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中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析

發(fā)布時間:2016-10-13 21:50

  本文關(guān)鍵詞:中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


第38卷第6期2013年;6月;JOURNALOFCHINACOALSOCIET;煤炭學(xué)報;Vol.38No.6Jun.;2013;文章編號:0253-9993(2013)06-0;中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析;武強(qiáng)1,趙蘇啟2,孫文潔1,崔芳鵬1,吳晨1;(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)煤炭資源與安全開采國家;摘要:為了落實《煤礦防治水規(guī)定》與《煤礦安全規(guī)

 第38卷第6期 2013年

6月

JOURNALOFCHINACOALSOCIETY

煤  炭  學(xué)  報

Vol.38 No.6 Jun. 

2013 

  文章編號:0253-9993(2013)06-0901-05

中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析

武 強(qiáng)1,趙蘇啟2,孫文潔1,崔芳鵬1,吳 晨1

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)煤炭資源與安全開采國家重點實驗室,北京 100083;2.國家煤礦安全監(jiān)察局,北京 100713)

摘 要:為了落實《煤礦防治水規(guī)定》與《煤礦安全規(guī)程》之要求,根據(jù)全國26個省(區(qū)、市)調(diào)查數(shù)據(jù)與信息,經(jīng)過系統(tǒng)地統(tǒng)計和分析,筆者總結(jié)提出了我國煤礦水文地質(zhì)類型劃分的基本狀況和特征,并從煤礦數(shù)量、涌水量、富水系數(shù)、類型復(fù)雜程度、專門防治水機(jī)構(gòu)、從業(yè)技術(shù)人員、持證探放水工和專用探放水鉆機(jī)等方面,分析了全國和各省市區(qū)煤礦的基本特點、成立、配備與保障情況,剖析了我國四大主要聚煤區(qū)的煤礦水文地質(zhì)類型特點、面臨的主要水害難題和防治水組織機(jī)構(gòu)與保障措施等。

關(guān)鍵詞:煤礦;水文地質(zhì)類型劃分;礦井水害;聚煤區(qū)中圖分類號:P641.4   文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Classificationofthehydrogeologicaltypeofcoalmineand

analysisofitscharacteristicsinChina

(1.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining,ChinaUniversityofMining&Technology(Beijing),Beijing 100083,China;2.StateAdministra-tionofCoalMineSafety,Beijing 100713,China)

WUQiang1,ZHAOSu-qi2,SUNWen-jie1,CUIFang-peng1,WUChen1

Abstract:Inordertoimplementthedemandsof“RuleofMinePreventionandCureWaterDisaster”and“CoalMineSafetyRegulations”,thebasicsituationandcharacteristicsofhydrogeologicaltypeclassificationinChina’scoalminein26provinces,autonomousregionsandmunicipalities.Meanwhile,thecoalbasiccharacteristics,establish-numberofcoalmine,waterinflow,watercontentcoefficient,complicatedextentofhydrogeologicaltype,specializedde-partmentsofcontrollingwater,technicalpersonnel,workerswithcertificateforwaterdrainageandspecialdrillingma-chinesofdischargingwater.Thecharacteristicsofhydrogeologicaltype,thedifficultiescomingfromthemainwaterdis-aster,theorganizationofwaterpreventionandcontrolandsafeguardmeasuresinthefourmajorcoal-accumulationre-gionswerealsostated.

Keywords:coalmine;hydrogeologicaltypeclassification;minewaterdisaster;coal-accumulationregion  《煤礦防治水規(guī)定》自2009-12-01起正式實施,《煤礦安全規(guī)程》(防治水部分)自2011-03-01起施行,這兩項關(guān)于礦井防治水領(lǐng)域的國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和部門規(guī)章相輔相成,加之礦井水害防治理論的發(fā)展,我國煤礦防治水工作已大踏步地邁入了新時期[1-20]。

為進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦防治水基礎(chǔ)工作,了解掌握全2012年組織開展了以省為單位的全國煤礦水文地質(zhì)類型劃分結(jié)果調(diào)查統(tǒng)計與分析工作。

根據(jù)全國26個省(區(qū)、市)統(tǒng)計,截止2012-06-國煤礦水害現(xiàn)狀和特點,國家煤礦安全監(jiān)察局于

ment,equipmentsandsecuritysituationwereanalyzedinthewholenationandeveryprovince,cityandregionfromtheweresummarizedandputforwardafterthesystematicallysurveying,countingandanalysingofthedataandinformation

收稿日期:2013-01-04  責(zé)任編輯:韓晉平

  基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(41272276,51174289);教育部創(chuàng)新團(tuán)隊聯(lián)合資助項目(IRT1085)

  作者簡介:武 強(qiáng)(1959—),男,內(nèi)蒙古呼和浩特人,教授,博士。Tel:010-62314681,E-mail:wuq@cumtb.edu.cn

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1 類型劃分結(jié)果

2013年第38卷

30,全國上報煤礦總數(shù)為12985個,其中有11504個煤礦開展了礦井水文地質(zhì)類型劃分。劃分的煤礦中水文地質(zhì)條件極復(fù)雜型礦井78個,復(fù)雜型礦井8271)。全國煤礦共設(shè)有防治水機(jī)構(gòu)10559個,從事防治水專業(yè)技術(shù)人員18748名,持證探放水工42181名,專用探放水鉆機(jī)23828臺

。

個,中等型礦井4141個,簡單型礦井6458個(圖

Fig.1 Classificationofhydrogeologicaltypein

China’scoalmine

圖1 中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分調(diào)查統(tǒng)計

根據(jù)本次全國調(diào)查統(tǒng)計,所有煤礦均組織開展了水文地質(zhì)類型劃分的有北京、江蘇、湖北和新疆4個省市區(qū);開展煤礦類型劃分超過了95%的有安徽、福建、山東、河南、湖南、云南、陜西、甘肅8個省區(qū);不到50%的有河北、寧夏、青海3個省區(qū)(圖2,圖中新疆兵團(tuán)簡稱兵團(tuán),圖3,4同)。未能上報類型劃分的煤礦主要屬于兼并重組、長期停產(chǎn)或沒有開展類型劃分工作等礦井。水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦共905個(表1),主要分布在:山西、黑龍江、安徽、山東、河南、湖南、重慶、四川、貴州等9個省區(qū),占全國煤礦復(fù)雜、極復(fù)雜礦井總數(shù)的74.3%。這些地區(qū)常發(fā)生重特大突(透)水事故,是我國煤礦防治水工作重點監(jiān)管監(jiān)察的省區(qū)。

表1 全國煤礦水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜礦井統(tǒng)計

hydrogeologicaltypeinChina

Fig.2 Totalnumberofcoalmineineveryprovinceandthenumberofcoalmineclassifyinghydrogeologicaltype

圖2 各省煤礦總數(shù)及進(jìn)行類型劃分礦井?dāng)?shù)量的對比

有:河北、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江、江西、山東、河南、湖南、重慶、四川、貴州、云南和陜西13個省區(qū),約占全國煤礦每年總排水量的83.2%。煤礦排水量最大的地區(qū)達(dá)9億m3。

Table1 Coalminesofextremelycomplexandcomplex

1000m3/h,其中河南18處,河北11處,山東7處,內(nèi)蒙6處,黑龍江5處,陜西3處,山西、廣西、重慶各2處,遼寧、江蘇、安徽、江西、四川各1處。地下開采煤礦的礦井涌水量最大的是位于陜西省的神東錦界煤礦,礦井正常涌水量高達(dá)4900m3/h,最大涌水量煤礦,礦井正常涌水量為4500m3/h,最大涌水量為5400m3/h。露天開采煤礦最大的是位于內(nèi)蒙古最大涌水量為12500m3/h。

達(dá)5499m3/h;其次是位于河南省的焦煤集團(tuán)演馬莊東部的元寶山煤礦,礦井正常涌水量為11250m3/h,1.9,合計最大涌水量與正常涌水量之比≥2的省區(qū)云南9個省區(qū)(圖3),這些省區(qū)大部分地處南方,受季節(jié)性降雨影響較大。廣西煤礦最大涌水量之和是

全國煤礦合計最大涌水量與正常涌水量之比為

  全國共有61處煤礦的礦井正常涌水量超過

2 礦井涌水量和富水系數(shù)特征

2.1 礦井涌水量特征

據(jù)本次調(diào)查統(tǒng)計,全國近年煤礦每年實際排水量達(dá)71.7億m33的省區(qū)

包括:廣西、湖北、江西、重慶、貴州、湖南、四川、福建、

第6期武 強(qiáng)等:中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析

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正常涌水量之和的3.02倍,為全國之最。重慶三匯最大涌水量是正常涌水量的20.2倍;廣西合煤公司11500m3/h,最大涌水量是正常涌水量的6.2倍。東礦斜井,正常涌水量1860m3/h,最大涌水量

二礦正常涌水量657m3/h,最大涌水量13250m3/h,

3.2 專業(yè)技術(shù)人員配備情況

全國目前共有防治水專業(yè)技術(shù)人員18748名,平均每個煤礦配置1.63名。北京、河北、山西和山東專業(yè)技術(shù)人員配備較多,遼寧、湖北和廣西省區(qū)每個3.3 持證探放水工配備情況

全國目前共有持證探放水工42181名,平均每個煤礦有3.67名。北京、河北、山東和河南平均每個礦井配備的探放水工超過10名;福建、江西、湖北、湖南、四川、云南、甘肅、青海、新疆及新疆建設(shè)兵團(tuán)平均3.4 專用探放水鉆機(jī)配備情況每礦配備不到2名。礦井平均配備不到1人。

總數(shù)的70%。

圖3 煤礦最大涌水量與正常涌水量的比值Fig.3 Themaximumandnormalratioofcoal

mine’swaterinflow

全國目前共有專用探放水鉆機(jī)23828臺,平均每個煤礦配備2.07臺。北京、河北、山西和江蘇每礦配備超過4臺;廣西和甘肅平均每個礦井配備不到1臺專用探水鉆機(jī)。

  礦井正常涌水量與最大涌水量差距越大,表明大氣降水和地表水與井下溝通越好,如南方在雨季井下涌水量急增,礦井必須具備足夠的備用排水設(shè)施,否則,將造成淹井。如果發(fā)生極端氣候條件的暴雨洪水,最好措施是停產(chǎn)撤人,暴雨之后,經(jīng)過隱患排查,2.2 富水系數(shù)特征

富水系數(shù)是指生產(chǎn)礦井在某時期排出水量與同一時期內(nèi)煤炭產(chǎn)量的比值。全國煤礦平均富水系數(shù)為2.04m/t,即每生產(chǎn)1t煤需要排水2.04m。富

3

3

4 不同聚煤區(qū)礦井水文地質(zhì)類型劃分特點

  根據(jù)我國聚煤區(qū)的不同成煤期和水文地質(zhì)特征以及礦井充水對安全生產(chǎn)的危害程度,將我國煤礦區(qū)劃分為六大礦井水害區(qū)[21],即華北區(qū)、華南區(qū)、東北區(qū)、西北區(qū)、西南區(qū)和臺灣。因西南區(qū)和臺灣缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù),本次不作分析。其他區(qū)域的煤礦水文地質(zhì)類型劃分情況見表2,以下是各區(qū)域具體特點的分析。4.1 華北石炭二疊紀(jì)煤田的巖溶-裂隙水害區(qū)

該區(qū)主要包括北京、河北、山西、內(nèi)蒙古西部、江蘇、安徽、山東、河南、陜西、寧夏等10個省區(qū),核定生產(chǎn)能力為281896萬t/a,占全國能力的66%,是我國主要的產(chǎn)煤區(qū)。該區(qū)煤礦總數(shù)為3389個,其中2889個煤礦開展了礦井水文地質(zhì)類型劃分,占本區(qū)煤礦總數(shù)的85.2%,占全國類型劃分礦井總數(shù)的25%。該區(qū)復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦有340個,占全國復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦總數(shù)的37.6%,其中全國極復(fù)雜型礦井有一半多位于該區(qū)。區(qū)內(nèi)面臨的主要水

再進(jìn)行恢復(fù)生產(chǎn)。

水系數(shù)平均值超過5的省區(qū)有:廣西、湖北、重慶、江西、湖南、福建、四川7個省區(qū)(圖

4)。

3 防治水機(jī)構(gòu)和人員及設(shè)備保障分析

3.1 防治水專門機(jī)構(gòu)成立情況

Fig.4 Watercontentcoefficientofcoalmines

圖4 全國煤礦富水系數(shù)

害問題為煤層底板巖溶裂隙突水和老空透水以及礦井排水、供水、生態(tài)環(huán)保3者之間的矛盾與沖突。29.759萬m3/h,居各水害區(qū)之首;最大涌水量46.931萬m3/h,僅次于華南區(qū)。區(qū)內(nèi)共有2590座煤礦配備了專門防治水機(jī)構(gòu),其中復(fù)雜、極復(fù)雜型礦井除11處未配備專門防治水機(jī)構(gòu)之外,其余煤礦均成立了專門防治水機(jī)構(gòu)。區(qū)內(nèi)共配備防治水專業(yè)技術(shù)人員6948人、持證探放水工23054名、符合規(guī)定的專用探放水鉆機(jī)9109臺。

進(jìn)行類型劃分的煤礦,其正常涌水量為

據(jù)本次調(diào)查統(tǒng)計,全國目前共成立煤礦防治水機(jī)構(gòu)10559個,平均每個礦井為0.92個,表明一些礦井至今尚未成立防治水專門機(jī)構(gòu)。每個礦井均已成立防治水機(jī)構(gòu)的有北京、河北、福建、山東、江蘇5個省市區(qū);廣西和陜西成立防治水機(jī)構(gòu)的煤礦不到煤礦

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煤  炭  學(xué)  報

表2 中國煤礦水害區(qū)的礦井水文地質(zhì)類型劃分統(tǒng)計

2013年第38卷

Table2 ClassificationofhydrogeologicaltypeinChina’swaterdisasterregionsofcoalmine

水害區(qū)礦井?dāng)?shù)量

類型劃分礦井礦井涌水量/(萬m3·h-1)類型劃分結(jié)果

核定生產(chǎn)能力/(萬t·a-1)

正常最大極復(fù)雜復(fù)雜中等簡單

專門防治水機(jī)構(gòu)/個防治水專業(yè)人員/名持證探放水工/名專用探放水鉆機(jī)/臺

數(shù)量

華北區(qū)3389281896.029.75946.931412991585964259069482305491092889

華南區(qū)716367908.723.74558.68425389209138575896922612716113836362

東北區(qū)178846379.07.8502983751180159117555656260211.7571655

西北區(qū)64532248.61.8962.606104190457482819755734598

合計12985428432.363.25788274141645810559187484218123828119.97811504

4.2 華南晚二疊紀(jì)煤田的巖溶水害區(qū)

該區(qū)主要包括福建、江西、湖北、湖南、廣西、重慶、四川、貴州、云南9個省區(qū),煤礦總數(shù)為7163個,其中有6362個煤礦開展了水文地質(zhì)類型劃分,占本區(qū)煤礦總數(shù)的88.8%,占全國類型劃分煤礦總數(shù)的55%。該區(qū)雖然煤礦數(shù)量占全國半數(shù)多,但核定生產(chǎn)能力僅占全國的16%,為67908.7萬t/a。該區(qū)煤礦突透水頻繁,復(fù)雜和極復(fù)雜型礦井有414個,占全國復(fù)雜和極復(fù)雜型礦井總數(shù)的45.7%。主要受老空水、地表水和煤層頂、底板巖溶裂隙水等水害威脅。涌水量達(dá)58.684萬m3/h,為全國之首;煤礦突水量也較大。該區(qū)共有5896個煤礦成立了專門防治水機(jī)構(gòu),其中復(fù)雜、極復(fù)雜型礦井除33處未成立防治水機(jī)構(gòu)之外,其余均成立了專門防治水機(jī)構(gòu)。該區(qū)共有防治水專業(yè)技術(shù)人員9226人、持證探放水工12716名和符合規(guī)定的專用探放水鉆機(jī)11383臺。4.3 東北晚侏羅早白堊紀(jì)煤田的裂隙水害區(qū)

該區(qū)包括內(nèi)蒙古東部、遼寧、吉林、黑龍江4個省區(qū),煤礦總數(shù)為1788個,其中有1655個礦井開展了水文地質(zhì)類型劃分,占本區(qū)煤礦總數(shù)的92.6%,占全國類型劃分煤礦總數(shù)的14%。1655個煤礦的核定生產(chǎn)能力為46379萬t/a,占全國的11%。

該區(qū)復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦有100個,占全國復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦總數(shù)的11%,主要受老空水、地表水和煤層頂板裂隙水等水害威脅,例如黑龍江省雞西、七臺河等煤礦經(jīng)常發(fā)生老空透水事故,部分煤礦受季節(jié)性降水形成的地表匯流和第四系松散層水的威脅。3煤礦正常涌水量7.85萬m3/h,最大涌水量煤礦正常涌水量較大,為23.745萬m3/h,最大

水機(jī)構(gòu),其中復(fù)雜、極復(fù)雜型煤礦除兩處未成立專門防治水機(jī)構(gòu)之外,其余均成立了專門防治水機(jī)構(gòu)。該區(qū)共有防治水專業(yè)技術(shù)人員1755人、持證探放水工5656名和符合規(guī)定的專用探放水鉆機(jī)2602臺。4.4 西北早侏羅紀(jì)煤田的裂隙水害區(qū)

該區(qū)主要包括甘肅、青海、新疆3個省區(qū)和新疆兵團(tuán),煤礦總數(shù)為645個,其中有598個礦井開展了水文地質(zhì)類型劃分,占本區(qū)煤礦總數(shù)的92.7%,占全32248.6萬t/a,占全國的7.5%。

國類型劃分煤礦總數(shù)的5%,其核定生產(chǎn)能力為

該區(qū)復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦有51個,占全國復(fù)雜

和極復(fù)雜型煤礦總數(shù)的5.6%。本區(qū)地處干旱和半干旱區(qū)域,嚴(yán)重缺水,存在煤礦供水問題,總體礦井水害威脅不大,部分煤礦存在煤層頂板裂隙水、老空水和極端氣候條件下的地表洪流充水等水害威脅。由于該區(qū)煤炭資源埋藏相對較淺,煤層厚度較大,生態(tài)環(huán)境脆弱,故保水開采是實現(xiàn)該地區(qū)煤炭工業(yè)可持續(xù)和諧發(fā)展的一個重要技術(shù)問題。

礦井正常涌水量1.896萬m3/h,最大涌水

量2.606萬m3/h。該區(qū)共有482各煤礦成立了專門防治水機(jī)構(gòu),其中復(fù)雜、極復(fù)雜型煤礦除19處未成立專門防治水機(jī)構(gòu)之外,其余均成立了專門防治水機(jī)構(gòu)。該區(qū)共有防治水專業(yè)技術(shù)人員819人、持證探放水工755名和符合規(guī)定的專用探放水鉆機(jī)734臺。

5 結(jié)  論

基本狀況和特征,重點分析了905個水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜型煤礦及61處大水煤礦的分布規(guī)律。

類型復(fù)雜程(1)總結(jié)提出了我國煤礦水文地質(zhì)類型劃分的

第6期武 強(qiáng)等:中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析

ChinaCoalSociety,2009,34(2):233-238.

905

度、專門防治水機(jī)構(gòu)、從業(yè)技術(shù)人員、持證探放水工和專用探放水鉆機(jī)等方面,分析了全國和各省市區(qū)煤礦的基本特點、成立、配備與保障情況。

(3)剖析了我國四大主要聚煤區(qū)的煤礦水文地

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