第三节矿井水灾防治.doc

第三节矿井水灾防治一、 矿井水灾（一）概述矿井突然涌水所造成的灾害称为矿井水灾。1935年山东鲁大公司淄川炭矿公司北大井（即淄博矿务局洪山煤矿），由于水文地质情况不明，又未采取必要的探水措施，在巷道掘进到与朱龙河连通的周瓦庄断层附近时，河水突然灌入，涌水量达578648m3/min，经78h而全矿淹没，牺牲536人，是世界上最大的矿井水灾之一。矿井水灾的水源有大气降水、地表水、含水层水、断层水、以及旧巷或老空区积水等。大气降水即雨雪水，如地表洼地通过裂隙、溶洞等与井巷连通，则每当大雨或化雪时就会灌入井下。如京西门头沟矿自19231949年，每当雨季，大雨成灾，共淹没矿井十一次。地表水及含水层水可通过裂隙、断层、旧巷等通道进入井巷。吉林石嘴子铜矿本坑，在含水砂层下部有石灰岩溶洞，并经裂隙与地面水源连通；1952年因水文资料掌握不足，掘进放炮引起透水，涌水量高达92m3/min。我国侏罗纪和石炭二叠纪煤层底板往往有石炭岩含水层，水量大，水压高，开采裂隙一旦沟通，会突然大量涌水，造成水灾。断层破碎带常大量积水，特别是断层与含水层或其它水源沟通时，涌水补给丰富，威胁更大。旧巷或老空区积水，常含有害气体，而且往往静水压力大，来势猛，易造成人身事故。上述各种水源，一般来说，不是孤立存在，往往互相沟通，互相补给。例如河北峰峰一矿，在1960年回采到断层附近时，由于煤柱尺寸不够，断层水大量涌出（该断层联通下部奥陶纪灰岩），达150m3/min，淹没全矿，直到1970年才恢复生产。酿成矿井水灾的原因是多方面的。大量事实证明，不认真贯彻安全生产方针，思想麻痹，对水文及老窑、旧巷积水情况缺乏调查研究，不认真正确地制订和执行探放水制度以及防治水计划是造成水灾的主观原因。例如某矿务局19561966年发生的几次水灾事故中，由于勘探资料不足，矿井地质构造和水文情况不清而造成的占20%，由于没有执行探放水制度，在构造破坏带违章作业，以及注浆质量不高等原因造成的占80%。所以，为了防治水灾，必须牢固树立安全思想，预防为主，防治结合，加强组织管理，做好地面及井下防治水各项工作。（二）矿井水来源及充水条件矿床充水条件分析，是矿床水文地质学重要研究内容之一，也是矿井水文地质工作的重要环节之一。该项工作从普查-勘探阶段开始，直至矿床开采，贯穿于整个过程。矿床充水的基本条件可分为自然条件和人为条件两大类。1 矿床充水的自然条件（1）自然充水水源大气降水地表水水源围岩地下水水源（2）充水天然通道矿床充水天然通道主要包括点状岩溶陷落柱、线状断裂（裂隙）带、窄条状隐伏露头、面状裂隙网络（局部面状隔水层变薄或尖灭）和地震裂隙等。2矿床充水的人为条件（1）人为充水水源（2）充水人为通道（3）矿床充水强度分析（三）造成井下水灾的原因1对水灾的严重危害认识不足，煤矿水文基础资料不清2防治措施不力，技术管理弱化3非法开采、违章作业现象严重4监督管理不到位我国煤矿水文地质情况复杂。根据早些年的调查资料，各主要产煤省区、重点矿区均存在程度不同的水患，国有重点煤矿原有的600多处矿井中，约27的属于“大水”矿井。我国煤矿水灾危害的严峻性，主要体现在： 一是受地表水和地下水的双重威胁。 二是随着煤矿开发时间的延长，矿井开采深度的延伸，水害越来越严重，治理成本也在增加。 三是自然环境的恶化，增添了煤矿防治水工作的变数。 四是煤矿防治水人才奇缺。 总之，目前煤矿水害形势严峻，防治水工作面临着许多困难。对此一定要引起高度重视，增强危急感和紧迫感；一定要从我国煤矿水灾危害的实际情况出发，有针对性地采取对策措施，切实加强和改进这方面工作。（四）透水预兆采掘工作面透水前一般都有预兆，井下工作人员熟悉这些预兆，对于及时采取对策，保证人员安全撤离有着重要作用。透水预兆有以下几种：（1）巷道壁或煤壁“挂汗”。这是由于压力水渗过微细裂隙后，凝聚于岩石和煤层表面造成的。（2）煤层变冷。煤层含水增大时，热导率增大，所以用手摸煤壁时有发凉的感觉。（3）淋水加大，顶板来压，或底板鼓起并有渗水。（4）出现压力水流（或称水线）。这表明离水源已较近，应密切注视水流情况，如出水混浊，说明水源很近；如出水清净则稍远。（5）煤层有水挤出，并产生“嘶嘶”声。有时尚能听到空洞泄水声。这是透水危险的征兆。（6）工作面有害气体增加。因为积水区常散发出气体瓦斯、二氧化碳和硫化氢等。（7）煤壁或巷道壁“挂红”、酸度大，水味发涩和有臭鸡蛋味。这是老空水的特点。铁锈使水成红色，含硫化氢就有臭鸡蛋味，酸性水发涩。（8）煤发潮发暗。干燥、光亮的煤由于水的渗入，就变得潮湿、暗淡，如果挖去表层，里面还是这样，说明附近有积水。矿井水源类型不同，出现的预兆也不同。（1）老空水 一般是死水，年代久远，含铁锈等杂质多。所以“挂红”、酸度大、水味发涩。（2）断水层 断层附近岩层较破碎，故一般工作面出现来压，淋水增大，有时在岩缝中见到淤泥，底部出现射流，水呈黄色等；但很少出现“挂红”水无涩味。（3）溶洞水 大多在石灰岩中遇到，有时出现来压，柱窝和裂缝渗水、浸水等现象。溶洞水呈黄色或灰色，带臭味，有时出现“挂红”。（4）冲积层水 如隔离煤柱过小、回采冒落后，裂隙沟通冲积层时可能遭到。冲积层水涌出的特点是，初时往往水较小，水色发黄，夹有砂子，以后水量变大。由于各种因素错综复杂，有时会遇到特殊情况。如过断层有时未发现其它预兆，只是压力增大，以后支柱压断，水突然下来。又如巷道上部有一盲巷通老空，并有较厚的淤泥隔水，预兆不明显，但在巷道送过去后引起岩石松动，突然透水。在发现涌水预兆或大量涌水时，就停止作业，迅速报告调度室，采取相应的防水措施，并通知有关地段撤退人员。二、矿井水灾的防治（一）矿井水害的名词与类型1矿井水害名词（1）矿井水 凡是在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水统称为矿井水。（2）矿井突水（简称突水）凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、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。（3）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，都称为矿井水害。2矿井水害类型造成矿井水害的水源有大气降水、地表水、地下水和老窑水，其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水等。现根据水源分类，把我国矿井水害分成若干类型（见表43），作为防治矿井水害时的参考。表43 矿井水害类型类别水源水源进入矿井的途径或方式发生过突水、淹水的典型矿区地表水害大气降水、地表水体（江、河、湖泊、水库、沟渠、坑塘、池沼、泉水和泥石流）进口、采空冒裂带、岩溶地面塌陷或洞、断层带及煤层顶底板或封孔不良的旧钻孔充水或导水水城汪家寨矿、内蒙古平庄古矿、辽源梅河一井等老窑水水害古井、水窑、废巷及采空区积水采掘工作面接近或沟通时，老空水进入巷道或工作面山西陵川县关岭山煤矿、徐州旗、峰峰四矿等矿区都发生过老窑水的水害孔隙水水害第三系，第四系松散含水层孔隙水、流沙或泥沙等，有时为地表水补给采空冒裂带、地面塌陷坑、断层带及煤层顶底板含水层裂隙及封孔不良的老钻孔导水。吉林舒兰煤矿、淮南孔集矿、徐州新河煤矿裂隙水水害砂岩、砾石等裂隙含水层的水，常常受到地表水或其他含水层的补给采后冒裂带、断层带、采掘巷道揭露顶板或底板砂岩水，或封孔不良的老钻孔导水徐州大黄山煤矿、韩桥煤矿，开滦范各庄等煤矿区都有裂隙水水害岩溶水水害薄层灰岩水水害主要为华北石炭二叠纪煤田的太原群薄层灰岩岩溶水（山东省一带为徐家庄灰岩水，并往往得到中奥陶系灰岩水补给）采后冒裂带、断层带及陷落柱，封孔不良的旧钻孔，或采掘工作面直接揭露薄层灰岩岩溶裂隙带突水徐州青山泉二号井，淮南谢一矿，肥城大封煤矿，杨庄矿（徐灰），新密芦沟矿岩溶水水害厚层灰岩水水害煤层间接顶板厚层灰岩含水层，并往往受地表水补给采后冒裂带、采掘工作面直接揭露或地面岩溶塌陷坑江西丰城云庄矿煤系或煤层的底板厚层灰岩水（在我国煤矿区主要是华北的中奥陶系厚层（500600m）灰岩水和南方晚二叠统阳新灰岩水），对煤矿开采威胁最大，也最严重采后底臌裂隙、断层带构造破碎带、陷落柱或封孔不佳的老钻孔和地面岩溶塌陷坑吸收地表水峰峰一矿，焦作演马庄矿、冯营矿、中马村矿、淄博北大井均为断层导水淹井；开滦范各庄矿，安阳铜冶矿为中奥灰水通过陷落柱、探孔进入矿井（二）煤矿防治水害的现状与方法1煤矿防治水害的现状（1）国内现状疏干降压是我国矿井防治水害的主要技术措施。国内除普通的采用经常性疏干排水外，先后还进行了峰峰矿区和淄博矿区的薄层灰岩水的疏干和降压及邯郸矿区的疏干工作程序和疏干勘探方法。80年代初，在淮南矿区还总体研究了太原群灰岩水的疏干问题。堵水截流是我国矿井防治水害的重要方法。在静水与动水条件下注浆封堵突水点、矿区外围注浆帷幕截流等都有成熟的方法和经验。焦作、峰峰、煤炭坝等矿区都进行过这类工作，近年来又成功的封堵了开滦范各庄矿特大型突水。从60年代起在徐州、枣庄、新汶等煤矿和张马屯铁矿、水口山铅锌矿等不同水文地质条件下的灰岩地层中成功地建造了大型堵水截流帷幕，取得了良好的堵水效果。近年来，峰峰四矿对煤层底板注浆截断岩溶水垂向补给通道，取得了明显的效果，提供了一种可借鉴的截流方法。（2）国外现状目前，国外主要采用主动防护法，即采用地面垂直钻孔，用潜水泵专门疏干含水层。为了适应预先疏干方法，国外生产了高扬程（达1000m）、大排水量（5000m3/h）、大功率（2000kW）的潜水泵，其疏干工程已逐渐采用电脑自动控制。国外堵水截流方法也有很大发展，建造地下帷幕方法愈来愈受到重视，苏联认为帷幕是今后疏干研究工作的方向之一。2煤矿防治水害方法如前所述，我国在矿井水害防治方面，已有了比较成熟的技术和措施，如疏干降压、注浆堵水、突水预测和探放水等。（三）地表水的防治地面防水是指在地面修筑防排水工程或采取其它措施，以限制大气降水和地表水补给含水层或直接渗入井下，从而减少矿井涌水量。地面防排水工程是保证矿井安全生产的第一道防线，特别是对于以大气降水和地表水作为矿井主要充水来源的矿井尤为重要。煤矿安全规程中将它列为经常性工作之一。地面防排水工作进行与否以及工程质量好坏，直接关系到煤矿的安全生产，这种影响在雨季尤为显著。例如峰峰矿区在1963年8月降雨量达825.7mm，其中8月1日至9日降雨量达773.7mm，致使山洪泛滥，河水暴涨，矿井涌水量剧增，使部分工作面和设备被淹，各矿井分别停产8至60天不等的严重事故；而在徐州矿区，由于对地表防水工作比较重视，几年里修建了大量的防排水工程，因而战胜了1963年50年一遇的特大江水，矿井安然无恙，保证了矿井安全生产。1挖沟排（截）洪位于山麓和山前平原区的矿井，雨季常有大量山洪流入矿区，淹没进口或工业广场，或沿煤层、含水层露头带以及裂隙进入井下，使矿井涌水量增大。这种情况下，一般应在矿区上方垂直来水方向修筑排水沟，拦截山洪或浅部地下水。排洪沟大致沿地形等高线布置，并保持适当坡度，将水排至影响范围之外，如图44所示。2堵塞通道对矿区地面由于采矿引起的塌陷、裂缝、洞穴等可能成为矿井充水的通道，用粘土、水泥或混凝土将其填堵，对于较大的塌陷坑和裂缝，通常下部充以碎石，上部覆盖粘土夯实并高出地表，以防水流渗入。如图45所示。215210205200ABA-B剖面煤层露头排洪沟图44 排洪沟布置示意图图45 塌陷坑的填堵方法碎石粘土3河流改道当矿区内有河流通过，并严重威胁矿井生产时，应采取河流改道措施。即在河流进入矿区的上游地段修筑拦河坝，将河流截断，用新修的人工河道将水引出矿区，如图46所示；改道后的人工河道拦河坝矿区界线废河道图46 河流改道示意图4铺整河底、防止渗漏（四）矿井水的防治 1做好水文观测工作与矿井地质工作（1）做好水文观测工作 （2）做好矿井地质工作 2井下探水矿井建设和生产都必须坚持有疑必探、先探后掘的原则。在接近积水地区采掘、探水，排放被淹没井巷积水时，都必须编制探放水设计及拟定安全措施，报矿总工程师批准。探放水工作须有专人负责。采掘工作遇到下列之一时，必须按煤矿安全规程规定探水前进：（1）接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时；（2）接近水文地质复杂的区域，并有出水征兆时；（3）接近含水层、导水断层、溶洞、陷落柱，以及可能同河、湖、池、井、水库等连通的断层破碎带时；（4）接近有水或稀泥的灌浆区，和可能出水的钻孔或其它可能出水的地区时；（5）打开隔离煤柱放水时。3放水（疏干）有计划地将水源的水全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一。下面按不同类型的水源，说明其疏干方法与措施。（1）疏放老空水 有下列几种处理方式：直接放水 先堵后放 先放后堵 用煤柱或构筑物暂先隔离 （2）疏放含水层水地面疏放水 是在地面打钻后，利用潜水泵或深井泵抽排，以降低地下水位。它适于埋藏较浅、渗透性良好的含水层。用井下疏巷道疏水需要先行探水，摸清水情，预算水情，预算出涌水量，准备好疏放水泵及防水闸门后，掘进疏水巷道，使其顶板含水层的水通过空隙和裂隙疏放出来。用井下钻孔疏水 可在计划疏放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水层打钻。（3）疏放水时的安全注意事项探到水源后，在水量不大时，一般可用探水钻孔放水；水量很大时，需另打放水钻孔。放水钻孔直径一般为5075mm，孔深不大于70m；放水前应进行放水量、水压及煤层透水性试验，并根据排水设备能力及水仓容量，拟定放水顺序和控制水量，避免盲目性；放水过程中随时注意水量变化，出水的清浊和杂质，有无害气体涌出，有无特殊声响等，发现异状及时采取措施并报告调度室；事先定出人员撤退路线，沿途要有良好照明，保证路线畅通；为防止高压水和碎石喷射或将钻具压出伤人，在水压过大时，钻进时应采用反压和防喷装置，并用拦板背紧工作面以防止套管和煤（岩）壁突然鼓出，拦板后面要加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，然后才可放水。4截水截水是使局部地点涌水不致危及其它地区的重要措施。它利用水闸墙，水闸门和防水煤（岩）柱等永久或临时地截住水源，将采掘区与水源隔离。（1）隔离煤柱（防水煤柱）煤矿安全规程规定：在相邻矿井的分界处，必须留隔离煤柱；如果矿井是以断层分界，也必须在断层两侧留隔离煤柱。对于井上下的各种水源，一般来说应尽可能将其疏干；当这样做不可能或不合理时，需要留出一定宽度的煤（岩）柱来隔离水源。煤矿安全规程执行说明规定，掘进巷道与积水体之间的隔离煤（岩）柱，其最小垂距不得小于巷道掘凿高度的10倍。矿井边界的隔离煤柱最小值不应小于20m，断层各侧的隔离煤柱也不应小于20m。（2）水闸墙（防水墙）水闸墙是用不透水材料构筑的永久性构筑物，用于隔绝透水危险的区域。水闸墙应符合下列要求。筑墙地点的岩石应坚固，没有裂缝，必要时必须将风化松软或有裂隙岩石除去，然后筑墙。要有足够的强度，能承受涌水压力。不透水、不变形、不位移。（3）防水闸门防水闸门设置在发生涌水时需要堵截而平时仍需运输、行人的巷道内。防水闸门是防止水灾的重要工程，不少矿井就是防水闸门避免淹井事故。它必须符合下列要求：闸门关闭严密，不漏水；闸门前后必须浇筑混凝土碹，碹后填实注浆；通过闸门的铁轨、电机车架空线等必须灵活易拆，在关闭闸门时能迅速断开；通过闸门墙垛的压风管和其他管路，必须耐高压，并在门外侧安有高压阀门；电缆孔应从里侧（来水侧）封堵严密，不得漏水；在来水侧离闸门25m处，应设一道挡物的篦子门。在闸门和篦子门间，不得停放车辆和杂物。来水时先关篦子门，后关闸门。闸门处必须附设观测水压装置和带高压阀门的放水管路。如果有水沟，则水沟要有闸门，而且水沟闸门与行人走车闸门要错开，不得上下重叠。在灾后重新打开前放水时，应能将闸门以里的积水放净。闸门按巷道类型确定门扇数量：双扇门 用于双轨大巷。单扇门 用于单轨巷道或小断面巷道。在墙体上设有流水沟，并装有水沟闸门者，用于正常流水量较大的巷道。当正常流水量不大时可设流水管。5堵水（注浆堵水）承压水充满在上、下两个隔水层之间具有承压性能的地下水，是一种常见的地下水。其注浆堵水是将专门制备的浆液通过管道压入地层裂隙或孔洞，经凝结、固化后达到堵隔水源的目的。它是矿山、水工建筑、铁道等部门防治地下水害的有效方法之一，在国内外都得到广泛的应用。（1）注浆设备与机具注浆设备及机具，主要包括钻机、钻具、注浆泵、搅拌机、注浆管线、止浆塞和混合器等，其中钻机与钻具是成孔设备，而注浆泵、搅拌机等其它设备、器具则是制备、输送浆液等，并将浆液注入地层空隙或软土地层中的机具。注浆设备及机具在注浆的钻孔施工中，钻机可选用现有的回转式、冲击式或振动式钻机；在矿山及水利工程中的竖井或巷道及工作面施工中，也可使用凿岩机凿孔。钻机的选择需根据所钻进地层岩性、钻进孔深、孔径以及工作场地来进行选择。注浆施工中，当注入粘土水泥浆等粒状浆液时，国内目前多采用活塞注浆泵或泥浆泵，浆中掺砂时则采用专用砂浆泵，若进行化学注浆，可用专用计量泵。高压喷射注浆设备及机具高压喷射注浆设备及机具，主要由高压发生装置、钻具、特种钻杆、高压管路及注浆设备等组成。因喷射种类不同，所使用的机器设备和数量也不同。（2）注浆材料注浆材料是注浆技术中不可缺少的一个组成部分，注浆之所以能够起到堵水和加固的作用，主要是由于注浆材料在注浆过程中发生由液相到固相转变的结果。因此，凡是一种液体，在一定条件下可以变成固体的物质，一般来讲都可以当作注浆材料。所以，注浆材料是很多的。在注浆施工中，能否正确合理地选择一种或几种注浆材料必将直接影响注浆工程的成败和经济技术指标。最早用于注浆的材料，是石灰和粘土。在我国于1967年研制成功水泥一水玻璃双液注浆法。这种浆液既有水泥浆的优点，又具备化学浆的可贵性能，凝固时间可以从几秒到几十分钟准确控制，使水泥注浆法又向前发展了一大步。水泥一水玻璃双液注浆法，是我国独立自主、自力更生创造出来的一种新的注浆技术，它已在地下工程注浆中得到广泛的应用。注浆材料的分类注浆材料主剂性质分为无机系列和有机系数两大类（图47）。（五）矿井水灾事故的特点 矿井水灾事故具有以下特点：（1）矿井透水事故会给安全生产造成严重威胁，甚至还会使矿毁人亡，造成极其惨痛的结果。（2）矿井水灾事故，除了造成设备毁损、巷道冲涮浸泡塌垮、人员伤亡外，还可诱发其它中毒事故。 单液水泥类浆液注浆材料无机系列有机系列图47 注浆材料按浆液主剂的性质分类 水泥粘土类浆液 可控域粘土固化浆液 水泥-水玻璃类浆液 水玻璃类浆液 丙烯酰胺类浆液 木质素类浆液 脲醛树脂类浆液 聚胺酯类浆液 其他有机类浆液 （3）由于涌出的水流能通过裂隙通道，所以一处或一个矿发生透水事故，也会波及到其它巷道或矿井。（六）处理矿井水灾事故的基本原则处理矿井水灾事故时，一般遵循下列原则：（1）矿井发生水灾事故后，首先必须了解透水的地点、性质，估计透出水量、静止水位、补给水源以及对透水地点有联系的地面水体；（2）掌握灾区范围，事故前井下人员分布情况、事故后人员可能躲避的地点、躲避地点条件以及可能进入躲避地点的通道；（3）组织撤退灾区和受威胁区域的人员，并在预处计划中规定人员的撤退路线；（4）按预处计划的规定，确定关闭水闸门的顺序，并指派负责人；（5）按估计的透水量和现有排水设备的能力，实行强制排水，如排水设备能力不足时，就积极增设水泵和管路；与些同时，应组织力量堵塞地面可向井下补给水源的裂隙，排除有影响的地面水体和积水，必要时可打钻灌注浆液堵水；（6）如下水平的人员确已撤出，透水水平的车场水泵峒室有被危险时，可将涌水导入下水平的巷道内；如车场水泵峒室有被淹的危险，但下水平面的人员仍未完全撤出，则可采用关闭水闸门的措施或在巷道中的适当地点堆积沙袋组成临时水闸墙，保护水泵正常工作，再砌筑永久水闸墙；（7）在排除涌水或抢救人员时，应加强通风，指派专人检查瓦斯，当积水面下降到接近峒室或车场水平时，要防止瓦斯或其它有毒害气体（CO2、SO2、H2S等）突然涌出；（8）当遇险人员被泥、水、砂堵截在难以接近的地点时，应采取掘小巷或打钻孔的措施，给遇险人员供给新鲜空气、饮料或食物；但如遇险人员所在地点低于外部水位时，可打封闭钻孔利用压气管供入压气，以免避难地点气压降低使水位上升，危及遇险人员安全；（9）在侦察、抢救人员、清理巷道的过程中，禁止由下往上进入透水点，防止巷道冒顶、泥沙冲下或二次透水；（10）在寻找遇险人员时，要细心观察，倾听遇险人员敲击岩壁或管道的声音；（11）救护队员在处理水灾事故时，不能麻痹大意，必须按进入灾区的有关规定带齐所需的装备，尤其是进入遇险人员躲避的地点时，未经检查不能确认无危险时，不得卸下呼吸器口具；（12）抢救和运送遇险人员时，必须注意下列问题：在井下发现遇险人员时，禁止使用矿灯光束直射遇险人员的眼睛，以免造成失明；找到遇险人员后，不可立即抬运出井要注意保护体温，先抬到安全地点由医生进行检查并给以必要的治疗，等适应环境和情绪稳定后，再逐渐地分阶段地运出井外治疗；在运送遇险人员时，要稳抬轻放，保持平衡，以免震动；通过淤泥巷道时，要铺设木板，以免陷入淤泥中；在井上治疗初期，谢绝亲友探视，以免情绪过度兴奋影响健康或造成死亡；给遇险人员要供给高营养、高蛋白的稀软食品，采用少量多食的方法，逐步恢复肠胃功能，然后才能恢复正常饮食；救护队员到达遇险人员躲避地点后，经检查确认无火源时，才可打开氧气瓶施放氧气，提高空气中的氧气浓度；禁止呼吸器的救护人员到遇险人员躲避的地点去，以防止他们消耗氧气而影响遇险人员的安全。（七）被淹井巷的恢复排除积水的方法有：（1）直接排干法 （2）先堵后排 在整个排水恢复期间，需采取下列安全措施：（1）保持通风良好，经常检查气体含量。（2）严禁在井筒内或井口附近使用明火或其它火源，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它工作的人员都必须佩带安全带和自救器。（4）在修复井巷时，应特别注意防止发生冒顶与坠井事故。第五节 矿井顶板灾害防治冒顶是顶板事故，指在地下采煤过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损害、生产中止等事故。在实行综采以前，顶板冒顶事故在煤矿事故中占有很高的比例，高达75。随着液压支架的使用及对顶板事故的研究和预防技术的深入和逐步完善，顶板事故所占的比例有所下降，但仍然是煤矿生产的主要灾害之一。2005年顶板事故占事故总起数的54.6%，顶板事故的伤亡人数仍高达34.66%，一次事故死亡平均1.14人。随着开采深度的增加、巷道断面的加大等，工作面与巷道的顶板事故预防更加重要。一、常用的顶板事故分类方法（一）按冒顶的范围可将顶板事故分为：1局部冒顶局部冒顶指范围不大，有时仅在35架范围内，伤亡人数不多（12人）的冒顶，常发生在靠近煤壁附近、采煤工作面两端以及放顶线附近。煤矿实际生产中，局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采煤工作面冒顶事故的70，总的危害比较大。从回采工序与顶板事故发生的地点看，局部冒顶可分成：靠近煤壁附近的局部冒顶；采煤工作面两端的局部冒顶；放顶线附近的局部冒顶；地质破坏带附近的局部冒顶。2大型冒顶大型冒顶指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡3人以上）的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲入采煤工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。（二）按发生冒顶事故的力学原因进行分1压垮型冒顶压垮型冒顶是指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量压坏而造成的冒顶事故。2漏垮型冒顶漏垮型冒顶指的就是由于顶板破碎而造成的大面积漏垮型冒顶。3推垮型冒顶推垮型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。二、采煤工作面大面积冒顶事故（一）老顶来压时的压垮型冒顶1发生压垮型冒顶事故的一般条件（1）直接顶比较薄，厚度小于煤层采高的23倍，直接顶冒落后不能充填满采空区。（2）有接顶上面老顶分层厚度小于56m，初次来压步距为2030 m或更大一些。2老顶来压时的压垮型冒顶事故的原因（1）垮落带老顶岩块压坏采煤工作面支架导致冒顶（图4-10）。图4-10 垮落带老顶岩块压坏采煤工作面支架 （2）垮落带老顶岩块冲击压坏采煤工作面支架导致冒顶。由于采煤工作面支架初撑力不足，在老顶岩块末明显运动之前，直接顶与老顶巳发生离层（见图4-11a）；当老顶岩块向下运动时，采煤工作面支架要承受冲击载荷，支架容易被损坏，从而导致冒顶（见图4-11b）。图4-11 垮落带老顶岩块冲出压坏采煤工作面支架a-离层；b-冲出压坏支架综采工作面如遇老顶冲击来压，可能将支架压死、压坏（立柱油缸炸裂、平衡千斤顶拉坏等）或压入底板，发生顶板事故。（二）厚层难垮顶板大面积切冒大面积切冒又称大面积塌冒，曾称大面积来压，是指采空区内大面积悬露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大型顶板事故。当煤层顶板是整体厚层硬岩（如砂岩、砂砾岩、砾岩等，其分层厚度大于56m）时，它们要悬露几千平方米、几万平方米，甚至十几万平方米才冒落。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把已采空间内的空气瞬时挤出，形成巨大的暴风，破坏力极强。（三）大面积漏垮型冒顶漏垮型冒顶的机理是由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏冒，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮工作面，如图4-12所示。图4-12 工作面漏垮型冒顶示意图（四）复合顶板推垮型冒顶复合顶板由下软上硬岩层构成。下部软岩层可能是一个整层，也可能是出几个分层组成的分层组。这里的软岩层与硬岩层只是个形象的说法，实际上是指：采动后下部岩层或因岩石强度降低，或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上、下部岩层间又没有多大的粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层。从外表看，似乎下部岩层较软，上部岩层较硬。（五）金属网下推垮型冒顶回采下分层时，金属网假顶处于下列两种情况时，可能发生推垮型冒顶。（1）当上、下分层开切眼垂直布置时，在开切眼附近，金属网上的碎矸石与上部断裂了的硬岩大块之间存在一个空隙。（2）当下分层开切眼内错布置时，虽然金属网上的碎矸与上部断裂了的硬岩大块之间不存在空隙，但是一般也难以胶结在一起。金属网下推垮型冒顶的全过程分为两个阶段。第一是形成网兜阶段。这是由工作面内某位置支护失效导致的（见图4-13a）。这时如果周围支架的稳定性很好，一般不会发展到第二阶段，即还不至于发生冒顶事故。第二是推垮工作面阶段。如前所述，在外切眼附近，金属网上面碎矸之上有空隙，或者由于支架初撑力小，而使网上碎矸石与上位断裂了的硬岩大块离层，这就造成网下单体支柱不稳定，在网兜沿倾斜推力的作用下，使网兜下方的支柱由迎山变成反山，最终造成推垮型冒顶（图4-60b）。当然这两个阶段有可能间隔很短时间。图4-13 金属网下推垮型冒顶a-形成网兜；b-推垮工作面生产实践表明，由于支柱初撑力低导致产生高度超过150mm的网兜时，有可能引发网下推垮型冒顶。除上述大面积冒顶类型外，还有冲击推垮型冒顶（见图4-14、图4-15）和采空区冒矸冲入工作面推垮型冒顶（见图4-16）图4-14 冲击推垮型冒顶之一a-离层；b-下砸推垮图4-15 冲击推垮型冒顶之二a-离层；b-下砸推垮图4-16 大块冒矸冲入工作面的推垮型冒顶三、采煤工作面局部冒顶事故局部冒顶是指在采掘工作空间或井下其他工作地点局部范围内顶板岩石坠落造成的冒顶事故。1工作面两端的局部冒顶2靠煤壁附近的局部冒顶3放顶线附近的局部冒顶4地质破坏带附近的局部冒顶四、巷道冒顶事故巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，巷道顶板死亡事故80以上是发生在这些地点。可见，预防巷道顶板事故，关注事故多发地点是十分必要的。当巷道围岩应力比较大、围岩本身又比较软弱或破碎、支架的支撑力和可缩量又不够时，已被应力破裂的围岩或本来就是破碎的围岩，在较大应力作用下，可能损坏支架，形成巷道冒顶，从而导致巷道顶板事故。因此，要防治巷道顶板事故，在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内，或布置在很软弱破碎的岩层中。如果实在避不开软弱破碎岩层，那么就要在支架的支撑力与可缩量上着手，使其能和围岩状况相适应。对于在破碎岩层中开掘的巷道，支架间还要用背板背严；随着对支承体力分布规律的认识和支架性能的改善，近年来，巷道顶板事故发生的比较少。1掘进头冒顶事故的原因（1）掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落。如在断层、褶曲等地质构造破坏带掘进巷道时顶部浮石的冒落，在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板抽条冒落等，都属于这类型的冒顶。（2）掘进头附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。如因放炮不慎崩倒附近支架而导致的冒顶，因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶等属于这类型的冒顶。此外，第一类型冒顶也可能同时引起第二类型冒顶，例如掘进头无支护部分片帮冒顶推倒附近棚子导致更大范围的冒顶等。2支架支护巷道冒顶事故的原因支架文护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。（1）压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，压垮了支架，从而导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。（2）漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效（非压坏）巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落，造成事故的发生。（3）推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒而发生冒顶。3锚杆支护巷道的冒顶锚杆支护巷道冒顶事故的发生除地质因素外，主要是锚杆支护系统的锚固力不足引起的。巷道成巷后，在原岩应力和次生应力（包括回采等引起的各种支承压力）的作用下，巷道围岩产生变形，如果岩石不能自稳，且锚杆支护系统的锚固力不足，这种变形就得不到有效的控制，就会不断发展，最终导致围岩冒落和冒顶。锚杆间排距过大、锚杆支护材料选择不当、锚杆支护系统的匹配不合理、施工质量差等都会产生这一后果。4巷道交岔处冒顶事故的原因巷道交岔处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候，因为开岔口需要架设抬棚替换原巷道棚子的棚腿，如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块，并且围岩正向巷道挤压，而新支设抬棚或强度不够，或稳定性不够，就可能造成冒顶事故。当巷道围岩强度不是很大时，顶部存在与岩体失却联系的岩块以及围岩向巷道挤压就在所难免，如果开岔处正好是掘巷时的冒顶处，则情况更为严重。新支设抬棚的稳定性与两方面因素有关：第一，抬棚架设一段时间后才能稳定，过早拆除原巷道棚腿容易造成抬棚不稳；第二，开口处围岩尖角如果被压碎，抬棚腿失去依靠也会失稳。至于抬棚的强度，主要是与选用的支护材料及其强度有关。五、 防止冒顶的主要措施（一）采煤工作面大面积冒顶事故预防措施1预防老顶来压时的压垮型冒顶事故的措施（1）采煤工作面支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量；（2）采煤工作面支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层；（3）采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求；（4）普采工作面遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要及时加强工作面支护（最好用木垛），不得采用正常办法回柱；（5）普采工作面要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱；（6）工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的富裕，则工作面可以正常推进；若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层斜交或应用采空区挑顶的措施过断层。2大面积切冒的预测、预报和处理方法大面积切冒可以用微震仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行预测，因为厚层坚硬岩层的破坏过程，长的在冒顶前几十天就出现声响和其他异常现象，短的在冒顶前几天，甚至几小时也会出现预兆，因此，根据仪器测量的结果，再结合历次冒顶预兆的持征，可以对大面积切冒进行较准确的预报，避免造成灾害。防止和减弱大面积切冒危害的原则是：改变岩体的物理力学性质，以减小顶板悬露及冒落面积，减小顶板冒落高度，降低空气排放速度。具体的做法有下列几种。（1）顶板高压注水。（2）强制放顶。3预防漏垮型冒顶的措施（1）选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量；（2）顶板必须背严实；（3）严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止山现局部冒顶。4预防推垮型冒顶的措施从破坏形成推垮型冒顶的条件出发，基本上可以采用的预防措施有：（1）应用伪俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达4060；（2）掘进上下平巷时不破坏复合顶板；（3）工作面初采时不要反推；（4）控制采高，使软岩层冒落后能超过采高；（5）尽量避免上下平巷与工作面斜交；（6）灵活地应用戗柱戗棚，使它们迎着岩体可能推移的方向支设；（7）在开切眼附近于控顶区内，系统地布置树脂锚杆。但是，在采用这个措施时应考虑采煤工作面中打锚杆钻孔的可能性和顶板硬岩层折断挎落时由于没有已垮落软岩层作势层，来压是否会过于强烈等问题。5防止金属网下推垮型冒顶的措施防止金属网下推垮型冒顶事故的主要措施是提高支柱初撑力及增加支架的稳定性，也可附加其他一些措施。（1）回采下分层时用内错式布置开切眼，避免金属网上碎矸之上存在空隙。（2）提高支柱初撑力，增加支架稳定性，防止发生高度超过150 rnm的网兜。（3）用“整体支架”增加支护的稳定件。如金属支柱铰接顶梁加拉钩式连接器的整体支护、金属支柱铰接顶梁加倾斜木梁对接棚子的整体支护、金属支柱与十字铰接顶梁组成的整体支护。（4）采用伪俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。（5）初次放顶时要把金属网下放到底板。（二）采煤面局部冒顶的预防1工作面两端发生漏顶的预防（1）为预防工作面两端发生的漏顶，可在机头机尾处各应用四对一梁二柱的钢梁抬棚支护（即四对八梁支护），每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移。（2）在机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护（一般铰接顶梁，加上楔子后，不能向下弯，但能向上弯，双楔该接顶粱则向下向上均不能弯）。（3）在工作面与巷道相连处，采用一对抬棚，迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。（4）在工作面两端采用十字铰接顶梁支护系统以防漏冒。（5）在超前工作面10 m以内，巷道支架应加双中心柱；超前工作面1020m，巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。（6）综采时，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外，超前工作面20m内的巷道支架也应以中心柱加强。2靠煤壁附近的局部冒顶的预防（1）单体支柱工作面煤壁附近局部冒顶的预防采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架（图4-17a）、正倒悬臂错梁直线柱支架（图4-176b）等，并使端面距不大于200mm；提高支柱的初撑力，以使端面冒高不超过200 mm，另外，在金属网下，还可以采用长钢梁对棚迈步支架。在架设支架前还必须敲帮问顶，以防岩块掉落伤人。图4-17 支架类型a-正悬臂交错顶梁支架；b-正倒悬臂错梁直线柱支架1-临时柱；2-正式柱；L-截深；l-排距炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮。煤壁一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。（2）综采工作面煤壁附近局部冒顶事故的预防综采工作面的局部冒顶，主要是发生在靠近煤壁附近的漏冒型冒顶。其预防措施为：支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力；工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过70。当碎顶范围较大时，则应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂等使其固化，以防止冒顶。（3）放顶线附近局部冒顶的预防加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸；在大岩块范围内用木垛等加强支护；当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长近顶距；如果工作面用的是单体支柱，在大岩块范围内要用木支架替换金属支架；待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回木支架。（4）地质破坏带附近的局部冒顶的预防单体支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断层时，在顶板活动过程中，断层附近破断岩块可能顺断层面下滑，从而推倒工作面支架，造成局部冒顶。为预防这类顶板事故，应在断层两侧加设木垛来加强维护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。对于有些综采工作面、普采工作面，回采过程中煤壁的前方顶板和煤层特别破碎，为保证正常割煤、不漏矸，可采用可切割锚杆锚固。当断层处的顶板特别破碎，用锚杆锚固的效果不佳时，可采用注浆法将树脂类等浆液注入大量的煤岩裂隙中，进行预加固。（三）巷道局部冒顶的预防1掘进头冒顶事故的防治措施（1）根据掘进头岩石性质，严格控制空顶距。当掘进头遇到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子应紧靠掘进头。（2）严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法桃下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。（3）在地质破坏带或层理裂隙发育区掘进巷道时要缩小棚距；在掘进头附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被椎垮，必要时还要打中柱以抗突然来压。2支架支护巷道冒顶事故的预防措施根据冒顶的原因，提出如下几条预防措施：（1）可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的影响。（2）巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。（3）巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。（4）尽可能做到支架与围岩共同承载，支架选型时，尽可能采用有初撑力的支架，支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。（5）凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。（6）巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。（7）在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒；倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大，其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。此外，在掘进工作面10 m内、地质破坏带附近10 m内、