煤矿探放水工培训教材

1、煤矿探放水工培训教材 煤矿特种作业人员安全技术培训教材煤矿探放水工培训教材72013年1月 目 录第一章 煤矿安全生产方针及法律法规1第一节 煤矿安全生产方针1第二节 煤矿安全生产法律法规1第三节 职工安全生产的权利和义务2第二章 煤矿探放水工的职业特殊性及重要性4第一节 煤矿作业特点4第二节 煤矿探放水在防治煤矿水害事故中的重要作用4第三节 煤矿探放水工的职业道德和安全职责5第四节 煤矿作业场所常见的危险及职业危害因素6第三章 煤矿生产基本知识7第一节 矿井通风基本知识7第二节 矿井防治水基本知识10第三节 矿井充水条件11第四章 矿井突水预兆及突水量估算13第一节 矿井突水预兆13第二节

2、矿井突水量估算13第三节 井下排水系统14第五章 矿井主要水害特征及预防16第一节 孔隙裂隙水和岩溶水的特征及防治技术16第二节 大气降水和地表水的特征及防治技术18第三节 老空水特征及防治技术19第四节 断层水陷落柱水和钻孔水的特征及防治技术21第六章 矿井主要水害的探查方法和施工技术24第一节 地表水害的探查方法24第二节 顶底板水害的探查方法25第三节 老空水探查方法26第四节 断层水探放方法31第五节 陷落柱水和钻孔水的探查与处理34第七章 煤矿探放水钻机及相关设备的安全使用36第一节 探水钻机类型基本原理和技术要求36第二节 钻探操作安全技术措施40第三节 钻探质量控制及事故的处理4

3、2第四节 钻机的使用维护和故障处理44第五节 钻孔孔口套管的要求固结方法45第八章 水灾害应急救援47第一节 应急预案的主要内容47第二节 水灾发生后采取的主要措施49第三节 突水时现场作业人员的应急措施50第九章 矿工自救互救与创伤急救52第一节 自救器与避灾硐室52第二节 矿工自救与互救55第三节 创伤急救56主要参考文献61 煤矿安全生产方针及法律法规第一节 煤矿安全生产方针 煤矿安全生产方针是党和国家为确保煤矿安全生产而确定的指导思想和行动准则即安全第一预防为主综合治理 一煤矿安全生产方针的重要意义 安全第一是强调安全突出安全安全优先把安全放在一切工作的首位预防为主是实现安全第一的前提

4、条件综合治理是煤矿实现安全的技术手段 安全第一预防为主综合治理是目标原则和手段的关系不能坚持安全第一预防为主很难落实坚持安全第一才能自觉地或科学地预防达到预期目的反之只有坚持预防为主才能减少事故消灭隐患才能做到安全生产 二 煤矿安全生产方针的贯彻落实1坚持管理装备培训并重的原则2坚持煤矿安全生产方针标准的原则3坚持各项行之有效的措施的原则第二节 煤矿安全生产法律法规 一我国煤矿安全生产法律法规体系主要内容有 法律有安全生产法煤炭法矿山安全法劳动法矿山资源法等 行政法规有煤矿安全监察条例煤炭生产许可证管理办法安全生产许可证条例乡镇煤矿管理条例矿山安全法实施条例特别重大事故调查程序暂行规定企业职工

5、伤亡事故报告和处理规定等 地方性法规有省矿山安全法实施办法省煤炭法实施办法等 部门规章和地方政府规章有煤矿安全规程爆破安全规程特种作业安全技术培训考核管理办法等 二主要安全生产法律法规 1安全生产法于2002年6月29日第九届全国人大代表常务委员会第28次全体会议通过于2002年11月1日起施行 2矿山安全法于1992年11月7日由第七届全国人大代表常务委员会第28次全体会议通过由国家主席以第65号命令发布自1993年5月1日起施行 3煤炭法于1996年8月29日由第八届全国人大代表常务委员会第21次全体会议通过由国家主席以第75号命令发布自1996年12月1日起施行是中国第一部煤炭法 4煤矿

6、安全监察条例于2000年11月7日以国务院第296号命令颁布于2000年12月1日起施行 三煤矿安全规程制定的目的及意义 目的是保障煤矿安全生产和职工人身安全防止煤矿事故 意义规范煤矿工作加强管理和监察执法遏制重大特大事故保护职工安全和健康保证和促进我国煤炭工业健康发展和煤矿安全状况稳定好转为国家步入小康社会做出应有贡献 新版的煤矿安全规程自2005年1月1日起实施四安全生产法律责任一民事责任 停止侵害消除危害返还财产赔礼道歉赔偿损失二行政责任 行政处分警告记过降职撤职 行政处罚通报罚款责令停产吊销执照三刑事责任 管制拘役有期徒刑无期徒刑死刑四违法与法律制裁犯罪及其特征 1违法违法是指不履行法

7、定义务或者做出的法律禁止的行为 2违法的四要素1必须是一种行为2必须侵犯了客体3违法的主体必须是有责任能力的人或依法设置的法人4必须是行为者主观上出于故意或过失 3法律制裁主要有1刑事制裁2民事制裁3行政制裁 三种 4犯罪凡是违反刑法危害社会而应受到刑事处罚的称为犯罪 5犯罪的三个特征1具有社会危害性是一切犯罪的客观属性2刑事违法性即违反刑事法律的禁令3应受惩罚性第三节 职工安全生产的权利和义务一 职工安全生产的权利1要求获得劳动保护的权利2知情权 3民主管理民主监督的权利 4参加安全教育的权利 5获得职业健康防治的权利 6工伤保险和民事索赔权 7批评检举和控告权 二 职工安全生产的义务 1遵

8、守安全生产规章制度和操作规程的义务 2服从管理的义务 3正确佩戴和使用劳动防护用品的义务 4发现隐患及时报告的义务 5接受安全生产培训教育的义务第二章 煤矿探放水工的职业特殊性及重要性煤矿有两种主要开采方式一种是地下开采一种是露天开采对于埋藏较深的煤炭一般采用地下开采的方法地下开采有其特殊的作业特点主要是作业环境差空间较小地质条件多变经常受到顶板矿尘水火等灾害的威胁生产工艺复杂劳动强度大等因此井下作业人员必须掌握一定的井下作业安全常识才能保证安全第一节 煤矿作业特点 1多为井下作业条件相对艰苦 2地质条件复杂自然灾害严重 3煤矿生产工艺复杂 4工人井下作业时间长劳动强度大5煤矿事故总量多重特大

9、事故时有发生 6煤矿机械化程度低安全技术装备水平低7煤矿从业人员结构复杂综合素质不高8职业危害特别是尘肺病危害严重第二节 煤矿探放水在防治煤矿水害事故中的重要作用 一探放水工在防治煤矿水害中的作用1探放水工是落实煤矿防治水原则的现场执行者2探放水工是煤矿井下水文地质第一手资料的收集者3探放水工是提升防治水工作水平的需要二水文地质钻探在防治煤矿水害中的重要作用 水文地质钻探是水文地质调查的基本方法之一它是矿产资源勘查的组成部分同时也是获得深部水文地质资料深入查明水文地质条件和验证测绘及物探成果的主要手段水文地质钻探的目的是通过各种钻探工程进一步查明未来开采地段地区的水文地质条件为分析煤田充水因素

10、预计矿井涌水量地下水综合利用设计等提供可靠的水文地质资料三水文地质钻探的具体任务有 1研究地质水文地质剖面进一步查明含隔水层地数目层位厚度埋藏深度分布状况空隙性及隔水层的隔水性等2测定各个含水层中的地下水位包括初见水位和静止水位及其动态变化3测定含水层在垂直和水平方向上的透水性和含水性的变化4测定各个含水层之间地下水与地表水之间的水力联系以及断层的导水性5按规程要求取水样分析研究地下水的物理性质和化学成分6按规程要求采取岩样和土样分析研究岩石的水理性质物理性质和力学性质7进行水文地质试验主要指抽水试验测定钻孔涌水量和含水层的水文地质参数为计算坑道涌水量和地下水储量提供依据第三节 煤矿探放水工的

11、职业道德和安全职责一煤矿探放水工的职业道德规范 热爱矿山热爱本职工作 在本职工作中发扬艰苦奋斗的精神吃苦耐劳为煤矿企业发展做出应有的贡献 自觉服从组织和领导的指挥及工作安排遵守劳动纪律认真履行岗位职责勤奋工作努力完成工作任务目标 自觉遵守国家法律法规和煤矿企业的各项规章制度佩戴好劳动防护用品持证上岗时刻保持安全生产的警惕性保护自身和他人安全 加强专业技术理论知识的学习不断提高自己的业务能力和专业技术水平争当一名技术精湛业务熟练的技术骨干和行家里手 在工作中与同事密切配合和谐相处建立相互信任相互尊重相互配合相互支持相互帮助的良好关系相互交流工作经验团结协作集体奋斗齐心协力共同做好本职工作 牢固树

12、立工程质量第一的意识保证安全生产条件并在确保工程质量的前提下尽量为煤矿企业节约资金提高社会效益和经济效益 在工作中爱护所使用的设备对设备正确谨慎操作并进行精心细致的检查维护和保养及时处理设备故障使设备处于良好的运转状态 在工作中虚心向师傅同事学习学习他们的专业技术和道德品质弥补自己的不足积极进取不断提高自身的综合素质二煤矿探放水工的安全职责 在工作中严格执行煤矿安全规程操作规程和作业规程的有关规定遵守国家安全生产的法律法规和各项规章制度持有效证件上岗用好劳动防护用品不违章作业按要求完成各项生产任务对本岗位的安全生产负直接责任 对设备进行操作检查维护保养和排除故障时要注意相关安全事项确保工作安全

13、 在任何情况下都不得将设备交给无证人员操作设备需要停止工作或检修时一定要按安全要求停机 在工作中要拒绝违章作业的指令对他人违章作业行为加以劝阻和制止 要积极参加各种安全活动和岗位技术练兵提高安全意识和技能发生事故及时上报并保护好现场 要具备煤矿灾害防治及自救互救与现场急救的知识发生事故时要立即采取安全急救措施积极进行自救和互救防止势态扩大保护好现场同时立即向上级汇报 严格执行现场交接班制度除认真填写运转日志和事故记录外要将本班设备运行情况详细告知接班人员第四节 煤矿作业场所常见的危险及职业危害因素一常见的危险危害因素 瓦斯爆炸火灾冒顶片帮提升运输伤害电器事故水灾放炮事故化工品事故机械设备伤害周

14、边煤矿及老窑危害人为失误造成的伤害等 二职业危害 粉尘煤尘岩尘有害气体一氧化碳硫化氢氮氧化物二氧化硫等噪声等 第三章 煤矿生产基本知识第一节 矿井通风基本知识一矿井通风的基本任务 1供给井下人员呼吸所需要的氧气 2稀释和排除井下的各种有害气体和矿尘 3调节井下气候条件创造良好的作业环境二井下空气成分及性质 1矿内空气的主要成分 矿内空气来源于地面空气地面空气的主要成分是由氧氮二氧化碳组成它们按体积百分比计氧为2096氮为79二氧化碳为004地面空气进入井下后在气体种类和成分上都发生了一系列的物理化学性质变化例如氧气成分减少二氧化碳和其他有害气体增加2矿内空气成分性质和安全标准 1 氧 o2 氧

15、是无色无味无臭的气体相对密度为111氧能助燃和供人动物呼吸人体维持正常生命过程的需氧量取决于人体的体质精神状态和劳动强度等一般来说人体在休息时平均需氧量为025lmin工作和行走时平均需氧量大约为1-3lmin如果空气中氧含量降低就会影响人的身体健康甚至造成死亡 煤矿安全规程规定采掘工作面的进风流中氧气浓度不低于20 2 氮n2氮是无色无味无臭的惰性气体不助燃氮相对密度为097在正常情况下氮对人体无害但是当空气中氮含量过多时就会使氧的浓度相对减少使人缺氧窒息3二氧化碳co2二氧化碳是无色略带酸味的气体易溶于水不助燃相对密度为152该气体多积存在通风不良的巷道底部下山等低矮地方对人的眼鼻口腔黏膜

16、有刺激作用二氧化碳对人体影响较大微量二氧化碳能促使呼吸加快呼吸量增加当二氧化碳浓度为1时呼吸急促5时呼吸困难伴有耳鸣和血液流动加快的感觉当增至1020时呼吸将处于停顿并失去知觉当高达2025时人将中毒死亡煤矿安全规程规定采掘工作面进风流中二氧化碳浓度不超过05矿井总回风巷或一翼回风巷中二氧化碳浓度超过075时必须立即查明原因进行处理 三井下空气中的有害气体 1一氧化碳 co 一氧化碳是无色无味无臭的气体相对密度为097微溶于水在正常的温度和压力下化学性质不活泼当空气中一氧化碳浓度达到1375时能引起燃烧和爆炸一氧化碳毒性很强它对人体红血球的亲和力是氧气的250-300倍因此一氧化碳吸入人体后就

17、阻碍了氧和红血球的结合使人体各部组织和细胞产生缺氧引起中毒死亡一氧化碳中毒的明显特点是嘴唇呈桃红色两颊有斑点煤矿安全规程规定矿井空气中一氧化碳的最高允许浓度为00024 2硫化氢h2s硫化氢是无色微甜带有臭鸡蛋味的气体相对密度为117易溶于水能燃烧和爆炸爆炸浓度范围为4346有强烈的毒性硫化氢能使人体血液中毒对眼睛黏膜和呼吸系统有强烈的刺激作用空气中硫化氢浓度达到00001时人就能嗅到它的气味当上升到01时在极短时间内人就会死亡煤矿安全规程规定井下空气中硫化氢的最高允许浓度为0000663二氧化硫so2二氧化硫是一种无色具有强烈硫磺臭味的气体易溶于水相对密度为222易积聚在巷道底部二氧化硫对人

18、体影响较大能强烈刺激眼和呼吸器官使喉咙和支气管发炎呼吸麻痹严重时会引起肺水肿当空气中二氧化硫浓度达0002时能引起眼红肿流泪咳嗽头痛喉痛达到0005时能引起急性支气管炎和肺水肿并在短时间内死亡煤矿安全规程规定井下空气中二氧化硫最高允许浓度为00005 4二氧化氮 n02 二氧化氮是一种红褐色气体相对密度为159极易溶于水它与水结合成硝酸对眼睛鼻腔呼吸及肺部组织起破坏作用引起肺水肿二氧化氮中毒的特征是开始无感觉经过6h或更长的时间才能出现中毒症状即使在危险的浓度下中毒后开始也只是感觉呼吸道刺激而咳嗽经过2030h后才发生较严重的支气管炎呼吸困难手指尖和头发出现黄斑吐出淡黄色痰液发生肺水肿引起艾叶

19、现象甚至死亡煤矿安全规程规定矿井空气中二氧化氮的最高允许浓度为000025 5氨气 nh3 氨气是一种无色具有强烈的刺激臭味的气体相对密度为06易溶于水毒性很强氨气对人体上呼吸道黏膜有较大刺激作用引起咳嗽使人流泪头晕严重时可致肺水肿当空气中氨气浓度达到000400093时对人就有明显的刺激作用当达到0047005时对人有强烈的刺激作用时间稍长能引起贫血体重下降抵抗力减弱产生肺水肿直至死亡煤矿安全规程规定矿井空气中的氮气的最高允许浓度为0004 四矿井通风方法按照矿井进回风井的布置形式不同矿井通风方式可分为以下三种类型1中央式中央式是指进风井与回风井大致位于井田走向中央根据回风井位于沿煤层倾斜方

20、向的不同位置又分为中央并列式和中央分列式两种形式 1 中央并列式回风井位于沿煤层倾斜方向中央位置的工业广场内这时风流由进风井进入井底车场经大巷至两翼工作面后又由石门返回中央回风井 2 中央分列式 又叫中央边界式 回风井位于沿煤层倾斜方向的上部边界回风井底高于进风井底这时风流由进风井进入井底车场经大巷至两翼工作面后由总回风大巷至回风井 2对角式对角式是指进风井位于井田中央回风井分别位于井田浅部沿走向的两翼根据回风井位于井田浅部沿走向的不同位置又分为两翼对角式和分区对角式两种形式 1 两翼对角式回风井位于井田浅部走向两翼边界采区的中央这时风流由进风井进入井底车场经大巷至两翼工作面再分别由石门返回两

21、翼的回风井 2 分区对角式沿采掘总回风巷每个采区开掘一个小回风井这时风流由进风井进入井底车场经大巷至两翼工作面分别由石门返回采区回风井3混合式混合式是大型矿井或老矿井进行深部开采时常用的一种通风方式一般进风井和回风井由三个以上井筒按上述各种方式组合而成例如中央并列与两翼对角的混合式中央分列与两翼对角混合式和中央并列与中央分列混合式等五矿井通风设施 1矿井通风设施种类 1 风门风门是在不允许风流通过但需行人或行车的巷道中设置 2 风墙风墙又叫密闭是专门为隔断风流而在不行人或车的巷道中设置 3 风桥风桥是将两股平面交叉的进风流和回风流隔断成立体交叉的一种通风设施它使进风与回风互不相掺 4 调节风窗

22、调节风窗安装在风门上移动插板来调节窗口面积以控制通过风量的大小 2护矿井通风设施的保护 1 不经通风部门批准任何人不准随便损坏和拆除矿井通风设施 2 通过风门时一定要关好风门切不可把一条巷道中相邻两道风门同时敞开要过一道关一道 3 不可随便移动调节风窗的插板或将窗口堵严 4 井下栅栏警示牌瓦斯记录牌和测风站等通风辅助设施任何人不准随便拆毁摘除涂改或移动 5 如发现矿井通风设施损坏应立即向有关部门或领导报告以便及时修复第二节 矿井防治水基本知识一防治水原则预测预报有疑必探先探后掘先治后采12十六字原则是煤矿企业防治水实践经验的总结3十六字原则体现了预防为主关卡前移的要求二防治水五项综合治理措施

23、防堵疏排截堵主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层疏主要指探访老空水和对承压含水层进行疏水降压排主要指完善矿井排水系统截主要指加强地表水的截流治理三矿井涌水主要指标矿井涌水量指单位时间内流入矿井的水量1根据正常涌水量大小矿井分为4个等级 涌水量小的矿井q180 m3h 涌水量中等的矿井180 m3h q600 m3h 涌水量大的矿井600 m3h q2100 m3h 涌水量极大的矿井q 2100 m3h 小突水点涌水量q60 m3h 中等突水点60 m3h q600 m3h 大突水点600 m3h q1800 m3h 特大突水点涌水量q 1800 m3h 从矿区水文地质条件巷道充水及其相互关系出发

24、根据受采掘破坏或影响的含水层性质富水性补给条件单井年平均涌水量和最大涌水量开采受水害影响程度和防治水工作难易程度等项把矿井水文地质划分为简单中等复杂极复杂四个类型 第三节 矿井充水条件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矿床充水的基本条件可分为天然充水条件和人为充水条件两大类一矿井充水的天然条件分析矿井天然充水条件包括天然充水水源和天然充水通道1天然充水水源 1 大气降水大气降水是地下水的主要补给来源这里讲的大气降水水源是指对矿床直接充水的大气降水水源 2 地表水地表水体不仅可能造成矿井突然涌水严重情况下会导致水沙同时溃入矿井 3 地下水矿床围岩地下水充水类型可划分为根据充水岩层

25、性质不同可分为砂砾石孔隙充水坚硬岩层裂隙充水和岩溶充水根据矿层与充水岩层接触关系不同可分为直接充水和间接充水根据矿层与充水岩层相对位置不同可分为顶板充水底板充水和周边充水2天然充水通道 矿床充水的天然通道主要包括点状岩溶陷落柱通道断裂裂隙带通道窄条状隐伏露头通道面状裂隙网络局部面状隔水层变薄或尖灭区通道和地震裂隙通道等二矿井充水的人为条件分析矿井人为充水条件包括人为充水水源和人为充水通道1人为充水水源 1 袭夺水源为了保证矿井安全生产必须疏降高承压的充水含水层由于矿床开采范围的不断扩大地下水位降落漏斗也不断延展人工疏降强烈改造着矿区天然地下水流场人工地下水流场获得新的补给水源称为袭夺水源 2

26、老窑水老窑水具有以下充水特点老窑水以静储量为主其储量与采空区分布范围有关老窑水积水时间较长水循环条件差水中含有大量h2s气体并多为酸性水有较强的腐蚀性老窑突水一般水势迅猛硫化氢气体对人体危害性较大2人为充水通道 人为充水通道主要包括顶板垮落裂缝带 地面岩溶疏干塌陷带封孔质量不佳的钻孔三矿井充水强度分析 1矿井充水强度 地下水存储在不同的充水含水层中含水层的埋藏条件不同和岩石性质不同决定了它们的含水强度的不同 在煤矿生产中把地下水涌入矿井内水量的多少成为矿井充水程度用来反映矿井水文地质条件的复杂程度 生产矿井常用含水系数kb 或矿井涌水量 q 两个指标来表示矿井充水程度 1 含水系数含水系数又称

27、富水系数它是指生产矿井在某时期排出水量qm3与同一时期内煤炭产量p的比值即矿井每采1t煤的同时需从矿井内排出的水量含水系数kb的计算公式为 kb qp 6-4-1 2 根据含水系数的大小将矿井充水程度划分为以下4 充水性弱的矿井kb 2 m3t 充水性中等的矿井kb 25 m3t 充水性强的矿井kb 510 m3t 充水性极强的矿井kb 10 m3t 充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条件前者指接受外界补给水量的范围显然出露面积愈大则吸收降水和地表水的渗入量就愈多反之则少后者指出露的位置地形的坡度及形态等它关系到补给水源的类型和补给渗入条件 2 矿井水文地质边界和地质构造条件矿井水

28、文地质边界条件由侧向边界和顶底板条件两部分组成它们都对矿井地下水的补给水量起着控制作用3矿井充水的关键性条件分析 据调查资料表明矿床开采后矿井充水强度除取决于充水含水层组的3个防线第一个防线是充水含水层组出露和接受补给水源的条件第二防线是充水含水层组侧向边界的导水与隔水条件第三防线是煤层顶底板岩层的隔水条件第四章 矿井突水预兆及突水量估算第一节 矿井突水预兆凡是井巷掘进及工作面回采过程中接近或沟通含水层被淹巷道地表水体含水断裂带溶洞陷落柱而突然产生的突水事故称矿井突水突水前在工作面及其附近往往显示出某些异常现象这些异常统称为突水预兆一突水的征兆1一般征兆1煤壁挂红2煤壁挂汗3空气变冷4工作面出

29、现雾气或有硫化氢气味5有时可闻到水的嘶嘶声6矿压增大发生片帮冒顶及底板鼓起7煤层变潮湿松软煤帮出现滴水淋水现象且淋水由小变大2工作面底板灰岩含水突水征兆1工作面压力增大底板鼓起2工作面底板产生裂隙并逐渐增大3沿裂隙或煤帮向外渗水4底板破裂沿裂隙有高压水喷出并伴有嘶嘶声和刺耳水声5底板发生底爆伴有巨响水大量涌出3冲积层水的突水征兆岩层发潮滴水且逐渐增大局部冒顶水量突增水时清时混流砂溃水溃砂4与承压水有关断层水突水征兆工作面顶板来压掉渣片帮支架倾倒等底膨胀底鼓张底爆响声先出小水再出大水采场或巷道瓦斯涌出量增大5老空突水征兆有臭鸡蛋味煤体松软煤体颜色发暗无光泽第二节 矿井突水量估算一现场测量方法 1

30、浮标法 q kflt 2水泵标定法 q knwsht 3容积法 q vt 或 q sht 二突水总量的计算 1算数迭加法 2曲线求积仪法三突水水源分析与判断 1直观分析法2水文地质条件分析法3水化学试验法及示踪试验4水质判别模型法5地下水动态分析法四突水的影响因素与预测1影响底板突水的因素1含水层富水性及水压2隔水层是底板突水的抑制因素3断裂构造4矿压是底板突水的触发与诱导因素2突水预测1易发生突水地段2采掘前的突水预测水文地质法突水系数法3采掘过程中的突水预测钻探方法放射性测量方法物探方法突水征兆的监测第三节 井下排水系统一主要排水设备的要求 1水泵必须有工作备用和检修的水泵工作水泵的能力应

31、能在20h内排出矿井24h的正常涌水量包括充填水及其他用水备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70工作和备用水泵的总能力应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25 水文地质条件复杂的矿井可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置 发生矿井水灾时要启动全部排水设备排水防止整个矿井被淹 2水管必须有工作和备用的水管 3配电设备应同工作备用以及检修水泵相适应并能够同时开动工作和备用水泵有突水淹井危险的矿井可另行增建抗灾强排能力泵房4水泵房要求主要泵房至少有2个出口一个用斜巷通到井筒并应高出泵房底板7m以上另一个出口通到井底车场且高于井底车场05米在此出口通路内应设置

32、易于关闭的既能防水又能防火的密闭门泵房和水仓的连接通道应设置可靠的控制闸门5水仓的规定主要水仓必须有主仓和副仓当一个水仓清理时另一个水仓能正常使用新建改扩建矿井或生产矿井的新水平正常涌水量在1000m3h以下时主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量 正常涌水量大于1000m3h的矿井主要水仓有效容量可按下式计算 2q3000 式中 v主要水仓的有效容量m3 q矿井每小时正常涌水量m3 但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量 采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量 矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井对排水能力水仓容量应编制专门设计 水仓进口处应设置箅子对水砂充填水力

33、采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井还应设置沉淀池 水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50以上 二排水设备规定续水泵水管闸阀排水用的配电设备和输电线路必须经常检查和维护在每年雨季以前必须全面检修1次并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验发现问题及时处理水仓沉淀池和水沟中的淤泥应及时清理每年雨季前必须清理1次第五章 矿井主要水害特征及预防矿山水害是指矿山在建设开发过程中不同形式不同水源的水通过某种途径进入矿井并给矿山的建设和生产带来不利影响和灾害的过程和结果矿山水害的形成和发生是建立在特定的环境和条件之上的 矿井突水的主要危害有威胁矿工生命安全影响矿工身体健康降低生产效率增加排水费用提高

34、开采成本酸性地下水腐蚀井下机诫设备缩短开采机械的寿命影响煤炭回采率降低煤质等另外会引起巷道积水增加井下运输的困难破坏巷道顶底板岩石的稳定性使支护工作复杂化等第一节 孔隙裂隙水和岩溶水的特征及防治技术一孔隙水 一孔隙含水层对煤矿冲水主要有3种类型 1煤系本身以含孔隙水为主的第三纪褐煤矿床 其渗透性能取决于含水层的颗粒度组成及矿物成分裂隙一般不发育断层对含水层一般只起错位或对接的作用其导水作用与阻水作用都不很明显 2煤层露头部位或其浅部直接上覆有孔隙含水层的煤矿床 其充水特征主要是顶板来水对煤矿的危害程度取决于上覆孔隙含水层的含水性大小是露天开采还是煤矿地下开采煤层采动后顶板垮落所产生的导水裂缝带

35、能否达到上覆孔隙含水层的底板 3巨厚新生界含水层组覆盖下的煤矿床 其充水特征主要取决于新生界底部是否有含水层含水层的富水性以及它获得的补给能力 二裂隙水 1裂隙水空间分布不均匀局部发育呈脉状分布导致同一岩层中相距很近的钻孔水量悬殊 2渗透的各向异性一般第三方向不发育空间展布具有方向性不同方向发育差异 3水力联系不统一裂隙连通性较差很难形成统一的含水层当不同方向相连通时形成裂隙含水系统 4坚硬基岩的裂隙率要比松散岩石的孔隙度小12个数量级三岩溶水 岩溶水最明显的特点是分布极不均匀 岩溶含水层以顶底板突水溃水集中出水等形式向矿井充水无论在时间和空间上的分布都是不均一的而且充水强度也千差万别四煤层底

36、板突水的防治矿井底板突水防治是一项系统工程涉及水文地质构造地质和采掘工程等矿井地质与生产的多个方面查清地质条件首先要查清灰岩含水层的水文地质条件包括灰岩含水层的厚度各层灰岩间的水力联系灰岩岩溶发育状况和富水性承压水补给条件灰岩强径流带的分布岩溶陷落柱水文地质单元的边界等 构造地质条件包括断层的落差走向力学性质和导水性以及褶曲构造2堵截水源在查清矿井底板灰岩水补给条件的情况下如果补给区域比较集中可以采用地面帷幕注浆截流的办法堵截水源主要有灰岩强径流带的上游水源地表降雨补给区水源和河床渗漏水源三类3疏水降压 疏水降压开采分为疏干和降压两种疏水降压开采是有条件的只有在水文地质单元较小水源补给量较少的

37、情况下采用疏水降压开采才能有效疏水降压一般与帷幕注浆结合进行疏水降压应着重研究预测预防和处理岩溶塌陷危害4合理选择采煤方法 首先是根据水文地质和工程地质条件合理安排开采顺序先开采相对安全的区域其次是在采区内合理确定区段宽度采煤工作面的开采宽度越窄则底板的扰动破坏深度越小回采相对越安全最后是合理确定工作面边界和推进方向尽可能减轻或避免开采对断层的扰动作用5注浆堵水 矿井一旦发生突水灾害就必须进行注浆堵水注浆堵水可分为堵静水和堵动水两种情况注浆材料早期是单纯用水泥现在已经发展为双液浆加骨料注浆堵水的关键包括以下三方面内容 1准确判断突水点的位置 2注浆堵水部位的选择 3注浆钻孔的布置五煤层顶板突水

38、防治煤矿层是层状矿体在平面上层分布面积较大在剖面上煤层与多个充水层互相沉积相同赋存1对间接充水含水层凡煤层采动导水裂隙带范围以外的必须事前封堵因此在这类工作基础上发展并完善了立井预注浆工作面预注浆斜井工作面预注浆和井筒壁后注浆等技术2对可采煤层直接顶板或导水裂隙带涉及影响到的充水含水层必须坚决疏放在这类工作基础上建立并完善了一些技术主要包括以下两方面 1用石门接近充水含水层大量大者在石门内适当地点修筑安全水闸门在留有足够岩柱的条件下在石门内用钻孔群引放含水层的水以孔口水门控制放水量确切查明含水层的富水性和疏干范围等情况复杂者采用防水试验和地下水长期动态观察等方法查明地下水补给条件和通道 2在地

39、面或井下实施帷幕注浆堵截不饿给水源以减少矿井涌水量3如果发现在煤田范围内存在各类勘探钻孔就用黏土浆或水泥砂浆封孔但由于地下水的流动可以稀释黏土和水泥或者由于水泥和砂子的密度不同而导致它们的漂浮性不同在孔内水泥与砂子分离封孔后一段砂子一段水泥失去了封孔的作用或者由于套管止水失效或被服饰使钻孔导通上下充水含水层这些人为作用使矿井水文地质条件复杂化使煤层顶板底板充水含水层涌水量加大从而使各类钻孔成为沟通多层充水含水层水力联系的人为导水通道诱发矿井的突水为了防止这类水害事故形成了一套完整有效的地面启封或井下封堵钻孔高压水的技术4由于煤层顶板直接充水含水层本身渗透性较差富水性极不均匀往往很难一次性大面积

40、疏干即使分散放水其水量也十分有限但在某些特定条件下其放水量也可高达10m3min如岩溶裂隙较为发育的灰岩或厚度较大的砂岩充水含水层易造成冲垮工作面或淹没工作面等事故根据这类水患特点摸索出了针对地质构造提前分阶段多钻孔长时间疏放水的防治水方法实现了安全疏干开采第二节 大气降水和地表水的特征及防治技术一大气降水 大气降水是矿井充水主要因素之一除了一部分被蒸发和随河流流走以外另一部分则沿着岩石的孔隙裂隙渗入矿井 大气降水在不同地区不同季节不同开采深度对矿井充水的影响也不相同在降雨量少的西北地区矿井涌水量就小在降水量多的南方地区矿井涌水量就大即使在同一个地区内由于大气降水量是随着季节变化的矿井涌水量一

41、般也随之发生周期性的变化在一般情况下矿井涌水量是随开采深度的增加而减小也有的矿井其涌水量却随开采深度的增加而增加这是由于开采的愈深水文地质条件愈加复杂的原故二地表水 地表水位于矿井附近或直接分布在矿井以上的地表水如河流湖泊水溏水库等是矿井充水重要因素在这种情况下地表水直接或间接地通过岩石的孔隙裂隙岩溶等进入矿井如河南义马矿区的个别井田在小浪底水库附近开采受地表水威胁很大故必须进行多项的水文地质工作开采时采取必要的安全生产措施1地表水对生产矿井的主要影响1地表水对矿井的充水程度取决于井巷距离地表水体的远近以及地表水体下岩层的岩性厚度和构造情况2地表水作为充水水源经常构成定水头的洪水边界因此动水量

42、稳定不易疏干3当地表水贯通岩溶断裂带时往往会造成淹井事故2地表水害预防1查清条件做好地面防洪工作查清矿区及附近地面河流情况当地历史最高水位等 2确保河道排水沟渠畅通 3治理地表水体 4做好井口和工业场地的设计 5建立灾害性天气预警和预防机制 6加强雨季三防防洪防排水防雷电工作3地表水害防治工作应注意的主要问题1充分调查当地的地形地貌条件编制地形地质图和基岩地形地质图掌握基岩充水含水层出露及隐伏露头情况正确确定地表分水岭充水含水层的补给区计算评价每一水系或排防洪沟渠的汇水面积结合实际情况进行矿井充水条件分析2掌握不同降水强度下的地表和地下径流模数一般要根据一定流域范围的岩层条件进行连续几个水文年

43、的小流域水均衡观测以便取得实际资料通常水利部门拥有比较全面的观测资料3根据煤层开采的上三带理论和导水冒落裂隙带发育高度规律以及开采盆地岩移塌陷规律确定采动盆地裂缝角影响范围内的含隔水层的破坏情况分析地表水和大气降水的入渗补给条件和范围结合井上下实际观测资料设计地表防治水的具体工程4要充分利用当地气象资料根据大气降雨规律及降雨强度比较准确地预测防排洪渠堤坝桥涵的瞬时流量以确定防排洪的标准和断面5掌握和圈定矿区历史最高洪水位的洪水淹及范围并做好汛期前的调查和汛期中的巡回观察6根据水利工程的要求设计沟渠堤坝的抗洪强度和排泄能力第三节 老空水特征及防治技术 老空水依据积水的特征分为老窑水和淹没的采空废

44、井巷积水小窑老空水一般积存时间长水量补给差属于死水所以有挂红酸度大水味发涩的特点小窑老空水多以静贮量为主犹如地下水库一旦突水来势凶猛涌水量大破坏性强但涌水持续时间短易疏干老空水酸度大不能饮用而且对井下轨道金属支架钢丝绳等金属设备有腐蚀作用老空水透出一般伴有有害气体的涌出 一老空水的积水特征 1积水水源主要是降水通过露头带采后地表塌陷裂缝渗入 2积水量决定于采空区大小一般为静储量 3水压大小取决于井巷与老窑位置的相对高差 4积水空间位置和范围不易确定二淹没采空区废井巷积水的特征1积水水源主要是含水层的渗入2积水空间位置和范围较容易查清3相邻井巷或深部矿井排水时能部分疏干三老空水对生产矿井的影响1

45、吐水迅猛冲溃力大破坏性强 2一般为静储量突水时水量水压下降快易疏干3水呈酸性腐蚀过强 四老空水防治原则1人员再紧探放水工作也必须有专人负责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可采取其他措施补救3水小也不能大意哪怕只有一吨老空水也要严格按制度施工确实把水探放出来才能生产 五老空水的防治技术思路1克服麻痹侥幸心理避免疏忽大意2认真分析老空积水的调查资料3制定合理有效的防治措施4严密组织探水掘进5特别注意近探近放和贯通积水巷道或积水区6重视自采自掘老塘废巷积水的探访7钻探物探的结合8因地制宜提出科学合理和确保安全的探放水设计9在必须采用探放水方法才能查明老空积水条件

46、的情况下应该清楚地意识到探放水的区域就是危险区域因此必须全盘考虑设置水闸门墙安全撤人通道和通向地面的两个以上安全出口考虑流水和排放瓦斯的具体路线与措施加强和维护排水系统以保证足够的排水能力确定适当的放水量和放水时间以避开雨季和其他原因形成的矿井涌水高峰期加强地面防洪防治隐蔽古井筒或采动裂隙突然塌陷灌水预计地表可能出现的沉陷斑裂情况分析对建筑物的影响等第四节 断层水陷落柱水和钻孔水的特征及防治技术一断层水断裂带的划分 断裂内带断裂外带断裂中带断裂带充水特征和断层水突水防治见下表断裂带充水特征表断层水的防治措施表二陷落柱水一陷落柱的导水性划分1强充水型2边缘充水型3弱充水型绝大多数的陷落柱是弱充水

47、型二陷落柱水防治措施1对导水性好涌水量大的陷落柱除按规定留设防水煤柱外还应立即对陷落柱进行注浆切断强含水层的水源通道2对区域地下水位以上的陷落柱充填比较结实未与地表其他水体发生水利联系者经矿总工程师批准可少留或不留防水煤柱但对雨季高水位时有可能位于地下水位以下的陷落柱必须制定专门的防治水措施并报上级批准3对陷落柱有水但含导水性不强深部充填胶结良好与强含水层水利联系不密切者在利用探查孔必要时应增加注浆孔适当注浆加固后可不采取特殊防范措施但回采时须按规定留设防水煤柱掘进时应在安全边界以外绕行岩巷须穿过陷落柱时应预先全断面注浆巷道支护的要求与通过导水断层时相同三钻孔水一导水钻孔的危害1破坏采矿环境影

48、响生产安全2由于导通含水层恶化了矿井水文地质条件 3增加额外排水量使生产成本加大二导水钻孔的封堵 1导水孔地面重封法 2压缩木柱堵孔法 3铅柱封孔法 4套管隔离封堵法四煤矿水灾害的成因分析1一些煤矿特别是乡镇小煤矿在开采设计过程中对于防治水灾害的措施不合理没有设计探放水措施没有设计防水煤柱等2对煤矿的水文地质分析不够特别是探放水不够在开采中盲目掘进造成突水事故3在开采过程中矿工违章违规操作造成水灾事故4煤矿没有制定相应的安全规程装备不齐全不到位导致水灾害发生5煤矿供电和排水系统运行可靠性能出现故障造成煤矿水灾害事故6地震山洪暴发等自然灾害引发了煤矿水灾还事故等第六章 矿井主要水害的探查方法和施

49、工技术矿井水害灾已成为仅次于瓦斯的煤矿第二大灾害探放水是煤矿防止水灾事故的重要环节因此进行探放水地质研究降低矿井水害对实现煤矿安全生产有着重要的现实意义确定方法煤软硬程度依靠调查分析判别图纸资料作参考可靠图纸资料作依据探水线由积水线平行外推松软100150801003040中硬8012060802535坚硬6010040602030警戒线探水线平行外推608040501020二老空水探水施工技术1探水前必须遵守下列规定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拦板 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3在打钻地点或附近安设专用电话4测量人员

50、和防探水人员必须亲临现场依据设计确定主要探水孔的位置方位角度深度以及钻孔数目 5预计水压较大的地区探水钻进之前必须先安好孔口管和控制闸阀进行耐压试验达到设计承受的水压后方准继续钻进6钻孔内水压过大时应采用反压和有防喷装置的方法钻进并有防止孔口管和煤岩壁突然鼓出的措施7钻进时发现煤岩松软片帮来压或钻孔中的水压水量突然增大以及有顶钻等异状时必须停止钻进但不得拔出钻杆现场负责人员应立即向矿调度室报告并派人监测水情如果发现情况危急时必须立即撤出所有受水威胁地区的人员然后采取措施进行处理8探放老空水前首先要分析查明老空水体的空间位置积水量和水压老空积水区高于探放水点位置时只准用钻机探放水探放水孔必须打中

51、老空水体并要监视放水全过程核对放水量直到老空水放完为止钻孔接近老空预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班检查空气成分如果瓦斯或其他有害气体浓度超过本规程规定时必须立即停止钻进切断电源撤出人员并报告矿调度室及时处理9钻孔放水前必须估计积水量根据矿井排水能力和水仓容量控制放水流量放水时必须设专人监测钻孔出水情况测定水量水压做好记录若水量突然变化必须及时处理并立即报告矿调度室10排除井筒和下山的积水以及恢复被淹井巷前必须有矿山救护队检查水面上的空气成分发现有害气体必须及时处理排水过程中如有被水封住的有害气体突然涌出的可能必须制定安全措施2探放水钻孔布设工艺探放水应

52、采用深孔中深孔和浅孔相结合的方式1深孔每次探放水应打3个深孔中眼和两个外斜眼为提前探测到积水深孔放水较安全只要不脱离煤层应尽量扣深由于外斜眼深度大控制的帮距也大使继续探水掘进时安全 2中深孔每次探放水在3个深孔之间或外斜眼外侧布置一些中深孔孔深能满足超前距帮距和孔间距的要求即可3浅孔薄煤层探水由于倾角的变化或打深孔钻孔先穿过煤层顶底板岩层然后再沿煤层掘进时应布置浅孔把沿岩层钻进的范围补充探明其钻孔深度根据需要确定 探水钻孔的布置方式和巷道类型煤层厚度与产状有关情况不同时布置方式也有所不同总的说来探水钻孔的布置从平面上看主要有扇形和半扇形两种探放水钻孔的布置 扇形布置巷道处于三面受水威胁的地区进

53、行搜索性探放老空水其探水钻孔多按扇形布置 半扇形布置对于积水肯定在巷道一侧的探水地区探水钻孔可呈半扇形布置半扇形的钻孔向巷道一侧撒开使巷道一侧需要保护范围内的煤层空间有钻孔控制3探水与掘进配合受水威胁或预测有突水危险的地段必须与掘进施工管理相配合才能取得良好的防水效果1双巷掘进交叉探水当积水区在上方上山巷道受三面水威胁一般应双巷掘进交叉探水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3050米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2双巷掘进单巷超前探水在倾斜煤层平巷掘进时应采用双巷掘进一般用上方巷道超前探水探水钻孔布置成扇形两巷之间每隔3050米掘一联络巷上方巷道探水下方巷道为泄水巷3平巷和上山巷开切眼配合探水在煤层内准备回采工作面时平巷上风道应先探水掘进到位后再施工开切眼这样既减少开切眼掘进的危险性又降低开切眼掘进时的探水工作量4隔离室探水在水量大水压强煤层松软和节理发育的情况下直接探水很不安全需要采取隔离式探水如开掘石门时在石门中预先探放水或在巷道迎头砌隔水墙在墙外