专家讲解防治水课件

1、、小窑老空水类型及透水特征1.1小窑老空水主要类型1、老空；采空区、老窑和已经报废井巷的总称。2、老空水：指本煤矿开采，也包括其它一些小煤窑的开采，开采完以后遗留下一部分采空区和井巷，被后期的地下水或地表水充满，形成了一些老空积水。3、小窑老空水：主要指不同年代的小窑老空老巷积水。4、小窑老空水主要类型按年代：古窑老空水；现代小窑老空水按开采层位：同层小窑老空水；邻层小窑老空水1.2小窑老空水透水特征1、突发性；采掘工程触及到这种老窑水的水体的边缘的时候，这部分老窑水就会以突然溃入的方式溃入到井下，水量集中，来势猛，具有很大的冲击力和破坏力，造成突发性的水害事故，对人身安全危害极大。2、酸性水

2、：由于老窑积水常年处于一种封闭、缺氧、高度的还原环境，所以老窑水往往呈酸性状态。3、伴随有害气体：由于高度的还原环境，老窑积水里面往往富含一些硫化氢的气体。二、小窑老空水基本特点、防治基本原则小窑老空水基本特点1、小窑一般资料缺乏，尤其无准确的测量资料。尤其一些古窑、早期小煤窑基本无资料可查。现代小窑生产管理极其不正规、且存在资料造假。2、小窑滥采滥挖，无正规开采方法，开采随意性强，老空、老巷凌乱、分散。小窑老空水有分散、孤立和隐蔽性特点，水体的空间分布几何形态非常复杂。3、小窑均在浅部，易于地表水发生联系。4、小窑采空范围、积水范围地面勘探难以彻底查明，尤其零散巷道难以查清。小窑老空水防治基

3、本原则小窑老空水的防治一般不存在太大的技术难题，关键是认识和管理问题，因此必须遵循“综合勘探，充分预估；物钻结合，先探后掘；措施周密，安全可靠；重在管理，落实到位”的原则。国家科技部曾将“矿井老空区探测与水害防治关键技术与装备”确定为“十一五”攻关课题（微震监测小窑越界开采列为子课题），是应对当时严峻的老空水防治形势的无奈之举。物钻探结合如果解决不了老空水探测问题，其它水害探测更无法提起了。王家岭特大透视事故，竟然探测只靠井下物探，不出事才怪。三、小窑老空水防治工作程序及技术标准按照“预测预报、超前探查、综合治理、安全评价、验收审批”的防治水工作程序，建立程序化、精细化、标准化管理系统，将每项

4、防治水工作的关键环节细化为工作标准,每一个环节未达标不得进入下一个程序。小窑老空水防治主要工作程序小窑调查、水情预评估水情勘探安全评估f防治水方案确定f采掘设计、探放水设计f探水、掘进循环施工f放水f掘进。小窑老空水防治主要技术标准小窑调查、水情预评估.定期对小窑进行调查、分析，并记录在案。地测部门要编制相应的图纸及调查记录台账，并与生产的小窑尽可能建立资料交换关系。必须掌握以下情况：（1）小煤窑的分布、开采情况；（2）小煤窑的开采范围；（3）小煤窑和大矿的关系及其潜在威胁；（4）小煤窑的出水情况；（5）有关其它情况。.对于正在生产的有可能越界开采嫌疑的小煤矿积水范围必须进行动态分析，分析积水

5、范围并估算积水量。要将积水区范围和积水量、最低点的具体位置和积水外缘的标高绘制到采掘工程平面图和矿井充水性图上。小窑采空区、积水范围地面综合勘探.对井田内及其周边有可能越界对大矿造成威胁的小窑通过地面三维地震及电法综合勘探初步查明小窑采空区的范围及积水情况。.布置适量钻探工程检查检验地面物探成果。（邢台矿区显德汪矿9煤四采区通过地面三维地震及电法综合勘探，查明了在-150m水平以上基本被周边小煤窑破坏，并存有大量积水，积水标高在-50m左右。后经钻探证实，提前初步小窑采空区的范围及积水情况。）小窑老空水安全预测评估.根据小窑历年调查、水文观测、预评估等资料，以及地面综合勘探成果，对小窑老空水做

6、出安全预测评估。.由于小窑年代久远，受构造、采煤方法等因素影响，零散巷道较多，地面物探难以彻底查清，因此，对其开采范围、积水范围等充水因素必须做出充分估计。.要将小窑的井口位置、调查存在巷道采空区、地面勘探及预测评估的开采范围、积水范围、积水量及时填绘到矿井充水性图、采掘工程平面图上。.有可能存在小窑老空水的区域，在做采区、工作面设计前，必须编制小窑老空水安全预测评估报告。小窑老空水的防治方案受小窑老空水威胁的采区和工作面，在做开采设计时必须在小窑老空水安全预测评估的基础上提交防治小窑水的设计方案。对于小窑老空积水，是直接受控疏放，还是留设防水煤柱密闭绕行，应该根据老空积水的具体条件、矿井排水

7、能力、生产现状、权衡利弊，着眼未来，做出合理的防治方案。1.方案设计一般分为地面防治和井下防治两部分。设计内容一般满足以下要求：（1）对废弃小窑的井筒必须进行彻底封填处理，对其封填工程要有设计和验收。（2）对小窑采空区造成的地表塌陷、裂缝要做填实处理。（3）当小窑老空水与大气降水、地表水、地下强含水层存在水力联系且有较大、稳定经常性的补给水量时，应该留设防水隔离煤柱。对已与小窑沟通的巷道要密闭观测，采取先隔离后可控疏放或避开补给水源的威胁，封堵补给通道，留待矿井排水能力允许的情况下再进行合理受控探放，但必须考虑扰流、渗流软化和冲蚀煤柱顶、底板等因素，水闸墙周围要留足防水煤柱。（4）对于必须进行

8、井下探放才能查清积水范围和积水量的情况，应该意识到探放工作区为危险区域，必须考虑设置防排水设施、工作人员安全撤离通道和通风安全设施。（5）对于大水量、高水压的老空水，必须进行隔离探放，施工专门的探放岩巷或硐室。当水压大部衰减、仅剩残余水量时方可通过煤巷探放小片的残留积水。（6）探放老空水必须掌握积水范围和积水量的动态变化情况，尤其是季节性变化情况。（7）井下探放小窑老空水的唯一有效方法就是采取物钻探结合探水掘进，在有足够帮距、超前距和控制钻孔密度的掩护之下，方可逐步循序渐进，掘进头逐渐接近采空区，直至将其疏放。切忌盲目自信近探近放（教训太多）。（8）探查小窑老空水应该确定可靠的“三线”（积水线

9、、警戒线、探水线）采用钻探和物探方法有机结合，互相验证。不断积累经验、优化探查方案，所制定的方案应该以“探放有效，安全可靠”为原则。总之，方案设计要做到资料齐全、方案合理、综合探查、措施周密、可控疏放，安全可靠。2.积水线、探水线、探水警戒线的确定（1）积水线的确定积水线即老空水积水边界线。深部界限应该根据小煤矿的最深下山划定。由于积水线的圈定对探放老空水工程起着决定性作用，所以必须精细测绘和调查；同时还须针对正在开采煤矿，进行动态修正。老空水积水线的确定主要依据为小窑水害预测评估报告提交的资料。必须注意地面物探无法对零散巷道进行有效探查，必须对小窑最低开采标高做出充分预计。（2）探水线的确定

10、沿积水线外推100150m的距离划一条线做为探水线。外推距离的大小应该根据积水边界的可靠程度、水压大小、煤层坚硬程度、顶底板岩性及地质构造等因素来确定。当巷道掘进到探水线时应该停止掘进，开始探水。当无法掌握老空水的积水范围等基本水害情况，巷道开口位置即为掘进工作面探水线位置。（3）探水警戒线确定由探水线再外推100m（上、下山掘进时取顺层斜距）即为警戒线。当巷道进入此线后，就应该警惕老空水的威胁，密切关注掘进头的变化及超前物探资料，若发现有突涌水征兆或物探异常，必须提前探水。特别提醒：“三线”的确认要特别谨慎，必须对小窑的积水范围充分预估；对最低积水标高充分预估；对积水量充分预估。一句话要保险

11、再保险。小窑威胁地区的采掘设计在小窑威胁地区，采掘设计要最大限度与探水相结合，确保探水及采掘的安全施工。一般要求如下：.需要上山探水的巷道，一般应双巷掘进，一条超前探水、泄水，一条随后用于安全撤人。双巷之间每隔50-100米掘一联络巷。无法实现双巷掘进的独头上山巷道，要每隔50-100米掘一躲避洞。.在掘进工作面探水，尽量避免上山探水，一般在上巷先探水掘进到位，然后再施工下巷和切眼。.下山巷道掘进，除防止前方和两帮来水外，还应特别注意背后来水。当下山巷道水害未消除或正在探水时，下山巷道应停止工作，待水害威胁消除后再掘进。.探小窑老空水地区，独头上山掘进一般不准出现下山，下山掘进不准随意出现上山

12、，平巷掘进腰线与设计腰线的高、低差不得大于0.7米。.合理布置钻探硐室，防排水设施要满足一定的抗灾能力。3.2.6开掘工作面的探放水设计1.设计一般要求（1）编制防探老空水的工程设计，必须根据经过调查核实的老空、老硐、小窑的积水资料。（2）认真确定积水线、探水线、探水警戒线。（3）探查老空水是探水掘进探水循环进行的过程，钻孔必须有足够帮距、超前距和控制钻孔密度。（4）要采用钻探和物探方法相结合的方法。超前物探要利用井下瞬变电磁在巷道掘进前方及小窑可能侵入方向进行多点多方向扇形探查，尤其在钻探无法达到要求的钻探密度情况下，必须保证物探的探查范围。对物探异常区必须保证一定的钻探验证。1.设计编制的

13、主要内容（1）探放水巷道掘进工作面及周围的水文地质情况的详细说明，如老空、老硐、小窑的确切位置、积水范围、水头高度、正常涌水量，老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物的关系，以及积水区与断层构造、其它含水层的水力联系等。（2）确定积水线、探水线、探水警戒线。（3）探水巷道或钻窝的位置、开拓方向、施工顺序、规格和支护形式。（4）探水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距与邦距。（5）钻探及放水的安全技术措施：主要包括钻机安装固定措施、钻窝支护加固措施、钻探施工操作措施、孔口管固结及耐压试验措施、巷道疏排水措施、安装孔口阀门临时堵水控水措施、通讯联络措施、有害气体监

14、测措施、避灾路线等。（6）物探方法的选择及探测设计要求。（7）附有关图纸：老空位置及积水区与现采区关系图，探放水钻孔布置的平面图及剖面图等。3.2.7钻探探放水施工主要安全技术措施（1）检查钻机安装场地的巷道支护和通风情况，安全情况好，方可安装钻机；（2）注意检查观测钻场周围有无出水征兆，如发现安钻地点距离积水点很近、探水不安全时，应在采取加固措施后，另外选择安全地点探水；（3）按要求固结好孔口管，并严格做耐压试验。（4）钻进过程中发现煤层变软或水量增大，必须立即停钻，记录孔深，将钻杆用钻机固定，向调度室、地测部门及有关领导汇报，听候处理。（5）采取有害气体监测措施，钻进过程中发现有害气体喷出

15、时，要立即停止工作，切断电源，将人员撤到新鲜风流中，立即向调度室汇报，采取措施。（6）孔管固结后要及时安装孔口阀门，否则不准钻透含水层或积水区。（7）探水地点要设电话。（8）钻孔出水后，要及时测定水量、水压，必要时要取水样。根据实测资料，制定防水、放水措施，保证防水效果。（9）要固定人员监视钻孔出水水情和有害气体情况，并做好记录。如遇流量变小或水流停止时，应进行捅孔，人员不得直对钻杆。当流量增大时，应立即采取控水措施，控制无效时，应将受水威胁地区人员全部撤出，并向调度室及有关领导汇报采取措施。3.2.8探放水后掘进的安全技术措施.掘进工作面作业规程必须包含防治老空水等防治水规定和施工安全措施。

16、区队要编制透水应急预案和逃生保护措施，并贯彻到每个职工。.巷道掘进必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，每次探水后，掘进前，按照审批的允许掘进进度通知单的要求，在起点处设置标志，并建立挂牌制度每班及时填写允许掘进动态管理牌板。.厚煤层的上山掘进，必须沿底板掘进，巷道内不能有浮煤，否则底板要做硬化处理。.巷道要有完善的疏排水系统，按要求备好足够的排水能力。按要求及时做好躲避硐和联络巷。.必须加强出水征兆的观察，一旦发现异常必须立即停止掘进，撤出所有受水威胁地区的全部人员，并向调度室等有关部门汇报，发出警报。.凡采掘工作面低洼处的电话线不准出现接头，且有保护措施，以防出水后冲断或浸湿电话线，断路失效。

17、.在接近小煤矿老空区掘进时，在掘进工作面后路要及时构建防透老空的反向风门，以防老空区有毒有害气体进入掘进工作面。四、探放水（钻探）工作标准4.1设计标准.设计一般要求（1）编制防探水设计应符合煤矿安全规程煤矿防治水规定及集团公司、企业有关规定。（2）在编制受水威胁地区开采设计时，必须同时编制防探水设计，否则不予审批。（3）探放水设计分为总体设计、施工设计（含单孔设计）。钻探设计人员在设计前必须充分领会钻探任务、目的。充分收集现有资料并进行全面分析，使设计能切实解决问题，达到钻探目的，设计应符合有关勘探规范，并有利于现场施工。（4）设计变更要重新给履行审批程序，要有钻孔设计修改通知单。.总体（方

18、案）设计内容应有文字说明书及图纸（平、剖面图）。说明书主要内容：水文地质条件分析、各种水害类型及其威胁程度说明，工程的目的、任务；钻窝位置规格、钻孔布置、超前距、钻孔参数、钻孔结构、工程量；孔口管长度及固结试压要求、取芯要求、封孔要求、水文观测要求、注浆要求及终孔标准、防排水措施等主要技术要求及安全技术措施。.施工设计（含单孔设计）内容（1）施工设计图，内容包括采掘工作面、有关的地质水文地质资料、探水警戒线、探水线、钻孔布置等。（2）钻孔布置：包括钻孔数量、方位、倾角、孔深等。（3）钻孔技术要求：包括钻孔结构，孔口管管径、长度及固结方法，孔口装置，钻孔取芯等其它技术要求。（4）钻窝的位置、规格

19、及支护要求。（5）钻探及放水的安全技术措施：主要包括钻机安装固定措施、钻窝支护加固措施、钻探施工操作措施、孔口管固结及耐压试验措施、巷道疏排水措施、通讯联络措施、有害气体监测措施、避灾路线等。.探放水施工主要安全技术措施编制标准（1）钻探工程中要做好岩芯采取、编录判层工作（未做取芯要求的钻孔要采取岩粉判层等措施）。（2）按要求固结好孔口管，并严格做耐压试验。（3）钻进过程中发现煤层变软或水量增大，必须立即停钻，记录孔深，将钻杆用钻机固定，向调度室、地测部门及有关领导汇报，听候处理。（4）探放老空、老巷水时要采取有害气体监测措施，钻进过程中发现有害气体喷出时，要立即停止工作，切断电源，将人员撤到

20、新鲜风流中，立即向调度室汇报，采取措施。（5）在有孔口管钻孔施工中，未见含水层或积水之前，必须将水门安好，否则不准钻透含水层或积水区。（6）探水地点要设电话，保证通讯畅通。（7）钻孔出水后，要及时测定水量、水压，必要时要取水样。根据实测资料，制定防水、放水措施。（8）要固定人员监视钻孔出水水情和有害气体情况，并做好记录。如遇流量变小或水流停止时，应进行捅孔，人员不得直对钻杆。当流量增大时，应立即采取控水措施，控制无效时，应将受水威胁地区人员全部撤出，并向调度室及有关领导汇报采取措施。（9）要对探水孔进行测斜检验，由于孔斜而达不到探测设计要求的，要补打新孔，直至达到设计要求为止。（10）巷道支护

21、要求。（11）泄水、排水路线、水沟要求、排水能力。（12）避灾路线.4.2钻孔施工准备标准.施工安全技术措施手续齐全并已贯彻。.钻探设备能满足设计要求，设备准备齐全、全部检修，满足钻探要求。.开工前各种悬挂牌板齐全，主要包括避水灾路线图、岗位职责、岗位或工程风险、岗位职业危险告知牌、主要安全技术措施告知牌、管理程序告知牌、钻探主要操作流程图或操作程序、物料管理牌、钻孔设计告知牌（包含预想柱状图、钻孔结构图、）等相关牌板。.所有设备及安全防护装置齐全。.测量技术人员挂好钻孔方位线。.施工工具齐全：钻探工具、测水、测温、皮尺、岩芯票、记录本等。.探放水设计由专业技术人员编制，钻探工作由专职探放水队

22、伍施工，使用专用探放水钻机，且施工人员证件齐全。4.3钻孔施工标准.开孔时严格按设计方位线及倾角稳固钻机。.根据设计孔口管长度确定开孔深度，开孔深度应比设计孔口管长度深2m,并把孔内岩粉冲净。.钻探部门按设计孔径及长度下入孔口管。下管前要检查孔口管与接箍质量。接箍丝扣要加生料带并拧紧，杜绝出现漏水现象。利用泥浆泵在孔口管与孔壁之间注满水泥浆，凝固后扫孔，扫孔钻进超过孔底0.30.5m,进行耐压试验（采用注浆泵进行耐压试验，用清水试验，压力值不小于设计压力值且稳压时间不小于30min）。.施工单位必须严格按钻探设计施工,钻孔方位、倾角以不超过设计2为合格,否则必须重新开孔。如果确实需要变更钻孔的

23、方位或倾角,必须经地测部门有关人员同意,并下发“设计变更通知单”,严禁施工单位私自变更钻孔的方位或倾角。.凡采取岩煤芯的钻孔或孔段,其采取率必须达到设计要求,岩芯洗净,顺序编号、帖票、装箱妥善保管。不要求取芯时要根据手柄、钻进速度、压力大小、岩粉反映等情况作出判层记录。.钻进中要密切注意钻孔出水情况,准确记录初见水深度、层位,并及时观测水量、水压、水温,必要时取水样进行水质化验。.下管段、煤层、标志层、见水段及终孔必须严格进行孔深丈量。特别中见煤层深度要求在煤层顶板以上或底板以下各10m的范围之内准确丈量钻具，且合理平差。.钻探施工单位要认真填写钻探施工小班记录、原始资料保管好，施工情况及时向

24、矿地测、调度部门及有关领导汇报。9.钻孔施工过程中发现异常情况应及时按设计要求处理并通知有关领导及部门。10.凡设计封闭的钻孔均要按要求进行封孔处理。钻孔现场验收标准在钻孔施工完成后要及时通知有关部门现场验收。现场填写钻孔单孔验收表，所有验收人员签字后由地测部门留存。封孔标准每个钻孔在验收后达到设计要求且无其它用途的，应及时用水泥浆进行封孔，封孔压力应达到设计压力，且钻孔内及四周不得有渗水，否则应重新扫孔进行再次注浆，直至达到设计封孔要求，现场填写封孔资料，并对封孔质量进行评价。单孔提交竣工报告标准施工单位在每一钻场各钻孔验收完毕后的2日内提交钻孔竣工报告，竣工报告要包括：钻孔设计情况、钻探施

25、工情况，钻探水文地质情况（尤其是异常情况），标志层的判层，终孔层位及取芯情况，揭露含水层的水温、水量、水压及施工情况等相关内容，并附钻孔成果柱状图。编制钻场钻探总结及评价报告标准钻场设计的每个钻孔均达到设计要求，各钻孔揭露的水文地质情况无异常，无需再进行补充钻孔验证，该钻场方可认为达到探测目的。地测部门根据钻探情况编制钻探总结评价报告，钻探评价报告应包括：（1）施工钻孔是否达到设计目的；（2）对钻探过程中的异常情况进行分析；（3）根据钻探收集到的水文地质资料进行安全评价；（4）结论。编制并下发允许掘进通知单标准允许掘进通知单内容应包括本次有效探测距离、允许掘进距离、所留超前距，以及掘进过程中施

26、工单位应采取的安全技术措施（主要包括小钻补探技术要求、注意的出水征兆及应急措施等）。探水后的掘进安全管理标准1.在探水区域掘进的工作人员及管理人员，必须认真学习防探水措施，能够掌握掘进头可能出现的出水征兆，熟悉避灾路线。认真贯彻执行作业规程及防探水通知单、允许掘进进度通知单规定的各项防水措施，严禁超过规定所允许的掘进距离。并在现场悬挂钻探警示牌及允许掘进动态管理牌板。2.在探水区域掘进时，严格执行“三不装炮制度”，即迎头支护不牢固或空顶超过规定时不装炮；炮眼或掘进头有出水征兆时不装炮；探水孔超前距离不够时不装炮。.必须加强出水征兆的观察，一旦发现异常必须立即停止作业，撤出所有受水威胁地区的全部

27、人员，报告调度室，并发出警报。.巷道要有完善的疏排水系统，排水能力满足要求。按要求及时做好躲避硐和联络巷。.上山掘进工作面，特别是倾角大于20度的上山探水掘进巷道，无论是探水，还是探水后掘进，都必须制定周密的安全措施，放炮前将人员全部撤到安全地点。上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔50100m掘一个联络巷，并设挡水墙。本章总结：探水、掘进、探水循环施工，每一个环节都要严格把关。五、探放水物探工作标准设计要求1.工作面物探要有正式设计。根据物探类别，测点设计位置要充分考虑工作面构造（断层、褶皱等）、巷道起伏、标志层、煤厚等因素影响，坑透设计中对于

28、长轴大于20米的陷落柱要达到全覆盖，必要时应对发射、接收点进行加密处理。2.瞬变电磁法要对探测角度进行精确测量，在进行巷道超前探测时应利用探测环境较好的有利条件做多角度全方位探测；在工作面探测时每个点至少要进行4个角度的探测。无线电波坑道透视法应尽量选用高频工作，提高探测的分辨率。音（幅）频电透视供电电极应采取浇盐水等措施，提高供电电流，达到压制干扰的目的。以上物探方法测点据不应大于10米，探测范围要达到以工作面巷道为界向外扩展60米。5.1设计要求.所有物探方法要根据探测环境的不同进行分段数据处理，分段解释。.物探设计前各矿要为物探单位提供详细的探测头面地质、水文地质及现场情况资料，物探设计中要明确探测环境要求。.2探测环境要求1.瞬变电磁探测范围内要求停工停电，进行巷道超前探测时，探测区附近应无铁器存在，大型施工机械要求后退20-30米；进行回采工作面探测时，探测的巷道一帮要求无电缆、金属管路等良导体，无法避开时，要求电缆、金属管路悬挂于底板1.5米以上。5.2探测环境要求1.瞬变电磁探测范围内要求停工停电，进行巷道超前探测时，探测区附近应无铁器存在，大型施工机械要求