矿井各种水害检测、诊断和预控

矿井各种水害检测、诊断和预控

矿井各种水害检测、 诊断、 预控和预警管理 井田位于天山南麓低山丘陵地带， 地形起伏较大， 基岩裸露， 地表被大面积的红色烧变岩所覆盖， 植被稀疏， 冲沟发育。

地势总体为南北高中间低， 西高东低， 有利于地表水的排泄。 井田内无常年流动的地表水流，气候干燥， 蒸发远强于降水。 井田内主要可采煤层大部分位于当地侵蚀基准面以下， 地下水补给来源主要为大气降水及井田东、 中、 西侧的冲沟中的季节性地表水和冲沟砂砾石孔隙潜水。

矿床充水主要源于大范围的采空区积水， 以及火烧区裂隙潜水， 其水量极其充沛， 且与地表水体联系密切。

塔里奇克组中段煤系地层多以弱含水层和隔水层为主， 各含水层之间多有泥岩、 泥质粉砂岩所阻挡， 但局部存在断层、 裂隙导水带。

因此， 依据《煤、 泥炭地质勘查规范》 （DZ/T0215-2019） ， 将矿区水文地质勘查类型划为二类三型， 即以裂隙含水层充水为主， 水文地质条件复杂的矿床。

按照《煤矿安全规程》 、 《矿井防治水规定》 的要求， 认真分析采掘工作面的水文地质条件， 做到年有年报， 月有月报， 必要时发放临时水害通知单。

应坚持有掘必探、 先探后掘 的防治水原则， 确保矿井安全生

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产。

加强对井下职工的水情水害教育培训工作， 当采掘点发现有突水征兆并有突水危险时， 必须停止作业， 立即向调度指挥中心汇报， 待查明水情采取相应的措施。

如果情况危急， 必须立即发出警报， 撤出所有受水害威胁地点的人员, 应遵循由低到高、 由危险到相对安全的原则， 按水害避灾路线依次撤离受水害威胁地点， 直至升井。 一、 重大矿井水害事故类型： （一） 、 地表水溃井事故：

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（尤其是沟谷中的塌陷、裂缝） 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。

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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） 、 火烧区积水突水事故：

煤层自燃后产生空间， 在烧区空间内积存大量水， 在采掘过程中打通火烧区积水， 在短时间内有大量带压积水涌入矿井， 造成淹井事故。

二、 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。

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（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。

（四） 、 火烧区积水 当采用钻探进行火烧区积水探放水时， 出现顶钻、 卡钻及出水变大且伴随有碎小烧变岩流出等现象时若施工地点岩石破碎可能出现突水事故。

三、 矿井防治水预防措施 （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， 已经过回填压实处理， 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。

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（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） 、 西部边界季节性冲沟的水害治理工程， 现榆树泉煤矿西南边界处存在有小窑采空塌陷区， 且有一条季节性河流冲沟， 河道流经该塌陷区地面， 每次到雨季期间， 河道内的水全部通过采

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空塌陷区裂隙流入矿区的采空区， 对矿井构成威胁。

根据防治水方案设计要求， 对塌陷区进行了治理， 首先 2019 年 5 月 8 日开始对河道进行改道治理， 于 2019 年 6 月 15日河道改道施工完毕， 将河流改到塌陷区影响范围之外， 并按照要求于 2019年 6 月 15 日组织人员对塌陷坑全部进行填平压实， 目前西部边界季节性冲沟对榆树泉煤矿采空区影响很小。

（9） 、 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， 榆树泉煤矿于 2019 年 9 月委托内蒙古龙旺地质勘探有限责任公司（以下简称内蒙古龙旺 ） 编制了 《新疆库车县榆树泉煤矿水文地质勘探补充设计》 （以下简称补充勘探设计 ） ， 2019 年 2 月进入现场施工， 6 月完成现场钻探施工和首采区物探工作， 8 月根据水文地质补充勘探工作成果提交了 《新疆库车县科兴煤炭实业有限责任公司榆树泉煤矿水文地质补充勘探报告》 （以下简称补勘报告 ） 。

该补勘报告估算榆树泉矿区下 5 煤烧变岩地下水静储量为 1313 万 m3、 矿区内主要采空区的总积水量为 139 万 m3， 因此榆树泉矿井田范围内总蓄水量达到 1452 万 m3。

（10） 、 地面疏排水工程， 根据防治水方案设计， 内蒙古龙旺于 2019年 8 月完成地面 8 口疏干井施工（于 2019 年 9 月提交《库拜煤田榆树泉煤矿疏干井凿井说明》 报告） ， 成功出水 7 口， 并于 2019 年 10 月由新疆昌吉方汇水电设计有限公司编制完成 《新疆库车县科兴煤炭实业有限公司榆树泉煤矿 2019 年煤矿安

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全改造工程地面抽放排水管道工程技施设计报告》（以下简称疏排水管道工程设计 ） ， 2019 年 11 月疏排水管道工程开始施工， 于 2019 年 5 月 13 日全部竣工进行试抽放， 2019 年 6 月 23 日正式进行抽放， 截止到目前一直保持每天 7 口疏干井正常进行抽放， 2019 年6 月 25 日至 2019 月 2 月 15 日利用流量计进行排水量统计， 共计排水1319381m3（约 132 万 m3） 。

7 口疏干井中观 16 号疏干井的水位下降最少（ 8. 22m） ， 目 前水位在+1780. 002m； 其余 6 口 疏干井水位平均下降了24. 987m， 平均水位在+1763. 481m。

（11） 、 地面水情水害观测， 榆树泉煤矿地测防治水办公室对地面疏干井的水位每 5 天观测一次， 并将观测成果记录， 每 10 天将观测成果进行分析， 分析水位下降情况。

每日对每口疏干井当日抽水量进行统计， 填写抽水量报表， 并将抽水情况及水位下降情况进行综合分析， 每 10 天将观测的水位标高线绘制到矿井充水性图中。

（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 必须按照有掘必探， 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

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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 2019 年 5 月榆树泉煤矿与安徽惠洲地下灾害研究设计院合作（以下简称惠洲院 ） ， 为矿井做了以下防治水工作：

○ 1 对试验性回采工作面顶板 120m 范围内的富水性进行物探分析； ○ 2 提交了 《库车县科兴煤炭实业有限责任公司榆树泉煤矿探放水专项设计》 ； ○ 3 提交了 《库车县科兴煤炭实业有

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限责任公司榆树泉煤矿水文地质类型划分报告》 ； ○ 4 并编制《榆树泉煤矿首采工作面探放水设计》 。

根据《榆树泉煤矿首采工作面探放水设计》 ， 2019 年 6 月矿井委托山西开源益通矿业科技工程有限公司对矿井试采工作面进行探放水钻孔施工。

截止 2019 年 8 月 14日施工完成 20 个探放水钻孔（其中 5 个火烧区放水孔、 15 个探测孔） ， 5个火烧区放水孔中 2 个孔无水， 3 个孔有水， 探测孔中只有 1 个钻孔出水量较大（20m /h） ， 其余 14 个钻孔水量均在 2m /h 以下。

截止 2019 年 2月 15 日井下探放水孔从探水后共计放水为 773484m （约 78 万 m ） 。

○ 5 2019 年 12 月安徽惠洲地下灾害研究设计院对试验性回采工作面顶板 120m 范围内的富水性再次进行物探， 并提交了《首采工作面顶板富水性瞬变电磁探测成果报告》 ， ○ 6 安徽惠洲地下灾害研究设计院根据物探分析成果， 提交了《库车县科兴煤炭实业有限责任公司榆树泉煤矿疏排水效果评价报告》 ， 效果评价报告中明确了该工作面为安全工作面。

（7） 、 根据榆树泉煤矿初步设计矿井正常涌水量： 446. 3m3/h， 矿井最大涌水量：

669. 5m3/h， 矿井改扩建排水系统工程， 榆树泉煤矿根据初步设计要求采购了三台 MD720-606（p） 型矿用高效节能离心式排水泵

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及两台BQ1000-347/9-1400/S 型矿用潜水泵（排水泵及潜水泵的性能见下表） ，三台离心式排水泵现已经安装完毕， 两台潜水泵安剩余接电。

设计两趟377mm 的排水管路已在副斜井安装完毕， 一趟 426mm 应急排水管路安装完毕， 排水泵所需电源来自地面变电所， 该变电所已经安装到位。

（8） 、 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 20 个井下探放水钻孔进行序号 水泵型号 排水能力(m3/h） 扬程(m) ) 功率（kw） 电压等级（kv） 1 MD720-606（p） 720 360 1250 10 2 BQ1000-340/9-1600W-S 1000 340 1300 10 了挂牌管理， 牌板上填写钻孔深度， 初始水量、 初始水压， 观测当日水量、观测当日水压， 并对水量及水压每 5 天观测、 记录一次。

四、 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 5 天对地面疏干井水位、 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+1720m 东翼运输顺槽迎头 934m 位置断层涌水及防水闸门进行观测， 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。

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（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） 、 每次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） 、 井下水闸墙、 水闸门进行定期巡检、 排查， 发现隐患及时处理，且定期对门轴保养， 当+1720m 东翼运输顺槽 934m 断层涌水量连续增大且水量增大未受外界因素影响时， 因及时增加备用泵抽水， 在泵无法及时抽水时， 应关闭放水闸门， 通过放水闸门上的放水闸阀放水观测水量变化，确保矿井的安全生产。 （4） 、 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。 （5） 、 对于威胁我矿 1013 试采面回采的火烧区积水已进行地面疏干井及井下探放水钻孔放水的方法进行治理。

（6） 、 我矿井下各水仓均配备完好的工作、 备用和检修水泵。

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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。

（7） 、 根据井下排水现状及+1600m 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。 五、 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。

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确保矿井安全无事故。

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