矿山水害防治(2)

1、主要内容n第一部分 地下水的基本知识n第二部分 矿井充水条件n第三部分 矿井水文地质观测及其水害防治n第四部分矿井水害防治应注意的几个问题第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防矿井水文地质观测及水害防治治n一、矿井水文地质观测及实例 矿井水源的分析正确与否，主要取决于观测资料的全面性和可靠性，如果没有必要的观测结果作为依据，分析问题往往出现错误。如北方某矿，矿床开采后地表产生许多塌陷裂缝，为了防止降水和地表水的渗入，花费了大量人力物力填堵这业塌陷坑、裂缝。后来实践证明，这些裂缝对矿井涌水丝毫无影响，最后停止了这项无意义的工作，从而避免了国家资金的浪费。一、矿井水文地质观测及实例（一）地面水

2、文地质观测（一）地面水文地质观测1、气象观测、气象观测n 主要是降雨量观测主要是降雨量观测矿区统一观测，一般矿区统一观测，一般矿山企业自己不测，资料来自气象台站。矿山企业自己不测，资料来自气象台站。n 蒸发量、气温、相对湿度等气象资料都来自蒸发量、气温、相对湿度等气象资料都来自气象台站，作为基础资料备用。气象台站，作为基础资料备用。n 北方气象资料北方气象资料降雨量和矿井涌水量无降雨量和矿井涌水量无关，南方有关。关，南方有关。 第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面水文地质观测（一）地面水文地质观测2、地表水观测、地表水观测n通过矿区的江河、溪流、大水

3、沟要观测其流量、通过矿区的江河、溪流、大水沟要观测其流量、水位；对于井田范围内的湖泊、水库、大塌陷坑水位；对于井田范围内的湖泊、水库、大塌陷坑积水区要观测积水范围、水深、水量及水位标高积水区要观测积水范围、水深、水量及水位标高等。等。n地表水流经矿区、且和井下有联系的河流n不存在大水库和湖泊问题，P228有问题一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面水文地质观测（一）地面水文地质观测3 3、地下水观测、地下水观测n选择一些具有代表性的泉、井、钻孔等作为观测点，组成选择一些具有代表性的泉、井、钻孔等作为观测点，组成不同含水层位的观

4、测系统。不同含水层位的观测系统。4 4、导水断裂发育高度的观测、导水断裂发育高度的观测（1 1）地面钻孔注水观测）地面钻孔注水观测（2 2）井下钻孔注水观测，如双管双端封堵测漏技术）井下钻孔注水观测，如双管双端封堵测漏技术（3 3）井下钻孔孔中电视）井下钻孔孔中电视（4 4）井下钻孔声波探测）井下钻孔声波探测一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测n1 1、巷道充水性观测：含水层、岩层裂隙发育、断裂构造、巷道充水性观测：含水层、岩层裂隙发育、断裂构造、出水点、出水征兆。出水点、出水征兆。（1 1

5、）水文地质异常观测（出水征兆）：）水文地质异常观测（出水征兆）：n剥离面剥离面( (煤岩煤岩) )壁变潮，出汗，变色，流态变化（邢台东庞，壁变潮，出汗，变色，流态变化（邢台东庞，登封月台登封月台19841984）n 底鼓，片帮，来压，下陷，例如：淮北朱庄底鼓，片帮，来压，下陷，例如：淮北朱庄36223622工作面。工作面。 韩城马沟渠韩城马沟渠11081108工作面。工作面。（2 2）出水点观测：时间、地点、通道、水量、流态、层位、）出水点观测：时间、地点、通道、水量、流态、层位、标高、围岩情况，卡片见标高、围岩情况，卡片见P230P230一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地

6、质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测2 2、矿井涌水量的观测、矿井涌水量的观测(1)矿井涌水量与降雨量的关系n根据矿井涌水量的变化和降雨的关系可表现出三种不同的情况。n第一种情况：一 年中各月的降雨量虽有不同，但矿井涌水量变化幅度不大，基本稳定，这表明降雨对矿井涌水量的影响很小。n第二种情况：矿井涌水量随降水量多少而叫显地变化。降雨量大，矿井涌水量也大；反之，矿井涌水量就小。这类矿井在雨季前必须做好防洪工作，其巾包括填堵地表裂缝，否则将会影响正常生产。n第三种情况：这种情况一般常见于开采深度较大，但仍受大气降水直接影响的矿井。由于巷道、回采工作

7、面距地表较远。降雨后，雨水向下渗透，需要一定的时间才能流入井下。所以矿井最大涌水量高峰出现在降水最大月份1-2月。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（二）井下水文地质观测2、矿井涌水量的观测(2) 利用河流流量观测资料确定对矿区的影响 对于流经矿区或矿区附近的河流，应设河流观测站，观测河流流量变化。观测站一般没置在河流出入矿区、采区、含水层露头的上下游，根据上下游流量比较就可了解河流对矿区影响大小。如果河流流入矿区的流量与流出矿区的流量相近，这表明河流的影响较小；如果流人矿区的流量大于流出矿区的流量，则河流的影响较大，必要时应采取防

8、水措施。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治n（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测3、矿井涌水量测量方法、矿井涌水量测量方法n测量矿井涌水量，要求在井下布置观测站观测站设置在井下有代表性的地点，如主要巷道排水沟、采区石门排水沟以及井下出水点附近。在观测站上要定期测量涌水量。n常用的测量方法有：n 容积法n 浮标法n 堰测法n 流速仪法n 水仓水位观测法n 水泵有效功率法 一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治n（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测n3 3、矿井涌

9、水量测量方法、矿井涌水量测量方法n1）容积法：用一定容积的量水桶(圆形或者是方形的)，放在出水点附近，然后将出水点流出的水导人桶内，用秒表记下流满桶所需要的时问，然后按下述公式计算其涌水量：n 容积法测定涌水量一般比较准确，但有局限性，当涌水量过大时，这种方法不宜使用。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治n（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测n3、矿井涌水量测量方法、矿井涌水量测量方法一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治2 2）浮标法）浮标法 这种方法是在规则的水沟上

10、这种方法是在规则的水沟上下游选定两个断面，并分别测定这下游选定两个断面，并分别测定这两个断面的过水面积两个断面的过水面积F1F1和和F2F2，取其平均值取其平均值F F，再量出，再量出在这两个断面在这两个断面之间的距离之间的距离L L，然后用，然后用一个轻的浮标一个轻的浮标( (如木片、树如木片、树皮、厚纸片、乒乓皮、厚纸片、乒乓球之类球之类) )，从水沟上游的断面投入水中，同时记下时间，等浮标到，从水沟上游的断面投入水中，同时记下时间，等浮标到达下游断面时，再记下时间，两个时间的差值，即浮标从上游断面达下游断面时，再记下时间，两个时间的差值，即浮标从上游断面到下游断面，流经到下游断面，流经L

11、 L长的距离所需的时间长的距离所需的时间t t，然后按下式计算其涌水，然后按下式计算其涌水量：量：n（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测n4 4、矿井涌水量预测、矿井涌水量预测 矿井涌水量的大小是衡量和评价矿井充水程度的重要矿井涌水量的大小是衡量和评价矿井充水程度的重要标志，也是煤矿设计和牛产部门制定采掘方案、确定矿标志，也是煤矿设计和牛产部门制定采掘方案、确定矿井排水能力、制定疏干措施和选择排水设备的主要依据。井排水能力、制定疏干措施和选择排水设备的主要依据。因此，做好矿井涌水量的预测是一项重要的基础工作。因此，做好矿井涌水量的预测是一项重要的基础工作。 目前常用的预测方法有目前常用

12、的预测方法有水文地质比拟法水文地质比拟法，它是根据，它是根据已有生产矿井的涌水量资料。预测地质、水文地质条件已有生产矿井的涌水量资料。预测地质、水文地质条件基本相似的新建或扩建矿井的涌水量。基本相似的新建或扩建矿井的涌水量。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治一、矿井水文地质观测及实例（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测4 4、矿井涌水量预测、矿井涌水量预测 （1）比拟法适用于各种条件n预计Q= Q0 S/S0 n其中：其中：Q Q：特定含水层的涌水量：特定含水层的涌水量nQ Q0 0：已知工作面实测最大水涌水量：已知工作面实

13、测最大水涌水量nF F， F F0 0 : :分别为待求工作面和已知工作面面积分别为待求工作面和已知工作面面积m m2 2nS S、S S0 0: : 分别为待求工作面及已知工作面的特定含水层最分别为待求工作面及已知工作面的特定含水层最大降深。大降深。第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治FoF /n例题：刘桥二矿617工作面煤层最低标高在-600m左右，六煤层顶底板砂岩裂隙水的涌水量如下公式进行比拟：n Q= Q0 S/S0 n其中：Q：617工作面预计砂岩水涌水量nQ0：6513工作面掘进过程中实测最大砂岩水涌水量38m/hnF: 617工作面面积19799

14、2m2nF0: 6513工作面面积113300m2nS、S0: 617工作面及6513工作面的八含水，最大降深分别是343m、508m。n通过与6513工作面掘进涌水比拟，计算出617工作面掘进期间的最大砂岩水涌水量是53m3/h。 FoF /一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测4、矿井涌水量预测、矿井涌水量预测一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（二）井下水文地质观测（二）井下水文地质观测4、矿井涌水量预测、矿井涌水量预测（2）含

15、水系数法（仅焦作矿区用过）含水系数法（仅焦作矿区用过） 含水系数法含水系数法Kp是矿井排水量是矿井排水量Q(吨吨)与同一期矿井产量与同一期矿井产量P(吨吨)的比值：的比值：Kp = Q / P 设计新矿涌水量将为：设计新矿涌水量将为： Q新新 = KpP1 式中式中Q新新新建矿井涌水量；新建矿井涌水量； P1 -新建矿井的设计年产量；新建矿井的设计年产量； Kp原生产矿井的含水系数。原生产矿井的含水系数。（3）单位面积、单位降深法：单位面积、单位降深法： 这种方法是根据涌水量随开采密集、开采深度增加而增加的规律建立的关系式。如：已知生产矿井的开采面积（A0），开采深度（S0）,总涌水量（Q0）

16、。则单位面积，单位降深的涌水量（q0） Q0 q0 = A0 S0 与生产矿区条件类似的新矿区的最大涌水量Qp：Qp = q0 Ap Sp 此外，还有经验公式法、大井法、数值模拟法（西安煤科院）等一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治1 1、预报透水事故的发生、预报透水事故的发生 例如开滦唐山矿，地表被百例如开滦唐山矿，地表被百余米厚的冲积层所覆盖，冲积余米厚的冲积层所覆盖，冲积层下部是厚卵石层，含水极其层下部是厚卵石层，含水极其丰富。为了开采冲积层下面的丰富。为了开采冲积层下面的急倾斜煤层，避免冲积层水突急倾斜煤层，避免冲积层水突然溃

17、入矿井而造成事故，在采然溃入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测孔，派煤工作面上方打了观测孔，派专职人员进行水位观测工作。专职人员进行水位观测工作。19611961年年7 7月月7 7日，观测人员发现日，观测人员发现观测孔内水位突然下降观测孔内水位突然下降1 m1 m，是井下突水的明显预兆，第二是井下突水的明显预兆，第二天大量的地下水夹杂着泥沙涌天大量的地下水夹杂着泥沙涌入矿井。入矿井。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（三）水文地质观测应用实例水文地质观测应用实例n2 2、了解断层的导水性n 例如焦作矿务局某矿，在巷道掘进过程

18、中发现许多小断层，而且都有涌水现象出现，有些小断层被揭露后涌水还相当大。如果巷道继续掘进，前方将遇一较大的断层，其落差超过20 m ，巷道能否平安穿过，要看是否会有大量透水。为查明断层导水性，在断层两盘分别布置了观测孔，观测两柱同一含水层的水位变化。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（三）水文地质观测应用实例水文地质观测应用实例n3 3、了解突水水源、了解突水水源n 淄博矿务局某矿淄博矿务局某矿19581958年年1010月月2828日回采十行头炭日回采十行头炭过程中，工作面底板突然过程中，工作面底板突然透水，涌水量达透水，涌水量达

19、5m35m3minmin，部分巷道被淹没。就对打部分巷道被淹没。就对打在本溪组徐家庄灰岩中的在本溪组徐家庄灰岩中的CK1CK1钻孔和奥陶系灰岩的钻孔和奥陶系灰岩的CK2CK2水位进行观测。水位进行观测。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（三）水文地质观测应用实例水文地质观测应用实例n4 4、了解地下水与地表水的补给关系、了解地下水与地表水的补给关系n 例如西南某矿在例如西南某矿在掘进位于煤层底板茅口灰岩中的运输大巷掘进位于煤层底板茅口灰岩中的运输大巷时，发时，发生生了突水事故，涌水量高达了突水事故，涌水量高达8000m38000m3

20、h h。开始怀疑水源为附近地表河。开始怀疑水源为附近地表河流，为证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔流，为证实这一推断，在河流的岸边打了两个钻孔CK1CK1、CK2CK2。对钻孔。对钻孔水位的观测，证实井下突水与河流无关。水位的观测，证实井下突水与河流无关。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（三）水文地质观测应用实例水文地质观测应用实例n5、水质监测判别突水水源n 河北某矿曾发牛过一件事：1965年4门1 6日在1191工作面回风巷的掘进过程中，中班放炮后，突然出水水量达08 m3min，水文地质人员根据水化学分析资料，对涌水动态

21、变化进行了估计，认为涌水来源为采空水，水量增加一定后，将减少，三天后涌水量将趋向稳定，约为025 m3min（原工作面涌水量记录）。事实征明，这个推断完全符合实际情况。一、矿井水文地质观测及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（三）水文地质观测应用实例水文地质观测应用实例二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 在矿山建设和生产中，研究矿井水的目的不仅在矿山建设和生产中，研究矿井水的目的不仅在于认识其充水因素及其水量的大小而且要在分在于认识其充水因素及其水量的大小而且要在分析析矿井充水条件矿井充水条件

22、的基础上制定台理的防治措施，的基础上制定台理的防治措施，以预防和消除矿井水对煤矿生产的不利影响。以预防和消除矿井水对煤矿生产的不利影响。 以防为主，防治结合以防为主，防治结合是治理矿井水的重要原则。是治理矿井水的重要原则。矿井水的防治处理方法很多，总起来讲有矿井水的防治处理方法很多，总起来讲有地面防水、地面防水、井下防水井下防水等。等。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面防治水（一）地面防治水 地面防水是指在地表修筑排水工程或采取其他地面防水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施，以防止大气的降水和地表水补给含水层或直措施，以

23、防止大气的降水和地表水补给含水层或直接渗入井下，从而减少了矿井涌水量，防止井下灾接渗入井下，从而减少了矿井涌水量，防止井下灾害事故的发生。害事故的发生。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面防治水（一）地面防治水1 1、慎重选择井筒位置、慎重选择井筒位置：应尽量保证在任何情况下，井：应尽量保证在任何情况下，井口、地面设施不至于被水淹没。口、地面设施不至于被水淹没。2 2、堵塞通道、堵塞通道：采矿活动引起的：采矿活动引起的地面塌陷坑和裂缝地面塌陷坑和裂缝、基、基岩岩( (煤层及充水岩层煤层及充水岩层) )露头区的裂隙、溶洞露头区

24、的裂隙、溶洞、废钻孔和老废钻孔和老窑窑等都可能成为大气降水和地表水直接或间接等都可能成为大气降水和地表水直接或间接下渗的通下渗的通道道，当其位于地势凹处时危害尤甚。，当其位于地势凹处时危害尤甚。 实际工作中，经查明上述通道确与井下构成了实际工作中，经查明上述通道确与井下构成了水力水力联系联系时，可用粘土、块石、水泥甚至钢筋混凝上将其填时，可用粘土、块石、水泥甚至钢筋混凝上将其填堵。填堵大的塌陷坑和裂缝常常是下部充以碎石，上部堵。填堵大的塌陷坑和裂缝常常是下部充以碎石，上部覆以粘土，分层夯实并使其覆以粘土，分层夯实并使其略高出地表略高出地表。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地

25、质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面防治水（一）地面防治水3 3挖沟排挖沟排( (截截) )洪洪 位于山麓或山前平原的位于山麓或山前平原的矿区，雨季常有山洪和潜矿区，雨季常有山洪和潜流进入矿区，淹没露天坑、流进入矿区，淹没露天坑、井口和井口和工业广场，或大量工业广场，或大量渗入造成矿井涌水。一般渗入造成矿井涌水。一般应在矿区上方，垂直来水应在矿区上方，垂直来水方向修建大致沿地形等高方向修建大致沿地形等高线线布置的排洪沟，拦截泄布置的排洪沟，拦截泄水和浅部地下水，并利用水和浅部地下水，并利用地形的自然坡度将水引出地形的自然坡度将水引出矿区。矿区。二、矿井水的综合治理及实例第三部分

26、第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面防治水（一）地面防治水4 4整铺河底整铺河底 当河流当河流( (渠道、冲渠道、冲沟等沟等) )通过矿区并沿通过矿区并沿河床或沟底的裂缝渗河床或沟底的裂缝渗入矿井时，可在漏失入矿井时，可在漏失地段用粘土、料石或地段用粘土、料石或水泥铺砌不透水的人水泥铺砌不透水的人工河床，以制止或减工河床，以制止或减少河水漏失。少河水漏失。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面防治水（一）地面防治水5 5河流改道河流改道 当矿区内有河流通过，对矿井充水有影响时，常采用河流改道

27、措施。即在河流流入矿区的上游地段筑坝，拦截河水，用新修的人工河道将水引出矿区。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（一）地面防治水（一）地面防治水5 5河流改道河流改道 当矿区内有河流通过，对矿井充水有影响时，常采用河流改道措施。即在河流流入矿区的上游地段筑坝，拦截河水，用新修的人工河道将水引出矿区。特别注意：矿山地表水综合治理措施1、合理确定井口位置（金属非金属矿山安全规程规定，井口标高必须高于当地历史最高洪水位1m以上，特殊情况必须修筑防洪堤）；2、填堵通道和消除积水；3、整治河流（改道、铺底等）；4、挖沟排（截）洪；5、留安全矿

28、柱；6、雨季前的防汛准备工作（大检查、整改等）。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（二）井下防治水（二）井下防治水疏放地下水疏放地下水 疏放地下水是从消除水源威胁着手防治矿井水的积极措施，包括老窑、采空水的探放；矿床顶板水的疏放；矿床底板水的疏放。从而把地下水水位降低到安全水位以下，或者予以疏干，达到矿井安全生产的目地。“有疑必探，先探后掘”与“有掘必探，先探后掘” 矿山地下水源： 含水层积水； 断层裂隙水； 老空积水。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1、老窑、采空水

29、的探放 当采掘作业接近老窑、老空区、导水断层以及含水层时，或者采掘工作面出现明显出水征兆时，都要立即停止作业，进行探放水。 （二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1 1、老窑、老窑、采采空水的探放空水的探放 探放探放水一般分三步进行：水一般分三步进行： (1) (1)首先确定探放水的首先确定探放水的“三防线三防线”，即积水线、探水线、警戒线，即积水线、探水线、警戒线。 a、积水线：是经调查后核定的老窑、老空积水区范围的边界线。b、探水线：沿积水线外推60150m的距离所划定的一条界线。当掘进

30、巷道达到此线时，就应开始探水。c、警戒线：是从探水线再外推50150m划定的一条界线。当巷道掘进进入此线时，就应警惕积水的威胁，注意迎头的变化，当发现有出水征兆时，就应提前探水。（二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1 1、老窑、老窑、采采空水的探放空水的探放 探放探放水一般分三步进行：水一般分三步进行：(1)(1)首先确定探放水的首先确定探放水的“三防线三防线”，即积水线、探水线、警戒线，即积水线、探水线、警戒线。(2)(2)组织探水工作组织探水工作 当掘进至探水线或发现有出水征兆时，要立

31、即停止掘进作业，当掘进至探水线或发现有出水征兆时，要立即停止掘进作业，进行探水。探水工作一次打透积水的情况较少，多数是探水与进行探水。探水工作一次打透积水的情况较少，多数是探水与掘进相掘进相间间配合进行，直至探到老窑积水为配合进行，直至探到老窑积水为止止。 探放水钻孔布置应确保安全，而探水工作量又以最小为原探放水钻孔布置应确保安全，而探水工作量又以最小为原则，为此，应把握住以下儿个参数。则，为此，应把握住以下儿个参数。 a a、超前距：是指探水钻孔的终孔位置与巷道允许掘进的超前距：是指探水钻孔的终孔位置与巷道允许掘进的终止位置之间的距离称超前距。超前距一般应为终止位置之间的距离称超前距。超前距

32、一般应为20m20m左右。左右。 （二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1 1、老窑、老窑、采采空水的探空水的探放放 探放探放水一般分三步水一般分三步进行：进行：(2)(2)组织探水工作组织探水工作 探放水钻孔布置应确保探放水钻孔布置应确保安全，而探水工作量又以最安全，而探水工作量又以最小为原则，为此，应把握住小为原则，为此，应把握住以下儿个参数。以下儿个参数。 a a、超前距：是指探水钻超前距：是指探水钻孔的终孔位置与巷道允许掘孔的终孔位置与巷道允许掘进的终止位置之间的距离称进的终止位置之

33、间的距离称超前距。超前距一般应为超前距。超前距一般应为20m20m左右。左右。（二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1 1、老窑、老窑、采采空水的探空水的探放放 探放探放水一般分三步水一般分三步进行：进行：(2)(2)组织探水工作组织探水工作 b b、帮距：布置探水钻孔、帮距：布置探水钻孔一般每次不少于一般每次不少于三个三个，其中，其中一个为一个为中心眼中心眼，另两个为，另两个为外外斜眼斜眼。中心眼终点与外斜眼中心眼终点与外斜眼终点之间的距离称为帮距。终点之间的距离称为帮距。帮距一般应等于超

34、前距，有帮距一般应等于超前距，有时可比超前距小几米。时可比超前距小几米。（二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1 1、老窑、老窑、采采空水的探放空水的探放 探放探放水一般分三步进行：水一般分三步进行：(2)(2)组织组织探水工作探水工作 c c、钻孔密度：是指巷道允许掘、钻孔密度：是指巷道允许掘进终止位置处，进终止位置处，探水钻孔之间的探水钻孔之间的距离距离。该距离的大小一般。该距离的大小一般不应大不应大于老空、旧巷的尺寸于老空、旧巷的尺寸。例如老空。例如老空旧巷宽为旧巷宽为3 m3 m，则

35、巷道允许掘进终，则巷道允许掘进终止位置的钻孔间距最大不得超过止位置的钻孔间距最大不得超过3m3m。 d d、允许掘进距离：经探水后证、允许掘进距离：经探水后证明确无水害威胁，可以明确无水害威胁，可以安全掘进安全掘进的长度的长度，称为允许掘进距离。，称为允许掘进距离。（二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 1 1、老窑、老窑、采采空水的探放空水的探放 探放探放水一般分三步进行：水一般分三步进行： (3) (3)放水工作放水工作 在探放水工作中，一般在水量和水压均不大时，积水可以在探放水工作中，一

36、般在水量和水压均不大时，积水可以通过探水钻孔直接放出。但在探水量和水压较大的积水区时，通过探水钻孔直接放出。但在探水量和水压较大的积水区时，为了保证安全生产，必须安装专门的孔口管进行放水。为了保证安全生产，必须安装专门的孔口管进行放水。 当钻进时发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水当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，不得拔出量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，不得拔出钻杆。钻杆。（二）井下防治水（二）井下防治水探放水探放水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治

37、当矿床上覆或下伏有含水层并日对采掘作业有威胁时，可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁，以保证采掘作业的正常进行。 （二）井下防治水（二）井下防治水顶底板水的疏放顶底板水的疏放二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治1）巷道疏放矿床顶板为含水层，或含水层离顶板较近时，可把采区巷道或采煤准备巷道提前开拓出来，作为疏水巷道进行疏放顶板含水层。（二）井下防治水（二）井下防治水顶底板水的疏放顶底板水的疏放煤采煤工作面推进方向放水钻孔已关闭放水孔采煤准备巷道中打可控式底板放水钻孔 二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观

38、测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治2）防水钻孔 含水层距离较远或含水层较厚时，可在巷道巷道中每隔一定距离向含水层打放水钻孔进行先疏放。（二）井下防治水（二）井下防治水顶底板水的疏放顶底板水的疏放二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治3)疏放降压钻孔 矿床下部有强含水层时，有水压高，水量大，有突水危险时，此时可在疏水降压地段利用原有巷道或专门布置疏水巷道，在巷道中每隔定距离向底板以下含水层打钻孔放水，使水压降低。（二）井下防治水（二）井下防治水顶底板水的疏放顶底板水的疏放图42 石门疏干钻孔示意图沿地层走向剖面示意图沿地层倾向剖面示意

39、图石门石门疏干孔二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 在受水害威胁的地段，预留一定宽度和高度的煤层不采，在受水害威胁的地段，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定的距离，以防止地下水溃人工作面，使工作面和水体保持一定的距离，以防止地下水溃人工作面，这部分这部分不采的煤层叫防水煤柱不采的煤层叫防水煤柱。类型：冲积层防水煤柱、断层防水煤柱、陷落柱防水煤柱、类型：冲积层防水煤柱、断层防水煤柱、陷落柱防水煤柱、老空区防水煤柱、地表水体防水煤柱等老空区防水煤柱、地表水体防水煤柱等防水煤柱的大小防水煤柱的大小矿井水文地质规程（修订为

40、矿井水文地质规程（修订为煤矿防治水规定煤矿防治水规定附录六送审稿）。附录六送审稿）。（二）井下防治水（二）井下防治水留设防水煤柱留设防水煤柱二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治1 1留设防水煤柱留设防水煤柱 （1 1）煤层直接在松）煤层直接在松散含水层或地表水体散含水层或地表水体之下时，防水煤柱一之下时，防水煤柱一般不小于般不小于80 m80 m（原）（原）新规定根据公式计算的值新规定根据公式计算的值不得小于不得小于2020米。米。（二）井下防治水（二）井下防治水留设防水煤柱留设防水煤柱二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井

41、水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（2 2）煤层煤层直直接与富含水层接触或被富含水层所掩盖时，防接与富含水层接触或被富含水层所掩盖时，防水煤柱水煤柱不不应小于应小于20 m20 m。（二）井下防治水（二）井下防治水留设防水煤柱留设防水煤柱新规定比较细，均有计算公式二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（3）煤层与充水断层或充水陷落柱接触时，防水煤柱一般在3040 m。（二）井下防治水（二）井下防治水留设防水煤柱留设防水煤柱金属非金属矿山地下水综合治理时常用隔离水源的办法，隔离水源是防止水源的水侵入矿井或采区的隔离措施。具体

42、包括： 隔离矿（岩）柱； 建立隔水帷幕。 金属非金属矿山安全规程规定：相邻的井巷或采区，如果其中一个有涌水危险，则应该在井巷或采区间留出隔离矿（岩）柱。 下列条件下进行采矿，要留设隔离矿（岩）柱：（1）矿体直接被松散的含水层所覆盖，或者处于地表水体之下；（2）矿体一侧与含水层接触或局部处于强含水层之下；（3）矿体在局部地段与间接底板含水层接近；（4）矿体在局部地段与间接顶板含水层接近，顶板冒落会达到含水层；（5）矿体与充水断层接触；（6）采掘工作面接近被淹井巷或老空积水区。 确定隔离矿（岩）柱尺寸的原则是，既要有足够的强度抵抗水的压力，又要尽可能减少矿石损失。一般先按理论或经验公式计算后，再根

43、据实际情况进行修正。在下列条件下可以采用隔水帷幕：（1）在老空积水或被淹井巷与强大水源有密切联系，单纯用排水方法排除积水不可能或不经济的场合；（2）井巷必须穿过含水丰富的含水层或充水断层，不隔离水源就无法掘进的场合；（3）井筒或工作面严重淋水，为了加固井壁，改善劳动条件；（4）涌水量特别大的矿井，为了减少涌水量以降低排水费用。考虑隔水效果，必须根据水源情况制定切实可行的注浆隔水方案，注浆隔水方案包括：隔水部位、钻孔布置、注浆材料（硅酸盐类和化学类）的配置、注浆方法、注浆系统、施工工艺（静水注浆和动水注浆）和方法、隔水效果观察及安全措施等等。二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地

44、质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治一般设置在可能发生突一般设置在可能发生突水需要堵截而平时仍需运水需要堵截而平时仍需运输和行人的巷道内，输和行人的巷道内，如井如井底车场、井下水泵房和变底车场、井下水泵房和变电所的出入口及受水害威电所的出入口及受水害威胁地段与其它无水害威胁胁地段与其它无水害威胁地段的通道处。地段的通道处。防水闸门由混凝土闸墩、防水闸门由混凝土闸墩、门框及门扇等组成。门框及门扇等组成。（二）井下防治水（二）井下防治水防水闸门防水闸门二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治 一般是在某个一般是在某个区段开采结束后，区段

45、开采结束后，隔绝有继续大量隔绝有继续大量涌水可能而砌筑涌水可能而砌筑一种永远封闭的一种永远封闭的挡水建筑，通常挡水建筑，通常由混凝土或钢筋由混凝土或钢筋混凝土修筑。皖混凝土修筑。皖北任楼北任楼（二）井下防治水（二）井下防治水水闸墙水闸墙二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治注浆堵水：将浆液压入地层空隙，使其扩张、凝固硬化后，注浆堵水：将浆液压入地层空隙，使其扩张、凝固硬化后，起到堵、截补给水源或加固地层的作用。起到堵、截补给水源或加固地层的作用。直接封堵突水点直接封堵突水点动水注浆动水注浆 如果突水点已知，如果突水点已知，且水量不大且水

46、量不大，在源头（含水层）直接，在源头（含水层）直接注浆封堵出水点。注浆封堵出水点。间接封堵突水点间接封堵突水点 如果水量很大，难以动水注浆，则封堵巷道，例如上下如果水量很大，难以动水注浆，则封堵巷道，例如上下顺槽，石门等。用于大水淹井后复矿。例如开滦范阁庄、皖顺槽，石门等。用于大水淹井后复矿。例如开滦范阁庄、皖北任楼、邢台东庞北任楼、邢台东庞帷幕注浆：成排群孔注浆消除地下隔水帷幕，截断过水通帷幕注浆：成排群孔注浆消除地下隔水帷幕，截断过水通道的方法。道的方法。最大的帷幕在徐州。最大的帷幕在徐州。（二）井下防治水（二）井下防治水注浆堵水注浆堵水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文

47、地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治4.4.注浆堵水：注浆堵水：间接封堵突水点间接封堵突水点 间接封堵突水点方法示意图（二）井下防治水（二）井下防治水注浆堵水注浆堵水二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治4.4.注浆堵水：注浆堵水：（1）注浆材料：）注浆材料： 注浆材料是注浆堵水及加固工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆工艺、工期、成本及注浆效果。1）水玻璃）水玻璃：一种胶状无机聚合物，具粘结性和胶结性,它能溶于水，又能硬化。其制造原料是纯石英砂和碳酸钠。描述水玻璃性能的重要指标“模数（n）”。 m=SO2克分子数/Na2O克

48、分子数。一般为2.42.8为宜。2）水泥）水泥：400#-500#普通硅酸盐水泥。3）水泥水玻璃的配比参考规程）水泥水玻璃的配比参考规程（2）注浆设备）注浆设备1）注浆泵；2）搅拌机；3）混合器。（3）注浆步骤）注浆步骤：1）清渣；2）堵缝埋管；3）注浆。（二）井下防治水（二）井下防治水注浆堵水注浆堵水1）形成条件）形成条件：2）按硫酸根的含量）按硫酸根的含量，矿井水可分为三类矿井水可分为三类：3）防治措施：）防治措施：二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（三）酸性水防治（三）酸性水防治 硫（黄铁矿及有机硫）和富含游离氧的地下水存在是

49、酸性水形成的必要条件。（1）无侵蚀性水 SO4=800 mg/g（1）分区排除酸性水：由于酸性水涌出的区域性，条件允许可单独建立排水系统，使酸性水集中一次排除。（2）分级排除，降低扬程：（3）中和酸性水(掺入生石灰CaO)（4）冲淡酸性水：（5）改善水泵、水管的耐酸性能（如：利用牛皮罐代替水泵排酸性水）。三、透水事故处理（一）透水预兆 透水之前，一般都会出现透水预兆，常见的透水预兆有：1、巷道壁“出汗”；2、顶板淋水加大，犹如落雨状；3、空气变冷、发生雾气；4、采矿场或巷道“挂红”，水的酸度大，味发涩，有臭鸡蛋气味；5、岩层里有“吱吱”的水叫声；6、底板突然涌水；7、出现压力水流；8、工作面空

50、气中有害气体增加，从积水区散发出来的气体有沼气、二氧化碳和硫化氢等。 有的透水征兆可以帮助判断水源。如：1、老空积水。如“挂红”，水的酸度大，水味发涩。2、断层水。如没有“挂红”和水味发涩的现象；岩巷中遇到断层水，有时可在岩缝中出现淤泥，底部出现射流，水发黄。3、溶洞水。如顶板来压、柱窝渗水或裂缝渗水，水色发黄或发灰，有臭味，有时也出现“挂红”。4、冲积层水。如开始时水小、发黄，夹有泥砂，以后水量变大。 金属非金属矿山安全规程规定，遇到透水征兆时，必须立即停止工作，并报告主管矿长，采取措施。如果情况紧急，必须立即发出警报，撤除所有受水威胁地点的人员。（二）透水时应采取的措施井下一旦发生透水事故

51、时，在场的人员除了立即向上级报告外，应该迅速采取应急措施；矿领导接到井下透水报告后，应该按照事先编制的安全措施计划迅速组织抢救；透水后，井下排水设备要全部开动，并保持良好运转；要维持井下正常通风；要准确核查井下人员。（三）被淹井巷的恢复被淹井巷的恢复工作包括排除积水、修整井巷和恢复生产等内容。1、被淹井巷中的水量确定 静水量及动水量2、被淹井巷的排水方法 用吊桶、水箱、箕斗排水，用离心式水泵排水，用气泡泵排水。3、被淹井巷恢复时的安全措施思考题n1、名词解释：大气水、地表水、地下水、饱气带、饱水带、泉、矿化度、导水裂隙带、透水层、隔水层、含水层、上层滞水带、潜水带、承压水带；n2、自然界水的循

52、环有哪两种类型？地下水中分布最广的七种离子？n3、岩石有哪三种空隙，什么叫孔隙度、裂隙度、岩溶度？n4、潜水的特征？根据潜水等水位线图可解决哪些问题？n5、承压水的特征？老窑积水的特点？n6、岩溶形成必须具备哪些必要条件，岩溶发育的层位，在垂直方向上分布哪四个带？n7、大气降水成为矿井涌水时有哪些规律？ 地表防水的措施有哪些？n8、按埋藏条件，地下水可以分为哪几种？地下水按含水层性质分为哪几种？n9、简述矿井充水通道。n10、井下防治水有哪些主要措施？n11、矿井涌水量观测有哪些方法？n12、煤矿出水有那些前兆？在哪些情况下要进行探放水工作？二、矿井水的综合治理及实例第三部分第三部分 矿井水文

53、地质观测及水害防治矿井水文地质观测及水害防治（四）防治水实例（四）防治水实例1 1、顶板疏水巷顶板疏水巷疏水降压疏水降压防治顶板水害技术防治顶板水害技术 以告成煤矿为例以告成煤矿为例2 2、底板疏水巷底板疏水巷疏水降压疏水降压防治底板水害技术防治底板水害技术 以芦沟煤矿为例以芦沟煤矿为例3 3、注浆实例分析、注浆实例分析 以芦沟煤矿滑动构造突水灾害治理为例以芦沟煤矿滑动构造突水灾害治理为例顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术 以告成煤矿为例以告成煤矿为例n告成矿为新建矿井，无论顶板水还是底板水皆未得到告成矿为新建矿井，无论顶板水还是底板水皆未得到疏放，水压比较高

54、，整个井田尚在地下水的疏放，水压比较高，整个井田尚在地下水的“浸泡浸泡”之中，加上滑动构造的影响，煤层围岩较为破碎，岩之中，加上滑动构造的影响，煤层围岩较为破碎，岩溶裂隙发育，水力联系密切，若想安全回采，必须将溶裂隙发育，水力联系密切，若想安全回采，必须将水压疏降到安全高度以内。水压疏降到安全高度以内。 n告成矿煤层顶板砂岩裂隙水含水性弱告成矿煤层顶板砂岩裂隙水含水性弱, 静储量不大，静储量不大，对煤矿的安全生产无威胁，但由于煤质软，遇水后变对煤矿的安全生产无威胁，但由于煤质软，遇水后变成煤糊状，对生产运输影响较大，必须进行成煤糊状，对生产运输影响较大，必须进行顶板水防顶板水防治治。 顶板疏水

55、巷疏水降压防治顶板水害技术顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术 以告成煤矿为例以告成煤矿为例n预采疏放区开采应遵循下列原则预采疏放区开采应遵循下列原则：na）应在确认首采面确有较大水害威胁的矿井进行，无水害威）应在确认首采面确有较大水害威胁的矿井进行，无水害威胁的矿井可不设预采疏放区。胁的矿井可不设预采疏放区。nb）设在首采面附近，开采水平以下方向上，以便于疏水降压）设在首采面附近，开采水平以下方向上，以便于疏水降压和控制突水。和控制突水。nc）应采取简易开采方法，做到投入少，见效快，撤退灵活。）应采取简易开采方法，做到投入少，见效快，撤退灵活。nd) 开采前，开采前，应增加矿井排水能力应增加矿

56、井排水能力，必要时应设防水闸门，确，必要时应设防水闸门，确保放水安全。保放水安全。ne)预采疏放面开采应编制专门设计和安全技术措施，并开展预采疏放面开采应编制专门设计和安全技术措施，并开展全面的试验和研究工作。全面的试验和研究工作。顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术 以告成煤矿为例以告成煤矿为例n 疏水降压前的准备工作疏水降压前的准备工作 ：n1 ） 对比疏水量和排水能力，预计疏水巷施工后矿井最大涌对比疏水量和排水能力，预计疏水巷施工后矿井最大涌水量为水量为 1250m3h，正常涌水量为，正常涌水量为 600m3h ，矿井现有，矿井现有水仓容积水仓容积 592

57、0 m3，最大排水能力可以满足要求。，最大排水能力可以满足要求。n2 ） 采用电法物探超前探测，查明含水、导水构造，判断出采用电法物探超前探测，查明含水、导水构造，判断出顶、底板富水区，利用三维地震勘探方法查明小井采空区范顶、底板富水区，利用三维地震勘探方法查明小井采空区范围和浅部边界导水范围。围和浅部边界导水范围。n3 ） 对主要底板导水通道如对主要底板导水通道如13071 上副巷出水点进行注浆封上副巷出水点进行注浆封堵，堵， 截断下部灰岩水（寒武、奥陶、截断下部灰岩水（寒武、奥陶、L1-4灰）向矿井充水灰）向矿井充水的途径。的途径。n4 ） 根据三维地震资料划出的小井根据三维地震资料划出的

58、小井采空区采空区和和浅部边界浅部边界导水范导水范围，有针对性地预留防水煤柱，并对浅部导水通道进行充填，围，有针对性地预留防水煤柱，并对浅部导水通道进行充填，截断老空水和地表水向矿井充水的途径。截断老空水和地表水向矿井充水的途径。顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术顶板疏水巷疏水降压防治顶板水害技术 以告成煤矿为例以告成煤矿为例n顶板疏水巷的布设：顶板疏水巷的布设：n由于采动所产生的导裂隙均达到顶板含水层，顶板水在采由于采动所产生的导裂隙均达到顶板含水层，顶板水在采掘过程中频繁涌出，因此顶板富水区必须在煤巷掘进和工掘过程中频繁涌出，因此顶板富水区必须在煤巷掘进和工作面回采开始前对作面回采开始前对顶

59、板水进行疏放顶板水进行疏放。根据电法物探资料分。根据电法物探资料分别于别于20002000年年1010月和月和20002000年年1212月在月在1313采区施工了采区施工了1 1、2 2两两条顶板疏水巷条顶板疏水巷，并且在疏水巷内出水段每隔，并且在疏水巷内出水段每隔10m10m设计一个设计一个钻场钻场，分别以扇形打，分别以扇形打5 5个疏水钻孔，以增加疏水通道。个疏水钻孔，以增加疏水通道。1 1、2 2疏水巷涌水量分别达到疏水巷涌水量分别达到50 m3/h50 m3/h和和100 m3/h100 m3/h，累计疏放，累计疏放顶板水顶板水4545万万m3 m3 ，经过疏放，保证了工作面的安全回

60、采。，经过疏放，保证了工作面的安全回采。底板疏水巷疏水降压防治底板水害技术底板疏水巷疏水降压防治底板水害技术 以芦沟煤矿为例以芦沟煤矿为例n芦沟疏水降压方案芦沟疏水降压方案 n为开采二为开采二1 1煤，需把煤层底煤，需把煤层底板板L L7-87-8灰岩含水层的水压降灰岩含水层的水压降到安全水头压力以下，并到安全水头压力以下，并为今后开发一为今后开发一1 1煤逐步疏降煤逐步疏降顶板顶板L L1-31-3灰岩含水层和奥灰灰岩含水层和奥灰含水层水创造有利的条件。含水层水创造有利的条件。 煤 层 及 标志 层 名 称地 层厚 度（ 米 ）地层名称地层符号第 四 系综 合 柱 状九1八2七3六2五3田