小窑水防治经验摘要

老空水防治知识摘要老空水防治知识摘要老空水防治知识摘要 老空 老窑水积存于生产开拓水平以上 虽然水量 不大 一般不至造成淹井危险 但水量集中 来势凶猛 一旦揭露 就会以 有压管道流 的形式突然溃出 迅 猛异常 具有很大的冲击力和破坏力 对人身安全的危 害性极大 其防治对策就是 探 先探后掘 坚持不 探明 不放净不开采 由于其积水区的空间位置一般都 很隐蔽 形状很不规则 深度和层位不一 大小各异 既有连成一片 较易探明的较大积水区 也有深入腹地 孤立存在 很难用钻探查找的较小积水区 因而需要经 常核实图纸资料 监测各放水孔的出水量 水压变化 及时分析判断积水是否已经放净 明确放水路线和行人 避灾路线 保障探放水人员的安全 对于浅部老窑积水区 由于年代久远 几经复采 情况很复杂 为此应通过地面物探手段先在总体上圈定 出老窑积水区的大致范围 边界 然后再据此划定 缓 冲安全带 确定起探标高 边探边掘 探放水必须分 煤层进行 严格按规程要求 以不漏掉一个积水老巷或 老空为原则 放出水时要注意孔口水压 水量的变化 并与原预计的水量进行比较核实 严防 放净 的假象 要防范积水区中还有积水区的可能性和危险性 对于生产矿井本身的老空 老巷积水区 必须认真 核实图纸资料 严防漏填 漏绘 要弄清楚积水区的可 能范围和水量 查明最洼 最高点的位置和标高 并据 此进行探放水设计 探放水钻孔的布设 应以打透积水 区的最洼点为主 透两侧为辅 边探放水边监测水压 水量的变化 切实掌握积水水位的下降速度及其有效疏 放水范围 发现积水水位下降缓慢或久放不降等异常 必须查找原因 对另有水源补给者 必须先封堵水源 尔后进行放水 对可能存在的 孤立区 或 滞流区 应通过分析后补打钻孔处理 一般原则一般原则 淄博矿务局 李周尧 1 人员在紧 探放水工作必须有专人负责 2 有疑必探 存有疑点没有把握的采掘地点必须 严密探水 探水影响采掘工程的进展 采取其它措施补 救 3 水在小也不大意 那怕只有一吨水 也要严格 按制度探水 确实把水放出再生产 本着 留有余地 以防万一留有余地 以防万一 的原则编制充水性图 在图上圈出积水线 积水线外推 50 150 米 据资 料可靠程度 划定探水线 采掘工程进入这一界线就必 须按规定密度 超前距和帮距严格进行 探水掘进 对于有疑虑的大片积水区必要时还应在探水线外推 50 150 米 据资料可靠程度 圈定 警戒线 采掘 工程进入警戒线要进一步查对资料并向警戒方向打深孔 控制层位 构造 积水的可能性 充水性图要每年修正 一次报上级部门备案 对老窑的调查一定要全面 有多少线索就得访问多 少线索 且要问明被访对象在现场工作的起止年月 当 时的工种及现场情况 以便分析和互相印证 对老图纸 一定要注意成图时间和填图的截止日期 要充分预计有 关误差 老窑积水的调查整理必须严肃 不能草率马虎 调 查时要抓住关健 详细记录 多方质疑 反复核实开采 层位 前进距离 煤柱宽度 开采时间 开采量和积水 量等关健 以及有无 暗井 窝口 和 找煤石门 探放水时要注意以下几点 1 放老空区的大量积水 必须避开雨季 不能使 矿井雨季排水负担过重 2 没有把握的老空区一定要经过雨季和相邻区积 水水压的考验 不能贸然掘透 3 要充分了解和注意放水后地表可能出现的变化 对可能坍塌出古井筒 岩溶漏斗的洼地河沟要预先铺防 漏河床 一旦出现险情要有避免险情扩大 便于抢救的 措施 4 要充分注意老空酸性水对套管 水门及井下设 备的腐蚀 5 对有大量酸性水涌出的老空 要权衡利弊 尽 可能暂时隔离 留待矿井后期处理 避免长期排酸性水 造成的经济不合理 6 对积水量大的老空区 一定要设法采取隔离式 探放水措施 在石门巷道或有岩柱的其它煤层内先探放 大部分积水 待大部积水放出 水压降低后 再沿煤 层探放其残留的小片积水 7 探放中 厚煤层积水 一定要注意钻孔上下间 距 不大于 1 5m 不要因打到底煤内造成误判 老空 只采了上部煤层 发生事故 8 解决钻探 物探结合问题 是防治老空水的一 个方向 老空水的探放 工作量很大 尤其是探水掘进 确实耗时费工 因此要积极应用物探手段帮助圈查大的 积水区 以减少超前探水工作量 同时还要开展扇形探 水孔终端的孔间透视 以适当减少钻孔密度 但必须以 钻探为主 物探配合 物探资料必须慎重验证鉴定 确 保其可靠性 地表水防治知识摘要地表水防治知识摘要地表水防治知识摘要 我国不少煤矿受河流 水库等地表水体以及雨季洪水的威 胁 历史上曾多次发生地表水 含雨季洪水 通过井眼 矿井 安全出口 采后塌陷坑 煤系含水层露头 喀斯特塌陷等直接 或间接地透入矿井而造成水害事故 此外 由于河床等地表水 体底部渗漏而增大矿井涌水量者更为常见 对这类水患的防治 其基本对策和要点是 首先在矿井设计时 要符合煤矿安全规 程和环境保护的要求 如井口工业广场的标高 要高于当地最 高洪水位 并建拦洪坝 截水沟等防洪工程 防止地表水从井 口 直接灌入井下 近山区或丘陵区矿井的防洪措施 上游主要是营造山坡植 被 挖鱼鳞坑 筑拦洪坝 沟谷设石棚拦等 以减慢洪水的流 速 减少泥砂的夹带量 避免泥石流的形成 开挖分洪道 减 少流经井田井口区不水量 中游主要是加深 拓宽主排洪道 加大和加速水流的通过能力 下游主要是清淤 排障 加快水 流的下泄速度 平原区矿井的防洪措施 主要是结合农田水利基本建设和 地理环境 随着采区扩大 开挖和延展主 支网状排洪渠 加 速向矿区外疏导水 必要时应建排洪站 以防止内涝和河水倒 灌 基岩裸露或表土盖层较薄 不能起到有效隔水作用的地区 对河流 水库 积水洼地等地表水体 除按规定留设保护煤柱 严防小波及破坏外 还要通过观测 分析 对隐伏在地表水体 以下的喀斯特溶洞 灌注粘土 或黄土 碴石等物 并反复充 填夯实 对煤炭开采造成的塌陷坑和塌陷裂隙裂缝 必须填平 夯实 进行防漏处理 洪水或地表水流有可能突入塌陷区的危 险地段 必须筑坝截水 加以安全隔离 当基岩为厚度大于 50 米的冲击层覆盖 且冲击层含有稳定 可靠的中间隔水层 经观测证明地表水体与冲击层下部含水层 无水力联系时 可以先进行小规模试采 然后再决定是否改道 搬迁或留设保护煤柱 但位于水体下方及波及影响区下方的急 倾斜煤层 则绝对禁采 冲击层水的防治冲击层水的防治冲击层水的防治 我国不少矿区 煤系基岩上覆盖有冲击层 由于后者分布面积 较大 能广泛接受和储存大气降水 并于下伏基岩含水层呈角度不 整合接触而使两者的水力联系较好 因而它不仅成为压在矿坑上方 的一个巨大的含水体 而且也是矿井涌水的主要补给来源 我国煤 矿开采史上 曾有多次透冲击层水的恶性事故 对这类水的防治 已积累了不少的经验 并已在有关规程中做 了明确的规定 防治冲击层水的基本方法如下 1 首先是查明冲击层本身的富水性及分层结构 特别要查明冲 击层底部的含水层 隔水层的厚度变化 查明采区上方基岩顶面的 起伏变化 标高 和冲击层与地表水体及其它含水层之间可能存在 的水力联系 以便采取对策 2 根据冲击层的富水性和分层结构 特别是其底部有无良好的 隔水层 以及地层倾角 采高 和煤层顶板岩组的力学性质等 按 规程 留设相应的安全煤 岩 柱 3 采用能够有效控制采高 防止抽冒的采煤方法 开采时严格 按设计控制采高和上风道的标高 严格做到上下层 指中斜煤层或 缓斜煤层 及上下阶段 指急斜煤层 之间的间歇开采 4 在冲击层含水较弱 地下水动 静储量有限的地区 可采用 疏干开采 冲击层含水中等 地下水动 静储量不太大 预计矿井 中后期有可能疏干的地区 前期仍必须按规定留设防水煤柱 后期 再根据水位疏降的实际情况另行对待 煤系砂岩裂隙 孔隙水的防治煤系砂岩裂隙 孔隙水的防治煤系砂岩裂隙 孔隙水的防治 煤系砂岩裂隙 孔隙含水层 在没有地表水 冲击层水及其它 水源补给的情况下 其动 静储量往往不是很大 不会对煤矿的安 全生产造成很大的威胁 但不少平原地区的煤田 煤系之上多数覆 盖有不同厚度和不同含水性的第四系 第三系冲击层松散含水层 因砂岩裂隙 孔隙含水层常常成为补给含水层的直接通道 有时 它们还可能通过含水断裂 陷落柱等得到地表水 喀斯特水等越流 补给 成为矿井涌水 突水的直接水源和影响正常安全开采的重要 因素 对于受冲击层水顺层补给 且补给水量不是很大的裂隙 孔隙 含水层的治理 主要是超前疏放水 对于位于煤层群顶板上方的孔 隙 裂隙含水层 可在本水平第一个可采煤层的最下方先掘出一条 煤巷作为泄水巷 也可采用钻探手段向该含水层打钻放水 提前形 成降水漏斗 给上部的采 掘工作创造条件 另外 在开采顺序上 也可以先采最上部的较薄煤层 再采其下的较厚煤层 利用薄煤层 采后对覆岩的泄水作用 来保证其下的厚煤层的正常安全开采 然 后 在本水平最低洼的构造部位 进行顶板集中疏放水 另外 还 可以从采煤方法和工作面布设上做文章 如采用倾斜长壁式开采 把工作面的水引向采空区一边 对于煤层群以下的砂岩裂隙 孔隙含水层 当其与开拓巷道较 近时 在具有一定静水压力的条件下 要想完全摆脱其影响和避免 突水 几乎是不可能的 为避免掘进工作面集中涌水 从巷道旁侧 用长钻杆超前放水 能起到较好的作用 如果条件允许 最好把掘 进层位选择在与含水层相隔在 15 20 米的较坚硬岩层中 然后根据 需要 以适当的间距向该含水层打钻 有控制地进行放水 把水压 降下来 以防止在掘进工作面集中涌水或突水 对于地下水静 动储量丰富的砂岩裂隙 孔隙含水层 在查明 其补给水源和主要补给通道后 采取针对性措施 如封堵其与补给 水源的联通构造部位 截断其主要的补给水源等 再进行有效的疏 放水 北方型薄层灰岩水的防治北方型薄层灰岩水的防治北方型薄层灰岩水的防治北方型薄层灰岩水的防治 我国北方石炭 二叠纪煤系常常含有数层灰岩 由于它们或被 夹入几个可采煤层之间 或被夹入煤层与奥灰岩之间 与煤层间距 都比较近 喀斯特裂隙又比较发育 在构造断裂的作用下 不仅其 本身的含水性就比较好 而且有的还与相邻的薄层灰岩 冲击层及 奥灰岩有较好的水力联系 因而在开采下组煤时 常常发生突水事 故 根据这类水灾的特点和现有的技术水平 其防治的对策和要点 如下 1 首要问题是探明采区中存在的各条中小断层 探明隔水岩组 岩性 结构 厚度等的变化 观测 研究煤层采动后对对底板岩石 的破坏深度和有效隔水层的抗水压能力等 在此基础上 在构造块 段上分别计算确定其可供带压开采的安全水压值和合理水位疏降值 并打钻注浆加固底板隔水岩组中的薄弱环节 构造断层带 改造底 部的富水薄层灰岩 把含水层改造为相对隔水层 2 在突水的可能性较大 具有淹井危险的严重水患区 分区隔 离是进行安全开采的一项重要措施 其目的是把井田内具有不同水 患程度的区段 通过分区 分别采取不同的防治对策加以区别对待 同时 一旦突水 也能把水患有效地控制在局部范围内 分区的依据主要是断裂构造单元和水文地质条件 既可以按构 造块段分 也可以按水平 石门 盘区等划分 但分区原则是 应 有利于区内采取统一的防治水措施 而区与区之间具有一定的可隔 离性 3 全面设防 主要包括 1 留设矿井边界及各分区边界隔离 防水煤柱 2 建立全矿和分区的防水安全体系 建造全矿性和各分 区防水 控水隔离闸门 确定安全避灾路线 在原有避灾能力基础 上 增建必要的抗灾强排设施 3 建立井上下主要含水层的水量 水位 水压 监测系统 对可能存在的隐伏导水构造 要逐面 逐 条加以查明 4 对于底板承压含水层 当水压大于其上部有效隔水 层的抗水能力 安全压力 时 必须打钻放水 把水压降到安 全值以下 进行安全带压开采 安全带压开采 对采面的采高 长度 开采强度等都有严格要 求 控制底板岩石受采动破坏的深度 在开采时 还应有一套严格 的开采技术管理制度和监测方法 随时取得必要的监测数据 指导 安全开采 北方型厚层灰岩水的防治北方型厚层灰岩水的防治北方型厚层灰岩水的防治北方型厚层灰岩水的防治 我国北方 石炭 二叠纪煤系的基底是奥陶纪石灰岩 由于特 定的地质条件 这一巨厚的石灰岩中喀斯特比较发育 富水性极好 它不仅能广泛地接受大气降水的补给 而且与地表水体 冲击层底 部含水层等也有较好的互补关系 地下水动 静储量十分丰富 我 国煤矿开采史上曾发生过突奥灰岩水淹井的重大事故 其防治的对 策与防治薄层灰岩水的基本要求相同 其特殊对策还有以下几点 1 建立各含水层的动态观测系统 采用物探 化探 钻探和放 水 联通试验等综合探查方法 查明 1 各条主要断层 指贯入奥 灰岩的断层 的空间位置 2 各条断层导水性和两盘主要含水层的 对结关系 3 奥灰岩与各主要可采煤层的间距和岩性结构变化 4 奥灰岩与 中间含水层 的水力联系 主要补给通道和可能的 补给量等 5 奥灰岩顶界面以上可能存在的 原始导水带高度 或其顶界面以下可能存在的弱含水层段的高度 对前者要确实防范 对后者要尽可能改造利用 2 注浆堵水截堵奥灰水对太原组灰岩 本溪组灰岩的补给通道 摆脱奥灰水对煤层开采的直接威胁 3 用注浆的办法 改造 中间含水层 扩大隔水岩组的范围 改善岩组的结构 提高岩组的综合抗水压能力 变含水层为隔水层 4 对奥灰岩界面 含原始导水带的顶面 导水断层 导水陷 落柱和钻入奥灰岩且封闭不良的钻孔等 除预先按规程规定留设防 水煤 岩 柱外 还要划定 警戒线 禁止任何井巷工程进入 5 突水系数 高于安全临界值时 必须采取疏堵结合 疏水 降压或扩大 改善隔水岩组等方法 使其符合安全带压开采的要求 其中 奥灰岩水的疏降水位 以雨季可能回升的最高水位为作为计 算 评定的依据 达不到要求时 切忌冒险开采 南方型厚层灰岩的防治南方型厚层灰岩的防治南方型厚层灰岩的防治南方型厚层灰岩的防治 以茅口灰岩 阳新灰岩为代表的南方型厚层灰岩 其喀斯特发 育的特点多以洞穴 暗河等喀斯特管道为主 其发育程度与当地侵 蚀基准面的相对标高有关 喀斯特水的充水水源 主要来自地表水 和地表径流的透入 有时 地表河流与地下喀斯特暗河的方向基本 一致 而且在径流过程中可能出现过多次相互转换 由于这类灰岩 多赋存于主要可采煤层的底板附近 与煤层之间几乎没有可利用的 隔水保护层 矿井的开拓 开采 根本无法摆脱其影响 因而常常 发生突水 突泥 甚至突暗河水等灾害 来势凶猛 具有极大的破 坏力 对这类水害的防治要点和对策为 1 查明该区喀斯特的发育规律及其主要地质构造 基岩顶面形 状 地表水系和积水区 封闭洼地等的关系 寻找喀斯特水的主要 补给水源和主要补给通道 条件不清时必须进行补充勘探 2 修建地面防洪工程 减少地表水和泥砂进入喀斯特系统 封 闭地表水进入喀斯特的入口 3 对侵蚀基准面以下的喀斯特系统 应在井下施工防水 排水 泄水和控水工程 对地下暗河水进行截流 减少其对矿井的威胁 矿井每个开拓水平 必须先形成必要的排水能力和建成防水闸门后 方可进行开拓 掘进 4 在可能突水 突泥的地段或层位掘进时 先用物探进行探查 再用钻探有针对性地进行超前探放水 每个放水孔开孔后 都要安 装好孔口管和控水阀门等控水装置 进行有控制的放水泄压 在采取以上措施的同时 还要坚持做好地质和水文地质日常观 测 分析及正常的预测 预报工作 每项采掘工程 都必须有水情 水患预测资料 每项探水工程施工前 必须有经过按规程要求审查 和批准的正式设计和施工安全措施 导水陷落柱水的防治导水陷落柱水的防治导水陷落柱水的防治导水陷落柱水的防治 我国煤矿经陷落柱突奥灰水的事故已先后发生多次 其中以 1984 年开滦范各庄矿 2171 采面的突水最为迅猛 高峰期 11 个小时 的涌水量为 2053m3 min 在世界采矿史上名列第一 突水 20 小时后 相距 2315m 的奥灰水观测孔水位下降 96 86m 21 小时后全矿井被 淹没 并株连到邻矿 这一情况表明 华北型奥灰岩喀斯特水不但 有极为丰富的静储量 而且还有一个连绵数十里的喀斯特网络 它 不似南方的喀斯特暗河 又胜似暗河 能够通过 网络 迅速 调 集 数十公里以外的本层水的冲击层水的补给 而陷落柱作为奥灰 水的通道和突水口 又比导水断层的危害大的多 鉴此 陷落柱突 水的防治 具有十分重要的意义 其防治对策和厚层灰岩水体构造 带的防治法类似 主要是 1 通过物探手段 查清陷落柱的位置和边界 进行矿井的全面 设防和对危险区实行 分区隔离 还要建立建全各含水层的动态长 期观测系统和采用物探 化探 钻探 放水联合试验等综合勘探和 综合分析的方法 先找出可能存在的异常区 并初步划定其范围 再进一步进行探查 2 加强对各种水文地质资料的分析 研究 发现以下特征时 该井田或区段有可能存在隐伏的导水陷落柱 1 井田位于奥灰岩喀 斯特径流带之上 2 附近曾发现过陷落柱 不论是否有水 3 由 煤层至奥灰岩之间的某些 中间含水层 水位局部偏高 或煤系底 部各含水层的原始水位有向奥灰岩方向逐步升高的趋势 4 矿井涌 水的分布不均 个别区段偏于集中 出水点的水量长期比较稳定 各出水点的相互干扰不明显 5 矿井涌水量曾跳跃变化或增长趋势 且与全矿井开拓长度及采面的扩大无明显的关系 6 涌水量比较集 中的区段 某些 中间含水层 的水位反而比相邻出水量较小的区 段偏高 经过疏放仍降不下来 7 随着矿井大量疏放水 各含水层 的水质差异与勘探时期相比越来越小 有些 中间含水层 的水质 水温接近于奥灰水 3 对异常区中圈定出来的 异常点 要用物探 钻探进一步 查明 取准 取全 有关定性 定量和定位等方面的可靠数据 在 钻探过程中 要严防喷射钻杆和高压水从孔内突出等事故的发生 4 对查找出来的导水陷落柱比较彻底的防治方法是打钻注浆 注骨料 在 柱内 奥灰岩顶界面以上的某个岩性较坚硬 较完整 的层位 建造封止水段 以隔断柱内奥灰岩水与煤系的联系 也可 以采用在陷落柱周围留设防水煤 岩 柱或全矿井隔离的方法 但 这只是 防 而不是 治 陷落柱内的奥灰水仍可能通过导水断裂 构造 绕道 突入矿井 封孔质量不好钻孔导水的防治与处理封孔质量不好钻孔导水的防治与处理封孔质量不好钻孔导水的防治与处理封孔质量不好钻孔导水的防治与处理 矿区在煤炭资源勘探时期施工的钻孔 往往贯穿了各个含水层 有的甚至连通了本来没有水力联系的含水层或水体 从而使煤系开 采的充水条件复杂化 不仅可能增大矿井涌水量 而且也可能给生 产带来突水 突砂等不安全隐患 为此 必须将其作为矿井防治水 工作中的一个问题来对待 其防范和处理的要点如下 1 对历史上已有的废孔 有无封孔不良等导水问题 要进行调 查分析 先是将各类钻孔孔口及所穿煤层点准确标定在相应的采掘 工程平面图上 并根据钻孔封孔质量调查情况 将有恢疑或有问题 的钻孔 在图上标出 由于钻孔常会有较大的偏斜 故应画出警戒 线和探 水线 以引起注意 2 编制含水层的等水位线图 结合井下出水点和井下涌水量变 化可能出现的高 低水位异常区 研究确定是否有导水钻孔存在 3 对封闭不良的导水钻孔 凡能在地面找到原孔位的 要透孔 到底并重新进行封孔处理 因故在地面无法进行处理的 若水压不 高 小于 0 5mpa 也可以在井下处理 井上下均难处理的 必须按 规程留设防水煤 岩 柱 结束语结束语结束语结束语