第四章_矿井水灾防治PPT课件

1、一、矿井水概念 矿井水是指地表水和地下水的统称。矿井水是指地表水和地下水的统称。u 矿井地表水主要指矿区地面的江河、湖矿井地表水主要指矿区地面的江河、湖泊、沼泽、水库和废弃的露天坑和塌陷坑泊、沼泽、水库和废弃的露天坑和塌陷坑积水以及雨水和冰雪融化汇集的水。积水以及雨水和冰雪融化汇集的水。u 矿井地下水指含水层水、断层裂缝水和矿井地下水指含水层水、断层裂缝水和老空区积水。老空区积水。第1页/共76页矿井水对生产的影响主要表现在以下几方面：矿井水对生产的影响主要表现在以下几方面：u(1(1）由于矿井水在采掘工作面可出现淋水，使空气湿度明显增加，顶板破碎，）由于矿井水在采掘工作面可出现淋水，使空气湿

2、度明显增加，顶板破碎，对劳动条件及生产效率影响很大。对劳动条件及生产效率影响很大。 u(2(2）由于矿井水的存在，在生产中必须进行排水，水量越大，排水费用越高，）由于矿井水的存在，在生产中必须进行排水，水量越大，排水费用越高，势必增加煤炭生产成本。势必增加煤炭生产成本。u(3(3）矿井水对各种金属没备、钢轨和金属支架等，均有腐蚀作用，这就缩短了）矿井水对各种金属没备、钢轨和金属支架等，均有腐蚀作用，这就缩短了生产设备的使用寿命。生产设备的使用寿命。 u(4(4）当井下突然涌水或其水量超过矿井排水能力时，则会给生产带来严重影响）当井下突然涌水或其水量超过矿井排水能力时，则会给生产带来严重影响.

3、.二、矿井水灾及其对生产的影响第2页/共76页三、矿井水灾发生必须具备的基本条件1、水源 2、导水通道 3、释放水的空间第3页/共76页1、水源（1）大气降水。 图4-1-2 自然界中水的循环第4页/共76页（2 2）地表水。）地表水。 地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的主要来源是大气降水，也有的来自地下水。主要来源是大气降水，也有的来自地下水。（3 3）含水层水）含水层水u 潜水：埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水潜水：埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水 图4-1-3 潜水1潜水面；2潜水层；3第一隔水

4、层；0-0基准面（测量高程水准面）第5页/共76页u承压水。处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水），如图承压水。处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水），如图4-1-4-1-4 4 所示。所示。图4-1-4 承压水1含水层；2隔水层；3地下水流向；4自流井；5喷泉；6断层；a补给区；b承压区（分布区）；c排泄区；0-0基准面（测量水准面）；H静止水位；P承压水头第6页/共76页（4 4）老空积水。）老空积水。 已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水水，称为

5、老空积水（5 5）断层水。处于断层带中的水，称为断层水。）断层水。处于断层带中的水，称为断层水。2. 2. 矿井水灾的通道矿井水灾的通道 水源与煤矿井下巷道等工作场所的通道是多种多样的，主要有：水源与煤矿井下巷道等工作场所的通道是多种多样的，主要有：（1 1）自然通道：断层、裂隙、石灰岩溶洞、陷落柱。）自然通道：断层、裂隙、石灰岩溶洞、陷落柱。（2 2）人为通道：煤矿的井筒、采后塌陷坑、采动裂隙、古井老塘及封堵不严的钻）人为通道：煤矿的井筒、采后塌陷坑、采动裂隙、古井老塘及封堵不严的钻孔。孔。3 3、释放水空间、释放水空间: :根据设计开挖的空间，包括井筒、巷道、峒室、采空区。根据设计开挖的空

6、间，包括井筒、巷道、峒室、采空区。第7页/共76页 地裂缝第8页/共76页第9页/共76页四、矿井水灾的影响因素 影响水源进入矿井井巷造成水灾的因素可分为自然的和人为因素。影响水源进入矿井井巷造成水灾的因素可分为自然的和人为因素。（一）自然因素（一）自然因素1 1、含水层及构造方面：松散层含水丰富；断层导通顶底板含水层；陷落柱导通、含水层及构造方面：松散层含水丰富；断层导通顶底板含水层；陷落柱导通顶底板含水层；顶底板为富含水层。断层发育、顶板裂隙发育、地表岩溶发育。顶底板含水层；顶底板为富含水层。断层发育、顶板裂隙发育、地表岩溶发育。2 2、采空区：老要多且位置不清，采空区积水或积水泥浆。、采

7、空区：老要多且位置不清，采空区积水或积水泥浆。3 3、煤柱：隔离煤柱小、隔离煤柱受破坏，防水煤柱受采动影响而破坏。、煤柱：隔离煤柱小、隔离煤柱受破坏，防水煤柱受采动影响而破坏。4 4、其他方面：遇暴雨引发洪水；煤仓内大量进水；钻孔穿过含水层。、其他方面：遇暴雨引发洪水；煤仓内大量进水；钻孔穿过含水层。第10页/共76页 （二）人为因素（二）人为因素 1 1、设计方面：井口标高低于历史最高洪水位，未设拦水坝；防水煤柱设计、设计方面：井口标高低于历史最高洪水位，未设拦水坝；防水煤柱设计不合理；水文地质情况不清；防水密闭不合理。不合理；水文地质情况不清；防水密闭不合理。2 2、措施方面、措施方面:

8、:未按照未按照煤矿防治水规定煤矿防治水规定(2009(2009年年1212月月1 1日实施日实施) )进行探放水等。进行探放水等。3 3、工程质量：钻孔封闭不严；防水密闭工程质量不好；防水闸门失效；拦水坝、工程质量：钻孔封闭不严；防水密闭工程质量不好；防水闸门失效；拦水坝失效，水泵损坏；停电。失效，水泵损坏；停电。第11页/共76页第二节 地表水综合治理 一、矿井地表水源 1、雨雪水 2、江河、湖泊、洼地积水第12页/共76页二、地面水防治技术 地面防水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水渗入矿井。u1. 合理确定井筒位置u2填堵通道和消除积水u3挖沟排（截）洪u4. 整治

9、河流u5加强雨季前的防汛工作第13页/共76页第三节 矿山泥石流 一、泥石流的种类一、泥石流的种类 1 1、按泥石流流域的地貌地质特征分、按泥石流流域的地貌地质特征分 标准泥石流、河谷泥石流、山坡泥石流。标准泥石流、河谷泥石流、山坡泥石流。 2 2、按物质组分、按物质组分 泥流、泥石流和水流。泥流、泥石流和水流。 3 3、按物理力学性质、运动和堆积特征、按物理力学性质、运动和堆积特征 黏性、稀性泥石流。黏性、稀性泥石流。 4 4、按泥石流成因、按泥石流成因 自然泥石流、人为泥石流。自然泥石流、人为泥石流。第14页/共76页 泥石流第15页/共76页 二、防治泥石流的措施 1 1、弄清泥石流的种

10、类和流动规律、弄清泥石流的种类和流动规律 2 2、防治泥石流发生、防治泥石流发生 3 3、拦挡泥石流、拦挡泥石流 4 4、排导泥石流、排导泥石流第16页/共76页 第四节 矿井地下水综合治理一、矿井地下水源1、含水层积水2、断层裂隙水3、老空区积水第17页/共76页图4-1-1 煤矿常见的水源第18页/共76页 二、查明矿井水源 -做好矿并水文观测与水文地质工作做好矿并水文观测与水文地质工作 1 1做好水文观测工作做好水文观测工作 （1 1）收集地面气象、降水量与河流水文资料（流速、）收集地面气象、降水量与河流水文资料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水体的分布、流量、水位、枯水期

11、、洪水期）；查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；查明洪水泛滥对矿区、工业广水量和补给、排泄条件；查明洪水泛滥对矿区、工业广场及居民点的影响程度。场及居民点的影响程度。 （2 2）通过探水钻孔和水文地质观测孔、观测各种水源）通过探水钻孔和水文地质观测孔、观测各种水源的水压、水位和水量的变化规律，分析水质等。的水压、水位和水量的变化规律，分析水质等。 （3 3）观测矿井涌水量及季节性变化规律等。）观测矿井涌水量及季节性变化规律等。第19页/共76页2 2做好矿井水文地质工作做好矿井水文地质工作 查明矿井水源和可能涌水的通道，为防治水提供依据。为此必须：查明矿井水源和可能涌水的通道，为防治水提

12、供依据。为此必须：（1 1）掌握冲击层的厚度和组成，各分层的透水、含水性；）掌握冲击层的厚度和组成，各分层的透水、含水性；（2 2）掌握断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度，破碎带范围及其含水和）掌握断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度，破碎带范围及其含水和导水性能；导水性能；（3 3）掌握含水层与隔水层数量、位置、厚度、岩性，各含水层的涌水量、水）掌握含水层与隔水层数量、位置、厚度、岩性，各含水层的涌水量、水压、渗透性、补给排泄条件及其到开采矿层的距离，勘探钻孔的填实状况及其压、渗透性、补给排泄条件及其到开采矿层的距离，勘探钻孔的填实状况及其透水性能，透水性能，（4 4）调查老窑和现采小窑的

13、开采范围、采空区的积水及分布状况，观测因回）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水及分布状况，观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响；采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响；（5 5）在采掘工程平面图上绘制和标注井巷出水点的位置及水量，老窑积水范）在采掘工程平面图上绘制和标注井巷出水点的位置及水量，老窑积水范围、标高和积水量，水淹区域及探水线的位置。围、标高和积水量，水淹区域及探水线的位置。第20页/共76页二、防治水灾措施 防治水灾综合措施探 地下水探放防排预先排水疏干隔留防水隔离煤柱堵注浆封堵截防水闸门截流测水害预测第21页/共76页 第

14、五节 地下水的探放 井下探放水是防止水害的重要手段之一，井下探放水是防止水害的重要手段之一，“有疑必探，先探后掘有疑必探，先探后掘”是防止井是防止井下水害的基本原则。当采掘工作面遇到下列情况之一时，必须探水，确认无突水危下水害的基本原则。当采掘工作面遇到下列情况之一时，必须探水，确认无突水危险后，才能前进：险后，才能前进： 接近水淹井巷、老空、老窑或小窑时；接近水淹井巷、老空、老窑或小窑时； 接近含水层、导水断层、陷落柱时；接近含水层、导水断层、陷落柱时； 接近可能出水钻孔和各类防水煤柱时；接近可能出水钻孔和各类防水煤柱时； 接近可能与地表水体相通的断裂破碎带或裂隙发育带时；接近可能与地表水体

15、相通的断裂破碎带或裂隙发育带时； 上层采空区积水，在两层间垂直距离小于采高上层采空区积水，在两层间垂直距离小于采高4040倍或巷高倍或巷高1010倍的下层采掘工倍的下层采掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时；作以及采掘工作面有明显出水征兆时；接近有水或稀泥的灌浆区时；接近有水或稀泥的灌浆区时；接近其它可能出水地区时。接近其它可能出水地区时。第22页/共76页一探水起点的确定 为了保证采掘工作和人身安全，防止误穿积水区，在距积水区一定距离划为了保证采掘工作和人身安全，防止误穿积水区，在距积水区一定距离划定一条线作为探水的起点，此线即为探水线。，如定一条线作为探水的起点，此线即为探水线。，如 4-

16、2-14-2-1所示。所示。图 4-2-1 积水线、探水线和警戒线 第23页/共76页积水线积水线：即积水区范围线。在此线上应标注水位标高、积水量等实际资料。：即积水区范围线。在此线上应标注水位标高、积水量等实际资料。探水线探水线：应根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料的可靠程度：应根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料的可靠程度. .积水线外推积水线外推60m -150m.60m -150m.警戒线警戒线: :在探水线的外沿平行外推在探水线的外沿平行外推50-100m50-100m所圈定一条线。所圈定一条线。第24页/共76页二探水钻孔的布置方式二探水钻孔的布置方式

17、 探水钻孔布置原则是它既要保证安全生产，又要确保不遗漏积水区，还要探水钻孔布置原则是它既要保证安全生产，又要确保不遗漏积水区，还要求探水工程量最小。求探水工程量最小。L L、探水钻孔的主要参数确定、探水钻孔的主要参数确定 探水钻孔的主要参数有超前距、钻孔直径与数目。探水钻孔的主要参数有超前距、钻孔直径与数目。2 2、探水孔布置方式、探水孔布置方式 （1 1）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放老空）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放老空积水，其探水钻孔多按扇形布置，如图积水，其探水钻孔多按扇形布置，如图4-2-34-2-3所示所示. .第25页/共76页（

18、1）超前距。如图 4-2-2所示图 4-2-2 探水钻孔的主要参数示意图第26页/共76页图 4-2-3 扇形探水钻孔第27页/共76页（2 2）半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半）半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置，如图图扇形布置，如图图 4-2-44-2-4所示。所示。图 4-2-4 半扇形探水钻孔 第28页/共76页 3、其他方法 红外线遥感技术，红外线遥感技术， 电测技术。电测技术。三、放水三、放水 当探到水源后可考虑采取放水措施。当探到水源后可考虑采取放水措施。注意注意（1 1）放水前，必须估计积水量、水位标高、

19、矿井排）放水前，必须估计积水量、水位标高、矿井排水能力和水仓容量等，并研究确定放水顺序和控制放水水能力和水仓容量等，并研究确定放水顺序和控制放水孔流量的措施，做好放水设计，报上级批准。孔流量的措施，做好放水设计，报上级批准。(2)(2)探到后，可以利用探孔放水，若水量大则采用专用钻探到后，可以利用探孔放水，若水量大则采用专用钻孔放水。孔放水。第29页/共76页第六节预先排水疏干第六节预先排水疏干疏干方法三种：地表疏干、井下疏干、地表和井下联合疏干。疏干方法三种：地表疏干、井下疏干、地表和井下联合疏干。一、地表疏干一、地表疏干在地面打钻利用潜水泵或深井泵抽排，以降低地下水位。它适合于埋藏较浅、渗

20、在地面打钻利用潜水泵或深井泵抽排，以降低地下水位。它适合于埋藏较浅、渗透性良好的含水层。透性良好的含水层。 抽水钻孔可采取环状孔群和排状孔群两种布置方式：抽水钻孔可采取环状孔群和排状孔群两种布置方式：第30页/共76页（1）环状孔群。如图 4-2-9所示图 4-2-9 环状孔群1疏水前水位；2疏水后水位 图 4-2-10 排状孔群（2）排状孔群。如图4-2-10。第31页/共76页二、井下疏干二、井下疏干1 1疏放老空积水疏放老空积水（1 1）直接放水。）直接放水。（2 2）先堵后放。）先堵后放。（3 3）先放后堵。）先放后堵。（4 4）用煤柱或构筑物暂先隔离。）用煤柱或构筑物暂先隔离。2 2

21、、疏放含水层水、疏放含水层水 1 1）利用疏干巷道疏干）利用疏干巷道疏干 2 2）利用钻孔疏干）利用钻孔疏干 3 3）巷道与钻孔相结合疏干）巷道与钻孔相结合疏干三、地表与井下联合疏干三、地表与井下联合疏干第32页/共76页1）巷道疏水 图 4-2-11 巷道疏水（1）疏放顶板含水层 如果煤层直接顶板为水量和水压不大的含水层，常把采区巷道或回采工作面的准备巷道提前开拓出来，第33页/共76页在利用采准巷道疏放顶板水时，应注意以下两点：在利用采准巷道疏放顶板水时，应注意以下两点：A A采准巷道提前掘进的时间，应根据疏放的水量和速度而定，超前的时间过采准巷道提前掘进的时间，应根据疏放的水量和速度而定

22、，超前的时间过长会影响采掘计划平衡，造成巷道长期闲置，有时会增加巷道维修工作量；如果长会影响采掘计划平衡，造成巷道长期闲置，有时会增加巷道维修工作量；如果超前时间太短又会影响疏放地下水的效果。超前时间太短又会影响疏放地下水的效果。 B B当疏放强含水层的顶板水时，应视水量的大小，要考虑是否要扩大水仓容当疏放强含水层的顶板水时，应视水量的大小，要考虑是否要扩大水仓容量和增加排水设备。量和增加排水设备。第34页/共76页（2 2）疏放底板含水层）疏放底板含水层 当煤层的直接底板是强充水含水层时，可考虑将巷道布置在底板中，利用巷当煤层的直接底板是强充水含水层时，可考虑将巷道布置在底板中，利用巷道直接

23、疏放底板水。道直接疏放底板水。图 4-2-12 底板含水层中的疏放水巷道1 一灰岩原始水位， 2 一疏放水巷道，3 一石灰岩含水层， 4 一石门第35页/共76页2 2）井下钻孔疏水）井下钻孔疏水（1 1）疏放煤层顶板水）疏放煤层顶板水 在煤层上部含水层的水量与水压较大时，为了避免回采后顶板突水，其方在煤层上部含水层的水量与水压较大时，为了避免回采后顶板突水，其方式有如下式有如下2 2种：种：图 4-2-13 丛状布置钻孔A在巷道中每隔一定距离向顶板打在巷道中每隔一定距离向顶板打钻孔，使顶板水逐渐泄入巷道，通钻孔，使顶板水逐渐泄入巷道，通过排水沟向外排出。过排水沟向外排出。B B在巷道中群孔放

24、水。如图在巷道中群孔放水。如图 4-2-4-2-1313所示。所示。第36页/共76页( 2 ）疏放煤层底板水 防止底板突水的途径主要有防止底板突水的途径主要有两个方面：两个方面： 一一 方面是加强底板岩层抵抗方面是加强底板岩层抵抗破坏的能力，破坏的能力， 另一方面是设法减少地下水的另一方面是设法减少地下水的破坏能力，其措施是在底板布置破坏能力，其措施是在底板布置钻孔（图钻孔（图 4-2-154-2-15），疏水降压。），疏水降压。图 4-2-15 底板排状钻孔1静水位；2降落曲线；3疏水孔第37页/共76页第七节防水煤（岩）柱隔离水源 防水煤岩柱隔离水源是为了防止各种水源的水进入矿区，防水煤

25、岩柱隔离水源是为了防止各种水源的水进入矿区，在受威胁的地段留有一定宽度或厚度的煤岩柱，将水源在受威胁的地段留有一定宽度或厚度的煤岩柱，将水源隔离。隔离。 一般的以下情况需留煤岩柱一般的以下情况需留煤岩柱: 1、煤层直接位于地表水体或疏松含水层之下；、煤层直接位于地表水体或疏松含水层之下； 2、煤层被强含水层或局部强含水层所掩盖，顶板冒落、煤层被强含水层或局部强含水层所掩盖，顶板冒落后会达到含水层；后会达到含水层； 3、煤层直接与强含水层接触；、煤层直接与强含水层接触； 4、当煤层通过断层、裂缝和底部承压含水层有联系时；、当煤层通过断层、裂缝和底部承压含水层有联系时； 5、当煤层接近充水断裂带时

26、；、当煤层接近充水断裂带时； 6、在被淹井巷上部或下面煤层与岩层中进行采掘工作、在被淹井巷上部或下面煤层与岩层中进行采掘工作时时 7、相邻矿井开采同一煤层时，必须在矿井分界处留隔、相邻矿井开采同一煤层时，必须在矿井分界处留隔离煤柱。离煤柱。第38页/共76页 1 1防水煤（岩）柱的留设防水煤（岩）柱的留设 防水隔离煤柱的种类有：井田边界防水隔离煤柱以及预防断层、充水含水层、岩防水隔离煤柱的种类有：井田边界防水隔离煤柱以及预防断层、充水含水层、岩溶陷落柱的防水煤柱等。溶陷落柱的防水煤柱等。 确定防水煤柱的尺寸，是一个相当复杂的问题，至今还没有十分完善合理的方法。确定防水煤柱的尺寸，是一个相当复杂

27、的问题，至今还没有十分完善合理的方法。目前，在煤矿生产中确定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法：目前，在煤矿生产中确定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法： 1 1）经验比拟法）经验比拟法第39页/共76页2）分析计算法 此种方法是利用理论和经验公式来计算防水煤柱的尺寸。下面分为3种情况加以介绍： （1）煤层直接和强含水层、导水断层相接触（图 4-2-17b 、d），煤层顶底板岩层无突水可能，即防水煤柱主要是顺层受压时，常用以下公式计算煤柱宽度（仅考虑抵抗水压力）： pcKPmB3 5.0 ( 4-2-1 ) 第40页/共76页图 4-2-18 低角度断层使煤层与强含水层接近（2）低角度断层使煤层底板岩

28、层与强含水层接触，如图 4-2-18所示。此时，防水煤柱除了承受水的顺层压力作用外，还要承受底板方向的压力作用。 第41页/共76页 第八节注浆防治水第八节注浆防治水 一、注浆的原理及条件 原理:注浆堵水就是将配制的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、注浆堵水就是将配制的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，凝固和硬化，（1 1）当涌水水源与强大水源有密切联系，单纯采用排水的方法不可能或不经济时。）当涌水水源与强大水源有密切联系，单纯采用排水的方法不可能或不经济时。（2 2）当井巷必须穿过一个或若干个含水丰富的含水层或充水断层，如果不堵住水）当井巷必须穿过一个或若

29、干个含水丰富的含水层或充水断层，如果不堵住水源将给矿井建设带来很大的危害，甚至不可能掘进时。源将给矿井建设带来很大的危害，甚至不可能掘进时。 （3 3）当井筒或工作面严重淋水时，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用）当井筒或工作面严重淋水时，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用等，可采用注浆堵水。等，可采用注浆堵水。 （4 4）某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，也可采）某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，也可采用注浆堵水的方法堵住水源。用注浆堵水的方法堵住水源。（5 5）对于隔水层受到破坏的局部地质构造破坏带，除采用隔离煤柱外，还可用注

30、）对于隔水层受到破坏的局部地质构造破坏带，除采用隔离煤柱外，还可用注浆加固法建立人工保护带；浆加固法建立人工保护带； 第42页/共76页 二、注浆材料 分为三大类 1、固体颗粒充填阻水材料:粉煤灰、砂、砂砾、石屑等。 2、凝胶堵水材料：水泥浆和水泥-水玻璃。 3、化学类堵水材料：丙烯酰胺类、铬木素等。第43页/共76页 三、注浆防治水技术三、注浆防治水技术1、帷幕注浆截流防水 帷幕注浆截流防水是通过钻孔用注浆方法在含水层帷幕注浆截流防水是通过钻孔用注浆方法在含水层中建造地下阻水墙的方法。是一种人为改造水文地质环中建造地下阻水墙的方法。是一种人为改造水文地质环境，把含水层的补给边界改造成阻水边界

31、，使含水煤层境，把含水层的补给边界改造成阻水边界，使含水煤层在煤炭开采时变得较易疏干或疏水降压，减少井下涌水在煤炭开采时变得较易疏干或疏水降压，减少井下涌水量。因此，这是一种放水的治本方法。量。因此，这是一种放水的治本方法。第44页/共76页2、顶底板含水层的注浆改造 当开采煤层的顶底板为富含水层且有补给源，而又不当开采煤层的顶底板为富含水层且有补给源，而又不十分清楚源头，难于疏干时，采用向顶底板打注浆钻孔，十分清楚源头，难于疏干时，采用向顶底板打注浆钻孔，加压注浆，对含水层通过注浆进行局部改造。加压注浆，对含水层通过注浆进行局部改造。3、采煤工作面底板突水的封堵、采煤工作面底板突水的封堵（1

32、）首先打探测钻孔找突水点，然后根据探测的范围布）首先打探测钻孔找突水点，然后根据探测的范围布设堵水钻孔，多是从地面打钻，常要穿过采空区，直至设堵水钻孔，多是从地面打钻，常要穿过采空区，直至到采空区底板以下到采空区底板以下10余米处。余米处。（2）注浆前，可用砂子或石子充填突水点处的采空区，）注浆前，可用砂子或石子充填突水点处的采空区，然后在注浆。然后在注浆。第45页/共76页4、断层突水封堵、断层突水封堵（1）封堵导水断裂构造带即向导水断裂构造带打钻孔注）封堵导水断裂构造带即向导水断裂构造带打钻孔注浆封堵浆封堵（2）封堵巷道）封堵巷道 当突水点和产状不明确，难以布设注浆钻孔，可将于当突水点和产

33、状不明确，难以布设注浆钻孔，可将于断层联系的巷道封堵，即向突水巷道充填大量的沙石，断层联系的巷道封堵，即向突水巷道充填大量的沙石，然后注浆加固，使突水巷道全部注实封孔。然后注浆加固，使突水巷道全部注实封孔。5、陷落柱突水的封堵、陷落柱突水的封堵 在陷落柱根部用钻孔注浆方法进行封堵，形成堵水塞。在陷落柱根部用钻孔注浆方法进行封堵，形成堵水塞。6、巷道穿过含水层及导水层、富水段时的预注浆堵水、巷道穿过含水层及导水层、富水段时的预注浆堵水第46页/共76页第九节 矿井截水一防水闸门（1 1）防水闸门位置的选择）防水闸门位置的选择 防水闸门的位置选择适当与否，是水闸门能否起到应有作用的关键，一般应考防

34、水闸门的位置选择适当与否，是水闸门能否起到应有作用的关键，一般应考虑以下几方面问题虑以下几方面问题 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（如井底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（如井底车场出入口处），能使水害控制在尽可能小的范围内，并考虑即使水害发生后车场出入口处），能使水害控制在尽可能小的范围内，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。能恢复生产及绕过事故地点开拓新区。第47页/共76页 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

35、隔水性和稳定性，防止水闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。筑地点围岩的隔水性和稳定性，防止水闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。 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，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，要求围岩硬度系数必须大于要求围岩硬度系数必须大于4 4 ；（2）防水闸门的分类 从闸门的结构分有平板型、圆弧拱形和球面拱形等，如图从闸门的结构分有平板型、圆弧拱形和球面拱形等，如图4-2-22 4-2-22 、图、图4-2-23 4-2-23 、图图4-2-24 4-2-24 。第48页/共76页图4-2-22 平板矩形水闸门l门扇；2门框；3门绞

36、；4拉杆；5止水橡皮图4-2-23 单向拱形闸门l门扇；2门框；3门纹；4拉杆；5止水垫料图4-2-24 球面拱形闸门1门扇；2门框；3门绞；4拉杆；5止水垫料第49页/共76页图4-2-20 水闸墙1截槽；2水压表；3放水管；4保护栅栏；5细管 水闸墙的构造如图水闸墙的构造如图4-2-204-2-20所示所示二、防水墙防水墙分为临时性和永久性的两种。防水墙分为临时性和永久性的两种。第50页/共76页 在水压很大时，则采用多段水闸墙，如图4-2-21所示。图4-2-21 多段水闸墙第51页/共76页 建筑水闸墙时要注意以下事项：建筑水闸墙时要注意以下事项：（1 1）筑墙地点的岩石应坚固，没有裂

37、缝，必要时必须将风化松软或有裂隙的）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的岩石除去，然后筑墙。岩石除去，然后筑墙。（2 2）要有足够的强度，能承受涌水压力。为此，应有足够的厚度，选用耐腐）要有足够的强度，能承受涌水压力。为此，应有足够的厚度，选用耐腐蚀的材料。蚀的材料。（3 3）不透水、不变形、不位移。为此，墙基与围岩要紧密结合。）不透水、不变形、不位移。为此，墙基与围岩要紧密结合。（4 4）平面形水闸墙在水压的反面可能产生拉力，而料石墙是不可能承拉的，）平面形水闸墙在水压的反面可能产生拉力，而料石墙是不可能承拉的，故料石平面水闸墙之厚一般不得小于巷道宽度之半。故料石平

38、面水闸墙之厚一般不得小于巷道宽度之半。第52页/共76页第十节矿井水灾的预测预报 一、矿井水害危险性程度的确定一、矿井水害危险性程度的确定 1 1、突水性系数、突水性系数 2 2、按水文地质的影响因素确定、按水文地质的影响因素确定 四个不利的因素是：矿层上覆盖砂岩的厚度、矿层距砂岩层的距离、断四个不利的因素是：矿层上覆盖砂岩的厚度、矿层距砂岩层的距离、断裂带落差、顶板静水压力裂带落差、顶板静水压力 二、矿井水灾预测图编制二、矿井水灾预测图编制第53页/共76页三、矿井水灾预报1 1与承压水有关断层水突水征兆与承压水有关断层水突水征兆（1 1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折断柱现象。）

39、工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折断柱现象。（2 2）底软膨胀、底鼓张裂。）底软膨胀、底鼓张裂。 这种征兆多随顶板来压之后发生，且较普遍。这种征兆多随顶板来压之后发生，且较普遍。（3 3）先出小水后出大水也是较常见的征兆。）先出小水后出大水也是较常见的征兆。 由出小水至出大水，时间长短不一，据统计由由出小水至出大水，时间长短不一，据统计由1 12 2小时至小时至202030 30 天不等。天不等。（4 4）采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通、增多所致。）采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通、增多所致。 2 2冲积层水突水征兆冲积层水突水征兆（1 1）突水部位岩层发潮、滴水、

40、且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。）突水部位岩层发潮、滴水、且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。第54页/共76页（2 2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。（3 3）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。3 3老空水突水征兆老空水突水征兆（1 1）煤层发潮、色暗无光）煤层发潮、色暗无光（2 2）煤层）煤层“挂汗

41、挂汗”。煤层一般为不含水和不透水，若其上或其他方向有高压水，。煤层一般为不含水和不透水，若其上或其他方向有高压水，则在煤层表面会有水珠，似流汗一样。则在煤层表面会有水珠，似流汗一样。（3 3）采掘面、煤层和岩层内温度低）采掘面、煤层和岩层内温度低“发凉发凉”。（4 4）在采掘面内若在煤壁、岩层内听到）在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱吱吱”的水呼声时，表征因水压大，的水呼声时，表征因水压大，（5 5）老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且）老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是清，则是“流砂流砂”水或断层水。水或断层水。第55页/共

42、76页第十一节 矿井水灾事故处理 一、造成矿井水灾的主要原因一、造成矿井水灾的主要原因 总结过去发生的矿井水灾，往往是安全思想不牢，思想总结过去发生的矿井水灾，往往是安全思想不牢，思想麻痹，从而情况不明，措施不当所致。其主要原因可归麻痹，从而情况不明，措施不当所致。其主要原因可归结如下几个方面：结如下几个方面：u(1)(1)地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水大量地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水灾；灌入井下，造成水灾； u(2)(2)水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，未执

43、行探放层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水, ,但措施不当；但措施不当；u(3)(3)井巷位置设计不当。井巷位置设计不当。u(4)(4)施工质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑施工质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂，导致透水；砂，导致透水；第56页/共76页u (5) (5) 乱采乱掘，破坏防水煤岩柱造成突水；乱采乱掘，破坏防水煤岩柱造成突水；u (6)(6)测量错误，导致巷道穿透积水区；测量错误，导致巷道穿透积水区；u (7)(7)无防水闸门或虽有而管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井；无防水闸

44、门或虽有而管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井；u(8)(8)排水设备能力不足或机电事故造成；排水设备能力不足或机电事故造成；u(9)(9)排水设施平时维护不当。如水仓不按时清挖，突水时煤、岩块堵塞水井，排水设施平时维护不当。如水仓不按时清挖，突水时煤、岩块堵塞水井，致使排水设备失去效用而淹井等。致使排水设备失去效用而淹井等。 第57页/共76页遇到矿井突水时，可采取以下应急措施：遇到矿井突水时，可采取以下应急措施：(l(l）发现有人被堵井下时，各级领导应首先制定营救措施。）发现有人被堵井下时，各级领导应首先制定营救措施。 (2(2）立即通知泵房人员加大排水力度，将水仓水位降到最低程度，争取

45、较）立即通知泵房人员加大排水力度，将水仓水位降到最低程度，争取较长的缓冲时间。长的缓冲时间。(3(3）检查所有排水设施和输电线路，了解水仓现有容量，派人清挖水沟。）检查所有排水设施和输电线路，了解水仓现有容量，派人清挖水沟。 (4(4）水文地质人员应测量涌水地点、涌水量大小及其变化，记录围岩及巷）水文地质人员应测量涌水地点、涌水量大小及其变化，记录围岩及巷道破坏变形状况，察看观测孔（水井）水位和泉、河、地表水体的变化，道破坏变形状况，察看观测孔（水井）水位和泉、河、地表水体的变化，二 、矿井突水的应急措施第58页/共76页(5(5）检查防水闸门关闭是否灵活、严密，并清除淤渣，拆除短轨和架空线，

46、派）检查防水闸门关闭是否灵活、严密，并清除淤渣，拆除短轨和架空线，派专人看守，待命关闭。专人看守，待命关闭。(6(6）在查明地面水体与突水有关联时，应迅速派人进行堵塞，减少补给量。）在查明地面水体与突水有关联时，应迅速派人进行堵塞，减少补给量。(7(7）当排水能力负担不了涌水量时，可因地制宜，采取将涌水引入下山巷道、）当排水能力负担不了涌水量时，可因地制宜，采取将涌水引入下山巷道、筑坝蓄水、关闭防水闸门，以延长缓冲时间，争取时间增加排水设备，保住矿井。筑坝蓄水、关闭防水闸门，以延长缓冲时间，争取时间增加排水设备，保住矿井。(8(8）当采取上述措施仍不能阻挡淹井时，井下人员应迅速向安全口撤退，安

47、全）当采取上述措施仍不能阻挡淹井时，井下人员应迅速向安全口撤退，安全出井。出井。第59页/共76页三、水灾处理的一般原则（1 1）必须了解突水的地点、性质，估计突出水量、静止水位，突水后涌水量、）必须了解突水的地点、性质，估计突出水量、静止水位，突水后涌水量、影响范围、补给水源及有影响的地面水体。影响范围、补给水源及有影响的地面水体。（2 2）掌握灾区范围，如事故前人员分布、矿井中有生存条件的地点、进入该地）掌握灾区范围，如事故前人员分布、矿井中有生存条件的地点、进入该地点的可能通道，以便迅速组织抢救。点的可能通道，以便迅速组织抢救。（3 3）按涌水量组织强排，发动群众堵塞地面补给水源，排除有

48、影响的地表水，）按涌水量组织强排，发动群众堵塞地面补给水源，排除有影响的地表水，必要时可采用灌浆堵水。必要时可采用灌浆堵水。（4 4）加强排水和抢救中的通风，切断灾区电源，防止一切火源，防止沼气和其）加强排水和抢救中的通风，切断灾区电源，防止一切火源，防止沼气和其它有害气体积聚。它有害气体积聚。（5 5）排水后侦察、抢险中，要防止冒顶和二次突水。）排水后侦察、抢险中，要防止冒顶和二次突水。（6 6）搬运和抢救人员，要防止突然改变伤员已适应的环境和生存条件，以造成）搬运和抢救人员，要防止突然改变伤员已适应的环境和生存条件，以造成伤亡。伤亡。第60页/共76页（1 1）接到事故电话后，迅速赶到事故

49、矿井，弄清突水情况和灾区范围，克服畏）接到事故电话后，迅速赶到事故矿井，弄清突水情况和灾区范围，克服畏难情绪，参加制定抢救方案。难情绪，参加制定抢救方案。（2 2）根据井下水位及涌水量，利用一切可能进入的通道，迅速引出灾区避难人）根据井下水位及涌水量，利用一切可能进入的通道，迅速引出灾区避难人员。员。（3 3）人员必须通过局部积水巷道时，在积水位不高、距离不长的情况下，应选）人员必须通过局部积水巷道时，在积水位不高、距离不长的情况下，应选择熟悉水性的队员配用呼吸器通过。择熟悉水性的队员配用呼吸器通过。（4 4）避难人员被水、砂、泥堵在巷道内难以接近时，应利用一切可能条件并设）避难人员被水、砂、

50、泥堵在巷道内难以接近时，应利用一切可能条件并设法接近他们。法接近他们。（5 5）禁止由下往上进入突水点或被水、砂、泥堵塞的小眼、上山，防止二次突）禁止由下往上进入突水点或被水、砂、泥堵塞的小眼、上山，防止二次突水或突泥砂。水或突泥砂。四、矿山救护队处理透水事故的行动要点第61页/共76页（6 6）在寻找避难人员时，应细心观察，注意有规律的敲击声。）在寻找避难人员时，应细心观察，注意有规律的敲击声。（7 7）组织排水时，应切断电源，加强通风，排除沼气和其它有害气体，并随时）组织排水时，应切断电源，加强通风，排除沼气和其它有害气体，并随时检查有害气体，防止火源产生检查有害气体，防止火源产生（8 8

51、）抢救人员通过淤泥、积砂的巷道时，应铺设木板，在木板上行进，以防止）抢救人员通过淤泥、积砂的巷道时，应铺设木板，在木板上行进，以防止人员陷入泥砂中。人员陷入泥砂中。（9 9）在排水过程中，应尽可能分段恢复通风，排除有害气体，。）在排水过程中，应尽可能分段恢复通风，排除有害气体，。（1010）救护队员必须按进入灾区的有关规定带齐装备，进入避难人员躲避地点时，）救护队员必须按进入灾区的有关规定带齐装备，进入避难人员躲避地点时，不经检查并确认无危险时，不得脱掉呼吸器。不经检查并确认无危险时，不得脱掉呼吸器。（1111）抢救长期被困在井下的避难人员应注意有关问题。）抢救长期被困在井下的避难人员应注意有

52、关问题。 第62页/共76页五、抢救长期被困在井下的避难人员时应注意的问题在抢救时必须注意下列问题：在抢救时必须注意下列问题：（1 1）在避难地点发现避难人员时，禁止用头灯光束直接照射避难人员的眼）在避难地点发现避难人员时，禁止用头灯光束直接照射避难人员的眼睛，以避免在强光刺射下瞳孔急剧收缩，造成失明睛，以避免在强光刺射下瞳孔急剧收缩，造成失明（2 2）发现避难人员时，不可立即抬运出井，应注意保护体温，抬到安全地）发现避难人员时，不可立即抬运出井，应注意保护体温，抬到安全地点，并在救护队的保护下，派医生对其进行检查，给予必要的治疗（如包扎、点，并在救护队的保护下，派医生对其进行检查，给予必要的

53、治疗（如包扎、输液、注射等）输液、注射等）, , 等避难人员情绪稳定后，在医生指导下，送到医院特设的病等避难人员情绪稳定后，在医生指导下，送到医院特设的病房，给子特别护理，使其逐步适应新的环境，恢复健康。房，给子特别护理，使其逐步适应新的环境，恢复健康。（3 3）在避难人员长期不进食的情况下，不能吃硬食和过量食物，以免发生）在避难人员长期不进食的情况下，不能吃硬食和过量食物，以免发生意外。意外。 第63页/共76页（4 4）救护队到达避难人员躲避地点时，在检查后确认躲避处无火源和其它）救护队到达避难人员躲避地点时，在检查后确认躲避处无火源和其它危害时，可打开氧气瓶放氧，使空气中含氧量增加。危害

54、时，可打开氧气瓶放氧，使空气中含氧量增加。（5 5）在搬运避难人员时，要轻抬轻放，保持平衡，避免震动，并严密注意）在搬运避难人员时，要轻抬轻放，保持平衡，避免震动，并严密注意受伤人员的伤情变化。受伤人员的伤情变化。 第64页/共76页六、矿井水灾时期井下避难人员生存条件的分析1. 1. 避难地点是否存在空气的分析避难地点是否存在空气的分析 空气是避难人员能否生存的首要条件，只要有空间、有空气，人就有生空气是避难人员能否生存的首要条件，只要有空间、有空气，人就有生存的可能。存的可能。（1 1）当避难地点比外部水位的标高高时，如无特殊情况，避难地点肯定有）当避难地点比外部水位的标高高时，如无特殊情

55、况，避难地点肯定有空气存在。空气存在。（2 2）当避难地点比外部水位的标高低时，避难地点有无空气存在，可分为）当避难地点比外部水位的标高低时，避难地点有无空气存在，可分为两种情况：两种情况： 洪水能直接涌入的位于透水点下部的巷道，是不会有空气存在的。这是洪水能直接涌入的位于透水点下部的巷道，是不会有空气存在的。这是因为透水事故时，洪水一边向下部奔流，一边将下部巷道中的空气挤出，使下因为透水事故时，洪水一边向下部奔流，一边将下部巷道中的空气挤出，使下部巷道空间被水充满。部巷道空间被水充满。 第65页/共76页 比外部水位低的倾斜或垂直的不漏气的比外部水位低的倾斜或垂直的不漏气的“倒瓶形倒瓶形”巷

56、道有空气存在。巷道有空气存在。2. 2. 避难地点空气质量分析避难地点空气质量分析井下空气中氧含量从井下空气中氧含量从规程规程规定的下限值规定的下限值2020降到人员生存下限值降到人员生存下限值1010大致有以下几个影响因素：一是有机物及无机物（坑木、煤、岩石等）的大致有以下几个影响因素：一是有机物及无机物（坑木、煤、岩石等）的氧化消耗氧；二是煤岩中放出的沼气、二氧化碳等有害气体相对降低氧含氧化消耗氧；二是煤岩中放出的沼气、二氧化碳等有害气体相对降低氧含量；三是避难人员呼吸消耗氧。量；三是避难人员呼吸消耗氧。第66页/共76页七、恢复被淹矿井的方法及安全措施1 1排除积水的方法排除积水的方法（

57、1 1）直接排干法。）直接排干法。 就是增加排水能力，直接将所突的全部积水（包括静储量和动储量）排干。就是增加排水能力，直接将所突的全部积水（包括静储量和动储量）排干。此法适用于水量不大、补给水源有限的情况下。此法适用于水量不大、补给水源有限的情况下。（2 2）先堵后排。）先堵后排。 当涌水的动储量特别大，补给丰富，用强力排水不可能排干时，必须先堵当涌水的动储量特别大，补给丰富，用强力排水不可能排干时，必须先堵住涌水通道，截住补给水源，然后再排水。住涌水通道，截住补给水源，然后再排水。第67页/共76页我国水灾事故现状 在我国煤矿重特大事故中，矿井水灾事故在死亡人数和发生次数上，仅次于煤矿瓦斯

58、事故，但造成的经济损失和救援难度一直居各类矿难之首。2000年到2010年3月全国共发生矿井水灾事故550起，死亡3290人，平均每年发生水灾5起以上，死亡300人以上，每起事故死亡6人以上。通过对79起煤矿事故的统计，水灾平均每起事故的直接经济损失是182.4万元，每死亡一人的直接经济损失是18。71万元，瓦斯事故每起109.32万元，没死一人损失9.25万元。第68页/共76页 关于关于1-51-5月份全国煤矿水害事故的通报月份全国煤矿水害事故的通报 安监总煤调安监总煤调20092009119119号号 20092009年以来据调度统计，年以来据调度统计，1-51-5月份，全国煤矿共发月份，全国煤矿共发生水害事故生水害事故1616起、死亡起、死亡6060人，同比起数持平、少死亡人，同比起数持平、少死亡7 7人。其中较大事故人。其中较大事故6 6起、死亡起、死亡2727人，同比增加人，同比增加1 1起、少起、少死亡死亡2 2人；重大事故人；重大事故2 2起、死亡起、死亡2525人，同比起数持平、人，同比起数持平、少死亡少死亡2 2人。人。 两起重大透水事故分别为：两起重大透水事故分别为： 1 1湖南省衡阳市常宁市一非法煤矿湖南省衡阳市常宁市一