三节巷道通过含水层的施工方法PPT课件.ppt

2019 12 27 1 本节主要内容 一 概述二 地面防治水三 井下防治水四 突水事故处理 2019 12 27 2 一 概述 1 广东兴宁市大兴煤矿 8 7 特别重大透水事故2005年8月7日 广东梅州兴宁大兴煤矿发生严重透水事故 造成123名矿工被困井下 经过23天日夜抢救 仅找到6具遗体 原因 顶着水库采煤 倾角大 抽冒导通 一 近年来发生的特大突水事故 2019 12 27 3 2 山西左云新井煤矿5 18特别重大透水事故2006年5月18日19时36分 山西省大同市左云县张家场乡新井煤矿发生特别重大透水事故 造成56人死亡 直接经济损失5312万元 直接原因 采空区附近作业 未采取探放水措施 破坏安全煤柱 2019 12 27 4 2005年12月2日23时40分 河南省洛阳市新安县寺沟煤矿发生特别重大透水事故 造成35人死亡 7人下落不明 直接经济损失973万元 直接原因 非法进入矿井边界煤柱 导通老窑水及地表水 3 河南洛阳新安寺沟煤矿 12 2 特别重大透水事故 2019 12 27 5 2007年7月29日8时30分左右 河南陕县支建矿业有限公司支建煤矿东风井发生透水事故 69人被困 后经抢救 被困矿工全部获救 直接原因 因河床水通过采空区涌入井下造成 透水量3000立方米 4 河南省陕县支建煤矿东风井透水事故 2019 12 27 6 2010年3月1日7时29分 内蒙神华乌海能源有限公司骆驼山煤矿 16层回风巷掘进工作面发生透水事故 造成32人死亡 直接原因 在施工中井下16号煤层掘进工作面底板奥灰水突水 5 神华集团 3 1 骆驼山煤矿透水事故 2019 12 27 7 2010年3月28日14时30分许 山西王家岭煤矿发生透水事故 153人被困 115人获救 38人遇难 直接原因 没有严格执行探放水规定 导通老空水 6 山西王家岭煤矿透水事故 2019 12 27 8 7 开滦范各庄矿水患治理 1984年6月2日 开滦范各庄2171综采工作面发生世界采矿史上罕见的陷落柱突水事故 最大瞬时水量达648m min 致使范各庄及周边3对矿井被很快淹 为救灾复矿 调集了全球最权威的专家和世界上最大的水泵进行抢险 地面注浆封堵工程的规模和场面也是空前的 水患治理工程及相关工作历时近一年 直接和间接损失超过5亿元 2019 12 27 9 2019 12 27 10 二 我国煤矿水害区分布及特征 1 华北石炭二叠纪煤田的岩溶 裂隙水水害区 2 华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区 3 东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区 4 西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区 5 西藏 滇西中生代煤田的裂隙水水害区 6 台湾第三纪煤田的裂隙 孔隙水水害区 2019 12 27 11 我国煤矿水害区分布及特征 2019 12 27 12 三 矿井充 涌 突 水条件 2019 12 27 13 1 矿井水的来源形成水害的前提是必须要有水源 矿井水的来源主要有以下几种 地表水大气降水渗入或流人 往往是开采地形低洼且埋藏较浅煤层的主要水源 在雨季表现得尤为明显 地面河流 湖泊 水库 池塘水也会渗入和流人井下成为矿井水 地表水能否成为矿井水源 除开采深度条件外还与地层构造和采煤方法有关 地下水 2019 12 27 14 有些岩层具有空隙 裂隙或溶洞并含有地下水 我们把它叫做含水层 流砂层和砾石层中的水叫孔隙水 石灰岩含水层中的水叫溶洞水 砂岩中的水属于裂隙水 地下水是可以流动的并不断接受地表水的补给 开采越深水压越高 裂隙溶洞越大 含水越丰富 它是井下最直接 最常见的水源 井下巷道或采煤工作面一旦揭露这些含水层 水便会发生突出 危害性较大 老空水过去采过的小煤窑以及矿井废弃的旧巷道常常 2019 12 27 15 有很多积水 当采掘工作面与它们打透时 很短时间内会有大量水涌人 来势凶猛 造成透水事故 破坏性很大 断层水岩层断裂形成断层 有的断层带内会积存水 断层还常将不同的含水层连通 有的甚至与地表水相通 当开拓掘进或采煤接近或揭露这样的断层时 断层水便会涌出 2 透水事故的易发地点水灾事故通常也叫透水事故 透水事故的易发 2019 12 27 16 地点有 1 接近含水层 导水断层 溶洞和导水陷落柱等地点 2 接近水淹或可能积水的井巷 老空区或相邻煤矿的地点 3 接近可能与河床 湖泊 水库 蓄水池 水井等相近的断层破碎带的地点 4 打开隔离煤柱放水的地点 5 接近可能出水的钻孔的地点 6 接近有水的灌浆区的地点 2019 12 27 17 矿井发生透水前 一般都有一些异常的表现 1 挂红在煤 岩 裂隙表面附着有暗红色的水锈 2 挂汗煤 岩 壁上凝结有水珠 说明此时巷道接近积水区 但有时空气中的水分遇到低温煤 岩 壁也会挂汗 这是一种假象 所以 遇到挂汗时 要辨别真伪 其辨别方法是剥去一薄层 观察新暴露面是否也有潮气 若有则是透水预兆 四 矿井发生透水前的预兆 2019 12 27 18 3 煤壁变冷工作面接近大量积水时 气温骤降 煤壁发凉 人一进去就有阴冷的感觉 时间愈长愈感到阴凉 4 出现雾气当巷道温度很高时 积水渗到煤壁后引起蒸发而形成雾气 5 水叫采煤工作面若在煤壁 岩层内听到 吱吱 的水叫声 说明已接近高压积水区 若是煤巷掘进 2019 12 27 19 则透水即将发生 这时必须立即发出警报 撤出所有受水威胁的人员 6 顶板淋水加大这表明已接近积水区 7 顶板来压 底板鼓起 8 水色发浑 有臭味这是接近老空区积水的象征 9 工作面有害气体增加积水区向外散发出瓦斯 二氧化磷和硫化氢等有害气体 2019 12 27 20 10 裂缝出现渗水如果出水清净 则离积水区较远 若出水浑浊 则离积水区已近 2019 12 27 21 1 发生水灾事故后 应立即组织撤出受灾区和灾害可能波及区域的全部人员 2 迅速查明水灾事故现场和突水情况 组织有关专家和工程技术人员分析形成水灾事故的突水水源 矿井充水条件 过水通道 事故将造成的危害及发展趋势 采取针对性措施 防止事故影响的扩大 3 坚持以人为本的原则 在水灾事故中若有人员被困时 应制定并实施抢险救人的办法和措施 矿 五 矿井水灾事故的应急处置 2019 12 27 22 山救护和医疗卫生部门做好救助准备 4 根据水灾事故抢险救援工程的需要 做好抢险救援物资准备和排水设备及配套系统的调配和组织协调工作 5 确认水灾已得到控制并无危害后 方可恢复矿井正常生产状态 2019 12 27 23 六 矿井水害类型 1 矿井水害名词 矿井突水 凡因井巷 工作面与含水层 被淹没巷道地表水体或含水的裂隙带 溶洞 陷落柱 顶板冒落带 构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故 称为矿井突水 矿井水害 凡影响生产 威胁采掘工作面或矿井安全的 增加吨煤成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井水 都称为矿井水害 2019 12 27 24 2 矿井水害类型 地表水水害 老空水水害 孔隙水水害 裂隙水水害 岩溶水水害 薄层灰岩 厚层灰岩 注意 多数矿井水害往往是由2 3种水源造成的 单一水源的矿井水害很少 2019 12 27 25 七 矿井水害防治技术 1 矿井防治水的基本方针 煤矿水害防治以 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 为基本原则 并根据矿井水害实际情况制定相应的 防 堵 疏 排 截 综合防治措施 2019 12 27 26 根据矿井水害实际情况制定相应的 防 堵 疏 排 截 综合防治措施 2019 12 27 27 2 矿井防治水的基本技术路线 2019 12 27 28 二 地面水防治 2019 12 27 29 一 地面防洪调查 煤矿企业必须查清矿区及其附近的地面水流系统的汇水情况 疏水能力和有关水利工程的情况 掌握当地历年降水量和最高洪水位的资料 建立疏水 防水和排水系统 调查研究时 要掌握以下情况 1 掌握矿区地形条件 河流分布 已有防水工程 低洼地带 煤层和含水层露头 地表塌陷裂缝等 2 掌握当地历年的降水量和最高洪水位 2019 12 27 30 二 地表水防治措施 措施 堤坝 沟渠等疏通水路 标高加高 排洪站 1 井口及工业场地的防洪与泄洪井口及工业场地 包括风井 是煤矿生产的咽喉与腹地 为保证在任何情况下均使井口和其他地面设施不至于被洪水淹没 井口和各种工业建筑物的基础标高 均应高于当地历年最高洪水位 煤矿设施的防洪安全高度表 2019 12 27 31 2 修筑排洪渠位于山麓或山前平原地区的矿井 在多雨季节山洪暴发 有大量洪水流人矿区 积水下渗 造成井下大量涌水 这就需要修筑地面引洪渠网 防止洪水进入煤层开采段或矿区内 一般可在矿区上方山坡垂直于来水方向修建排洪渠 拦截洪水 排洪渠可大致沿山型等高线布置 并保持适当的坡度 而后根据地形特点将洪水引出矿区 2019 12 27 32 徐州贾汪矿区 东 西 北三面环山 地表水是充水岩溶含水层的主要补给水源 汇水面积达234 11km 山洪约一小时就可涌入矿区 每到雨季极易遭受洪水危害以致淹井 后在井田外围修筑了43km长的环形排洪沟 疏导地表水 才免受洪水威胁 从而保证了煤矿安全生产 修筑排洪渠 2019 12 27 33 3 河床铺底当河槽底下局部地段出露有导水很好的充水层或塌陷坑时 为了减少地表水及第四系潜水对矿井充水层的补给 可在漏水地段铺筑不透水的人工河床 京西门头沟 2019 12 27 34 京西门头沟矿经验 在沟渠中铺底三层 底层是韧性防漏层 厚度在25cm以上 用黄土压实而成 中间是伸缩层 用厚20cm砂夹石 砂石比为3 7 铺设 以防止底层翻浆 在冬季则可防止沟底冻裂 上层是用水泥砂浆及河卵石构筑 厚度在35cm以上 能抵御流速6m s的水流冲刷 按水量与坡度确定沟渠断面 在上游建筑拦水坝以降低流速 位水速限制在6m s以下 可防止急流冲毁下游工程利泥沙在下游淤积 2019 12 27 35 4 填堵陷坑矿区的岩溶洞穴 塌陷裂缝和废弃的小煤窑等 都可能在地面形成塌陷坑和较大的缝隙 它们极易成为雨水或地表水流入井下的通道 因此 必须采取防治措施 一方面要防止地面积水 另一方面对于面积不大的塌陷裂缝和塌陷坑要及时填堵 其主要方法 2019 12 27 36 填塞塌陷裂缝可沿缝挖沟 深度为0 4 0 8m 裂缝边缘两侧各宽0 3 0 5m 缝内填入石块或片石 上部用3 7的灰土填塞夯实 填堵塌陷坑有的塌陷坑漏水十分严重 对生产影响极大 如湖南涟邵斗笠山矿香花台井 每逢洪水季节 山洪水直接从地面塌陷区渗入地下 涌入矿井 使矿井涌水量急剧增加 2019 12 27 37 5 修筑防洪堤隔绝水源当矿区含煤地层中的可采煤层距离冲积层水及地表很近时 而旦在潜水含水层下部具有稳定隔水层的情况下 地表水与冲积层水随时都有灌入矿井的危险 宜洛煤田防洪堤 2019 12 27 38 6 注浆截流堵水富水含水层与地表水保持经常性水力联系的矿区 在井巷施工中 有的地段用水量很大 对安全生产 施工条件和设备的维护等都很不利 为了防止地表水的渗透补给 可用注浆手段截流堵水 如山东枣庄矿区的郭东井田 第九层灰岩露头直接出露于谭家河河床内 构成河水补给井下的良好通道 在谭家河 九灰 露头地段进行投盐连通试验观测 测得河水通过灰岩裂隙流向井下的速度为1000m d 矿井投产以后 经常因地表河水补给而发生 2019 12 27 39 突水 为了杜绝河水对灰岩的补给 沿河床灰岩出露的倾斜方向 打了一排钻孔 通过钻孔注入水泥浆 浆液固结后堵住了 九灰 裂隙 形成一条隔水屏幕 截断了地表水源的通路 如图所示 注浆截流堵水布置图 2019 12 27 40 7 河流改道当矿区地表河流渗漏范围很大 利用上述堵水方法难以奏效时 则可考虑将河流改道 可选择合适的地点 最好是在隔水层上 修筑水坝将原河道截断 用人工挖掘新河道 将河水引出矿区以外 注意 工程设计 投资必须河流 新河道应选在隔水层上 河道坡度要合理 考虑整体规划 2019 12 27 41 三 井下探放水 在有些生产矿井的范围内 常常有许多充水的小窑 老巷 断层以及富含水层 当采掘工作面接近这些水体时 就有可能造成地下水突然涌入矿井的事故 为了消除这些隐患 在生产中使用探放水的方法 探明工作面前方的水情 然后将水有控制地放出来 以保证采掘工作的安全 2019 12 27 42 下列情况必须要确定探水线进行超前探水 1 接近水淹或可能积水的井巷 老空或相邻煤矿时 2 接近含水层 导水断层 溶洞和导水陷落柱时 3 打开隔离煤柱放水时 4 接近可能与河流 湖泊 水库 蓄水池 水井等相通的断层破碎带时 5 接近有出水可能的钻孔时 小窑老空水的探放方法探放断层水及其他可疑水源 2019 12 27 43 6 接近有水的灌浆区时 7 接近其他可能出水地区时 一 小窑老空水的探放方法1 探放原则探放老空水除了要遵循 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 防治水原则外 还应遵循以下探放老空水的原则 积极探放 先隔离后探放 先降压后探放 2019 12 27 44 先堵后探放2 探水前注意事项 检查徘水系统 准备好水沟 水仓及排水管路 检查排水泵及电动机 使之正常运转 达到设计的最大排水能力 准备堵水材料 在探水地点应备用一定数量的水泥 或者化学浆 坑木 麻袋 木塞 泥 棉线 锯 斧等 以便出水或来压时及时处理 检查瓦斯 瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作 及时加强通风 2019 12 27 45 检查支架情况 有松动或破损的支架要及时修整或更换 帮顶是否背好 都要一一检查 检查煤壁 煤壁有松软或膨胀等现象时 要及时处理 闭紧填实 必要时可打上木垛 防止水流冲垮煤壁 造成事故 检查水沟 巷道水沟中的浮煤 碎石等杂物 应随时清理干净 若水沟被冒顶或片帮堵塞时 应立即修复 检查安全退路 即避灾路线内不许有煤炭 木料 煤车等阻塞 要时刻保证通畅无阻 2019 12 27 46 检查打钻地点或附近是否安设专用电话 3 探水起点的确定 积水线 调查核定积水区的边界 也即小窑采空区的范围 其深部界线应根据小窑的最深下山划定 如图 2019 12 27 47 探水线 沿积水线外推60 150m的距离画一条线 如上山掘进时则为顺层的斜距 此数值大小视积水范围可靠程度 水头压力 煤的强度大小来确定 警戒线 是从探水线再外推50 150m 当巷道进入此线 就应警惕积水的威胁 注意迎头的变化 当发现有透水征兆时就应提前探水 4 探水钻孔的布置方法探放水钻孔布置应以确保不漏老空 保证安全生产 而探水工作量又以最小为原则 布置方法如下图所示 2019 12 27 48 探水钻孔的超前距 允许掘进距离 帮距 钻孔密度示意图 2019 12 27 49 超前距 允许掘进距离 帮距 钻孔密度 超前距 探水钻孔的终孔位置应始终保持超前掘进工作面一段距离 该段距离称为超前距离 超前距离一般采用20m 在薄煤层中可缩短 但不得小于8m 允许掘进距离 经探水后证明无水害威胁 可以安全掘进的长度 称为允许掘进距离 在岩巷掘进时 保护岩柱应留5m 10m 钻孔的深度通常为40m 即每打1次钻 可向前掘进20m 30m 帮距 为使巷道两帮与可能存在的水体之间保 2019 12 27 50 持一定的安全距离 巷道迎头的探水钻孔 向前方呈放射状 扇形 布置 有中心孔和外斜孔 中心孔的终孔位置与外斜孔终点之间的距离称为帮距 其值应与超前距相同 但实际中施工中 因受巷道断面的限制 帮距可比超前距小1m 2m 钻孔密度 孔间距 它指允许掘进距离终点横剖面上 探水钻孔之间的间距 一般不超过3m 以免漏掉积水区 在危险地区各探水钻孔终孔之间的间距不得大于老巷的宽度 探水钻孔有了一定的密度 就可以对巷道前方的中心及其上 下或左 右都 2019 12 27 52 起到探水作用 探水钻孔的布置方法 倾斜煤层平巷 2019 12 27 53 厚煤层分层开采时 每组钻孔必须有一个钻孔见顶或见底 2019 12 27 54 倾斜煤层上山巷道 2019 12 27 55 2019 12 27 56 探水石门探放水 积水区水压高 水头 100m 水量大 附近又无巷道可利用时 由煤层向岩层中掘石门并应使石门与积水煤层之间的距离不小于10m 在水压高 水量大或煤层松软 节理裂隙发育的情况下 煤层中打钻不安全 应采用隔离式探水 墙外放水 煤层松软或节理发育 采掘工作面已临近积水区时 应修筑防水墙 并预埋套管 在墙外进行探放水 2019 12 27 57 隔层放水 煤层间距大于20m 相邻煤层又有探水和排水条件时 可在煤巷内向上方打探水孔 将水位高于探水孔孔口位置的上层或下层煤老空水放出来 2019 12 27 58 深孔 中深孔 浅孔布置 2019 12 27 59 5 孔口安全装置 孔口安全装置的布设 一般的探放水孔必须使用孔口安全装置 它由孔口管 泄水测压三通 孔口水门和钻杆逆止阀 必要时安装 等组成 2019 12 27 60 孔内遇高压水强烈外喷并顶钻时 如图用逆止闸制动把14控制钻杆徐徐退出拆卸 当岩芯管离开孔口水门后 立即关孔口水门 让高压水沿三通泄水阀喷向安全地点 2019 12 27 61 6 放水孔孔径放水孔孔径的大小 应根据煤层的坚实程度 放水孔深度等因素来确定 如煤层坚实系数较大 钻孔较深 可选用稍大一点的孔径 反之则应选用较小的孔径 在生产实践中常采用42mm 54mm 58 5mm 75mm 但一般不超过58 5mm 以免围流速过高 冲垮煤柱 但钻透积水区后 可以根据水量 水压 排水能力等情况酌情进行扩孔 在排水能力充足 水压 水量清楚的条件下 放水钻孔的孔径可以适当增大 2019 12 27 62 7 探水和掘进的配合 上山探水因积水区在上方 巷道三面受水威胁 一般应双巷掘进 其中一条适当超前探水 泄水 另一条随后 用来安全撤人 双巷之间每隔30 50m掘一联络巷 并设挡水半墙 以便在其中的一条上山出水时 水不会窜到另一条上山中去 上山巷道探水施工方法示意图 2019 12 27 63 倾斜煤层平巷探水在倾斜煤层平巷掘进时 应采用双巷掘进 单巷超前探水 钻孔布置成扇形 两巷之间每隔30 50m掘一联络巷 上方巷道探水 下方巷道为泄水巷 平巷双巷掘进单巷超前探水示意图 2019 12 27 64 平巷和开切眼互相配合深水煤层内 准备回采工作面时 上顺槽应先探水掘进到位 然后再施工开切眼 这样既减少开切眼掘进的危险性 又减少开切眼掘进时的探水工作量 平巷和开切眼互相配合探水示意图 2019 12 27 65 上山与下山互相配合探水下山巷道掘进除防止工作面和两帮来水外 还应特别注意背后来水 当上山巷道水害末消除或正在探水时 下山巷道应停止工作 待水害威胁消除后再掘进 下山和上山互相配合探水示意图 2019 12 27 66 8 探放老空水的安全措施 探水巷道掘进的安全措施 严格执行 四不掘进 制度 当工作面或炮眼有突水征兆时 探水孔超前距离不符合规定时 掘进头支架不牢或空顶时 排水系统不正常时 钻探的安全措施 毒气喷出怎么办 沿钻杆流水怎么办 高压水顶钻怎么办 放水及放水后安全措施 其它措施 必要时临时水闸门 设定好避灾路线 避开雨季 2019 12 27 67 二 探断层水及其他可疑水源1 遇下列情况必须探水 采掘工作面前方或附近有含 导 水断层存在 但具体位置不清或控制不够严密时 采掘工作面前方或附近预测有断层存在 但其位置和含 导 水性不清 可能突水时 采掘工作面底板隔水层厚度与实际承受的水压都处于临界状态 即等于安全隔水层厚度和安全水压的临界值 在掘进工作面前方和采面影响范围内 是否有断层情况不清 一旦遭遇很可能发生突 2019 12 27 68 水时 断层已为巷道揭露或穿过 暂时没有出水迹象 但由于隔水层厚度和实际水压已接近临界状态 在采动影响下 有可能引起突水 需要探明其深部是否己和强含水层连通 或有底板水的导升高度时 井巷工程接近或计划穿过的断层浅部不合 导 水 仅在深部有可能突水时 根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求 必须探明断层时 2019 12 27 69 采掘工作面距已知含水断层60m时 采掘工作面接近推断含水断层100m时 采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时 采区内构造不明 含水层水压又大于2 3MPa时 2019 12 27 70 2 探断层水及断层下盘含水层 探断层水及断层下盘含水层示意图 探断层水的钻孔往往和探断层的构造孔结合起来 在探明断层的位置 产状要素 断层带宽度的同时 着重查明断层带的充水情况 含水层的接触关系和水力联通情况 静水压力及涌水量大小 以达到一孔多用的目的 2019 12 27 71 三 探水作业的安全注意事项探水作业是直接与水害作斗争 不仅直接关系到探水人员的安全 也关系到探放水周围地区甚至整个矿井的安危 所以施工中应严格遵守下列事项 1 探水巷道一般为双巷交替前进 以便于通风和抢险 在打探 放水钻孔之前要加强靠近探水工作面的支护 背好顶帮 并在工作面上打好坚固的立柱 以防高压水冲垮煤壁及支架 2 在放水以前必须清理巷道 准备好适当坡度和断面的排水沟或其他水路 同时必须估计储水 2019 12 27 72 量 并要根据矿井的排水能力和水仓容量控制钻孔放水流量 加大排水能力 3 水压较大地点的探水孔要设套管 以便安装截止阀调节流量 在有突然大量涌水情况下探水时 应在探水工作面附近设临时水闸门 特别危险地区还要选择坚固地点砌筑水闸墙 4 探水工作面要经常检查瓦斯 发现有害气体逸出时 要及时采取通风措施 5 预先规定好联络信号 涌水时的对策及人员避灾路线 2019 12 27 73 6 钻探过程中发现孔内显著变软或有水沿钻杆流出时 都是钻孔接近或钻入积水区的象征 遇到达种情况应立即停钻检查 如钻孔内水的压力很大 应马上将钻杆固定 切勿移动及起拔 钻机后面不要站人 以高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故 待检查各项措施并加固迎头等工作完毕后再行放水 2019 12 27 74 四 疏放排水 疏放排水是煤矿防治水的一种基本手段 它是指借助专门的工程 疏水巷道 防水钻孔 水位降低钻孔 吸水钻孔等 有计划 有步骤地使影响采掘安全的煤层上覆或下部强水层中的地下水降低水位 水压 或使其局部疏干 如下图所示 一般所说的矿井排水是指通过排水设备将流入矿井水仓中的水直接排至地表 地面疏干 井下疏干 预疏干 2019 12 27 75 地面疏干 井下疏干 预疏干 2019 12 27 76 一 顶板水的疏放我国绝大多数煤矿 煤层的上覆含水层为砂岩裂隙含水层 砂岩含水层中的裂隙水常常沿裂隙进入采掘工作面 造成顶板滴水和淋水 影响采掘作业 甚至在矿山压力作用下 伴随着回采放顶 导致大量的水溃入井下 造成垮面停产和人身事故 在我国华北型煤田的矿井中 容易发生这样的水害事故 举例如下 2019 12 27 77 139乙工作面顶板岩层柱状图 如华北某矿139乙工作面 含水砂岩位于煤层顶板以上17m处 回采前几乎无水 回采后期也仅见顶板淋水 水量0 052m min 但顶板冒落后涌水量骤增至1 17m min 冲垮工作面 堵死出口 造成事故 139乙工作面顶板岩层柱状图如图所示 2019 12 27 78 1 利用 采准 巷道疏排煤层直接顶板为含水层时 通常将采区巷道或采面准备巷道提前开拓出来 利用 采准 巷道预先疏放顶板含水层 利用21煤层采准巷道疏放顶板灰岩含水层 2019 12 27 79 利用石门疏放灰岩含水层 2019 12 27 80 2 放水钻孔采准巷道起不到疏放效果时 常用在巷道中每隔一定距离向含水层打放水钻孔的办法进行预先疏放 141 143工作面疏放顶板水钻孔布置示意图 2019 12 27 81 3 直通式放水钻孔煤层顶板以上有几层含水层 岩层比较平缓 含水层距地表较浅 并且巷道顶板为相对隔水层时可使用直通式放水钻孔 如下图所示 它由地表施工 向下打穿含水层 并与井下疏干巷道的放水硐室相通的垂直放水钻孔 当放水钻孔通过松散含水层或者涌砂涌泥的含水层时 应在相应部位安装过滤器 2019 12 27 82 直通式放水钻孔布置示意图1 孔盖 2 无缝钢管 3 卵石 4 筛管 5 止水承座 6 孔口管接头 7 闸阀 8 井下放水硐室 2019 12 27 83 二 底板水的疏放我国的许多煤矿 煤层底扳下蕴藏有丰富的地下水 这种地下水常常具有很高的承压水头 压力有时高达20kg cm 在采掘活动中 由于岩层的原始平衡状态遭到破坏 巷道或回采工作面底板在水压和矿山压力的共同作用下 底板隔水岩层开始变形 产生底鼓 继之出现裂缝 当裂缝向下发展延深达到含水层时 高压的地下水便会突破底板涌人矿井 造成突水事故 2019 12 27 84 1 利用巷道疏放将巷道布置在强含水层中 利用巷道直接疏放 适用条件 矿井具有足够的排水能力时才能使用 直接布置在含水层中的疏放水巷道 2019 12 27 85 2 疏放降压钻孔根据底板突水的原因分析 不难设想预防底板突水可以从两个方面进行 一是增加隔水层的 抗破坏能力 如用注浆增加隔水层抗张强度及留设防水煤柱或保护煤皮增加隔水层厚度 另一是降低或消除 破坏力 的影响 如疏放降压等 根据安全水头的概念 疏放降压并不需要将底板水的水头无限制地降低 乃至完全疏干 只要把地板水的静水压力降至安全水头以下 即可达到防止底板水的目的 2019 12 27 86 疏放降压钻孔和顶板放水孔一样 是在计划疏降的地段 于采区巷道或专门布置的疏干巷道中 每隔一定距离向底板含水层打钻孔放水 使之形成降水漏斗 逐步将静止水位降至安全水头以下 如下图所示是钻孔放水方法之一 当掘进工作面距含水层30 40m时 即从工作面沿水平下倾10 30 钻进2 3个直径为100 150mm的钻孔 在孔口外安设3 5m的套管 并在其露出端安装截止阀 然后即可用轻型钻机继续钻孔 如果预计水压很大 为防止水自钻孔中冲出 可在孔 2019 12 27 87 口管上安装保护压盖 此外 为了测定水压装有压力表 钻孔水可以用截止阀控制 在放水的同时应测定水压和涌水量 利用钻孔放水的方法1 石门 2 含水石灰岩 3 探放水钻孔 4 孔口管 5 截止阀 2019 12 27 88 当钻孔中的涌水量已经不大且动水压力降至0 1 0 2MPa时 即可在含水带内掘进 但有时动水压力虽已降低 而涌水量并未减少 此时可安设水泵进行抽水 这样可使降水漏斗降至巷道底板以下 从而使掘进工作在已疏干的岩层内进行 2019 12 27 89 1 注浆堵水当掘进工作面前方遇到强含水层 由于某种原因不能采用放水的措施时 应采用注浆堵水 把巷道将要穿过的岩层进行注浆堵塞加固 而后在无水的条件下 安全掘过含水地段 2 改道绕行对于溶洞性的灰岩水 如果巷道穿过有困难时 也可以根据溶洞分布的规律 避开溶洞地点 改变巷 五 注浆堵水或改道绕行 2019 12 27 90 道掘进路线 即所谓实行改道绕行的方法去通过涌水地段 这种方法在广西 湖南和江西某些矿井都曾成功地应用过 2019 12 27 91 六 矿井排水 1 排水系统的技术要求 合理选择和配置水泵 水管和配电设备 使之达到 煤矿安全规程 的要求 根据卧式离心泵 立式潜水泵或卧式潜水泵规格型号和主要泵房所在区域正常涌水量 最大涌水量和可能出现的灾变水量 按照 煤矿安全规程 和 煤矿防治水工作条例 掘砌水仓 泵房 沉淀池 设置泵房水仓配水通道的控制闸门 根据 煤矿安全规程 每一矿井应有两回 2019 12 27 92 电源线路 水泵 水管 闸阀 排水用的配电设备和输电线路 都必须经常检查和维护 2 矿井排水种类 常规排水事前预计得知矿井正常和最大涌水量后 有充裕时间进行设计和准备的排水 抗灾排水大水矿井的突水 水量难以预计 其规律往往是先有一个高峰流量 而长期的稳定流量就小一 2019 12 27 93 些 只要配合水闸门 墙 的作用 抗住高峰流量 就可保证矿井安全 为此 煤矿防治水工作条例 规定 有突水危险的矿井 可较常规排水适当扩大泵房能力 或另行增建一定能力的抗灾泵房 并尽可能选用潜水泵 抢险保矿和追水复矿排水这是特殊条件下的排水 往往水量大 时间紧 不具备条件也要创造条件上 需注意的细节很多 2019 12 27 94 1 透水时应采取的措施 当发现工作面有透水预兆时