第十二章矿山防水

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1、第十二章矿山防水教学目标：了解地面防治水的措施；把握井下防治水的措施了解矿井突水征兆 及处理措施。教学重点：井下防治水的措施教学难点：截水及堵水学时安排：3复习旧课（5min）：呼吸性粉尘概念；矿尘得分散度；尘肺病的分类；煤尘爆炸的条件引入新课： 第一来了解一下地球上水的分布。按水的分布空间不同，可分为大 气水、地表水和地下水三类。煤炭生产要紧是在地下进行，地下水是直截了当威 逼生产的不安全因素之一，它是采矿工作者的重要研究对象。由于自然界中的三 大类水之间，存在着不可分割的内在关系。因此必定要涉及到大气水与地表水。 水都存在着水利和水害两个方面，从煤矿安全生产的角度来看，水害方面往往阻 碍专

2、门大。下面介绍矿井水灾的知识。2 0 0 1年7月17日凌晨3时许南丹县龙泉矿业总厂下属的拉甲坡矿发 生特大透水事故造成井下8 1名矿工死亡受贿300余万隐瞒南丹矿难事故万 瑞忠被执行死刑。2004 年3月7日，新疆哈密煤业（集团）有限责任公司井采公司二井发生透水事故，24名矿工被困井下,9名遇难。2004年3月2 9日上午，吉林省通化市二道江区五道江镇顺发煤矿二矿乡 镇有证）发生透水事故，7人遇难。2004 年 4 月 25 日早5 时许， 黑龙江双鸭山矿业集团东荣三矿九采区负442 标高水采工作面突发透水事故，初步认定是该地与东四片采空区老塘相透事，故 中共有8名矿工下落不明。至此，这起透

3、水事故已确定有4人死亡， 1人获救生 还，仍有3 名矿工下落不明。2004年 4月 11日下午4时多，地处新密市的郑煤集团超化矿突发透水事故，12 人被困井下，其中包括透水后下井观看水情的该矿代理总工程师周定栓及另 外一名副总工程师。被困4天5夜后4月 16日上午9时30分，最后一名遇险矿 工被抬出井口。2004 年4月30日9时20分许，内蒙古自治区乌海市公乌素地区鑫源煤 矿发生透水事故，15人被困井下。5月9日下午，记者从内蒙古自治区乌海市 鑫源煤矿透水事故抢险救援指挥部获悉由，于事故现场地质状况复杂等诸多因素 阻碍，抽水竖井的钻打工作受阻。第一节 概 述矿井水灾（定义）：凡阻碍、威逼矿井

4、安全生产，使矿井局部或全部被埋住并造成人员伤亡和经济缺失的矿井涌水事故都称为矿井水灾。补充资料：一、矿井水灾的来源（一）地面水源1大气降水（0.001） 要紧形式是下雨下雪。地面的雨雪水是地下水的要紧补给来源，同时也可能 通过裂隙或井巷直截了当灌入井下。1996 年8 月4 日，太原市下暴雨，滚滚山 洪经小煤窑进入管地矿，致使年产400 万吨的矿井被淹，造成重大经济缺失和人 员伤亡。2地表水（95%） 地表水：河流、湖泊、水库和积水洼等，能够通过裂隙、井巷、断层、溶洞 等直截了当灌入井下，也可作为地下水的补给来源。1977年12月19 日，吉林 辽远梅河一井，在采掘时与地面水库冒通，造成64

5、人死亡，93 人负伤的重大事 故。（二）地下水源1含水层水 生活在山区的人，大多见过泉水，泉水实际上是从地下岩层中溢流出地面的 地下水。当井下开拓巷道时，打到某些岩层，水就从岩层中涌出。那么地下水什 么缘故能在某些岩层中存在呢？这是因为在一些岩层或砂土层中存在着许多间 隙，当大气降水或地表水渗入地下时，岩土层中的空气就成为地下水聚居的场所， 这些即含地下水而又透水的岩层，称为含水层。1974 年9 月28 日，徐州矿务局 义安煤矿704 工作面上方，发生含水层突水事故，使整个二采区被迫关闭，至今 未能复原生产。2断层水 断层地带岩石破裂，易于积水。专门是断层与河流或含水层相通时，造成的 水灾危

6、害更大。1935 年山东北大井特大透水事故，确实是由于在断层邻近采煤 突灰水沿断层突入井下，造成538 名矿工遇难，成为世界上罕见的的重大突水事 故。3老空水 古代的小煤窑和近代煤矿的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而积存的 地下水，称为老空水。专家通过现场考察并结合地质资料分析认定内，蒙古自治 区乌海市鑫源煤矿透水事故的发生，是因为鑫源煤矿越界开采，放炮打通了原内 蒙古海勃湾矿务局（现神华集团海勃湾矿业有限责任公司公）乌素矿二号井的采 空区，使那个地点大量的积水涌入事故区，以致抽水工作进行多日仍难以见效。第二节 地面防治水定义：是指在地表修建各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水渗入

7、矿井或涌入工业广场。1防止井口灌水井口的标高应在当地历年最高洪水位以上。在井口来水方向修建坚实高台， 并在其邻近修建可靠的泄水沟和拦水堤坝。2防止地表渗水或漏水（1）河流改道 当煤体上方无足够厚度的隔水地层时应，尽可能将井田范畴内的河流疏干或 者迁移。河流改道虽可完全解除河水透入井下之患但工程大，费用高。（2）整铺河床 在河水漏失地段补漏，修建不透水的人工河床，以禁止或减少河水漏入井下。（3）堵塞通道：矿区范畴内，因采掘活动引起地面沉降、开裂、塌陷而形 成的矿井进水通道，应用粘土或水泥予以填堵对较大的溶洞或塌陷裂缝其下 部充填碎石和砂浆，上部盖以粘土分尾夯实，且略高出地面以防积水（4）挖沟排洪

8、：地处山麓或山前平原区的矿井，因山洪或潜水流渗入井下 构成水害隐患或增大矿井排水量，可在井田上方垂直来水方向布置排洪沟、渠拦 截、引流洪水，使其绕过矿区3防止地面积水4加强雨季前的防汛工作第三节 井下防治水可归纳为“查、探、放、排，堵、截”六个字 一、做好矿井水文观测与水文地质工作 水文地质工作是各项防治水工作的基础和依据二、井下探水 “有疑必探，先探后掘”是采掘工作必须遵循的原则，也是防止井下水害 事故发生的重要方法。遇下列情形之一者时.必须探水：接近水淹井巷、老 空、老窑或小窑时，接近含水层、导水断层，陷落柱时，接近可能出水钻 孔和各类防水煤柱时：接近可能与地表水体相通的断裂破裂带或裂隙发

9、育带 时：上层采空区积水，在两层间垂直距离小于采高40倍或巷高10倍的下层采 掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时郑煤集团和超化矿对邻近的小煤矿进行调查，发觉周某所开的小煤矿越界 开采320米，形成6万多立方米的采空区，估量积水2.8万立方米，范畴就在超化 矿21051工作面前段。当超化矿施工至采空区前方时，小煤窑采空区突然溃水， 酿成事故。事故属于超化矿未认真进行水文地质调查，在对小煤矿采空区范畴 和积水情形未完全查清的情形下，不严格执“行有疑必探，先探后掘”的探放水 规定，冒险施工，在掘进头发生透水后，采取措施不力造成的。1.探水起点的确定（1）积水线：即积水区范畴线。在此线上应标注水位标

10、高、积水量等实 际资料。（2）戒备线：从探水线再向外平行推移0150n所确定的一条界限。掘进 巷道进入这一界限后，应小心积水的威逼。如发觉有透水征兆，应提早探放水， 无的话连续掘进。到达探水时，作为正式探水的起点。（3）探水线：沿积水线外攥0150咄勺距离划一条线即为探水线。为了保 证采掘工作和人身安全，防止误穿积水区，在距积水区一定距离划定一条线作 为探水的起点，此线即为探水线。应依照积水区的位置、范畴、地质及水文地 质条件及其资料的可靠程度、采空区和巷道遭受矿山压力破坏等因素确定。进入此线后必须停止掘进，进行探放水。2探水钻孔的布置方法 探水钻孔布置原则是它既要保证安全生产，又要确保不遗漏

11、积水区还要 求探水工程量最小。1）探水钻孔的参数。（1）超前距：探水钻孔终孔位置应始终超前掘进进工作面一段距离，该段 距离称超前距。一样不小于20m（2）承诺掘进距离 经探水证实无水害威逼，可安全掘进的长度。（3）帮距 即呈扇形布置的最外侧探水孔所操纵的范畴与巷道帮的距离。 其值应与超前距相同。（4）钻孔密度（孔间距）它指承诺掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间 的间距。一样不超过3m,以免漏掉积水区。2）探水孔布置方式 探水成效的好坏与钻孔的布置方法有专门大关系,因此应依照具体条件采 纳不同的布置方法。（1）平巷：巷道上帮方向布置呈半扇形（2）上山：呈扇形布置巷道上方。三、放水（疏干） 有打算

12、地将威逼性水源全部或部分地疏放掉,是排除水患的有效措施之一。1疏放老空水（1）直截了当放水 当水量不大,不超过矿井排水能力时,可利用探水钻孔直截了当放水（2）先堵后放 当老空区与溶洞水或其他庞大水源有联系,动力储量专门大,一时排不完或不可能排完,这时应先堵住出水点,然后排放积水（3）先放后堵 如老空水或被淹井巷虽有补给水源,但补给量不大,或在一定季节没有补给在这种情形下,应选择时机先行排水,然后进行堵漏,防漏施工（4）先隔后放 假如水量过大,或水质专门坏,腐蚀排水设备,这时应暂先隔离,做好排水预备工作后再排放;假如防水会引起塌陷,阻碍上部的重要建筑物或设施时, 应留设防水煤柱永久隔离。2疏放含

13、水层水1）地面疏放水 在地面打钻或打大口径水井,利用潜水泵或探井泵抽排, 以降低地下水位。它适合于埋藏较浅,渗透性良好的含水层。施工快、疏排能 力强、见效快而又安全。2）利用疏干巷道疏水。假如煤层顶板有含水层,可把采区巷道提早掘进, 使含水层的水通过其间隙河裂隙疏放出来。3）钻孔疏水。可在打算疏水降压的不突水部位先掘巷道然后在巷道中每 隔适当距离向含水层打钻。4）巷道和钻孔结合疏放。四、截水在探到水源时,由于条件所限无法放水,或者能放水但不合,理便利用水闸墙、水闸门和防水煤(岩)柱等物体，临时或永久地截住涌水，将采掘区与水源 隔离。五、注浆堵水 将专门制备的浆液通过钻孔压入地层裂隙或孔洞，经凝

14、聚、固化达到堵隔 水源的目的。它是矿山、水工程建筑、铁道等部门防止地下水害的有效方法之 一。第三节 矿井突水及其处理一、矿井突水征兆 1与承压水有关断层水突水征兆(1) 工作面顶板来压、掉渣，冒顶、支架倾倒或折断柱现象(2) 底软膨胀、底鼓张裂这种征兆多随顶板来压之后发生，且较普遍在 采掘面围岩内显现裂缝(专门是顶底板为脆性岩层)，当突水量大、来势猛时，与 底鼓张裂的同时还伴有“底爆”响声在受压最大地段，柔性岩层变薄，相应 压力小的地段会显现增厚现象(3) 先出小水后出大水也是较常见的征兆由出小水至出大水，时刻长短不 一，据统计由1-2小时至2030天不等。(4) 采场或巷道内瓦斯量显著增大。

15、这是因裂隙沟通、增多所致 2冲积层水突水征兆(1) 突水部位岩层发潮，滴水、且逐步增大，认真观看可发觉水中有少量细砂。(2) 发生局部冒顶水量突增并显现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混， 总的趋势是水量砂量增加直到流砂大量涌出(3) 发生大量溃水、溃砂，这种现象可能阻碍至地表导致地表显现塌陷坑如 吉林舒兰丰广矿三井二路送反石门，欲回采下部煤层组当石门揭露13层煤底 板砂岩时，水砂一涌而出，造成严峻透水事故。最大涌水量26m3 / min,含砂 量为60%,地表80X700m的范畴内先后显现大量塌陷坑。3老空水灾水征兆(1) 煤层发潮、色暗无光。有此现象时把煤壁剥挖下一薄层做进一步观看若 仍发

16、暗,说明邻近有水,若里面煤干燥光亮则为从邻近顶板上流下的“表皮 水”所造成(2) 煤层“挂汗”煤层一样为不含水和不透水,若其上或其他方向有高压水, 则在煤层表面会有水珠,似流汗一样其他地层中若积水也会有类似现象(3) 采掘面、煤层和岩层内温度低“发凉”若走进工作面感到凉且时刻越长 越感到凉；用手摸煤时开始感到冷,且时刻越长越冷现在应注意可能会突水(4) 在采掘面内若在煤壁、岩层内听到”吱吱”的水呼声时,表征因水压大, 水向裂隙中挤发出的响声,说明离水体不远了,有突水危险(5) 老空水呈红色,含有铁,水面泛油花和臭鸡蛋味,口尝时发涩,若水甜 且清,则是“流砂”水或断层水。二、复原被淹矿井及安全措

17、施1、排除积水的方法(1) 直截了当排干法.确实是增加排水能力,直截了当将所突的全部积水(包 括静储量和动储量)排干此法适用于水量不大,补给水源有限的情形下(2) 先堵后排当涌水的动储量专门大,补给丰富,用强力排水不可能排干 时必须先堵住涌水通道，截住补给水源，然后再排水2排水复原期的安全措施(1)保持通风良好，经常检查气体含量因为随着水位的下降，积存在被淹 井巷中的有害气体C02、H2S、CH4等可能大量涌出.因此，应事先预备好局 部通风机，随着排水工作的进行，逐段排除有害气体当井筒中瓦斯含量达 075%时，应停止向井筒供电并加强通风对井下气体还应定期取样分析， 通常每班取样一次，当水位接近井底、有可能泄出气体时，应每两小时取样一 次，这时排水看泵由抢救队担任(2) 严禁在井筒内或井口邻近使用明火灯或其他火源，以防止井下瓦斯突然 大量涌出时引起瓦斯爆炸(3) 在井筒内安装排水管或进行其他工作的人员都必须佩带安全带和自救 器(4) 在修复井巷时，应专门注童防止发生冒顶与坠井事故