人数为 瓦斯5 54人 火灾0 56人 水灾5 58人 冒顶1 18人 可以看出瓦斯和水灾每起的死亡率最高 数字惊人 2 各种灾害的损失 平均每起事故计算结果是瓦斯11 52万元 起 火灾13 61万元 起 水灾16 00万元 起 冒顶3 22万元 起 其中水灾害的损失最高 3 各种灾害的工作日损失统计为瓦斯16954工日 火灾15500工日 水灾18590工日 冒顶5222工日 以水灾工作日损失最多 2008年7月21日15时15分左右 广西壮族自治区右江矿务局那读煤矿井下掘进工作面发生一起特大透水事故 事故发生时共有57人被困井下 经全力抢救 截至23日21时 已有21人获救生还 7人死亡 尚有29人下落不明 据初步分析 该矿在探水过程中 发现透水征兆 但未及时采取措施 致使上部采空区积水溃入 水量约1 5万立方米 导致回采工作面被淹 2007年7月28日20时至29日8时 河南省三门峡市突降暴雨 降雨量达115 2毫米 7月29日8时30分左右 河南陕县支建煤矿东风井 因河床水通过采空区涌入井下 导致井下两条水平巷道和两条倾斜巷道被淹没 当班下井的102名矿工中33人及时升井 其余69人被困 接到事故报告后 国家安监总局局长李毅中率有关人员赶赴现场指导抢险救援 温家宝总理两度批示要求全力救援矿工 8月1日12时53分 随着最后一名矿工安全升井 69名矿工在井下被困75个多小时后全部生还 河南陕县支建煤矿东风井剖面图 河南陕县支建煤矿东风井示意模型图 2010年7月31日13时30分 黑龙江省鸡西市恒山区恒鑫源煤矿3号采煤上山发生透水事故 有24名作业人员被困井下 该矿为国有地方煤矿 核定能力6万吨 年 已列为2010年关闭矿井 经区 市验收 同意进行回收 回撤 初步分析透水水源为采空区积水 透水水量约90余万立方米 事故原因是井下作业过程中 煤层顶板受到破坏 通过断层破碎带与原大恒山采空区积水相连 导致透水事故发生 2010年10月27贵州安顺市普定县马场镇大坡煤矿回风巷掘进工作面发生透水事故死12人伤1人 救援人员进入发生透水事故的煤矿井内进行排水 排查和搜救 事故发生时 井下共有50名工人作业 事故发生后 37人安全升井 1人受伤 目前搜救工作已经结束 事故共造成12人死亡 1人受伤 10月27日 发生透水事故的贵州安顺普定县马场镇大坡煤矿一名遇难者遗体升井 第一节 发生矿井水灾的原因分析1 大气降水大气降水是矿井充水主要因素之一 除了一部分被蒸发和随河流流走以外 另一部分则沿着岩石的孔隙 裂隙渗入矿井 大气降水在不同地区 不同季节 不同开采深度对矿井充水的影响也不相同 在降雨量少的西北地区 矿井涌水量就小 在降水量多的南方地区 矿井涌水量就大 2 地表水位于矿井附近或直接分布在矿井以上的地表水 如河流 湖泊 水溏 水库等是矿井充水重要因素 地表水直接或间接地通过岩石的孔隙 裂隙 岩溶等进入矿井 3 地形地形对矿井充水有很大的影响 位于当地侵蚀基准面以上的矿井 通常是涌水小的矿井或无水矿井 在同一地质条件下 位于低标高地区 如河谷 冲沟或低地 可能是涌水量大的矿井 如果四周地形高而中间为低平的盆地时 在雨季积水量大 地表排泄条件不好 地表水可大量补给煤系地层中的含水层 使矿井强烈充水 如图一所示 图一地形对大气降水补给含水层的影响示意图1 地表2 含水层 4 地质构造大量流入矿井的水往往和区域地质构造形态有关 断层破碎带常是地下水的通道和聚积区 沿断层破碎带可沟通各个含水层 并与地表水发生水力联系 是造成突然大量涌水的原因 如图二所示 图二断层破碎带引起涌水示意图1 含水层2 煤层 图三断层涌水示意图1 含水层2 煤层 2 人为因素 矿井充水的人为因素 包括旧淹没巷道 老窑 采空区积水 未封闭的钻孔及不正确的开采方法等1 旧淹没巷道旧淹没巷道在老窑或者废弃的巷道中 积存着大量的地下水 一旦揭露旧巷道 就会造成严重水患 老窑和旧巷涌水时 常带有大量碎屑物和酸性水 H2S 能破坏巷道设施和开采设备 2 未封闭的钻孔当钻孔未封闭或者封孔质量不符合规定要求时 钻孔可成为地下水的自然通道 巷道掘进遇到钻孔时会造成大量涌水 3 不正确的开采方法如巷道布置不合理 采煤方法不正确 都可能造成大量的水流入巷道 当采空区顶板采用垮落法进行采煤时 常引起地表下沉 造成裂隙漏斗 地表水就会涌入井下 此外 在断层含水区由于放炮震动或发生冒顶事故时 也会发生涌水现象 有时会造成突然涌水 如图四所示 图四开采后覆岩破坏形成覆岩破坏三带 地下水沿裂隙进入工作面造成水灾害 在河谷地区或水体下采煤时 要特别注意巷道设计的合理性 选择正确的采煤方法 防水措施一定要严密周全 所有矿井的井口 都必须布置在历年最高洪水位以上 以免造成洪水灌入井下 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 应当制定雨季防治水措施 建立雨季巡视制度并组织抢险队伍 储备足够的防洪抢险物资 当暴雨威胁矿井安全时 必须立即停产撤出井下全部人员 只有在确认暴雨洪水隐患彻底消除后方可恢复生产 第二节矿井水灾防治技术 一 必须弄清矿井范围内的水源1 地面水源大气降水 洪水 地表水 水库 河流 2 井下水源含水层水 冲击层水 断层水 老窑水 采空区积水 溶洞水 钻孔水 暗河水 二 必须弄清楚矿井内有哪些涌水通道井筒 塌陷裂缝 断层 裂隙 溶洞 古井 小窑 钻孔 三 教会职工识别透水前的预兆 1 透水预兆 挂汗 挂红 空气变冷 发生雾气及硫化氢气味 水叫 发生片帮冒顶及底鼓 顶板淋水加大 顶板来压 或严重裂隙 发生涌水 水色发浑有臭味等 2 透水预兆的识别技术 1 巷道壁或煤壁挂汗 在掘进巷道过程中 如果煤层中或其上围岩内赋存高压水 该水必透过微孔裂隙而凝聚于岩 煤 表面 由于岩 煤 壁温度低于巷道中空气温度 便在岩 煤 壁上出现小水洙 类似人出汗一样 2 煤层松软发潮 光泽由亮变暗 工作面温度明显下降 这是由于积水的渗透而带来的变化 如掘进一段仍然如此 则说明附近有积水 3 煤壁挂红 这是由于老空积水中有铁的氧化物或有硫化铁等物质 能使煤壁出现红锈色的水洙 这表明采掘已接近老空积水区 如出现甜味 呈黄色或带有泥沙 说明已接近断层水或流沙层水 溶洞水常略带臭味 呈黄色或灰色 透水预兆的识别技术 4 工作面产生雾气 这是由于工作面温度下降后与较高温度的空气相遇而形成的 5 工作面淋水加大或突然涌水 6 在工作面能听到煤层中有嘶嘶的水声 说明即将接近老空积水 如出现这种情况 全部工作人员应立即撤离现埸 7 顶板异常 因顶板含水而产生压力造成顶板来压 顶板出现淋水 煤壁片邦和掉渣 底板出现鼓起和渗水等异常现象 8 有害气体增加 这一征兆说明采掘工作面已接近积水区 此时空气中瓦斯和二氧化碳含量将增加 并可能出现硫化氢气体 掘进工作面或其它地点发现透水预兆时 必须停止作业 采取措施 报告矿井调度室 如情况紧急必须立即发出警报 撤出所受水威胁地点人员 第三节 防治水安全管理 煤矿防治水规定 中明确要求 1 煤矿防治水工作应坚持 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 的原则 落实 防 堵 疏 排 截 综合治理措施 2 煤矿法定代表人或煤矿主要负责人 含实际控制人 是防治水工作的第一责任人 3 煤矿要建立健全水害防治工作各级岗位责任制 水害防治技术管理制度 水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度等 4 煤矿要编制中长期防治水规划和年度防治水计划 并组织实施 5 煤矿井田内及周边区域水文地质条件不清的 严禁进行采掘活动 要加强对职工防治水知识的培训和教育 提高安全生产技能和综合素质 防治水安全管理 煤矿企业的矿井防治水安全管理工作 必须具备以下条件 1 有足够的经过正规学习或培训的专业技术人员和正常工作的装备 2 有水害威胁的矿井必须有2台以上完好的探水钻 并配备专职水文地质人员 3 地测部门有严格的规章制度 能正常开展防治水工作 一 掘进给向 1 中腰线标定及时 准确 无责任工程事故 1 巷道开工单应提前3天发送地测管理部门 2 重要巷道的开口应有核定工作设计图 3 巷道开掘时须对作为起算数据的上一级导线 点 进行检测 2 3Km以上贯通测量应有设计 审批 总结 贯通测量精度符合规程规定或工程要求 3 坚持巷道开掘 贯通 复工 停采 停掘及工程进度等通知单制度 4 贯通通知单应提前 岩巷20 30m 煤巷30 40m 发送施工单位 矿分管领导 技术负责人 及技术 安全 通风 调度室等单位 二 基本矿图 1 煤矿必须具备规定7种基本矿图 1 井田区域地形图 比例尺1 2000或1 5000 2 工业广场平面图 比例尺1 500或1 1000 3 采掘工程平面图 比例尺1 1000或1 2000 4 井上下对照图 比例尺1 2000或1 5000 5 主要保安煤柱图 比例尺1 1000或1 2000 6 井筒断面图 比例尺1 200或1 500 7 井底车场平面图 比例尺1 200或1 5002 基本矿图必须在经过裱糊并存放一年以上的原图纸或厚度0 lmm以上经过处理的聚脂薄膜上绘制 3 内容 精度符合 煤矿测量规程 的要求 4 图上符号 线条 注记等 符合现行 煤矿地质测量图例 规定的要求 5 图面清洁 线条均匀 色泽准确适度 按图例要求的字体注记 图面表达和注记无矛盾 6 每3 6个月填绘一次 三 地质报告1 煤矿在不同的生产阶段 必须具备精查或最终地质勘探报告 建井地质报告 补充勘探地质报告 开拓延深地质报告和矿井地质条件分类报告 2 矿井地质报告必须通过验收 报告须结论明确 有针对性 能指导生产 四 地质说明书1 煤矿各项采掘工程在设计前 地测部门须按规定的时间分别提交采区地质说明书 回采工作面地质说明书和掘进工作面地质说明书 简称 三书 2 必须有按 煤矿地质测量工作暂行规定 要求 由设计部门提交的并经技术负责人签字批准的 委托书 3 三书 必须做到文字 原始资料 图纸等数字相符合 内容达到要求 四 地质预报1 地质预报应做到月有月报 年有年报 必要时应做临时性预报 并且必须有文字和图纸 2 预报的内容应包括地点 范围 对生产的影响 应采取的措施等 3 预报结果应保证煤矿正常安全生产 无因预报错误造成工程事故 4 地质预报应以年为单位装订成册 妥善保存 5 煤与瓦斯突出矿井应开展瓦斯地质研究 了解本井田瓦斯赋存规律 并进行煤与瓦斯专项预测预报 五 水情水害预报1 生产矿井必须建立水文观测系统 并按规定时间坚持观测 并对观测资料加以整理 建立台帐 分析矿井涌水量规律 对受水害威胁的工作面也要定期探测 2 矿井必须根据矿井水文 水害特征编制矿井防治水预案 3 水情水害预报应包括周分析 月预报 季预报 年预报 年 季 月底总结 并按规定装订成册 4 水害预报 图表相符 内容齐全 描述准确 定性 定量 措施有针对性 签字齐全 5 若当月生产计划变更 存在水害隐患 要提前5 6天发出水害通知单 6 预报结果应保证煤矿正常生产 不会出现因预报错误而造成透水事故的现象 六 防治水工程1 技术要求 1 防治水工程有方案设计 施工设计 并按规定程序审批 工作结束后有工作总结 2 各矿井应查明井田水文地质条件 明确矿井水害 坚持 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 原则 凡不清楚或有怀疑的地段 都必须安排探放水 并有防探水钻孔设计及技术措施 3 防探水钻孔必须有单孔设计 设计必须符合 煤矿防治水规定 的要求 4 对旧巷积水区 相邻报废积水小煤矿 断层 陷落柱 富水带范围 补给途径 井下水仓 排水系统现状等清楚 并有专门资料 编制矿井充水性平面图 5 矿井每月进行一次防治水隐患排查 并有书面排查分析记录 由局 集团公司 组织每季度进行一次防治水安全检查 并有书面整改意见 2 工程质量 1 威胁矿井安全的废弃小窑及钻孔等 均经过堵塞注浆 封堵处理 达到防水要求 2 矿井各类防水煤柱的留设 符合 煤矿防治水规定 的要求 3 水情 水害监测系统齐全 设备状态完好 4 各类防探水钻孔的质量 达到 矿井水文地质规程 第六章二节及 煤矿防治水工作条例 第三节的要求 5 防水闸门必须灵活可靠 并保证每年进行2次关闭试验 其中1次应在雨季前进行 关闭闸门所用的工具和零配件必须专人保管 专门地点存放 不得挪用丢失 七 关闭废弃煤窑调查对井田范围内关闭废弃的小窑进行调查 分析 记录在案 对其分布 开采范围 对生产矿的危害等情况清楚 能与相邻煤矿建立适当的资料交换关系 八 地测基础管理 1 矿井地测部门应按规定及时测绘 收集 处理井下各类地质资料 对影响安全生产的地质构造 煤层及顶底板变化处理及时 避免事故发生 2 地测资料应及时整理 分类建帐上卡 原始记录 基础数据 计算成果做到内容齐全 数字准确 并实现档案化管理 第四节 井下探水 排水 1 做好水文地质和观测工作第267条矿井必须作好采区 工作面水文地质探查工作 选用物探 钻探 化探和水文地质实验等手段查明构造发育情况及其导水性 主要含水层厚度 岩性 水质 水压以及隔水层岩性和厚度等 2 井下探水 矿井必须作好水害分析预报 坚持预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采的探放水原则 采掘工作面遇到下列情况之一时 必须确定探水线进行探水并要有安全措施 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 打开隔离煤柱放水时 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 接近有水的灌浆区时 7 接近其他可能出水地区时 经探水确认无突水危险后 方可前进 3 井下排水 主要排水设备的要求 1 水泵 必须有工作 备用和检修的水泵 工作水泵的能力 应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量 包括充填水及其他用水 备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70 工作和备用水泵的总能力 应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量 检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25 水文地质条件复杂的矿井 可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置 发生矿井水灾时 要启动全部排水设备排水 防止整个矿井被淹 例1 测得某矿井正常涌出量为80m3 h 问其工作排水泵排水能力至少应为多少才符合 规程 要求 若矿井最大涌出量为200m3 h 问备用排水泵排水能力 27页 计算7 答题要点 1 排水能力不小于80 24 20 96m3 h 2 因为工作泵 备用泵排水能力要大于200 24 20 240m3 h 所以备用排水泵排水能力要大于240 96 144m3 h 96 70 67 2m3 h 而144 67 2m3 h 取144m3 h 例2 某矿为平硐 暗斜井开拓 矿井测得正常涌水量为25m3 h 最大涌水量为40m3 h 计算 工作水泵的排水能力 备用水泵的排水能力 计算21 答题要点 工作水泵能力大于25 24 20 30m3 h工作水泵 备用水泵的能力大于40 24 20 48m3 h 所以备用水泵的能力大于48 30 18m3 h 30 70 21m3 h 主要排水设备的要求 2 水管 必须有工作和备用的水管 3 配电设备 应同工作 备用以及检修水泵相适应 并能够同时开动工作和备用水泵 有突水淹井危险的矿井 可另行增建抗灾强排能力泵房 4 水泵房要求 主要泵房至少有2个出口 一个用斜巷通到井筒 并应高出泵房底板7m以上 另一个出口通到井底车场 且高于井底车场0 5米 在此出口通路内 应设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门 泵房和水仓的连接通道 应设置可靠的控制闸门 5 水仓的规定 主要水仓必须有主仓和副仓 当一个水仓清理时 另一个水仓能正常使用 新建 改扩建矿井或生产矿井的新水平 正常涌水量在1000m3 h以下时 主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量 正常涌水量大于1000m3 h的矿井 主要水仓有效容量可按下式计算 2 Q 3000 式中 V 主要水仓的有效容量 m3 Q 矿井每小时正常涌水量 m3 但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量 采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量 矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井 对排水能力 水仓容量应编制专门设计 水仓进口处应设置箅子 对水砂充填 水力采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井 还应设置沉淀池 水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50 以上 例1 某矿为斜井开拓 正常涌水量120m3 h 试问矿井主水仓容量应不小于多少 工作泵能力应不小于多少才符合 规程 要求 答题要点 矿井主水仓容量应不小于8 120 960m3工作水泵排水能力不小于120 24 20 144m3 h 水泵 水管 闸阀 排水用的配电设备和输电线路 必须经常检查和维护 在每年雨季以前 必须全面检修1次 并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验 发现问题 及时处理 水仓 沉淀池和水沟中的淤泥 应及时清理 每年雨季前必须清理1次 排水设备规定 续 如何加强排水设备的安全管理 答题要点 管理及责任制度 相关图纸 填写相关记录 完善管理挡案 持证上岗 加强排水系统的检查和维护 2001年8月某矿地面连降暴雨 地表水沿采空塌陷区渗入井下 矿井正常涌水量为50立方米 小时 有工作泵一台 排水能力为50立方米 小时 无备用泵 检修泵 水泵为单回路供电 因涌水量增大 巷道被淹 因电缆绝缘低 保护装置动作 电工甩掉保护装置 强行起动水泵 20分钟后 变压器爆炸 全井淹没 造成重大经济损失 试分析事故原因 答题要点 直接原因 工作泵能力不够 无备用泵 检修泵 单回路供电 电工违章操作 间接原因 雨季前未作全面防洪准备 缺少应急措施 地面裂缝未堵 投产时未认真执行 三同时 原则 安全教育培训不到位 复习思考题 81 接近水淹或可能积水的井巷 老空或相邻煤矿时必须先进行探水 82 采掘工作面或其他地点发现有预兆时 必须停止作业 采取措施 立即报告矿调度室 发出警报 撤出所有受水威胁地点的人员 83 接近含水层 导水断层 溶洞和导水陷落柱时可以不进行探水 84 矿井每月进行一次防治水隐患排查 并有书面排查分析记录 由局 集团公司 组织每季度进行一次防治水安全检查 并有书面整改意见 85 四川省煤矿安全管理标准 规定 若当月生产计划变更 存在水害隐患 要提前5 6天发出水害通知单 复习思考题 86 新建 改扩建矿井或生产矿井的新水平 正常涌水量在1000m3 h以下时 主要水仓的有效容量应能容纳6h的正常涌水量 87 工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量 88 检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的50 2 单选题 52 采掘工作面或其他地点发现有预兆时 必须 C停止作业 采取措施 53 凡是在煤矿开拓采掘过程中 渗入 淋入 流入 灌入和溃入井筒或工作面的任何水源水 统称为 B矿井水 复习思考题 54 防水闸门必须灵活可靠 并保证每 A年 进行2次关闭试验 55 采掘工作面或其他地点发现有预兆时 必须 C停止作业并报告矿调度室 采取措施 56 每次降大到暴雨时和降雨后 必须派专人检查矿区及其附近地面有无裂缝 老窑陷落和岩溶塌陷等现象 发现漏水情况 必须 B及时处理 57 煤矿井下采空区 废弃的井巷和停采的小煤窑 由于长期停止排水而积存的地下水 称为 A老空水 58 煤矿主要排水设备中的备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 A70 59 发生矿井水灾时 要启动 C全部 排水设备排水 防止整个矿井被淹 复习思考题 3 多选题 46 井下透水前预兆主要有 A挂红 挂汗B裂隙渗水C淋水加大D 有水叫声 47 矿井水灾的水源包括 A大气降水B地表水C地下水D采空区积水 48 在 A 水体下B 含水层下C 承压含水层上D 导水断层附近 采掘时 必须留设防水煤 岩 柱 49 探放老窑水的钻孔布置原则是 B 保证安全生产C 探水工作量最小D 不漏掉老窑 50 煤矿必须做好雨季前 雨季间 三防 即 A 防汛B 防排水C 防雷电 的准备和检查工作 复习思考题 51 有严重水患 未采取有效措施 是指有下列 A未查明矿井水文地质条件和采空区 相邻矿井及废弃老窑积水等情况而组织生产B矿井水文地质条件复杂没有配备防治水机构或人员 未按规定设置防治水设施和配备有关技术装备 仪器C在有突水威胁区域进行采掘作业未按规定进行探放水D擅自开采各种防隔水煤柱 情形之一 52 有严重水患 未采取有效措施 是指有下列 A在有突水威胁区域进行采掘作业未按规定进行探放水B擅自开采各种防隔水煤柱D有明显透水征兆未撤出井下作业人员 情形之一