第四章-矿井水灾防治修改---副本

第四章矿井水灾防治

目录第一节基本概念及理论概述第二节矿井防治水

第三节

矿井突水事故处理

复习题

问题思考第一节基本概念及理论概述

主要内容一、

矿井水灾及其对生产的影响

二、矿井充水程度指标三、矿井水灾发生必须具备的基本条件四、矿井水灾的影响因素五、造成矿井水灾的主要原因(1）对劳动条件及生产效率影响很大。(2）增加煤炭生产成本。(3）缩短了生产设备的使用寿命。(4）给生产带来严重影响.一、矿井水灾及其对生产的影响二、矿井充水程度指标生产矿井常用含水系数（KB）或矿井涌水量(Q)两个指标来表示矿井充水程度。1.含水系数含水系数KB的计算公式为：

KB=Q/P（4-1-1）根据含水系数的大小，将矿井充水程度划分为以下4个等级：①充水性弱的矿井：KB<2m3／t；②充水性中等的矿井：KB=2～5m3／t；③充水性强的矿井：KB=5～0m3／t；④充水性极强的矿井：KB>10m3／t。2.矿井涌水量根据涌水量大小，矿井可分为以下4个等级：①涌水量小的矿井：Q<2m3／min；②涌水量中等的矿井：Q=2～5m3／min；③涌水量大的矿井：Q=5～15m3／min；④涌水量极大的矿井：Q>15m3／min。3.矿井突水点突水量等级划分其等级标准是：①小突水点涌水量：Q≤1m3／min；②中等突水点涌水量：1m3／min<Q≤10m3／min；③大突水点涌水量：10m3／min<Q≤30m3／min；④特大突水点涌水量：Q>30m3／min。三、矿井水灾发生必须具备的基本条件

1、水源（1）大气降水。（2）地表水。

（3）潜水。

图4-1-3潜水1—潜水面；2—潜水层；3—第一隔水层；0-0’—基准面（测量高程水准面）（4）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（5）老空积水。

（6）断层水。2.矿井水灾的通道（1）煤矿的井筒。（2）断层裂隙。（3）采后塌陷坑。（4）石灰岩溶洞陷落柱。（5）古井老塘及封堵不严的钻孔。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。（一）自然因素地形。围岩性质。

3.地质构造。

4.充水岩层的出露条件和接受补给条件。（二）人为因素1.顶板塌陷及裂隙。

2.老空积水。

3.未封闭或封闭不严的勘探钻孔。五、造成矿井水灾的主要原因

(1)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；(2)水文地质情况不清；(3)井巷位置设计不当。

(4)施工质量低劣；

(5)乱采乱掘，破坏防水煤岩柱造成突水；

(6)测量错误，导致巷道穿透积水区；(7)无防水闸门或虽有而管理、组织不当；(8)排水设备能力不足或机电事故造成；(9)排水设施平时维护不当。第二节矿井防治水

主要内容一、地面水防治技术二、井下防治水技术一、地面水防治技术

1.慎重选择井筒位置2．河流改道

3．铺整河底

4．填堵通道

5．挖沟排（截）洪

6．排除积水

7．加强雨季前的防汛工作二、井下防治水技术（一）做好矿并水文观测与水文地质工作1．做好水文观测工作。2．做好矿井水文地质工作

（二）井下探水

1．探水起点的确定

图4-2-1积水线、探水线和警戒线

2．探水钻孔的布置方式

3．探水与掘进之间的配合

4．探水钻孔的安全装置

5．探放水作业安全要点

(1）加强钻孔附近的巷道支架，背好顶帮，在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板，并清理巷道浮煤，挖好排水沟；(2）在打钻地点或其附近安设专用电话，(3）确定主要探水钻孔的位置时，应由测量和负责探水人员亲临现场.(4）打钻探水时，要时刻观察钻孔情况，发现煤层疏松，钻杆推进突然感到轻松，或顺着钻杆有水流出来（超过供水量），都要特别注意。

(5）钻眼内水压过大时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，必要时还应在岩石坚固地点砌筑防水墙，然后方可打开钻眼放水；（三）疏放排水根据不同类型的水源，可采取不同的疏放水方法与措施。1．疏放含水层水

1）地面打钻抽水

（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。2）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，（图4-2-11）。在利用采准巷道疏放顶板水时，应注意以下两点：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。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量和增加排水设备。（2）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，利用巷道直接疏放底板水。图4-2-12所示图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3）井下钻孔疏水（1）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，其方式有如下3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钻孔，使顶板水逐渐泄入巷道，通过排水沟向外排出。B．在巷道中群孔放水。如图4-2-13所示。C．立井泄放孔。如图4-2-14所示。图4-2-14打入式过滤管1一导水管，2一真空装置，

3一导水渠(2）疏放煤层底板水

防止底板突水的途径主要有两个方面：一方面是加强底板岩层抵抗破坏的能力，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钻孔（图4-2-15），疏水降压。图4-2-15底板排状钻孔1—静水位；2—降落曲线；3—疏水孔如图4-2-16所示。图4-2-16巷道隔水底板安全水头2．疏放老空水（1）直接放水。（2）先堵后放。（3）先放后堵。。（4）用煤柱或构筑物暂先隔离。

3．疏放水时的安全注意事项（1）探到水源后，在水量不大时，一般可用探水钻孔放水；水量很大时，需另打放水钻孔。（2）放水前应进行放水量、水压及煤层透水性试验，并根据排水设备能力及水仓容量，拟定放水顺序和控制水量，避免盲目性。（3）放水过程中随时注意水量变化，出水的清浊和杂质，有无有害气体涌出，有无特殊声响等，（4）事先定出人员撤退路线，沿途要有良好的照明，保证路线畅通。（5）为防止高压水和碎石喷射或将钻具压出伤人.(6）排除井筒和下山的积水前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，要停止钻进.（四）截水

1．防水煤（岩）柱的留设目前，在煤矿生产中确定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法：

1）经验比拟法此法在目前使用广泛。选用水文地质条件相似的经验数据，作为留设设计防水煤柱的尺寸。（1）当煤层露头直接被疏松含水层掩盖时，如图4-2-17a所示；（2）煤层受断层切割直接与充水强含水层接触时，安全防水煤柱宽度应不小于20米，如图4-2-17b所示；（3）当煤层因受逆断层切割而被强含水层掩盖时，留设煤柱应考虑煤层开采后的塌陷裂隙，最好不要波及到上部的强含水层，如掩盖宽度为L米，其断层下盘防水煤柱的宽度要大于L米，如图4-2-17c所示；（4）当巷道接近导水断层时，应留设30—40米防水煤柱，如图6一11d所示。图4-2-17留设防水煤柱的经验尺寸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）：

(4-2-1)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。

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4-2-20所示2．水闸墙（防水墙）水闸墙分为临时性和永久性的两种。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多段水闸墙建筑水闸墙时要注意以下事项：（1）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。（2）要有足够的强度，能承受涌水压力。为此，应有足够的厚度，选用耐腐蚀的材料。（3）不透水、不变形、不位移。为此，墙基与围岩要紧密结合。（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，故料石平面水闸墙之厚一般不得小于巷道宽度之半。3．防水闸门

（1）防水闸门位置的选择

（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4-2-22、图4-2-23、图4-2-24。图4-2-22平板矩形水闸门l—门扇；2—门框；3—门绞；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（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，使其扩散、凝固和硬化，（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。（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，如果不堵住水源将给矿井建设带来很大的危害，甚至不可能掘进时。（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、减少排水费用等，可采用注浆堵水。（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，也可采用注浆堵水的方法堵住水源。（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，还可用注浆加固法建立人工保护带；第三节矿井突水事故处理

主要内容一、矿井水灾征兆二、矿井突水的应急措施三、水灾处理的一般原则四、矿山救护队处理透水事故的行动要点五、抢救长期被困在井下的避难人员时应注意的问题六、矿井水灾时期井下避难人员生存条件的分析七、恢复被淹矿井的方法及安全措施一、矿井水灾征兆

1．与承压水有关断层水突水征兆（1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折断柱现象。（2）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。（3）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1～2小时至20～30天不等。（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。2．冲积层水突水征兆（1）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。（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，总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。（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。3．老空水突水征兆（1）煤层发潮、色暗无光（2）煤层“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，则在煤层表面会有水珠，似流汗一样。（3）采掘面、煤层和岩层内温度低“发凉”。（4）在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱”的水呼声时，表征因水压大，（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；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。遇到矿井突水时，可采取以下应急措施：(l）发现有人被堵井下时，各级领导应首先制定营救措施。(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，争取较长的缓冲时间。(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。(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，(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，派专人看守，待命关闭。(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。二、矿井突水的应急措施(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、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）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。三、水灾处理的一般原则（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、影响范围、补给水源及有影响的地面水体。（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、进入该地点的可能通道，以便迅速组织抢救。（3）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。（4）加强排水和抢救中的通风，切断灾区电源，防止一切火源，防止沼气和其它有害气体积聚。（5）排水后侦察、抢险中，要防止冒顶和二次突水。（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，以造成伤亡。（1）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。（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员。（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，应选择熟悉水性的队员配用呼吸器通过。（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法接近他们。（5）禁止由下往上进入突水点或被水、砂、泥堵塞的小眼、上山，防止二次突水或突泥砂。四、矿山救护队处理透水事故的行动要点（6）在寻找避难人员时，应细心观察，注意有规律的敲击声，。（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，并随时检查有害气体，防止火源产生（8）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。（9）在排水过程中，应尽可能分段恢复通风，排除有害气体，。（10）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。（11）抢救长期被困在井下的避难人员应注意有关问题。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：（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睛，以避免在强光刺射下瞳孔急剧收缩，造成失明（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、输液、注射等）,等避难人员情绪稳定后，在医生指导下，送到医院特设的病房，给子特别护理，使其逐步适应新的环境，恢复健康。（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，以免发生意外。’（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危害时，可打开氧气瓶放氧，使空气中含氧量增加。（5）在搬运避难人员时，要轻抬轻放，保持平衡，避免震动，并严密注意受伤人员的伤情变化。六、矿井水灾时期井下避难人员生存条件的分析1.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，