矿-井-水-灾-防-治PPT课件.ppt

矿井水灾防治 第一章我国煤矿水灾概况第二章矿井充水条件第三章矿井突水及预测第四章矿井防治水技术 1 第一章我国煤矿水灾概况 第一节我国煤矿水灾现状凡是影响生产 威胁采掘工作面或矿井安全的 增加吨煤成本使矿井局部或全部被淹没的矿井水 都称为矿井灾害 我国不仅是世界主要产煤国 而且也是受水害危害最严重的国家之一 在突水形式方面 由于断层引起的采掘工作面的突水占突水总数的80 以上 2 第二节矿井水害类型 造成矿井水害的水源有大气降水 地表水 地下水和老窑水 地下水 按储水空隙特征分 孔隙水 裂隙水和岩溶水等 矿井水害类型 按水源特征分 1 地表水2 老窑水3 孔隙水4 裂隙水5 岩溶水 3 第二章矿井充水条件 在天然条件下 煤层是不含水的 但其邻近的围岩通常是充满一定数量的不同性质的水体 源 在开采条件下 各有关水源在重力或压力的作用下 通过各种渗透通道进入矿坑 这个过程就是矿井充水过程 从而构成矿井充 涌 水 涌水量的大小称为充 涌 水强度 4 由此可见 充水水源和渗透通道是构成矿井充水不可缺少的两个方面 矿井充水水源和涌水通道二者综合作用 称为矿井充水条件 5 第一节矿井充水水源 矿井水的来源主要有 1 地下水2 地表水3 大气降水4 老窑积水注 与矿井水害类型不同 地表水 老窑水 孔隙水 裂隙水 岩溶水 6 一 地下水 定义 赋存于地表以下岩层空隙中的重力水 类型 根据含水岩空隙性质不同分 1 孔隙水2 裂隙水3 岩溶水 7 1 孔隙水松散岩层颗粒之间的空隙称为孔隙 赋存于其中的水称为孔隙水 2 裂隙水坚硬岩石在各种地质作用下产生的破裂称裂隙 赋存于其中的重力水称裂隙水 裂隙分为 风化裂隙 成岩裂隙 构造裂隙 构造裂隙是指岩石经受构造变动后产生的裂缝 如 背斜的轴部 断裂带等 8 3 岩溶水可溶性岩石如石灰岩 白云岩等被水溶蚀后产生的空隙称岩溶 赋存于其中的地下水称岩溶水 9 二 老窑积水 古代的小煤窑和近代煤矿的采空区以及废弃巷道由于长期停止排水而保存的地下水 称为老窑积水 废弃的老窑与废巷 储存有大量地下水 当生产矿井遇到或接近它们时 往往容易突水 而且来势凶猛 水中携带有煤块和石块 有时还可能含有有害气体 造成矿井涌水量突然增加 有时还造成淹井事故 10 老窑积水的充水特点 见教材27页 老窑积水是长期积存起来的 多为酸性水 11 第二节矿井涌水通道 矿井涌水通道有构造断裂带 接触带 导水陷落柱 采矿活动造成的裂隙 封闭不良的导水钻孔和岩溶塌陷及 天窗 等 12 岩溶塌陷及天窗 具有一定厚度松散层覆盖的岩溶矿区 因矿井排水后 导致地表产生的塌陷称岩溶塌陷 产生岩溶塌陷必须具备三个条件 1 隐伏灰岩上覆有松散沉积物2 灰岩岩溶发育 有大的溶蚀空洞 且被地下水充满3 矿井排水 13 塌陷的形态平面上多半为圆形 椭圆形 剖面上为坛形 井状 漏斗状 天窗是指含水层顶板隔水层由于岩相变化或隔水层受后期冲刷而失去隔水性的部位 天窗的存在本身就是一个连通两个含水层的通道 导致邻层地下水甚至地表水涌入矿井 14 第三节矿井充水强度 矿井涌水量矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量 根据涌水量大小可分为四个等级 37页 1 涌水量小的矿井 2 涌水量中等的矿井 3 涌水量大的矿井 4 涌水量极大的矿井 15 第三章矿井突水及预测 第一节矿井突水矿井突水 透水 是指煤矿在正常生产中突然发生的具有一定数量来势凶猛的涌水现象 突水可来自底板 顶板 老采区 老窑 地表等 16 造成矿井突水灾害的原因 1 地面防洪 防水措施不当 或因对防洪设施管理不善 暴雨山洪冲毁防洪工程 使地面水涌入井下 造成灾害 2 井巷位置不合理 如布置在不良地质条件中或接近强含水层附近 施工后在矿山压力与水压力共同作用下 发生顶板或底板突水 3 乱采 乱掘 破坏了防水煤柱 岩柱造成突水 17 4 矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当 水仓不按时清挖 突水时排水设备失效而淹井 5 忽视安全生产方针 思想麻痹大意 丧失警惕 没有严格执行探放水制度 违章作业等 总之 只要摸清水害发生原因 采取措施 加强管理 提高防治水工作水平 贯彻以防为主 疏堵结合 综合治理的方针 淹井事故是可以避免的 18 矿井突水预兆 1 煤壁挂红 这是因为水中含有铁的氧化物 在通过煤层或岩层裂隙时 附着在裂隙表面的暗红色水锈 一般认为巷道接近积水区 2 煤壁挂汗 当采掘工作面接近积水区时 因水在自身压力作用下 通过煤岩裂隙缝透过煤岩壁 聚成水珠 19 3 空气变冷 4 发生雾气 当巷道内温度很高时 积水渗到煤壁后 引起蒸发而形成雾气 5 在采掘面中 在煤壁 岩层内听到 吱吱 的水呼声 6 底板鼓起 7 涌水 20 第二节矿井突水预测 巷道掘进过程中突水预测巷道掘进突水 实质上是静水压力 矿山压力与隔水层强度和重力消张关系的产物 掘进过程中一般有三种情况 1 巷道掘进过程及以后皆不出水 这是常见的情况 表明巷道顶底部隔水层的强度和重力大大超过作用于隔水层上的静水压力 21 2 巷道掘进至接近或揭露阻水断层 含水层时 立即突出或相隔一段时间突水 这表明作用于隔水层上的静水压力超过隔水层或接近断层带物质的强度和重力 3 巷道掘进一段距离之后 产生矿压现象和底鼓后突水 该情况表示作用于隔水层上的静水压力与岩层强度和重力达到极限状态 22 底板突水类型 1 突发型 采掘遇充水断层或含水层错动接近煤层时 随着采掘面放炮 水立即涌出 一般水压高 水量大 来势猛 瞬间达峰值 常伴有响声和岩屑碎块冲出 这种突水常形成大型或特大型突水 若排水能力不足 有淹井的危险 23 2 缓发型 当采掘工作面接近导水断层时 由于隔水层薄 水压高 常伴有底鼓 开始涌水小 随矿压增大 底鼓达高峰 水突破底板大量涌出 这种突水类型比较普遍 多发生于采煤工作面 由于有一段缓冲时间 一般可采取应急措施限制事故的发展 24 3 滞后型 含水层距煤层较远 通道不畅 在矿压及水压长期作用下 沟通断层或裂隙而突水 突水前伴有底鼓和渗水 水由小渐大 最后突破 突水滞后采掘时间数天至数月 这种突水多为中 小型突水 25 第四章矿井防治水技术 第一节矿井防水技术矿井防治水的目的是 防止矿井水害事故发生 减少矿井正常涌水 降低煤炭生产成本 在保证矿井建设和生产的安全前提下使国家的煤炭资源得到充分合理的回收 为此 煤矿安全规程 第251条规定 煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件 编制中长期防治水规划和年度防治水计划 并且组织实施 26 矿井防治水的方针是 坚持预防为主 防治相结合的方针 为了防止防治水工程零打碎敲 取不到良好效果 应在查明矿区和矿井水文地质条件基础上 按照当前与长远 局部与整体 地面防治与井下防治 防治与利用相结合的原则 根据不同的水文地质条件 分别采取防 疏 堵 截 排的方法予以防治 27 煤矿安全规程 第252条规定 水文地质条件复杂的矿井 必须针对主要含水层 段 建立地下水动态观测系统 进行地下水动态观测 水害预报 并制定相应的探 防 堵 截 排综合防治措施 矿井防水是利用各种工程设施防止矿井大量涌水 特别是防止发生灾害性突水事故 矿井防水分为地面防水和井下防水两种 28 一 地面防水 地面防水是指地表修筑各种防排水工程 防止或减少大气降水和地表水涌入工业广场或渗入井下 它是保证矿井安全生产的第一道防线 特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要 29 地面防水方法 1 河流改道2 铺整河底3 填堵通道4 挖沟排 截 洪5 排除积水注 上述方法从施工角度都可行 但采取何种方法应根据具体条件而定 可采用单一方法 也可多种方法综合防治 30 二 井下防水 井下防水主要是预防井下突然涌水的应急措施 有防水闸门 防水墙和防水煤柱等 防水闸门一般设置在井下运输巷内 正常生产防水闸门是敞开着 当突然发生水患时 关闭闸门将水阻挡于闸门之外 31 防水闸门位置的选择应该注意的问题 1 防水闸门应设置在对水害具有控制作用的部位和井下重要设施部位 并考虑即使水害发生后能恢复生产及绕过事故地点开拓新区 2 防水闸门应设置在不受邻近采动影响的地点 以免破坏防水闸门的结构和修筑地点围岩的隔水性 防止水闸门关闭后高压水通过裂隙外泄 32 3 尽量避免在较弱岩层或煤层内砌筑 应建在围岩稳定性与隔水性好的地段 4 闸门应尽量修筑在单轨巷道内 以减少掘进量和水闸门的规模 煤矿安全规程 第273条规定 水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井 必须在井底车场周围设置防水闸门 在其他有突水危险地区 也必须在其附近设置防水闸门 方可掘进 33 防水闸门是矿井生产建设过程中的一种重要防水设施 井底车场设置防水闸门 是为了保护井筒 井底车场和排水设施不被水淹 便于恢复生产 并可与井筒保安煤柱共同考虑 少压煤炭 在有突水危险的地区设置防水闸门 是为了预防采区或巷道突水时控制灾情扩大和进行分区隔离而设置的 防水闸门可分为临时性和永久性两种 34 防水煤 岩 柱 保证地下采矿地段的水文地质条件不致明显变坏的最小宽度矿柱 就叫做防水煤 岩 柱 煤矿安全规程 第259条规定 相邻矿井分界处 必须留防水煤柱 矿井以断层分解时 必须在断层两侧留有防水煤柱 留设防水煤柱所需数据必须就地选取 邻区或外区数据仅供参考 若需采用时应适当加大安全系数 35 第二节矿井探放水技术 煤矿安全规程 第285条规定 矿井必须做好水害分析预报 坚持有疑必探 先探后掘的探放水原则 实践证明 有疑必探 先探后掘 的原则是防止煤矿井下水害事故的基本保证 36 煤矿安全规程 第286条规定 采掘工作面遇到下列情况之一必须探水 1 接近水淹或可能积水的井巷 老窑或相邻煤矿时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6 接近有水的灌浆区时7 接近其他有可能出水地区时 37 探水线的概念沿积水线水平外推60m 150m距离划一条线即为探水线 当掘进巷道到此线时 开始探水 警戒线由探水线再平行外推50m 150m 在上山掘进时指倾斜距离 即为警戒线 当巷道掘进到此线后 应警惕积水威胁 注意掘进时工作面水情变化 如发现有透水征兆 提前探放水 38 超前距探水时从探水线开始向前方打钻孔一次打透积水情况少见 常是探水 掘进 再探水 再掘进 循环进行 而探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离 该距离称超前距 超前距一般采用20m 在薄煤层中可缩短 但不得小于8m 39 探水钻孔的布置从平面上看 主要有扇形和半扇形两种 断层带探放水据统计 矿井突水事故中有90 以上是位于断裂带或其附近 因此 当采掘工作面将要揭露或接近含水层的断裂构造时 都必须进行探放水 防止突水事故发生 40 断层探放水原则 76页 1 采掘工作面前方或附近有导水断层存在 但具体位置不清或控制不严时 2 采掘工作面前方或附近 预测有断层存在 但具体位置和含 导 水性不清 有可能突水时 41 3 采掘工作面接近推断导水断层100m时 或距已知含 导 水断层60m时 4 采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时 或采区内构造不清 含水层水压大于2MPa 3MPa时 42 探水作业前的准备工作 煤矿安全规程 第288条规定 在安装钻机探水前 必须遵守下列规定 79页 1 加强钻场附近的巷道支护 并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏板 2 清理巷道 挖好排水沟 探水钻孔位于巷道低洼处时 必须配备与探放水量相适应的排水设备