煤矿防治水培训讲义

1、防治水培训资料 前言 俗话说：“水火无情”。矿井水害是煤矿五大自然灾害之一。透水事故显然发生次数不算高，但是每次事故造成的人员伤亡和经济损失却比顶板、机电、运输、爆炸事故大的多。由此可见，矿井防治水对煤矿的正常生产的重要性。第一章矿井水灾的危害在煤矿生产过程中，常常会遇到水害的威胁，发生不同程度的透水事故，轻者要增加排水设备的费用，使煤矿生产成本增加，生产条件恶化，管理困难。重者造成伤忙或淹井事故，直接威胁职工安全和国家财产安全。 其主要表现归纳以下几个方面：一、顶板淋水大，巷道空气湿度增大，对工人的身体健康和劳动都会带来一定的影响。 二、矿井水的水量越大，需要安装的排水设备就越多，排水所用的

2、费用就越高，增加了原煤的生产成本。三、矿井水对矿井内的金属设备、钢轨和金属支架等具有腐蚀作用，大大缩短了生产设备的使用寿命。四、为了防止矿井水害威胁，有时需要留设防水煤柱，影响了煤炭的回收和充分利用，有的甚至无法在开采。五、当矿井的涌水量高于矿井的排水能力或突然溃水时，轻者造成矿井停产或局部巷道被淹没，重者造成人员伤忙，甚至矿毁人亡。第二章矿井水害发生的原因矿井水害发生，究其原因不外乎自然和人的两大原因。自然原因，主要是我国地质构造条件复杂，实属不易，而人为因素也是发生水灾的主要原因，防水工作做好了，水害事故的发生可大大减少。造成矿井水害的原因归纳如下：一、水及资料不清，盲目施工。对矿井田内水

3、源的分布情况及其相互连通的关系等水文地质情况不清楚或掌握不准确，盲目施工。二、井筒位置不适当，假如井筒位置选择在当地 最高洪水位以下的河谷或洼地，一旦暴雨袭来，山洪暴发，就可能造成淹井事故。三、麻痹大意四、地面防洪、防水措施不当，或因对防洪设施管理不善，暴雨山洪冲毁防洪工程，使地面水涌入井下，造成灾害。五、工程质量低劣，井巷严重塌落，导致强含水层突水。 六、管理不善，井下无防水闸门或虽有闸门但未及时关闭，矿井突水时不能发挥堵截作用。七、矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓不按时清挖，突水时排水设备失效而淹井。总之，只要摸清水灾发生原因，采取措施，加强管理，提高防治水平，贯彻“预防为主、

4、疏堵结合、综合治理”的方针，严格执行“预测预报、有掘不探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。淹井事故是可以避免的。第三章矿井水害发生前的预兆 每一个矿井在各种水害发生前都有一定的预兆，先归纳如下：一、巷道掘进工作面空气温度降低，感到发凉。二、掘进工作面空气潮湿，湿度异常增大。三、煤壁或掘进工作面，两帮岩层潮湿（俗称“发汗”）有水锈（俗称“挂红“） 四、掘进工作面壁帮渗水，且逐渐增大。 五、有时可听见嘶嘶水流或低爆响声。 六、矿压增大，煤岩破碎，裂隙发育，出现运帮、冒顶及底鼓等现象。 七、局部冒顶，有涌水或淋水，且浑浊、含泥沙等。 八、有硫化氢、二氧化碳等气体逸出。 一旦发现上述现象都是可能发生

5、水害的征兆，应该及时报告，查清原因，采取措施，做到防患于未然。第四章预防矿井水害的主要措施 在矿井生产过程中，要根据矿井的具体条件和采掘工程的进展情况，观测各种水源的变化，掌握地构造位置和水文情况，以便采取以下预防措施，防止矿井发生水害。主要技术措施可以归纳为：“防、排、探、放、疏、截、堵”一、 控制水源1 防止井口灌水。井口位置标高位置必须高于当地历史最高洪水位；同时，在雨季准备足够的防洪物质，确保降雨不致灌入井口。2防止地表渗水。井田范围内的回流等地表水，应尽可能改道；排干低洼积水，以免地表水渗水入井下。3疏水降压。应受水害威胁和水害的矿井于采区进行降压，以达到安全生产的水压。4超前探放水

6、。当采掘工作面接近可能出水的地区或有出水预兆时，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，超前进行探放水。 二、截断通道1留设防水煤（岩）柱。井田内遇有含水层或水体时，必须留设防水煤（岩）柱，使生产区域与水源隔开，确保开采安全。 2注桨堵水3构筑防水墙和防水闸门。第五章矿井发生透水时的自救互救方法一、 钻眼是发生透水征兆在钻眼是发现从眼中往外涌水并逐渐增加，有透水可能，要立即停止钻眼，禁止往外钻杆，立即加固周围巷道支架，并及时向矿调度室报告。二、安全撤离现场情况紧急时要立即组织人员撤离现场到安全地点。在条件允许的情况下应根据作业规程规定的路线，迅速撤退到透水地点以上的巷道。而不能进入透水地点附近或

7、以下的独头巷道。在涌水巷道中撤退时，应靠近巷道的一侧抓捞支架。电缆、铁管，尽量避开压力水流和泄水主流，并注意水中冲来的木料、矸石等物。如果撤退时迷失方向，应沿着风流通过的上山巷道撤退。当老窖积水涌出、使有毒有害气体增加时，应立即佩戴好自救器。三、妥善避灾当撤退路线被堵塞时，应选择离矿井安全出口最近或地势最高的巷道暂避，甚至可以爬上巷道顶部的冒落空间持救，严禁盲目潜水逃生等冒险行为。上山巷道在矿井涌水时，由于巷道里面的压缩空气的作用，往往水位低于其它地点的水位，而不会将巷道全部淹没，避灾人员在该处有维持生命的条件，很多案例都证明了这一点。所以，矿井透水时，现场体的侵蚀。同时，因为老窖积水有毒，千

8、万不要喝。人员可撤退到附近的上山独头巷道避灾，等待矿上派人救援。在避灾时要注意防止因老窖积水带来的有害气第七章案例分析一、 芦沟煤矿滑动构造突水灾害治理1.概况芦沟煤矿设计年产原煤 60万，采用立井分水平开拓方式，现开采二1 煤，煤层平均厚 6.4m，倾角2025。由于煤层不稳定，地质构造、水文地质条件复杂，矿井投产后，一直没有达到设计生产能力，近几年产量只有50万t左右。该井田共有 4个主要含水层：新生界含水层、煤系砂岩裂隙含水层、太原组薄层灰岩含水层、奥陶与寒武系岩溶裂隙含水层。前两个含水层对矿井不构成威胁。太原组薄层灰岩从上向下主要有7-8和1-3 3个含水层，其中7-8灰岩上距二1煤底

9、410m，矿井主要巷道布置在该层灰岩中，是矿井正常涌水量的主要来源之一；1-3灰岩上距二1煤底约 60m，q =0.17072.140 l/sm，正常情况下并不对矿井安全构成威胁，由于与奥灰很近(210m)，常与奥灰水沟通，在一定条件下，成为矿井突水的直接或间接水源。奥陶、寒武系碳酸盐岩厚度大(470m) ，岩溶发育不均，=0.7027.66 l/sm，动静储量大，是威胁矿井安全的主要突水水源。2.突水原因分析(1) 突水经过1997年元月，26采区下山在做外环水仓时，在拐角处遇一落差为1.5m的小断层而出水，初始涌水量很小，为 35m3 /h，向前掘进 44m后，水量突然增大，3月29日水量

10、达到 60 m3 /h，停止掘进后， 4月30日达到 120 m3 /h， 5月3日2 3时水量突增到450500 m3 /h，到 5月 4日 4时40分，突水点最大涌水量达3 440.6 m3 /h，矿井总涌水量 4187.6 m3 /h，超过中央泵房的排水能力，矿井全部被淹。(2)突水水源突水水源当时判定为奥灰、寒灰水，其主要依据：从5月 4日突水至 5月 8日 6时，奥灰长观孔6补78(距出水点180m处)及长观孔1 (距出水点 2500m)水位分别下降 8.85m和 1.89m；其二是突水的水量大，水源丰富。(3)突水构造分析本次突水水源明确，突水位置基本清楚。从当时的钻探情况来看，出

11、水点煤层底板下距奥灰约80m，南距边界魏寨断层90m左右，并留有隔水煤柱，若仅因在外环水仓掘进时遇到落差 1.5m的小断层是不可能穿透厚达 80m的二叠石炭系地层导通奥灰水，所以在淹井之初，判定突水构造为魏寨支断层，且距魏寨断层较近。突水后钻探查明，魏寨断层在此段已演化为断裂滑动构造，其滑动构造面在此呈上凸的透镜状，南北约100m，东西方向尚未完全控制，突水点就位于这样一个面的弧顶一带，底板隔水层厚度仅0.50.6m，加上落差 1.5m小断层，巨大的静水压力及矿压的共同作用，使奥灰、寒灰水直接突破底板隔水层涌入巷道（图18.2、图18.3）。3.注浆堵水(1)设计思路原设计是在突水点位置基本准

12、确、突水水源清楚、导水构造不太确切的情况下制定的，为了少走弯路，快速堵水，以尽量赢得排水复矿时间，设计的基本思路是：探注结合，一孔多用，堵截结合，堵源为主。整个工程分两个阶段进行，第一期工程 5个孔先封堵突水点进行试排水，其中一孔要命中巷道，充填骨料，防止其它孔注浆时向巷道大量跑浆，设计终孔层位距二1煤底 6080m。 图18.2 2 6下山堵水工程钻孔平面布置图注1 注5为一期工程；注6 注1 0 、检1 孔为二期工程图18.3注浆孔剖面图第二期工程暂按 3个孔施工，以加固封堵 26下山集中运输巷接近断层地段下盘奥灰水，当封堵到一定程度后，即可进行排水，在排水过程中引流注浆以提高注浆封堵速度

13、及可靠性。第一期工程结束后，探明突水点构造不是正常的断层破碎带，而是滑动构造，其导水特点从线状转为面状导水，堵水难度增加。因此，对第二期工程进行了调整：将原设计中西巷加固注浆孔调整到封堵西部煤巷漏水的地段；在车场巷道应力集中地区再增加注浆孔；布设检查加固孔，检查薄弱地带的注浆情况。(2)注浆工艺及技术参数骨料灌注采用水力射流孔口密闭的防喷灌注系统，水骨比为5:110:1，注骨料仅在注1孔中进行，要求所注骨料基本填满出水点附近巷道。注浆系统采用机械化程度高、劳动强度低、污染小的搅拌系统，可连续制浆、注浆，整个系统由供电、供水，储供灰、制浆、注浆、输浆、止浆等 7个部分组成，平均日注灰量达到 31

14、6，最高日注灰量达 472，浆液密度为1.31.8，受注点的注浆终压不小于受注点静水压力的23倍，即孔口压力达到 3Pa，最终吸浆量不大于 50 l/min，稳压时间不小于 20 min，注浆材料为砂子和散装水泥，添加剂选用三乙醇胺和食盐。(3)注浆施工本次堵水工程从施工过程上分为一期工程 (1997年5月1 3日 8月1日)和二期工程 (1997年8月1日1 0月2 0日 ) 2个阶段，一期工程完成 1个透巷孔和 4个注浆孔，完成钻探总进尺 2015.88m，从 6月 30日起分19段次进行立体注浆，共注入水泥 7502.34，每段注浆压力或压水试验都达到了设计要求。一期工程注浆结束后，进行

15、了试排水，由于水泥未达到凝固时间，加上突水构造与原设想不符，堵水率仅达 50 %左右。根据一期工程新揭露地质资料和钻孔透视资料，重新对该突水点地区的构造情况进行了分析，二期工程中在薄弱地带又布设了5个注浆孔和 1个检查加固孔，钻探总进尺2414.67m，分 23段次进行注浆，共注入水泥 4063.16，每段注浆和压水试验均达到了设计要求。检1 孔于9月17日开钻，仅用13时间就在孔深333.06m成功透巷。根据在钻进中透巷后进尺快、不漏水，所取岩芯为煤、水泥结石体、岩块等相互混杂的情况判断，出水点附近的巷道已被充满，但水泥浆在混入煤屑后凝结不好，强度差，所以用稠浆对巷道进行了高压旋喷及补充注浆

16、，共注水泥 104.8，最后压力达 4.0Pa以上，吸浆量小于 40 l/min，在巷道底板以下 2.45m即见到7-8灰岩，在 348.60m见到寒灰，所取岩芯裂隙，多被方解石和水泥充填，达到了设计要求。根据注浆区观测孔及长观孔的水位判断，出水点一带的含水体及导水通道已被浆液完全充填，成为一片近于不透水的岩层，经综合分析，认为检1孔结束后，可以进行排水，所以从 10月 7日 8时开始正式排水，到 1997年 10月 20日副井已排至- 15m水平，矿井开始恢复生产。4.主要治理技术芦沟矿滑动构造带特大突水治理工程仅用 5个多月时间，堵水率达 100 %，其速度之快，在国内同类煤矿突水治理过程中是少见的，由于滑动构造使含水层直接接近了煤层，因此治理水害的关键是改造含水层为隔水层，这就要注入较多的优质水泥材料，堵水难度大大增加。本次堵水主要治理技术有以下方面。(1) 科学布孔突水后，综合分析突水点地质构造，首先确定了第一期工程的布孔原则，然后根据一期工程所揭露的地质构造为滑动构造后，及时修改了设计，进行了科学布孔，为本次工程快速堵水成功奠定了基础。(2) 采用新技术、新方法根据各注浆孔的设计目的，在施工中采用的组合钻具、齿轮钻头、化学泥浆、定向导斜、旋喷护壁技术等，为快速注浆堵水提供了条件。(3) 立体注浆本次滑动构造的注浆采用围绕突水点