太原理工大学矿山安全学讲义4

1、第十二章 矿 山 防 水本章主要内容本章主要内容1 1 地面防治水地面防治水2 2 井下防治水井下防治水3 3 矿井突水及矿井突水及 处理处理第十二章 矿 山 防 水 凡影响凡影响、威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没并造成人威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没并造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为矿井水灾矿井水灾。 造成造成矿井水害的水源主要有大气降水、地表水、含水层水、岩溶矿井水害的水源主要有大气降水、地表水、含水层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等。第一节第一节 地地 面面 防防 治治

2、 水水 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和地表水渗入矿井。 根据矿区不同的地形、地貌及气候，应从下列几方面采取相应的根据矿区不同的地形、地貌及气候，应从下列几方面采取相应的措施措施：1 1慎重选择井筒位置慎重选择井筒位置 井口（平硐口）和工业场地内主要建筑物的标高应在当地历年最井口（平硐口）和工业场地内主要建筑物的标高应在当地历年最高洪水位以上高洪水位以上。2 2河流改道河流改道3 3铺整河底铺整河底4 4填堵通道填堵通道5 5挖沟排（截）洪挖沟排（截）洪6 6排除积水排除积水7 7加强雨季前的防讯

3、工作加强雨季前的防讯工作第二节 井下防治水 井下水害来势凶猛，俗有井下水害来势凶猛，俗有“水老虎水老虎”之称。矿井防治水可归纳为之称。矿井防治水可归纳为“查、探、放、排、堵、截查、探、放、排、堵、截”六个字。六个字。一、做好矿井水文观测与水文地质工作一、做好矿井水文观测与水文地质工作( (查查) ) 1 1做好水文观测工作做好水文观测工作-收集地表水、井下水源的水压、水位、收集地表水、井下水源的水压、水位、和水量、井下涌水量变化。和水量、井下涌水量变化。 2 2做好矿井水文地质工作做好矿井水文地质工作冲击层厚度、各分层的透水、含水冲击层厚度、各分层的透水、含水性；断层和裂隙位置、落差、延伸、含

4、水导水性；含水层与隔水性；断层和裂隙位置、落差、延伸、含水导水性；含水层与隔水层数量、位置、厚度、岩性；老窑和现采小窑的范围、采空区积层数量、位置、厚度、岩性；老窑和现采小窑的范围、采空区积水分布。水分布。二、井下探水二、井下探水 “ “有疑必探，先探后掘有疑必探，先探后掘”是采掘工作必须遵循的原则。是采掘工作必须遵循的原则。遇下列情况之一者时，必须探水遇下列情况之一者时，必须探水( (1 1) )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；( (2 2) )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；( (3 3) )接近可能出水钻孔和各类防水煤柱

5、时；接近可能出水钻孔和各类防水煤柱时；( (4 4) )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相通的断裂破碎带或裂隙发育带时；( (5 5) )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倍的下层倍的下层采掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时。采掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时。1 1、探水起点的确定：、探水起点的确定：1)1)积水线积水线积水区域范围线；水位标高，积水量；积水区域范围线；水位标高，积水量；2)2)警戒线警戒线积水线外积水线外60m60m，红色，超前探水，边探边掘；，红色，超前

6、探水，边探边掘；3)3)探水线探水线根据积水位置、积水量、地质、水文地质、采空区和巷道受矿根据积水位置、积水量、地质、水文地质、采空区和巷道受矿压力等影响压力等影响 。 探水线规定：探水线规定：对于老窑、采空区、峒室等积水清楚，对于老窑、采空区、峒室等积水清楚，P1MpaP1Mpa，岩层不小，岩层不小于于20m20m，煤层不小于，煤层不小于30m30m；积水区位置边界不清楚，最小不小于；积水区位置边界不清楚，最小不小于60m60m；小；小窑、断层等，不小于窑、断层等，不小于60m60m；石门揭含水层不小于；石门揭含水层不小于20m20m。 2 2、探水钻孔布置、探水钻孔布置1)1)探水超前距离

7、、允许掘进距离探水超前距离、允许掘进距离、帮距和密度确定：探水帮距和密度确定：探水- -掘进掘进- -再探水再探水- -再掘进再掘进超前距一般超前距一般20m20m，帮距与超前距一样。钻孔密度，帮距与超前距一样。钻孔密度3m3m2)2)探水钻孔布置探水钻孔布置原则：巷道掘进所占空间应有钻孔控制，原则：巷道掘进所占空间应有钻孔控制，且钻孔间距小于巷道高度、宽度、或煤层厚度。且钻孔间距小于巷道高度、宽度、或煤层厚度。(1)(1)平巷钻孔平巷钻孔 对于薄煤层，对于薄煤层，3 3组，每组组，每组1212个钻孔；厚煤层，个钻孔；厚煤层，3 3组，每组，每组不少于组不少于3 3个钻孔个钻孔(2)(2)上山

8、巷道钻孔布置上山巷道钻孔布置对于薄煤层，对于薄煤层，5 5组，每组组，每组1212个钻孔；厚煤层，个钻孔；厚煤层，5 5组，每组不少于组，每组不少于3 3个钻孔，个钻孔，至少有一孔见顶或见底。至少有一孔见顶或见底。允许掘进距离超前距离帮距安全外围线外斜眼终孔位置三、放水（疏干）三、放水（疏干）有计划地将威胁性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一有计划地将威胁性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一1 1疏放老空水疏放老空水1)1)直接放水直接放水当水量不大，不超过排水能力；当水量不大，不超过排水能力；2)2)先堵后放先堵后放与巨大水源有联系，动力储水量大；与巨大水源有联系

9、，动力储水量大；3)3)先放后堵先放后堵虽有补给水源，但补给量不大，虽有补给水源，但补给量不大，4)4)用煤柱或构筑物先隔离，水量大，水质坏，准备好设备排，或留隔水保用煤柱或构筑物先隔离，水量大，水质坏，准备好设备排，或留隔水保护煤柱。护煤柱。2 2疏放含水层水疏放含水层水1)1)地面打钻抽水地面打钻抽水环形钻孔、排形钻孔环形钻孔、排形钻孔2)2)井下疏水巷道疏水井下疏水巷道疏水3)3)用井下钻孔疏水用井下钻孔疏水放射状、排状、立井泄放孔放射状、排状、立井泄放孔 四、截水四、截水 截水是利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体，临时或永久截水是利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体，临时或永

10、久地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其它地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其它地区，减轻水灾危害的重要措施。地区，减轻水灾危害的重要措施。 防水煤（岩）柱防水煤（岩）柱厚度厚度：最小垂直距离最小垂直距离B BR R，20m20m 防水防水墙墙：地点、承压、材料、墙厚。地点、承压、材料、墙厚。水闸墙是用不透水材料构成的水闸墙是用不透水材料构成的永久性构筑物，用于隔绝有透水危险的区域。永久性构筑物，用于隔绝有透水危险的区域。 水闸门：水闸门：防水闸门一般设置于井下运输巷内，正常生产时防水闸门防水闸门一般设置于井下运输巷内，正常生产时防水闸门敞开着，当突然发生

11、水患时，闸门关闭将水阻挡于闸门之外。敞开着，当突然发生水患时，闸门关闭将水阻挡于闸门之外。 五、矿井注浆堵水五、矿井注浆堵水 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，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性其扩散、凝固和硬化，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重而达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。要手段之一。第三节第三节 矿井突水及其处理矿井突水及其处理一、矿井突水征兆一、矿井突水征兆 凡是井巷掘进及工作面回

12、采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、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矿井突水突水。 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，这些异常统称为异常统称为“突水征兆突水征兆”。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 工作面顶板来压、掉渣、片帮、支架倾倒等；底膨胀、底鼓张、底工作面顶板来压、掉渣、片帮、支架倾倒等；底膨胀、底鼓张、底“爆爆”响声；先出小水、再出大水；采场或巷道瓦斯涌出量增大。响声；先出小水、再出大水；采场或巷道瓦斯涌出量增大。2 2冲积层水突水征兆冲积层水突水征兆 岩层发潮、滴水、且逐渐增大，局部冒顶、水量突增、水时清时混，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，流砂；溃水、溃砂，3 3老空水突水征兆老空水突水征兆 发潮、发暗、挂汗、发凉、吱吱水声、铁锈呈红色发潮、发暗、挂汗、发凉、吱吱水声、铁锈呈红色 二、恢复被淹矿井及安全措施二、恢复被淹矿井及安全