煤礦水害防治基礎知識彙編
1 防治水基礎知識
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。但是降水的滲入並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。
幹旱的沙漠地區，降雨稀少，有時整個夏季都不下一滴雨，但在沙丘中仍可以見到水汽凝結形成的地下水，即凝結水。當地麵溫度低於空氣的溫度時，空氣中的水汽便要進入土壤和岩石的空隙中，在顆粒和岩石表麵凝結形成地下水。
還有一部分地下水既不是滲入水，也不是水汽凝結形成的，而是由岩漿中分離出來的氣體冷凝形成，這種水是岩漿作用的結果，稱為初生水。此外，與沉積物同時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 岩石中的空隙
自然界中的各種岩石，不論是鬆散層的第四係沉積物，或是堅硬致密的基岩，都存在著大小不等、形狀各異的空隙。自然界岩石的空隙差異極大，規律大者如可溶岩中的地下廳堂，可達數十萬立方米;最小的顯微孔隙和劈理，連肉眼也難以辯認。岩石空隙差異如此之大，與其不同的成因有關。根據成因可將空隙分為三大類：孔隙、裂隙、溶隙(穴)。地下水就存在於岩石的空隙中，空隙越發育，儲存的地下水就越多，地下水的運動越通暢。因此，岩石中的空隙，不僅是儲水空間，又是地下水的運移通道。
孔隙 存在於鬆散沉積物或未完全膠結的岩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，儲水空間為孔隙的地下水稱為孔隙水。
裂隙 裂隙就是堅硬岩石形成時或形成以後由於各種內外營力的作用，使岩體遭受破壞而形成的空隙。岩石在成岩過程中，如岩漿岩的冷凝收縮或沉積岩的固結幹縮作用都可產生裂隙(成岩裂隙);岩石在形成後由於構造變動受力可產生構造斷裂裂隙(構造裂隙);或經受風化作用產生風化裂隙(風化裂隙)。儲水空間為裂隙的地下水稱為裂隙水。
溶隙 可溶性岩石(如鹽岩、石膏、石灰岩、白雲岩等)經地下水的溶蝕和機械衝蝕作用產生的空隙，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。溶穴是可溶性岩石在原有空隙的基礎上經地下水長期的差異溶蝕作用而形成的空隙，其形態和大小變化很大，不均勻性尤為突出，大型溶洞寬可在數十米，高可達數十米到上百米，長可達數十千米，而深部的小溶孔直徑僅數微米。儲水空間為溶穴的地下水稱為岩溶水。
自然界岩石空隙的發育情況非常複雜。鬆散岩石的空隙通常以孔隙為主，但某些鬆散岩石也發育裂隙，如黃土發育垂直裂隙，某些粘土幹縮後可產生幹縮裂隙，由於發育有幹縮裂隙也可以含有一定量的地下水。堅硬的基岩主要發育裂，但某些沉積岩也發育孔隙，如凝灰岩、風化的火山沉積岩。可溶性岩石由於差異溶蝕，有的部位發育溶穴，有的部位發育裂隙，有的部位發育孔隙。
孔隙形成於顆粒之間，其分布均勻，連通良好，在各個方向上孔隙的大小和多少幾乎接近，賦存於其中的地下水分布和流動都比較均勻。堅硬基岩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也極不均勻。
1.3 地下水的賦存
水在岩石中的存在形式如下：
⑴、氣態水：即水蒸汽，它來源於大氣中的水汽與液態地下水的蒸發。夏季白天的氣溫高於岩石的溫度，於是水汽將由大氣向岩石空隙中運動、聚集並凝結成為凝結水，夜晚則方向相反;此外，在年常溫帶以下，深部的溫度總是高於上部，水汽蒸發後總是向上運動，然後聚集凝結成為液態水。氣態水在一定溫度、壓力下與液態水相互轉化，二者保持動平衡，因而對岩石中水的重新分配有很大意義。
⑵、結合水：由於靜電引力作用而吸附在岩石顆粒上的水叫結合水。其中最靠近顆粒表麵受靜電引力最大的部分結合水稱強結合水，其外層受靜電引力較小的叫弱結合水。
強結合水又稱吸附水，不能自由運動，隻有加熱到105～110℃，使其成為氣態水時才能將它與岩石分開。弱結合水又稱薄膜水。
⑶、重力水：岩石空隙全部被充滿，在重力作用下運動的液態水稱重力水。重力水在自身重力影響運動，是水文地質學研究的主要對象。
⑷、毛細水：由於毛細力的作用而充滿岩石毛細空隙中的水稱毛細水。岩石的毛細孔隙(直徑小於1mm)和毛細裂隙(寬度小於0.25mm)就如同細小的玻璃管一樣，可以發生毛現象。即在表麵張力作用下水可沿重力水麵上升一定的距離，形成毛細上升帶。
⑸、固態水：以固體冰形式存在於岩石空隙中的水稱固態水。當岩石溫度低於水的冰點0℃時，岩石空隙中的重力水便凍結成為固態水。凍結岩石中並不是所有的水都呈固體狀態，結合水尤其是強結合水，其冰點較低仍可保持液態。固態水分布於多年凍結區或季節凍結區。
⑹、礦物水：是存在於礦物晶體內部或晶格之間的水，又稱化學結合水，包括沸石水、結晶水和結構水等。礦物水一般來說不能被被利用，隻有當高溫變質岩脫水以後，才能從礦物中析出，並轉變為上述各種類型的水。
①、沸石水：以水分子(H2O)形式存在於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。沸石水與礦物結合得很不牢固，礦沸石水的含量並不固定，隨濕度的變化而變化。常溫下當濕度下降時，所含的水可以從沸石中逸出。
②、結晶水：以水分子形式進入礦物結晶格架並成為某些礦物的組成成分時叫結晶水。如將礦物加熱到400℃以上時，結晶水便可從礦物中分離出來，水分離出來後，礦物本身並未遭到破壞。如石膏(CaSO4·2H2O)加熱後，隨著水分子的溢出，石膏本身並未遭到破壞，而是分解為硬石膏(CaSO4)和自由水(H2O)。
③、結構水：結構水是以H+和OH-形式存在於礦物結晶格架中的水，在礦物中並不保持水分子(H2O)結構。H+和OH-與礦物結合處非常緊密，如白雲母(K Al2[AlSi3O10]OH2)，白雲母隻有加熱到400℃以上，H+和OH-才能分離出來，隨著它們的析出，白雲母也被破壞了。
地下水就存在於岩石的空隙中，空隙越發育，儲存的地下水就越多，地下水的運動越通暢。因此，岩石中的空隙，不僅是儲水空間，又是地下水的運移通道。
1.4 含水層和隔水層
含水層是指能夠透過並給出相當數量水的岩層。因此，含水層應是空隙發育的具有良好給水性和透水性的岩層。如各種砂土、礫石、裂隙和容穴發育的堅硬岩石。隔水層則是不能透過並給出或隻能透過與給出極少量水的岩層。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、頁岩和片岩等。
含水層首先應該是透水層，是透水層中位於地下水位以下經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、岩層具有儲存重力水的空間：岩石的空隙越大，數量越多，連通性越好，儲存和通過重力水就越多，越有利於形成含水層。堅硬砂岩的孔隙雖不發育，但發育構造裂隙和風化裂隙，裂隙成為其主要的儲水空間，所以砂岩是含水層。
2、具備儲存地下水的地質結構：具有空隙的岩層必須有一定的地質構造條件才能儲水。一個含水層的形成必須要有透水層和不透水層組合在一起，才能形成含水地質構造。
3、具有充足的補給水源： 充足的補給水源、豐富的補給量是決定含水層水量大小和保證程度的重要因素。
含水層與隔水層隻是相對而言，並不存在截然的界限，二者是通過比較而存在的，同樣的岩層在不同的地質條件下可能具有不同的含水意義。如河床衝積相粗砂岩中夾粉砂岩，粉砂岩由於透水性小，可視為相對隔水層;但是粉砂岩若夾在粘土中，粉砂岩因其透水性大則成為含水層，粘土層作為隔水層。
含水層的相對性表現在所給出的水是否具有實際價值，即是否能滿足開采利用的實際需要或對采礦工程造成的危害。含水層與隔水層之間可以相互轉化。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，當其水頭梯度大於起始水力坡度，也可能發生越流補給，透過並給出一定數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研究的內容，煤層直接頂底板一般都是泥岩、砂質泥岩和粉砂岩等，它們將可采煤層與含水層分離，阻止充水含水層中水湧向礦井，保證煤礦的安全開采。隔水層的隔水作用主要取決於隔水層的厚度、岩性、力學性質、岩層組合關係和裂隙發育情況等。隔水岩層的厚度越大，力學強度越大，柔、脆性岩石配置得當，斷裂裂隙不發育，則其抵抗水壓的能力越大，隔水性能就越好，煤礦生產就越安全。
1.5 常用水文地質參數介紹
1、單位湧水量(q)
對某一含水層進行抽(壓)水，含水層在單位時間降深抽出(壓入)的水量。計算公式：q=Q/S，Q—抽水井的湧水量，S—單位時間水位降深，單位湧水量常用來描述含水層的富水性。
含水層賦水性的等級標準：(《礦井水文地質01manbetx 》附錄一)
含水層的含水性差別很大，根據給出水量(q)的大小可劃分為四個等級，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(強含水層)
q≥10l/s.m，含水極度豐富含水層(極強含水層)
2、滲透係數(K)
水文地質學把岩石本身可以通過流體的能力稱為滲透係數(用K表示)。滲透係數也稱水力傳導係數，是描述含水層滲透能力的重要水文地質參數。根據達西公式，滲透係數代表當水力坡度為1時，水在介質中的滲流速度，單位是m/d或cm/s。滲透係數大小與岩石的性質(粒度成分、顆粒排列、充填情況、裂隙性質和發育程度等)和水的物理性質(粘滯性、容重等)有關。一說是指液體在一晝夜(24小時)在固體裏麵流動的長度，一般用m/d。滲透係數K能用來表示岩層的透水性，但它不能單獨說明含水層的過水能力。一個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。為此引出導水係數(T)。
又稱水力傳導係數(hydraulic conductivity)。在各向同性介質中，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，表達式為：κ=kρg/η，式中k為孔隙介質的滲透率，它隻與固體骨架的性質有關，κ為滲透係數;η為動力粘滯性係數;ρ為流體密度;g為重力加速度。在各向異性介質中，滲透係數以張量形式表示。滲透係數愈大，岩石透水性愈強。強透水的粗砂礫石層滲透係數〉10米/晝夜;弱透水的亞砂土滲透係數為1～0.01米/晝夜;不透水的粘土滲透係數<0.001米/晝夜.據此可見土壤滲透係數決定於土壤質地。
達西(Dracy)滲透定律
地下水在土體孔隙中滲透時，由於滲透阻力的作用，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律，法國工程師達西(H.darcy)經過大量的試驗研究，1856年總結得出滲透能量損失與滲流速度之間的相互關係即為達西定律。
圖2-3 達西滲透實驗裝置圖
達西實驗的裝置如圖2-3所示。裝置中的①是橫截麵積為A的直立圓筒，其上端開口，在圓筒側壁裝有兩支相距為l 的側壓管。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，多餘的水從溢水管③溢出，使筒內的水位維持一個恒定值。滲透過砂層的水從短水管④流入量杯⑤中，並以此來計算滲流量q。設△t時間內流入量杯的水體體積為△V, 則滲流量為q=△V /△t 。同時讀取斷麵1-1和段麵2-2處的側壓管水頭值h1，h2，Δh為兩斷麵之間的水頭損失 。
達西03manbetx 了大量實驗資料，發現土中滲透的滲流量q與圓筒斷麵積A及水頭損失△h 成正比，與斷麵間距l 成反比，即
(2-2)
式中i=△h/l，稱為水力梯度，也稱水力坡降;k為滲透係數，其值等於水力梯度為1時水的滲透速度，cm/s 。
式(2-1)和(2-2)所表示的關係稱為達西定律，它是滲透的基本定律。
3、導水係數(T)
導水係數也是一個重要的水文地質參數，即含水層的滲透係數與其厚度的乘積。其理論意義為水力梯度為1時，通過含水層的單寬流量，常用單位是m2/d。
4、突水的等級標準
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、湧入和潰入井巷或工作麵的任何水源，統稱礦井水。
井下某一地點出水時，我們要進行現場調查，對出水的程度要進行描述，滴水、淋水，是對采掘工作麵頂板來說的，滲水和流水多是對底板和煤(巷)幫來說的，出水量較大時一般稱突水。
滴水：出水以不連續且間隔時間較長的水滴方式進入工作麵。
淋水：出水以連續或不連續且間隔時間較短的水滴方式進入工作麵。
湧水：水從頂底板大麵積進入工作麵，或從某一通道流出，有時伴有壓力。
潰水：強調的是突發性，瞬間水量很大。
突水點突水量的等級標準：(《礦井水文地質01manbetx 》附錄二)
湧水量Q≤60m3/h，小突水點
湧水量Q：60～600m3/h，中等突水點
湧水量Q：60～1800m3/h，大突水點
湧水量Q≥1800m3/h，特大突水點
1.6 覆岩三帶(上三帶)
1.6.1 垮落帶(冒落帶) 工作麵回采後引起煤層直接頂板垮落，垮落的岩塊堆積在一起。如果垮落帶高度達到上覆含水層，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的切層、離層和斷裂或裂縫發育帶。靠近冒落帶的岩層，斷裂嚴重;遠離冒落帶的岩層，斷裂輕微，脆性薄層狀砂岩會發生斷裂。該層不一定具備透砂能力，但一般具有較強的導水能力。
1.6.3 彎曲帶 彎曲帶指的是自裂縫帶頂界到地表的整個岩係發生彎曲下沉的整體變形和沉降移動區。該帶的主要特點是岩層的整體變形和移動，而其斷裂程度較弱，所以一般不具備導水能力。
從水文地質角度來看，可以把采後工作麵頂板簡單地劃分為兩帶，即垮落斷裂帶(垮落帶和斷裂帶之和，又稱導水裂縫帶)。對礦井突水有意義主要是垮落斷裂帶，當頂板裂隙溝通工作麵上覆含水層時，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)
采動對底板有破壞作用。當工作麵從開切眼開始回采之後，采麵圍岩應力將發生變化。隨著工作麵的推進，煤層底板前方處於支承壓力作用而壓縮。工作麵推過後，應力釋放，底板處於膨脹狀態。隨著頂板的冒落，采空區冒落矸石的壓實，工作麵後方一定距離的底板恢複到原岩應力狀態。由於工作麵是在不斷推進的過程中，所以，底板處於壓縮-膨脹-再壓縮的狀態。而在壓縮與膨脹變形的過渡區，底板最易發生破壞。這個破壞的深度就是底板破壞帶。它的特點是岩層的連續性遭到破壞，完全失去了隔水能。
1.7.2 原始導高帶(Ⅲ)
具有一定壓力的承壓水沿著裂隙上升，衝刷結構麵，使裂隙軟化、蝕擴，水位逐漸上升超過含水層的頂界麵，水位高於含水層頂界麵的高度就是原始導升帶。
1.7.3 有效隔水層帶(Ⅱ)
煤層底板至含水層頂板，除去采動底板破壞帶和原始導升帶，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，但起主要保護作用的是Ⅱ帶。如果由於開采礦壓破壞和水壓的導升作用，造成Ⅱ帶消失或變薄，或由於構造產生水力通道，或由於底板厚度很薄等，都會發生突水02manbetx.com 。
2 淮北礦區防治水現狀
2.1 前言
淮北礦區位於安徽省北部，麵積1萬Km2，以宿北斷裂為界，分為南北兩區，其中北區為濉肖區，南區又以南坪斷層和豐渦斷層為界分為東段的宿縣區、中段的臨渙區和西段的渦陽區。
礦區自1958年開發建設以來，目前已形成17對生產礦井，年產原煤近3000萬噸的大型煤產地。
淮北礦區地質構造複雜，煤層賦存不穩定，地壓大，瓦斯大，岩漿岩侵蝕嚴重，煤係地層富水性強，開采條件惡劣。
礦區開采曆史上水害02manbetx.com 多發，防治水工作難度較大。
2.2 礦區地質概況
淮北煤田基本為隱伏煤田，局部有震旦係、寒武係、奧陶係、石炭係和二疊係地層出露，其餘均為新生界鬆散層覆蓋，地麵標高一般+20～+50m 。
煤田處於華北板塊東南緣的豫淮坳陷東部，以燕山運動後形成的斷裂隆起或凹陷為主。受多期構造運動影響，總體構造呈複雜型。
含煤地層為石炭、二疊係地層。主采煤層為上石盒子組的3煤、下石盒子組的7、8煤(濉肖區為4、5煤)及山西組的10煤(濉肖區為6煤)。
2.3 礦區水文地質概況
淮北礦區有4個主要含水層，分別為第四係(第三係)孔隙含水層組、煤係砂岩裂隙含水層組、太灰岩溶含水層組及奧灰岩溶含水層組。礦區斷層較發育，部分斷層導水性好，因此煤係地層含水層存在一定的水力聯係。
濉肖區衝積層厚度小，底部粘土隔水層普遍發育，無“底含”，第四係鬆散層地下水對礦井開采無直接影響。但太灰及奧灰岩溶水豐富，補給強度大，含水層可疏性差，對礦井安全威脅大。朱莊、楊莊等礦多次發生灰岩突水02manbetx.com 。
宿縣區、臨渙區、渦陽區新生界鬆散層厚度大，三隔普遍發育，隔水性能好，地表水及新地層一、二、三含水對礦井安全影響不大。“底含”分布不均，桃園、祁南等礦對淺部煤層開采有直接影響。石灰岩岩溶水總體上不豐富，補給強度小，含水層可疏性好。
煤係地層砂岩裂隙水對煤礦安全影響相對較小，但臨渙區的K3砂岩、濉肖區的5煤頂板砂岩也經常湧水影響生產。
2.4 曆史突水02manbetx.com 統計03manbetx
淮北礦區大部分礦井水文地質條件複雜，水害類型多樣，曆史上多次發生突水傷人事故。
淮北礦區共發生大於30m3/h的水害180餘次，其中砂岩裂隙水害86次，衝積層水害34次，灰岩水害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，淹采煤工作麵7次，突水傷人事故5次，死亡25人 。
2.5 集團公司近期幾次大的突水事故簡介
2.5.1 2005年1月25日朱莊煤礦Ⅲ622工作麵發生底板灰岩突水，最大水量1420m3/h，造成工作麵停產100天，直接經濟損失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工作麵頂板離層水體潰出，最大湧水量3887m3/h，造成5人死亡。查治水直接費用達800萬元。
2.5.3 2008年9月2日，孫疃礦1028工作麵推進100m時，風巷處老塘底板出水，至9月4日，湧水量增大並穩定在90m3/h左右。出水水源確定為底板太灰水。由於機巷多處低窪，水不能完全自流，因排水管路的能力限製，造成機巷低窪處運輸設備被淹，不能運轉，工作麵停產10餘天，損失巨大。
3 防治水有關的規定
2、煤礦防治水工作條例(1986年)
3、礦井水文地質01manbetx (1984年)
4、建築物、水體、鐵路及主要井巷 煤柱留設與壓煤開采規程(2000年)
5、淮北礦業集團公司地測防治水工作技術管理規定(淮礦地測[2005]496號)
3.1 防治水經驗
3.1.1 十六字原則
預測預報：水害防治的基礎。要在查清礦井水文地質條件的基礎上，對礦井生產區域的地質構造情況、水害類型等進行03manbetx ，提出預防水害的措施。
有疑必探，先探後掘：水害防治的關鍵。在預測預報工作的基礎上，03manbetx 可能構成水害威脅的區域，采用鑽探、物探、化探等綜合技術手段查明水害隱患，研究預防水害的措施，提出水文地質分析報告。
先治後采：水害防治的最終目標。對排查出的水害隱患，必須先治理後開采。
3.1.2 五項措施
合理留設各類防水煤柱，注漿封堵具有突水威脅的含水層，探放老空水和對承壓含水層進行疏水降壓，完善礦井排水係統，加強地表水的截流。
3.1.3 二十字防治水工作程序
預測預報 超前探查 綜合治理 安全評估 驗收審批
集團公司在總結以往經驗、吸取以往教訓的基礎上提出的二十字防治水工作程序，將防治水工作過程進行細化，進一步規範了集團公司防治水工作流程。
3.1.4 防治水安全保障體係
管理：防治水不僅僅是技術問題，關鍵還是工程質量和措施的落實，注重過程監管。從技術型向技術管理型轉變，是防治水工作保障安全的一個很重要的方麵。
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隻靠經驗，必須有理論作基礎支撐。
培訓：除專業培訓，還要開展全全員培訓。
3.2 防治水有關規定解讀
3.2.1 透水征兆
采掘工作麵或其他地點發現有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起或產生裂隙出現滲水、水色發渾、有臭味等突水預兆時，必須停止作業，采取措施，立即報告礦調度室，發出警報，撤出所有受水威脅地點的人員。
--《煤礦安全規程》第266條
“掛紅”，是積水中含有鐵的氧化物，煤壁出現暗紅色的水鏽，臭味是空氣中含有硫化氫氣體。“掛汗”是采掘工作麵接近積水區域，水在自身壓力作用下，透過煤岩裂縫，在煤岩層表麵聚成的水珠。但有時空氣中的水分遇到低溫煤塊也會凝結成水珠，這是一種假象，識別這種假象可以采取“剝皮”的方法，將掛汗發潮的煤麵剝去一層，觀察新煤麵是否也掛汗，如仍有結汗、發潮現象，則是透水前兆。
空氣變冷是工作麵接近大量積水時的正常現象，人進去有涼爽感，時間越長，越感到陰涼。霧氣是當巷道內溫度很高，積水滲到煤壁後，引起蒸發而形成的。遇到上述情況，必須立即停止掘進加固支架，進行探放水。
井下的高壓水，向煤層裂縫強烈擠壓與兩壁摩擦會發出“嘶嘶”的聲音，稱作水叫。井下出現水叫聲，說明采掘工作麵距積水區已很接近，這時必須立即發出警報，撤出所有受水威脅的人員。若是煤巷掘進，透水即將發生。
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，要認真分析工作麵附近的水源，威脅嚴重時要立即停頭撤人，采取探放措施。
發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麵的作用而產生的，這種情況一般不突水。因而，巷道發生底鼓時，一方麵要派人監視底鼓的發展變化，另一方麵報告礦調度室，值班負責人應立即通知有關人員到井下觀察和查閱水文資料，如證實是由水造成的，應迅速采取處理措施。
透水前必定有征兆，這是從每次事故教訓中得出的一條正確結論。如果能掌握這一規律，發現透水征兆，立即停止作業，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，並不是每個工作麵透水前都一定要全部出現，有時可能出現一兩個，一旦發生透水征兆，必須停止作業，采取措施，並報告礦調度室。如果情況危急，必須立即發出警報，撤出所有受水威脅地點的人員。
3.2.2 關於避災路線
…… 特別危險的地區，應有躲避場所，並規定避災路線。 -《煤礦安全規程》第289條
有突水威脅的礦井，要按《煤礦01manbetx 》的規定設置安全出口，並規定避災路線、設置路標，一旦突水，能夠安全撤離。-《淮北礦業集團公司地測防治水工作技術管理規定》(淮礦地測[2005]496號)第84條
檢查安全退路。避災路線內不準有雜物，要時刻保持暢通無阻。
--對探放老塘水的要求
工作麵回采期間要確保避水路線暢通無阻，避災線路標誌醒目清楚。
--集團公司對受水害威脅嚴重工作麵的要求
必須向受水威脅地區的施工人員貫徹、交待報警信號和避災路線。
--《井下探放水技術規範》(MT/T632-1996)11.5
所有的作業規程都要求在圖文上明確地規定了避水路線。
避災路線要貫徹到每位作業人員，並要實地演練。
3.2.3 關於老空水探放
3.2.3.1《煤礦01manbetx 》
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。老空積水區高於探放水點位置時，隻準打鑽孔探放水;探放水時，必須撤出探放水點以下部位受水害威脅區域內的所有人員。探放水孔必須打中老空水體，並要監視放水全過程，核對放水量，直到老空水放完為止。
鑽孔接近老空，預計可能有瓦斯或其他有害氣體湧出時，必須有瓦斯檢查工或礦山救護隊員在現場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過本規程規定時，必須立即停止鑽進，切斷電源，撤出人員，並報告礦調度室，及時處理。 --《煤礦01manbetx 》第292條
3.2.3.2 《煤礦防治水工作條例 》
第18條 一、探老空水，探水鑽孔應成組布設，並在平麵圖上呈扇形。鑽孔終孔位置以滿足平距3m為準，厚煤層內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鑽孔，一般超前距不得小於10～20m，各局礦可根據水壓情況具體規定超前距
3.2.3.3 《礦井水文地質規程》
第29條 防探老空水
一、查明有無漏填、錯填的積水老峒、老塘和廢棄井巷。在采掘工程圖上標明積水區及其最窪點的具體位置和積水外緣標高，並外推60米用紅色圈出積水老空區的警戒線。
二、以平麵圖、剖麵圖確切反映積水區與采掘工作麵的空間關係。對於緩傾斜、近水平複煤層或厚煤層分層回采的上覆采空區，應編製小等高距的采空區底板等深線圖，以表明積水區的構造和形狀。要分析其主要的充水因素，預計可能的積水量和動水量。
三、掘進工作麵進入積水警戒線後，必須超前探放水，並在距積水實際邊界20 米處停止掘進，進行打鑽放水，在確證積水已被基本放淨後，才允許繼續掘進。
四、探放水鑽孔必須具有孔口控水裝置。探放大範圍老空水或工作麵上方的老峒水時，應預計各放水孔的最大放水量，以供生產部門合理組織排、泄水使用。
五、探放老空積水時，要製定預防有害氣體溢出傷人的專門措施。
3.2.3.4 《淮北礦業集團公司地測防治水工作技術管理規定》
第九十四條 探水施工中必須做到：
四、煤層內原則上不準探放水壓大於1kg/cm2的充水斷層、含水層及采空區積水，如確實需要，必須編製專門措施經礦總工審定後報集團公司備案。
七、鑽眼接近老空，預計可能有沼氣或其它有害氣體湧出時，按《煤礦01manbetx 》的有關規定執行。
十一、鑒定老空水探放效果。當鑽孔完全不出水，在孔口用粉狀物測試有進風或出風或者終孔標高最低鑽孔有水流，但沒壓力;或者采用透孔檢驗無水時，才可確定放水結束。
3.2.3.5 特別強調說明
1、老空水突出的特點是：瞬時流量大，衝擊性強，一旦突出，對人身威脅較大。
2、對於老空水，集團公司提出堅持無壓探放的原則，就是從積水高處向低處掘進，逐漸接近水體，減小放水風險。
3、煤層上山巷道嚴禁探放老空水。
4、堅持放水效果檢驗，確認無水時方可施工。
3.2.4 關於排水設施
6(10)煤工作麵、上提開采工作麵以及其他預計湧水量大於30m3/h的工作麵，必須具備自流排水條件，否則，要建立排水泵站，有效排水能力不小於預計最大湧水量的1.5倍。
--《淮北礦業集團公司地測防治水工作技術管理規定》第97條
對排水設施的其它要求
1、低窪地點安設水泵，預置排水管路，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，保證排水設備設施能隨時正常運轉，並準備好備用水泵。受水害威脅嚴重的地點要求雙回路供電。
2、不提倡使用水泵接力排水，如使用接力排水，後一級水泵的排水能力不小於前一級水泵能力的1.5倍。
3、下山掘進工作麵的排水設施不僅能力要滿足要求，還要保證排水設施的可靠性。
4 突水事例分析
分析發生過水害事故，總結和吸取事故教訓，掌握規律，對同類型事故采取針對性的措施，增強人們對防治水工作重要性的認識，以達到防止或減少事故的發生，確保安全生產的目的。
4.1 煤層底板灰岩突水
1988年10月24日，楊莊礦II617綜采工作麵發生底板灰岩突水，瞬時最大突水量3153m3/h，因礦井排水能力不足造成淹井事故，經濟損失達1.5億元。
突水原因是煤層底板因斷層錯動造成隔水層變薄，突水係數劇增。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
回采工作麵的老塘，廢棄巷道等空間，如果沒有自流排水條件，往往積水，水量的大小取決於積水麵積。當采掘工作麵遇到這些積水區時，會發生老空水直接潰入工作麵，危及人身安全。
89年蘆嶺礦一個從切眼施工的風巷放炮時擊穿上階段老塘，，大量老塘水瞬間湧出，水和煤通過切眼進入機巷的窪窩處，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年石台礦在一個聯眼中探放上階段的老塘水放水鑽孔被堵，用壓風吸孔時，被水侵軟的煤柱挎了一個大洞，老塘水一下子湧出，衝壞軌道，衝挎棚子，兩名礦工犧牲。
97年5月，桃園礦1022工作麵邊界上山探放老塘水;鑽孔被堵，以為老塘水放淨，放炮時大量老塘水潰入，除躲避峒中的人外，五名礦工全部死亡。
防治方法：加強水害預報;堅持“有疑必探，先探後掘”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探放老塘水;堅持探放水部門認定原則和複工管理規定;
4.3 第四係底含抽冒潰沙
2002年11月10日，桃園礦1022上工作麵開切眼上口發生潰砂潰水事故，潰砂堵塞巷道百餘米，造成4人死亡。
4.3.1 事故經過
2002年6月在-262.6m風巷外段發生大麵積垮棚(長度約370m)，出現潰水,並伴有泥漿和小礫石。高峰湧水量59m3/h，後減小並穩定在25m3/h左右;截止2002年11月10日，累計出水量143000 m3。之後於6月28日起下降36m撥門(垂高17m)重新施工下降風巷共420m。9月27日切眼四岔門處已冒頂，雙抬棚均被壓垮，冒頂長度約8m，最大冒高4m左右。於10月1-4日對該處進行修護，但11月8日上午10時，該處再次發生冒頂垮棚並有少量滲水現象，後水量逐漸增大，至11月10日冒頂處，大量突水、潰砂，造成傷亡事故。
桃園礦1022上工作麵潰水潰砂示意圖
4.3.2 直接原因
1022上工作麵切眼上口重複垮棚冒頂導通第四含水層，致使四含水泥、砂、礫石潰入井下，是這起事故發生的直接原因。
4.3.3 事故性質——據安徽省安監局
這是一起由於對第四含水層危害性認識不足、科研工作態度不嚴謹、技術管理工作不到位、執行《煤礦安全規程》不嚴格、未按《煤礦安全規程》規定履行報批程序，因巷道重複垮棚而引起的突水、潰砂責任事故。
4.4 頂板離層水
海孜礦745工作麵於5月21日12:15分左右發生了頂板砂岩水潰入式突水事故。強大水流迅間湧出，衝出工作麵下部矸石400多方，沿途所有具有一定坡度的巷道底板嚴重衝刷，5名工人未來及撤離而遇難。水流到達石門口運輸大巷時，最大淹沒深度在水溝蓋板上0.4m，測算最大湧水量在3000m3/h以上。
這次突水具有明顯的特殊性：
一是同一地點先後發生兩次出水。5月16日第一次出水，24小時後水量已經衰減至50m3/h以下。在出水點最大湧水量達350m3/h，並且已經穩定衰減的情況下，頂板含水層應該被疏幹或基本被疏幹，發生第二次潰入式突水不符合砂岩含水層突水的一般規律。
二是第二次突水發生突然，發展迅猛。當現場人員發現頂板淋水有所增加、發出撤人信號後，水流瞬間湧出，初期湧水量巨大，形成強大水流，具有相當大的破壞力。這一現象不符合頂板砂岩水(介質含水層)的突水規律，類似於老塘透水或其他明水水體的直接潰入，是國內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岩水突水規律截然不同的特殊性，事故的原因有以下幾個方麵：
覆岩中堅硬岩層下的“離層空間”充水是突水的在內在原因。
頂板水害比較嚴重的楊莊、海孜礦，都存在煤層頂板巨厚侵入岩岩床。據海孜礦觀測資料，岩床分布區開采地表下沉係數普遍小於非岩床分布區，有的不到0.05。分析認為，本煤層和下解放層開采必然造成覆岩的冒落、導水裂隙帶的形成和彎曲下沉的發生，在沒有巨厚堅硬岩層的情況下，彎曲下沉帶一直發育到地表，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岩岩床，屬巨厚堅硬岩層。侵入岩及其以上岩層不能與其下伏岩層同步彎曲下沉而產生的“離層空間”。這些“離層空間”一方麵使原始岩層的滲透性增加，改善了含水層的水平連通條件。另一方麵，本身容易充水而形成次生水源。這也是這次突水表現為非介質性水體特征的主要原因。
複雜的頂板岩性結構是突水的客觀因素。
海孜礦7煤層頂板砂、頁岩互層，泥岩占有相當的比例，非采動影響情況下滲透性差，勘探階段鑽孔漏失率僅4%，勘探報告沒有把該層作為主要含水層對待。由於頂板岩層滲透性差，頂板鑽孔放水很難達到預期疏放效果。當開采引起的導水裂隙帶波及頂板含水岩層時，由於岩層的滲透性與裂隙寬度的3次方呈正比，特別是當開采跨度較大引起老頂斷裂時，就會導通含水層發生突水。而這時的突水對工作麵回采前方的疏幹範圍有限，因此出現每隔70～90m的周期性突水。
與7煤層其他工作麵不同，745工作麵可能存在雙層水體結構。下層水體位於周期來壓時導水裂隙帶波及砂岩岩層，一般在距煤層40m的範圍以內。上層水體位於接近岩床的“離層空間”和岩床下厚達18m的粉砂岩。正常情況下，粉砂岩含水性弱，不作為防治水的重點。但它基本上與侵入岩直接接觸，受熱力影響岩性發生變化，節理、裂隙發育，從而變成含水層。從較大範圍看，745工作麵煤層距岩床距離為58m，大於其他工作麵(50m左右)，具有形成雙層水體結構的可能性。
7煤頂板發育有3～4層單層厚度大於3.5m的泥岩，位於導水裂隙帶或其上段，它們可能抑製導水裂隙帶的充分發展，造成水體已經疏幹的假象。
煤層頂板活動是突水的動力因素。
在沒有發生頂板“抽冒”、出水通道尚有一定阻力的情況下，頂板砂岩突水(包括其他水源參與的突水)一般表現為滲入、最多是湧入式突水，尚未發現潰入式突水的報道。這次突水來勢之猛、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。分析認為，頂板非常規劇烈活動是這次突水的動力因素。
745工作麵頂板岩層結構複雜，軟硬岩互層，除岩床下可能發育“離層”外，下部較厚的砂岩下也可能產生“離層”。第一次出水後，下層水體被疏幹，失去了對上部岩層的水力支撐，引起上部岩層的下落，頂板發生劇烈活動，使上部水體水壓增大，突破導水裂隙的阻力界限而發生潰水。
防治方法：建立疏水通道;加強排水;預疏幹
4.5 陷落柱突水
1996年3月16日，任樓礦7222工作麵發生隱伏陷落柱突水，水量為34570m3/h，因排水能力不足，造成淹井事故，礦井停產治水一年多，損失巨大。
事故原因是工作麵誤入導水陷落柱，事前因地質資料不清，對陷落柱的分布規律缺乏認識，沒有采取超前探查與治理措施。
根據三維地震資料，淮北礦區陷落柱多發育在任樓、孫疃、許疃等礦。
4.6 煤係地層砂岩裂隙水
主采煤層頂板砂岩裂隙水較豐富，其中3煤頂板的K3砂岩富水性強，曾造成多次井巷掘進出水。臨渙東翼運輸石門K3出水達208 m3/h，2001.5.18許疃礦-500米內水倉在揭露K3砂岩時突水達194m3/h，停頭注漿堵水。
濉肖區楊莊等礦5煤頂板砂岩裂隙發育，富水性較強，對生產影響較大。
5 礦區各類水害防治 (具體內容略)
5.1 底板灰岩水害防治
5.2 頂板砂岩裂隙水害防治
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 斷層水及鑽孔水防治
5.8 大礦井田範圍內小煤窯水害防治
6 思考題
1、覆岩三帶和下三帶分別是什麼?
2、采掘工作麵的透水征兆有哪些?
3、防治水十六字原則是什麼?
4、根據突水量的大小突水的等級級別有哪些?
5、探放老空水，集團公司提出應堅持的原則是什麼?
