煤礦水害防治基礎(chǔ)知識(shí)匯編
煤礦水害防治基礎(chǔ)知識(shí)匯編
1 防治水基礎(chǔ)知識(shí)
1.1 地下水的起源
降水滲入地下形成的地下水，稱為滲入水。但是降水的滲入并不是地下水的唯一來源。部分地下水的成因，無法用降水滲入解釋。
干旱的沙漠地區(qū)，降雨稀少，有時(shí)整個(gè)夏季都不下一滴雨，但在沙丘中仍可以見到水汽凝結(jié)形成的地下水，即凝結(jié)水。當(dāng)?shù)孛鏈囟鹊陀诳諝獾臏囟葧r(shí)，空氣中的水汽便要進(jìn)入土壤和巖石的空隙中，在顆粒和巖石表面凝結(jié)形成地下水。
還有一部分地下水既不是滲入水，也不是水汽凝結(jié)形成的，而是由巖漿中分離出來的氣體冷凝形成，這種水是巖漿作用的結(jié)果，稱為初生水。此外，與沉積物同時(shí)生成或海水滲到原生沉積物的孔隙中而形成的地下水，稱為埋藏水。
在滲入水、凝結(jié)水、初生水、埋藏水等成因的地下水中以滲入水最為常見。
1.2 巖石中的空隙
自然界中的各種巖石，不論是松散層的第四系沉積物，或是堅(jiān)硬致密的基巖，都存在著大小不等、形狀各異的空隙。自然界巖石的空隙差異極大，規(guī)律大者如可溶巖中的地下廳堂，可達(dá)數(shù)十萬立方米;最小的顯微孔隙和劈理，連肉眼也難以辯認(rèn)。巖石空隙差異如此之大，與其不同的成因有關(guān)。根據(jù)成因可將空隙分為三大類：孔隙、裂隙、溶隙(穴)。地下水就存在于巖石的空隙中，空隙越發(fā)育，儲(chǔ)存的地下水就越多，地下水的運(yùn)動(dòng)越通暢。因此，巖石中的空隙，不僅是儲(chǔ)水空間，又是地下水的運(yùn)移通道。
孔隙 存在于松散沉積物或未完全膠結(jié)的巖石顆粒與顆粒之間或顆粒集合體與顆粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。這些空間相互連通，呈小孔狀，儲(chǔ)水空間為孔隙的地下水稱為孔隙水。
裂隙 裂隙就是堅(jiān)硬巖石形成時(shí)或形成以后由于各種內(nèi)外營(yíng)力的作用，使巖體遭受破壞而形成的空隙。巖石在成巖過程中，如巖漿巖的冷凝收縮或沉積巖的固結(jié)干縮作用都可產(chǎn)生裂隙(成巖裂隙);巖石在形成后由于構(gòu)造變動(dòng)受力可產(chǎn)生構(gòu)造斷裂裂隙(構(gòu)造裂隙);或經(jīng)受風(fēng)化作用產(chǎn)生風(fēng)化裂隙(風(fēng)化裂隙)。儲(chǔ)水空間為裂隙的地下水稱為裂隙水。
溶隙 可溶性巖石(如鹽巖、石膏、石灰?guī)r、白云巖等)經(jīng)地下水的溶蝕和機(jī)械沖蝕作用產(chǎn)生的空隙，稱之為溶隙，也稱為溶穴。溶穴包括溶孔、溶蝕裂隙、溶洞和暗河等。溶穴是可溶性巖石在原有空隙的基礎(chǔ)上經(jīng)地下水長(zhǎng)期的差異溶蝕作用而形成的空隙，其形態(tài)和大小變化很大，不均勻性尤為突出，大型溶洞寬可在數(shù)十米，高可達(dá)數(shù)十米到上百米，長(zhǎng)可達(dá)數(shù)十千米，而深部的小溶孔直徑僅數(shù)微米。儲(chǔ)水空間為溶穴的地下水稱為巖溶水。
自然界巖石空隙的發(fā)育情況非常復(fù)雜。松散巖石的空隙通常以孔隙為主，但某些松散巖石也發(fā)育裂隙，如黃土發(fā)育垂直裂隙，某些粘土干縮后可產(chǎn)生干縮裂隙，由于發(fā)育有干縮裂隙也可以含有一定量的地下水。堅(jiān)硬的基巖主要發(fā)育裂，但某些沉積巖也發(fā)育孔隙，如凝灰?guī)r、風(fēng)化的火山沉積巖?？扇苄詭r石由于差異溶蝕，有的部位發(fā)育溶穴，有的部位發(fā)育裂隙，有的部位發(fā)育孔隙。
孔隙形成于顆粒之間，其分布均勻，連通良好，在各個(gè)方向上孔隙的大小和多少幾乎接近，賦存于其中的地下水分布和流動(dòng)都比較均勻。堅(jiān)硬基巖的裂隙是寬窄不等的線狀縫隙，具有一定的方向性，分布不均勻。溶隙的空隙大小懸殊，分布極不均勻，故溶隙中地下水的分布與流動(dòng)也極不均勻。
1.3 地下水的賦存
水在巖石中的存在形式如下：
⑴、氣態(tài)水：即水蒸汽，它來源于大氣中的水汽與液態(tài)地下水的蒸發(fā)。夏季白天的氣溫高于巖石的溫度，于是水汽將由大氣向巖石空隙中運(yùn)動(dòng)、聚集并凝結(jié)成為凝結(jié)水，夜晚則方向相反;此外，在年常溫帶以下，深部的溫度總是高于上部，水汽蒸發(fā)后總是向上運(yùn)動(dòng)，然后聚集凝結(jié)成為液態(tài)水。氣態(tài)水在一定溫度、壓力下與液態(tài)水相互轉(zhuǎn)化，二者保持動(dòng)平衡，因而對(duì)巖石中水的重新分配有很大意義。
⑵、結(jié)合水：由于靜電引力作用而吸附在巖石顆粒上的水叫結(jié)合水。其中最靠近顆粒表面受靜電引力最大的部分結(jié)合水稱強(qiáng)結(jié)合水，其外層受靜電引力較小的叫弱結(jié)合水。
強(qiáng)結(jié)合水又稱吸附水，不能自由運(yùn)動(dòng)，只有加熱到105～110℃，使其成為氣態(tài)水時(shí)才能將它與巖石分開。弱結(jié)合水又稱薄膜水。
⑶、重力水：巖石空隙全部被充滿，在重力作用下運(yùn)動(dòng)的液態(tài)水稱重力水。重力水在自身重力影響運(yùn)動(dòng)，是水文地質(zhì)學(xué)研究的主要對(duì)象。
?、取⒚?xì)水：由于毛細(xì)力的作用而充滿巖石毛細(xì)空隙中的水稱毛細(xì)水。巖石的毛細(xì)孔隙(直徑小于1mm)和毛細(xì)裂隙(寬度小于0.25mm)就如同細(xì)小的玻璃管一樣，可以發(fā)生毛現(xiàn)象。即在表面張力作用下水可沿重力水面上升一定的距離，形成毛細(xì)上升帶。
?、?、固態(tài)水：以固體冰形式存在于巖石空隙中的水稱固態(tài)水。當(dāng)巖石溫度低于水的冰點(diǎn)0℃時(shí)，巖石空隙中的重力水便凍結(jié)成為固態(tài)水。凍結(jié)巖石中并不是所有的水都呈固體狀態(tài)，結(jié)合水尤其是強(qiáng)結(jié)合水，其冰點(diǎn)較低仍可保持液態(tài)。固態(tài)水分布于多年凍結(jié)區(qū)或季節(jié)凍結(jié)區(qū)。
?、?、礦物水：是存在于礦物晶體內(nèi)部或晶格之間的水，又稱化學(xué)結(jié)合水，包括沸石水、結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水等。礦物水一般來說不能被被利用，只有當(dāng)高溫變質(zhì)巖脫水以后，才能從礦物中析出，并轉(zhuǎn)變?yōu)樯鲜龈鞣N類型的水。
①、沸石水：以水分子(H2O)形式存在于礦物晶格空隙之中的水稱沸石水。方沸石(Na2Al2Si4O12·nH2O)中所含的水便是沸石水。沸石水與礦物結(jié)合得很不牢固，礦沸石水的含量并不固定，隨濕度的變化而變化。常溫下當(dāng)濕度下降時(shí)，所含的水可以從沸石中逸出。
?、?、結(jié)晶水：以水分子形式進(jìn)入礦物結(jié)晶格架并成為某些礦物的組成成分時(shí)叫結(jié)晶水。如將礦物加熱到400℃以上時(shí)，結(jié)晶水便可從礦物中分離出來，水分離出來后，礦物本身并未遭到破壞。如石膏(CaSO4·2H2O)加熱后，隨著水分子的溢出，石膏本身并未遭到破壞，而是分解為硬石膏(CaSO4)和自由水(H2O)。
?、邸⒔Y(jié)構(gòu)水：結(jié)構(gòu)水是以H+和OH-形式存在于礦物結(jié)晶格架中的水，在礦物中并不保持水分子(H2O)結(jié)構(gòu)。H+和OH-與礦物結(jié)合處非常緊密，如白云母(K Al2[AlSi3O10]OH2)，白云母只有加熱到400℃以上，H+和OH-才能分離出來，隨著它們的析出，白云母也被破壞了。
地下水就存在于巖石的空隙中，空隙越發(fā)育，儲(chǔ)存的地下水就越多，地下水的運(yùn)動(dòng)越通暢。因此，巖石中的空隙，不僅是儲(chǔ)水空間，又是地下水的運(yùn)移通道。
1.4 含水層和隔水層
含水層是指能夠透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。因此，含水層應(yīng)是空隙發(fā)育的具有良好給水性和透水性的巖層。如各種砂土、礫石、裂隙和容穴發(fā)育的堅(jiān)硬巖石。隔水層則是不能透過并給出或只能透過與給出極少量水的巖層。因此隔水層具有良好的持水性，而其給水性和透水性均不良，如粘土、頁(yè)巖和片巖等。
含水層首先應(yīng)該是透水層，是透水層中位于地下水位以下經(jīng)常為地下水所飽和的部分，地下水位上部未飽和部分則是透水不含水層。
形成含水層具備的條件：
1、巖層具有儲(chǔ)存重力水的空間：巖石的空隙越大，數(shù)量越多，連通性越好，儲(chǔ)存和通過重力水就越多，越有利于形成含水層。堅(jiān)硬砂巖的孔隙雖不發(fā)育，但發(fā)育構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙，裂隙成為其主要的儲(chǔ)水空間，所以砂巖是含水層。
2、具備儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)結(jié)構(gòu)：具有空隙的巖層必須有一定的地質(zhì)構(gòu)造條件才能儲(chǔ)水。一個(gè)含水層的形成必須要有透水層和不透水層組合在一起，才能形成含水地質(zhì)構(gòu)造。
3、具有充足的補(bǔ)給水源： 充足的補(bǔ)給水源、豐富的補(bǔ)給量是決定含水層水量大小和保證程度的重要因素。
含水層與隔水層只是相對(duì)而言，并不存在截然的界限，二者是通過比較而存在的，同樣的巖層在不同的地質(zhì)條件下可能具有不同的含水意義。如河床沖積相粗砂巖中夾粉砂巖，粉砂巖由于透水性小，可視為相對(duì)隔水層;但是粉砂巖若夾在粘土中，粉砂巖因其透水性大則成為含水層，粘土層作為隔水層。
含水層的相對(duì)性表現(xiàn)在所給出的水是否具有實(shí)際價(jià)值，即是否能滿足開采利用的實(shí)際需要或?qū)Σ傻V工程造成的危害。含水層與隔水層之間可以相互轉(zhuǎn)化。如粘土，通常情況下是良好的隔水層，但在地下深處較大的水頭差作用下，當(dāng)其水頭梯度大于起始水力坡度，也可能發(fā)生越流補(bǔ)給，透過并給出一定數(shù)量的水而成為含水層。
隔水層的隔水作用是防治水工作重點(diǎn)研究的內(nèi)容，煤層直接頂?shù)装逡话愣际悄鄮r、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖等，它們將可采煤層與含水層分離，阻止充水含水層中水涌向礦井，保證煤礦的安全開采。隔水層的隔水作用主要取決于隔水層的厚度、巖性、力學(xué)性質(zhì)、巖層組合關(guān)系和裂隙發(fā)育情況等。隔水巖層的厚度越大，力學(xué)強(qiáng)度越大，柔、脆性巖石配置得當(dāng)，斷裂裂隙不發(fā)育，則其抵抗水壓的能力越大，隔水性能就越好，煤礦生產(chǎn)就越安全。
1.5 常用水文地質(zhì)參數(shù)介紹
1、單位涌水量(q)
對(duì)某一含水層進(jìn)行抽(壓)水，含水層在單位時(shí)間降深抽出(壓入)的水量。計(jì)算公式：q=Q/S，Q—抽水井的涌水量，S—單位時(shí)間水位降深，單位涌水量常用來描述含水層的富水性。
含水層賦水性的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：(《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》附錄一)
含水層的含水性差別很大，根據(jù)給出水量(q)的大小可劃分為四個(gè)等級(jí)，即
q<0.1l/s.m，含水小的含水層(弱含水層)
0.1≤q<2l/s.m，含水中等含水層(中等含水層)
2≤q<10l/s.m，含水豐富含水層(強(qiáng)含水層)
q≥10l/s.m，含水極度豐富含水層(極強(qiáng)含水層)
2、滲透系數(shù)(K)
水文地質(zhì)學(xué)把巖石本身可以通過流體的能力稱為滲透系數(shù)(用K表示)。滲透系數(shù)也稱水力傳導(dǎo)系數(shù)，是描述含水層滲透能力的重要水文地質(zhì)參數(shù)。根據(jù)達(dá)西公式，滲透系數(shù)代表當(dāng)水力坡度為1時(shí)，水在介質(zhì)中的滲流速度，單位是m/d或cm/s。滲透系數(shù)大小與巖石的性質(zhì)(粒度成分、顆粒排列、充填情況、裂隙性質(zhì)和發(fā)育程度等)和水的物理性質(zhì)(粘滯性、容重等)有關(guān)。一說是指液體在一晝夜(24小時(shí))在固體里面流動(dòng)的長(zhǎng)度，一般用m/d。滲透系數(shù)K能用來表示巖層的透水性，但它不能單獨(dú)說明含水層的過水能力。一個(gè)K值較大的含水層，如果厚度很小，它的過水能力也是有限的。為此引出導(dǎo)水系數(shù)(T)。
又稱水力傳導(dǎo)系數(shù)(hydraulic conductivity)。在各向同性介質(zhì)中，它定義為單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度，表達(dá)式為：κ=kρg/η，式中k為孔隙介質(zhì)的滲透率，它只與固體骨架的性質(zhì)有關(guān)，κ為滲透系數(shù);η為動(dòng)力粘滯性系數(shù);ρ為流體密度;g為重力加速度。在各向異性介質(zhì)中，滲透系數(shù)以張量形式表示。滲透系數(shù)愈大，巖石透水性愈強(qiáng)。強(qiáng)透水的粗砂礫石層滲透系數(shù)〉10米/晝夜;弱透水的亞砂土滲透系數(shù)為1～0.01米/晝夜;不透水的粘土滲透系數(shù)<0.001米/晝夜.據(jù)此可見土壤滲透系數(shù)決定于土壤質(zhì)地。
達(dá)西(Dracy)滲透定律
地下水在土體孔隙中滲透時(shí)，由于滲透阻力的作用，沿程必然伴隨著能量的損失。為了揭示水在土體中的滲透規(guī)律，法國(guó)工程師達(dá)西(H.darcy)經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究，1856年總結(jié)得出滲透能量損失與滲流速度之間的相互關(guān)系即為達(dá)西定律。
圖2-3 達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)裝置圖
達(dá)西實(shí)驗(yàn)的裝置如圖2-3所示。裝置中的①是橫截面積為A的直立圓筒，其上端開口，在圓筒側(cè)壁裝有兩支相距為l 的側(cè)壓管。筒底以上一定距離處裝一濾板②，濾板上填放顆粒均勻的砂土。水由上端注入圓筒，多余的水從溢水管③溢出，使筒內(nèi)的水位維持一個(gè)恒定值。滲透過砂層的水從短水管④流入量杯⑤中，并以此來計(jì)算滲流量q。設(shè)△t時(shí)間內(nèi)流入量杯的水體體積為△V, 則滲流量為q=△V /△t 。同時(shí)讀取斷面1-1和段面2-2處的側(cè)壓管水頭值h1，h2，Δh為兩斷面之間的水頭損失 。
達(dá)西分析了大量實(shí)驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)土中滲透的滲流量q與圓筒斷面積A及水頭損失△h 成正比，與斷面間距l(xiāng) 成反比，即
(2-2)
式中i=△h/l，稱為水力梯度，也稱水力坡降;k為滲透系數(shù)，其值等于水力梯度為1時(shí)水的滲透速度，cm/s 。
式(2-1)和(2-2)所表示的關(guān)系稱為達(dá)西定律，它是滲透的基本定律。
3、導(dǎo)水系數(shù)(T)
導(dǎo)水系數(shù)也是一個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù)，即含水層的滲透系數(shù)與其厚度的乘積。其理論意義為水力梯度為1時(shí)，通過含水層的單寬流量，常用單位是m2/d。
4、突水的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
礦井水的概念：凡是在礦井開拓、采掘過程中，滲入、滴入、淋入、流入、涌入和潰入井巷或工作面的任何水源，統(tǒng)稱礦井水。
井下某一地點(diǎn)出水時(shí)，我們要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)出水的程度要進(jìn)行描述，滴水、淋水，是對(duì)采掘工作面頂板來說的，滲水和流水多是對(duì)底板和煤(巷)幫來說的，出水量較大時(shí)一般稱突水。
滴水：出水以不連續(xù)且間隔時(shí)間較長(zhǎng)的水滴方式進(jìn)入工作面。
淋水：出水以連續(xù)或不連續(xù)且間隔時(shí)間較短的水滴方式進(jìn)入工作面。
涌水：水從頂?shù)装宕竺娣e進(jìn)入工作面，或從某一通道流出，有時(shí)伴有壓力。
潰水：強(qiáng)調(diào)的是突發(fā)性，瞬間水量很大。
突水點(diǎn)突水量的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：(《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》附錄二)
涌水量Q≤60m3/h，小突水點(diǎn)
涌水量Q：60～600m3/h，中等突水點(diǎn)
涌水量Q：60～1800m3/h，大突水點(diǎn)
涌水量Q≥1800m3/h，特大突水點(diǎn)
1.6 覆巖三帶(上三帶)
1.6.1 垮落帶(冒落帶) 工作面回采后引起煤層直接頂板垮落，垮落的巖塊堆積在一起。如果垮落帶高度達(dá)到上覆含水層，則往往引起頂板水的突入。
1.6.2 裂縫帶 指冒落帶以上大量出現(xiàn)的切層、離層和斷裂或裂縫發(fā)育帶?？拷奥鋷У膸r層，斷裂嚴(yán)重;遠(yuǎn)離冒落帶的巖層，斷裂輕微，脆性薄層狀砂巖會(huì)發(fā)生斷裂。該層不一定具備透砂能力，但一般具有較強(qiáng)的導(dǎo)水能力。
1.6.3 彎曲帶 彎曲帶指的是自裂縫帶頂界到地表的整個(gè)巖系發(fā)生彎曲下沉的整體變形和沉降移動(dòng)區(qū)。該帶的主要特點(diǎn)是巖層的整體變形和移動(dòng)，而其斷裂程度較弱，所以一般不具備導(dǎo)水能力。
從水文地質(zhì)角度來看，可以把采后工作面頂板簡(jiǎn)單地劃分為兩帶，即垮落斷裂帶(垮落帶和斷裂帶之和，又稱導(dǎo)水裂縫帶)。對(duì)礦井突水有意義主要是垮落斷裂帶，當(dāng)頂板裂隙溝通工作面上覆含水層時(shí)，礦井突水則不可避免。
1.7 “下三帶”理論
1.7.1 底板破壞帶(Ⅰ)
采動(dòng)對(duì)底板有破壞作用。當(dāng)工作面從開切眼開始回采之后，采面圍巖應(yīng)力將發(fā)生變化。隨著工作面的推進(jìn)，煤層底板前方處于支承壓力作用而壓縮。工作面推過后，應(yīng)力釋放，底板處于膨脹狀態(tài)。隨著頂板的冒落，采空區(qū)冒落矸石的壓實(shí)，工作面后方一定距離的底板恢復(fù)到原巖應(yīng)力狀態(tài)。由于工作面是在不斷推進(jìn)的過程中，所以，底板處于壓縮-膨脹-再壓縮的狀態(tài)。而在壓縮與膨脹變形的過渡區(qū)，底板最易發(fā)生破壞。這個(gè)破壞的深度就是底板破壞帶。它的特點(diǎn)是巖層的連續(xù)性遭到破壞，完全失去了隔水能。
1.7.2 原始導(dǎo)高帶(Ⅲ)
具有一定壓力的承壓水沿著裂隙上升，沖刷結(jié)構(gòu)面，使裂隙軟化、蝕擴(kuò)，水位逐漸上升超過含水層的頂界面，水位高于含水層頂界面的高度就是原始導(dǎo)升帶。
1.7.3 有效隔水層帶(Ⅱ)
煤層底板至含水層頂板，除去采動(dòng)底板破壞帶和原始導(dǎo)升帶，中間剩下的就是有效隔水層帶(Ⅱ)。
Ⅱ、Ⅲ帶雖有一定的阻水作用，但起主要保護(hù)作用的是Ⅱ帶。如果由于開采礦壓破壞和水壓的導(dǎo)升作用，造成Ⅱ帶消失或變薄，或由于構(gòu)造產(chǎn)生水力通道，或由于底板厚度很薄等，都會(huì)發(fā)生突水事故。
2 淮北礦區(qū)防治水現(xiàn)狀
2.1 前言
淮北礦區(qū)位于安徽省北部，面積1萬Km2，以宿北斷裂為界，分為南北兩區(qū)，其中北區(qū)為濉肖區(qū)，南區(qū)又以南坪斷層和豐渦斷層為界分為東段的宿縣區(qū)、中段的臨渙區(qū)和西段的渦陽(yáng)區(qū)。
礦區(qū)自1958年開發(fā)建設(shè)以來，目前已形成17對(duì)生產(chǎn)礦井，年產(chǎn)原煤近3000萬噸的大型煤產(chǎn)地。
淮北礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定，地壓大，瓦斯大，巖漿巖侵蝕嚴(yán)重，煤系地層富水性強(qiáng)，開采條件惡劣。
礦區(qū)開采歷史上水害事故多發(fā)，防治水工作難度較大。
2.2 礦區(qū)地質(zhì)概況
淮北煤田基本為隱伏煤田，局部有震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系地層出露，其余均為新生界松散層覆蓋，地面標(biāo)高一般+20～+50m 。
煤田處于華北板塊東南緣的豫淮坳陷東部，以燕山運(yùn)動(dòng)后形成的斷裂隆起或凹陷為主。受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，總體構(gòu)造呈復(fù)雜型。
含煤地層為石炭、二疊系地層。主采煤層為上石盒子組的3煤、下石盒子組的7、8煤(濉肖區(qū)為4、5煤)及山西組的10煤(濉肖區(qū)為6煤)。
2.3 礦區(qū)水文地質(zhì)概況
淮北礦區(qū)有4個(gè)主要含水層，分別為第四系(第三系)孔隙含水層組、煤系砂巖裂隙含水層組、太灰?guī)r溶含水層組及奧灰?guī)r溶含水層組。礦區(qū)斷層較發(fā)育，部分?jǐn)鄬訉?dǎo)水性好，因此煤系地層含水層存在一定的水力聯(lián)系。
濉肖區(qū)沖積層厚度小，底部粘土隔水層普遍發(fā)育，無“底含”，第四系松散層地下水對(duì)礦井開采無直接影響。但太灰及奧灰?guī)r溶水豐富，補(bǔ)給強(qiáng)度大，含水層可疏性差，對(duì)礦井安全威脅大。朱莊、楊莊等礦多次發(fā)生灰?guī)r突水事故。
宿縣區(qū)、臨渙區(qū)、渦陽(yáng)區(qū)新生界松散層厚度大，三隔普遍發(fā)育，隔水性能好，地表水及新地層一、二、三含水對(duì)礦井安全影響不大。“底含”分布不均，桃園、祁南等礦對(duì)淺部煤層開采有直接影響。石灰?guī)r巖溶水總體上不豐富，補(bǔ)給強(qiáng)度小，含水層可疏性好。
煤系地層砂巖裂隙水對(duì)煤礦安全影響相對(duì)較小，但臨渙區(qū)的K3砂巖、濉肖區(qū)的5煤頂板砂巖也經(jīng)常涌水影響生產(chǎn)。
淮北礦區(qū)大部分礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜，水害類型多樣，歷史上多次發(fā)生突水傷人事故。
淮北礦區(qū)共發(fā)生大于30m3/h的水害180余次，其中砂巖裂隙水害86次，沖積層水害34次，灰?guī)r水害22次，老塘水害21次，斷層水害9次，其它水害8次。
在突水事故中，淹井2次，淹采煤工作面7次，突水傷人事故5次，死亡25人 。
2.5 集團(tuán)公司近期幾次大的突水事故簡(jiǎn)介
2.5.1 2005年1月25日朱莊煤礦Ⅲ622工作面發(fā)生底板灰?guī)r突水，最大水量1420m3/h，造成工作面停產(chǎn)100天，直接經(jīng)濟(jì)損失7000多萬元，總損失為1.2億元。
2.5.2 海孜煤礦2005年5月21日745工作面頂板離層水體潰出，最大涌水量3887m3/h，造成5人死亡。查治水直接費(fèi)用達(dá)800萬元。
2.5.3 2008年9月2日，孫疃礦1028工作面推進(jìn)100m時(shí)，風(fēng)巷處老塘底板出水，至9月4日，涌水量增大并穩(wěn)定在90m3/h左右。出水水源確定為底板太灰水。由于機(jī)巷多處低洼，水不能完全自流，因排水管路的能力限制，造成機(jī)巷低洼處運(yùn)輸設(shè)備被淹，不能運(yùn)轉(zhuǎn)，工作面停產(chǎn)10余天，損失巨大。
3 防治水有關(guān)的規(guī)定
2、煤礦防治水工作條例(1986年)
3、礦井水文地質(zhì)規(guī)程(1984年)
4、建筑物、水體、鐵路及主要井巷 煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程(2000年)
5、淮北礦業(yè)集團(tuán)公司地測(cè)防治水工作技術(shù)管理規(guī)定(淮礦地測(cè)[2005]496號(hào))
3.1 防治水經(jīng)驗(yàn)
3.1.1 十六字原則
預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)：水害防治的基礎(chǔ)。要在查清礦井水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)礦井生產(chǎn)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況、水害類型等進(jìn)行分析，提出預(yù)防水害的措施。
有疑必探，先探后掘：水害防治的關(guān)鍵。在預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作的基礎(chǔ)上，分析可能構(gòu)成水害威脅的區(qū)域，采用鉆探、物探、化探等綜合技術(shù)手段查明水害隱患，研究預(yù)防水害的措施，提出水文地質(zhì)分析報(bào)告。
先治后采：水害防治的最終目標(biāo)。對(duì)排查出的水害隱患，必須先治理后開采。
3.1.2 五項(xiàng)措施
合理留設(shè)各類防水煤柱，注漿封堵具有突水威脅的含水層，探放老空水和對(duì)承壓含水層進(jìn)行疏水降壓，完善礦井排水系統(tǒng)，加強(qiáng)地表水的截流。
3.1.3 二十字防治水工作程序
預(yù)測(cè)預(yù)報(bào) 超前探查 綜合治理 安全評(píng)估 驗(yàn)收審批
集團(tuán)公司在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)、吸取以往教訓(xùn)的基礎(chǔ)上提出的二十字防治水工作程序，將防治水工作過程進(jìn)行細(xì)化，進(jìn)一步規(guī)范了集團(tuán)公司防治水工作流程。
3.1.4 防治水安全保障體系
管理：防治水不僅僅是技術(shù)問題，關(guān)鍵還是工程質(zhì)量和措施的落實(shí)，注重過程監(jiān)管。從技術(shù)型向技術(shù)管理型轉(zhuǎn)變，是防治水工作保障安全的一個(gè)很重要的方面。
投入：沒有足夠的資金作保證，防治水工作無從談起。
科研：防治水工作的開展不能只靠經(jīng)驗(yàn)，必須有理論作基礎(chǔ)支撐。
培訓(xùn)：除專業(yè)培訓(xùn)，還要開展全全員培訓(xùn)。
3.2 防治水有關(guān)規(guī)定解讀
3.2.1 透水征兆
采掘工作面或其他地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起或產(chǎn)生裂隙出現(xiàn)滲水、水色發(fā)渾、有臭味等突水預(yù)兆時(shí)，必須停止作業(yè)，采取措施，立即報(bào)告礦調(diào)度室，發(fā)出警報(bào)，撤出所有受水威脅地點(diǎn)的人員。
--《煤礦安全規(guī)程》第266條
“掛紅”，是積水中含有鐵的氧化物，煤壁出現(xiàn)暗紅色的水銹，臭味是空氣中含有硫化氫氣體。“掛汗”是采掘工作面接近積水區(qū)域，水在自身壓力作用下，透過煤巖裂縫，在煤巖層表面聚成的水珠。但有時(shí)空氣中的水分遇到低溫煤塊也會(huì)凝結(jié)成水珠，這是一種假象，識(shí)別這種假象可以采取“剝皮”的方法，將掛汗發(fā)潮的煤面剝?nèi)ヒ粚?，觀察新煤面是否也掛汗，如仍有結(jié)汗、發(fā)潮現(xiàn)象，則是透水前兆。
空氣變冷是工作面接近大量積水時(shí)的正?，F(xiàn)象，人進(jìn)去有涼爽感，時(shí)間越長(zhǎng)，越感到陰涼。霧氣是當(dāng)巷道內(nèi)溫度很高，積水滲到煤壁后，引起蒸發(fā)而形成的。遇到上述情況，必須立即停止掘進(jìn)加固支架，進(jìn)行探放水。
井下的高壓水，向煤層裂縫強(qiáng)烈擠壓與兩壁摩擦?xí)l(fā)出“嘶嘶”的聲音，稱作水叫。井下出現(xiàn)水叫聲，說明采掘工作面距積水區(qū)已很接近，這時(shí)必須立即發(fā)出警報(bào)，撤出所有受水威脅的人員。若是煤巷掘進(jìn)，透水即將發(fā)生。
頂板正常淋水不是透水征兆，但頂板淋水加大就要加以注意，說明巷道正在接近水體，要認(rèn)真分析工作面附近的水源，威脅嚴(yán)重時(shí)要立即停頭撤人，采取探放措施。
發(fā)生底板鼓起有兩種原因，一種是底板受承壓含水層靜水壓力和礦山壓力共同作用的情況，這種情況屬透水征兆;另一種是受礦山壓力單方面的作用而產(chǎn)生的，這種情況一般不突水。因而，巷道發(fā)生底鼓時(shí)，一方面要派人監(jiān)視底鼓的發(fā)展變化，另一方面報(bào)告礦調(diào)度室，值班負(fù)責(zé)人應(yīng)立即通知有關(guān)人員到井下觀察和查閱水文資料，如證實(shí)是由水造成的，應(yīng)迅速采取處理措施。
透水前必定有征兆，這是從每次事故教訓(xùn)中得出的一條正確結(jié)論。如果能掌握這一規(guī)律，發(fā)現(xiàn)透水征兆，立即停止作業(yè)，采取措施，很多透水淹井事故和人身傷亡是可以避免的。
上述征兆，并不是每個(gè)工作面透水前都一定要全部出現(xiàn)，有時(shí)可能出現(xiàn)一兩個(gè)，一旦發(fā)生透水征兆，必須停止作業(yè)，采取措施，并報(bào)告礦調(diào)度室。如果情況危急，必須立即發(fā)出警報(bào)，撤出所有受水威脅地點(diǎn)的人員。
3.2.2 關(guān)于避災(zāi)路線
…… 特別危險(xiǎn)的地區(qū)，應(yīng)有躲避場(chǎng)所，并規(guī)定避災(zāi)路線。 -《煤礦安全規(guī)程》第289條
有突水威脅的礦井，要按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定設(shè)置安全出口，并規(guī)定避災(zāi)路線、設(shè)置路標(biāo)，一旦突水，能夠安全撤離。-《淮北礦業(yè)集團(tuán)公司地測(cè)防治水工作技術(shù)管理規(guī)定》(淮礦地測(cè)[2005]496號(hào))第84條
檢查安全退路。避災(zāi)路線內(nèi)不準(zhǔn)有雜物，要時(shí)刻保持暢通無阻。
--對(duì)探放老塘水的要求
工作面回采期間要確保避水路線暢通無阻，避災(zāi)線路標(biāo)志醒目清楚。
--集團(tuán)公司對(duì)受水害威脅嚴(yán)重工作面的要求
必須向受水威脅地區(qū)的施工人員貫徹、交待報(bào)警信號(hào)和避災(zāi)路線。
--《井下探放水技術(shù)規(guī)范》(MT/T632-1996)11.5
所有的作業(yè)規(guī)程都要求在圖文上明確地規(guī)定了避水路線。
避災(zāi)路線要貫徹到每位作業(yè)人員，并要實(shí)地演練。
3.2.3 關(guān)于老空水探放
3.2.3.1《煤礦安全規(guī)程》
探放老空水前，首先要分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓。老空積水區(qū)高于探放水點(diǎn)位置時(shí)，只準(zhǔn)打鉆孔探放水;探放水時(shí)，必須撤出探放水點(diǎn)以下部位受水害威脅區(qū)域內(nèi)的所有人員。探放水孔必須打中老空水體，并要監(jiān)視放水全過程，核對(duì)放水量，直到老空水放完為止。
鉆孔接近老空，預(yù)計(jì)可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時(shí)，必須有瓦斯檢查工或礦山救護(hù)隊(duì)員在現(xiàn)場(chǎng)值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過本規(guī)程規(guī)定時(shí)，必須立即停止鉆進(jìn)，切斷電源，撤出人員，并報(bào)告礦調(diào)度室，及時(shí)處理。 --《煤礦安全規(guī)程》第292條
3.2.3.2 《煤礦防治水工作條例 》
第18條 一、探老空水，探水鉆孔應(yīng)成組布設(shè)，并在平面圖上呈扇形。鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準(zhǔn)，厚煤層內(nèi)各孔終孔的垂距不得超過1.5m;
第20條 探放小窯老空積水和本礦老空積水的超前鉆孔，一般超前距不得小于10～20m，各局礦可根據(jù)水壓情況具體規(guī)定超前距
3.2.3.3 《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》
第29條 防探老空水
一、查明有無漏填、錯(cuò)填的積水老峒、老塘和廢棄井巷。在采掘工程圖上標(biāo)明積水區(qū)及其最洼點(diǎn)的具體位置和積水外緣標(biāo)高，并外推60米用紅色圈出積水老空區(qū)的警戒線。
二、以平面圖、剖面圖確切反映積水區(qū)與采掘工作面的空間關(guān)系。對(duì)于緩傾斜、近水平復(fù)煤層或厚煤層分層回采的上覆采空區(qū)，應(yīng)編制小等高距的采空區(qū)底板等深線圖，以表明積水區(qū)的構(gòu)造和形狀。要分析其主要的充水因素，預(yù)計(jì)可能的積水量和動(dòng)水量。
三、掘進(jìn)工作面進(jìn)入積水警戒線后，必須超前探放水，并在距積水實(shí)際邊界20 米處停止掘進(jìn)，進(jìn)行打鉆放水，在確證積水已被基本放凈后，才允許繼續(xù)掘進(jìn)。
四、探放水鉆孔必須具有孔口控水裝置。探放大范圍老空水或工作面上方的老峒水時(shí)，應(yīng)預(yù)計(jì)各放水孔的最大放水量，以供生產(chǎn)部門合理組織排、泄水使用。
五、探放老空積水時(shí)，要制定預(yù)防有害氣體溢出傷人的專門措施。
3.2.3.4 《淮北礦業(yè)集團(tuán)公司地測(cè)防治水工作技術(shù)管理規(guī)定》
第九十四條 探水施工中必須做到：
四、煤層內(nèi)原則上不準(zhǔn)探放水壓大于1kg/cm2的充水?dāng)鄬?、含水層及采空區(qū)積水，如確實(shí)需要，必須編制專門措施經(jīng)礦總工審定后報(bào)集團(tuán)公司備案。
七、鉆眼接近老空，預(yù)計(jì)可能有沼氣或其它有害氣體涌出時(shí)，按《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
十一、鑒定老空水探放效果。當(dāng)鉆孔完全不出水，在孔口用粉狀物測(cè)試有進(jìn)風(fēng)或出風(fēng)或者終孔標(biāo)高最低鉆孔有水流，但沒壓力;或者采用透孔檢驗(yàn)無水時(shí)，才可確定放水結(jié)束。
3.2.3.5 特別強(qiáng)調(diào)說明
1、老空水突出的特點(diǎn)是：瞬時(shí)流量大，沖擊性強(qiáng)，一旦突出，對(duì)人身威脅較大。
2、對(duì)于老空水，集團(tuán)公司提出堅(jiān)持無壓探放的原則，就是從積水高處向低處掘進(jìn)，逐漸接近水體，減小放水風(fēng)險(xiǎn)。
3、煤層上山巷道嚴(yán)禁探放老空水。
4、堅(jiān)持放水效果檢驗(yàn)，確認(rèn)無水時(shí)方可施工。
3.2.4 關(guān)于排水設(shè)施
6(10)煤工作面、上提開采工作面以及其他預(yù)計(jì)涌水量大于30m3/h的工作面，必須具備自流排水條件，否則，要建立排水泵站，有效排水能力不小于預(yù)計(jì)最大涌水量的1.5倍。
--《淮北礦業(yè)集團(tuán)公司地測(cè)防治水工作技術(shù)管理規(guī)定》第97條
對(duì)排水設(shè)施的其它要求
1、低洼地點(diǎn)安設(shè)水泵，預(yù)置排水管路，排水管路和泵的排水能力要滿足要求，且管路與水泵的能力要匹配，保證排水設(shè)備設(shè)施能隨時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并準(zhǔn)備好備用水泵。受水害威脅嚴(yán)重的地點(diǎn)要求雙回路供電。
2、不提倡使用水泵接力排水，如使用接力排水，后一級(jí)水泵的排水能力不小于前一級(jí)水泵能力的1.5倍。
3、下山掘進(jìn)工作面的排水設(shè)施不僅能力要滿足要求，還要保證排水設(shè)施的可靠性。
4 突水事例分析
分析發(fā)生過水害事故，總結(jié)和吸取事故教訓(xùn)，掌握規(guī)律，對(duì)同類型事故采取針對(duì)性的措施，增強(qiáng)人們對(duì)防治水工作重要性的認(rèn)識(shí)，以達(dá)到防止或減少事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)的目的。
4.1 煤層底板灰?guī)r突水
1988年10月24日，楊莊礦II617綜采工作面發(fā)生底板灰?guī)r突水，瞬時(shí)最大突水量3153m3/h，因礦井排水能力不足造成淹井事故，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.5億元。
突水原因是煤層底板因斷層錯(cuò)動(dòng)造成隔水層變薄，突水系數(shù)劇增。事前因不知道斷層的存在而沒有采取注漿加固隔水層等防治水措施。
4.2 老空水害及其防治方法
回采工作面的老塘，廢棄巷道等空間，如果沒有自流排水條件，往往積水，水量的大小取決于積水面積。當(dāng)采掘工作面遇到這些積水區(qū)時(shí)，會(huì)發(fā)生老空水直接潰入工作面，危及人身安全。
89年蘆嶺礦一個(gè)從切眼施工的風(fēng)巷放炮時(shí)擊穿上階段老塘，，大量老塘水瞬間涌出，水和煤通過切眼進(jìn)入機(jī)巷的洼窩處，堵住了撤退路線，排水和清理工作十分困難，9名礦工遇難。
90年石臺(tái)礦在一個(gè)聯(lián)眼中探放上階段的老塘水放水鉆孔被堵，用壓風(fēng)吸孔時(shí)，被水侵軟的煤柱挎了一個(gè)大洞，老塘水一下子涌出，沖壞軌道，沖挎棚子，兩名礦工犧牲。
97年5月，桃園礦1022工作面邊界上山探放老塘水;鉆孔被堵，以為老塘水放凈，放炮時(shí)大量老塘水潰入，除躲避峒中的人外，五名礦工全部死亡。
防治方法：加強(qiáng)水害預(yù)報(bào);堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，積極探放老塘水;推行無壓探放水措施，煤層上山巷道原則上不準(zhǔn)探放老塘水;堅(jiān)持探放水部門認(rèn)定原則和復(fù)工管理規(guī)定;
4.3 第四系底含抽冒潰沙
2002年11月10日，桃園礦1022上工作面開切眼上口發(fā)生潰砂潰水事故，潰砂堵塞巷道百余米，造成4人死亡。
4.3.1 事故經(jīng)過
2002年6月在-262.6m風(fēng)巷外段發(fā)生大面積垮棚(長(zhǎng)度約370m)，出現(xiàn)潰水,并伴有泥漿和小礫石。高峰涌水量59m3/h，后減小并穩(wěn)定在25m3/h左右;截止2002年11月10日，累計(jì)出水量143000 m3。之后于6月28日起下降36m撥門(垂高17m)重新施工下降風(fēng)巷共420m。9月27日切眼四岔門處已冒頂，雙抬棚均被壓垮，冒頂長(zhǎng)度約8m，最大冒高4m左右。于10月1-4日對(duì)該處進(jìn)行修護(hù)，但11月8日上午10時(shí)，該處再次發(fā)生冒頂垮棚并有少量滲水現(xiàn)象，后水量逐漸增大，至11月10日冒頂處，大量突水、潰砂，造成傷亡事故。
桃園礦1022上工作面潰水潰砂示意圖
4.3.2 直接原因
1022上工作面切眼上口重復(fù)垮棚冒頂導(dǎo)通第四含水層，致使四含水泥、砂、礫石潰入井下，是這起事故發(fā)生的直接原因。
4.3.3 事故性質(zhì)——據(jù)安徽省安監(jiān)局
這是一起由于對(duì)第四含水層危害性認(rèn)識(shí)不足、科研工作態(tài)度不嚴(yán)謹(jǐn)、技術(shù)管理工作不到位、執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》不嚴(yán)格、未按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定履行報(bào)批程序，因巷道重復(fù)垮棚而引起的突水、潰砂責(zé)任事故。
4.4 頂板離層水
海孜礦745工作面于5月21日12:15分左右發(fā)生了頂板砂巖水潰入式突水事故。強(qiáng)大水流迅間涌出，沖出工作面下部矸石400多方，沿途所有具有一定坡度的巷道底板嚴(yán)重沖刷，5名工人未來及撤離而遇難。水流到達(dá)石門口運(yùn)輸大巷時(shí)，最大淹沒深度在水溝蓋板上0.4m，測(cè)算最大涌水量在3000m3/h以上。
這次突水具有明顯的特殊性：
一是同一地點(diǎn)先后發(fā)生兩次出水。5月16日第一次出水，24小時(shí)后水量已經(jīng)衰減至50m3/h以下。在出水點(diǎn)最大涌水量達(dá)350m3/h，并且已經(jīng)穩(wěn)定衰減的情況下，頂板含水層應(yīng)該被疏干或基本被疏干，發(fā)生第二次潰入式突水不符合砂巖含水層突水的一般規(guī)律。
二是第二次突水發(fā)生突然，發(fā)展迅猛。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)頂板淋水有所增加、發(fā)出撤人信號(hào)后，水流瞬間涌出，初期涌水量巨大，形成強(qiáng)大水流，具有相當(dāng)大的破壞力。這一現(xiàn)象不符合頂板砂巖水(介質(zhì)含水層)的突水規(guī)律，類似于老塘透水或其他明水水體的直接潰入，是國(guó)內(nèi)同類型水害事故中極為少見的。
突水原因分析
“5.21”突水事故具有與一般頂板砂巖水突水規(guī)律截然不同的特殊性，事故的原因有以下幾個(gè)方面：
覆巖中堅(jiān)硬巖層下的“離層空間”充水是突水的在內(nèi)在原因。
頂板水害比較嚴(yán)重的楊莊、海孜礦，都存在煤層頂板巨厚侵入巖巖床。據(jù)海孜礦觀測(cè)資料，巖床分布區(qū)開采地表下沉系數(shù)普遍小于非巖床分布區(qū)，有的不到0.05。分析認(rèn)為，本煤層和下解放層開采必然造成覆巖的冒落、導(dǎo)水裂隙帶的形成和彎曲下沉的發(fā)生，在沒有巨厚堅(jiān)硬巖層的情況下，彎曲下沉帶一直發(fā)育到地表，造成地表塌陷。但是，海孜礦7煤頂板50～60m處為厚度上百米的侵入巖巖床，屬巨厚堅(jiān)硬巖層。侵入巖及其以上巖層不能與其下伏巖層同步彎曲下沉而產(chǎn)生的“離層空間”。這些“離層空間”一方面使原始巖層的滲透性增加，改善了含水層的水平連通條件。另一方面，本身容易充水而形成次生水源。這也是這次突水表現(xiàn)為非介質(zhì)性水體特征的主要原因。
復(fù)雜的頂板巖性結(jié)構(gòu)是突水的客觀因素。
海孜礦7煤層頂板砂、頁(yè)巖互層，泥巖占有相當(dāng)?shù)谋壤?，非采?dòng)影響情況下滲透性差，勘探階段鉆孔漏失率僅4%，勘探報(bào)告沒有把該層作為主要含水層對(duì)待。由于頂板巖層滲透性差，頂板鉆孔放水很難達(dá)到預(yù)期疏放效果。當(dāng)開采引起的導(dǎo)水裂隙帶波及頂板含水巖層時(shí)，由于巖層的滲透性與裂隙寬度的3次方呈正比，特別是當(dāng)開采跨度較大引起老頂斷裂時(shí)，就會(huì)導(dǎo)通含水層發(fā)生突水。而這時(shí)的突水對(duì)工作面回采前方的疏干范圍有限，因此出現(xiàn)每隔70～90m的周期性突水。
與7煤層其他工作面不同，745工作面可能存在雙層水體結(jié)構(gòu)。下層水體位于周期來壓時(shí)導(dǎo)水裂隙帶波及砂巖巖層，一般在距煤層40m的范圍以內(nèi)。上層水體位于接近巖床的“離層空間”和巖床下厚達(dá)18m的粉砂巖。正常情況下，粉砂巖含水性弱，不作為防治水的重點(diǎn)。但它基本上與侵入巖直接接觸，受熱力影響巖性發(fā)生變化，節(jié)理、裂隙發(fā)育，從而變成含水層。從較大范圍看，745工作面煤層距巖床距離為58m，大于其他工作面(50m左右)，具有形成雙層水體結(jié)構(gòu)的可能性。
7煤頂板發(fā)育有3～4層單層厚度大于3.5m的泥巖，位于導(dǎo)水裂隙帶或其上段，它們可能抑制導(dǎo)水裂隙帶的充分發(fā)展，造成水體已經(jīng)疏干的假象。
煤層頂板活動(dòng)是突水的動(dòng)力因素。
在沒有發(fā)生頂板“抽冒”、出水通道尚有一定阻力的情況下，頂板砂巖突水(包括其他水源參與的突水)一般表現(xiàn)為滲入、最多是涌入式突水，尚未發(fā)現(xiàn)潰入式突水的報(bào)道。這次突水來勢(shì)之猛、水量之大、衰減之快是前所未有的，是典型的潰入式突水。在水體自然水壓3Mpa左右，出水通道為頂板裂隙滲水的情況下，很難解釋這種突水方式。分析認(rèn)為，頂板非常規(guī)劇烈活動(dòng)是這次突水的動(dòng)力因素。
745工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軟硬巖互層，除巖床下可能發(fā)育“離層”外，下部較厚的砂巖下也可能產(chǎn)生“離層”。第一次出水后，下層水體被疏干，失去了對(duì)上部巖層的水力支撐，引起上部巖層的下落，頂板發(fā)生劇烈活動(dòng)，使上部水體水壓增大，突破導(dǎo)水裂隙的阻力界限而發(fā)生潰水。
防治方法：建立疏水通道;加強(qiáng)排水;預(yù)疏干
4.5 陷落柱突水
1996年3月16日，任樓礦7222工作面發(fā)生隱伏陷落柱突水，水量為34570m3/h，因排水能力不足，造成淹井事故，礦井停產(chǎn)治水一年多，損失巨大。
事故原因是工作面誤入導(dǎo)水陷落柱，事前因地質(zhì)資料不清，對(duì)陷落柱的分布規(guī)律缺乏認(rèn)識(shí)，沒有采取超前探查與治理措施。
根據(jù)三維地震資料，淮北礦區(qū)陷落柱多發(fā)育在任樓、孫疃、許疃等礦。
4.6 煤系地層砂巖裂隙水
主采煤層頂板砂巖裂隙水較豐富，其中3煤頂板的K3砂巖富水性強(qiáng)，曾造成多次井巷掘進(jìn)出水。臨渙東翼運(yùn)輸石門K3出水達(dá)208 m3/h，2001.5.18許疃礦-500米內(nèi)水倉(cāng)在揭露K3砂巖時(shí)突水達(dá)194m3/h，停頭注漿堵水。
濉肖區(qū)楊莊等礦5煤頂板砂巖裂隙發(fā)育，富水性較強(qiáng)，對(duì)生產(chǎn)影響較大。
5 礦區(qū)各類水害防治 (具體內(nèi)容略)
5.1 底板灰?guī)r水害防治
5.2 頂板砂巖裂隙水害防治
5.3 新地層底含水害防治
5.4 老空水害防治
5.5 陷落柱水害防治
5.6 頂板離層水害防治
5.7 斷層水及鉆孔水防治
5.8 大礦井田范圍內(nèi)小煤窯水害防治
6 思考題
1、覆巖三帶和下三帶分別是什么?
2、采掘工作面的透水征兆有哪些?
3、防治水十六字原則是什么?
4、根據(jù)突水量的大小突水的等級(jí)級(jí)別有哪些?
5、探放老空水，集團(tuán)公司提出應(yīng)堅(jiān)持的原則是什么?
