矿井水害防治.ppt

1、矿井水害防治,乔地湾煤矿张治培,矿井水的概念,在矿井建设和生产过程中，流入井筒、巷道和工作面的地表水、地下水、老窑积水和大气降水，统称为矿井水。,矿井水的来源,矿井水的来源，分自然因素和人为因素两类。,矿井充水的自然因素,一、大气降水： 它是矿井充水的主要因素之一。 大气降水除了部分被蒸发和随溪河流走以外，另一部分则沿着岩石的孔隙和裂隙渗入井下，或直接渗入矿井。 不同地区、不同季节、不同开采深度对矿井的充水影响也不相同。 一般情况下，矿井涌水量是随开采深度的增加而减小；也有少数矿井却相反，这是由于开采愈深，水文地质条件愈加复杂的缘故。,矿井充水的自然因素,二、地形： 对矿井充水有很大影响，同时

2、也影响地下水的循环条件及含水层埋藏的深度。 位于当地侵蚀基准面以上的矿井，通常是涌水小或无水的矿井。 地形排泄条件不好，地表水可大量补给给煤系地层中的含水层。,矿井充水的自然因素,三、地表水： 主要时位于矿井附近或直接分布在矿井因素的地表水（河流、湖泊、水池、水库等）。 可直接或间接的通过岩石的孔隙、裂隙、岩溶等进入矿井。,矿井充水的自然因素,四、基岩出露程度、岩石成分和覆盖层的作用： 煤层或基岩岩层出露于地表，其中又有透水岩层，能大量吸收地表水，随巷道掘进可大量进入矿井。 若煤层或岩层上面存在弱透水层或不透水层（粘土层或砂质粘土层），并且厚度稳定（5M），则基本不能渗透。 如覆盖层是透水砂层

3、，则水几乎都可渗入。 煤层顶板为良好的隔水层，可以把水隔开。 某些地区由于开采地断顶板冒落，并在上部形成裂隙时，地表水可大量渗入。 胶结很好的沉积岩（细砂岩、粉砂岩、页岩、泥灰岩等）是弱透水层或隔水层。 石灰岩溶洞发育的矿井，其充水性强。 以疏松碎屑岩层为主的矿井，其水文地质条件复杂，易造成矿井充水或流砂的冲溃。,矿井充水的自然因素,五、地质构造： 断层破碎带常是地下水的通道和聚积区。沿断层破碎带可沟通各个含水层，并与地表水发生水力联系，时造成突然大量涌水的原因。 不是所有的断层都能造成矿井突水事故，一般情况下，断层破碎带本身储存的水量并不是很大。 多数逆断层透水性差，正断层透水性强。 如矿井

4、中有多条断层，断层的交叉处是最容易发生突水事故的位置。,矿井充水的自然因素,六、埋没的古代地形： 在后期被易透水沉积物所覆盖的起伏不平的古老侵蚀区，是地下水最好的积聚场所。,矿井充水的人为因素,旧的淹没巷道。 未封闭的钻孔。 不正确的开采方法。,矿井水的危害,顶板淋水大，巷道内空气湿度增大，对工人的身体健康和劳动生产率都回带来一定的影响。 其排水费用增加了原煤生产成本。 对矿井内的金属物品具有腐蚀作用，缩短其使用寿命。 留设防水煤柱，影响资源的回收和充分利用。 造成人员伤亡和财产损失，甚至矿毁人亡！,矿井充水程度的表示,通常用含水系数Kp和矿井涌水量Q来表示： 即： KP=Q(m3)/p(T)

5、 其中P为同一时期煤炭开采量。 涌水量小的矿井：KP2；Q100m3/h。 涌水中等的矿井：KP=25；Q=100500m3/h。 涌水大的矿井：KP=510；Q=500-1000m3/h。 涌水最大的矿井：KP10；Q1000m3/h。,生产矿井涌水量的测定与计算,1、浮标法： 在排水沟中选择平直的地段，放入浮标，记录浮标移动一定距离所需的时间，量出水沟的过水断面，用下式计算： Q=0.8FV；且V=L/t； 式中Q涌水量，m3/min； V水的流速 ，m/min； F排水沟的过水断面积，m2； L浮标移动的距离，m； t浮标移动L距离所需时间，min； 由于浮标测得的流速是排水沟水面的流速

6、，常大于不同深度的平均流速，因此，需乘上0.8的阻力系数。,矿井涌水量的测定与计算,2、容积法： 将巷道顶板或涌水钻孔的水流直接引入固定量水桶或水箱中，用下式计算： Q=V/t 式中Q涌水量，L/s； V量水桶（箱）的体积，L； t流满量水桶的时间，s；,矿井涌水量的测定与计算,3、观测水仓水位法 在水仓内设标尺，先读出标尺水位H1，经过t时间后在读出标尺水位H2，由下式计算： Q=（H2-H1）F/t 式中Q涌水量，m3/min； H1第一次水位，m； H2第二次水位，m； F水仓的底面积，m2； t从第一次到第二次水位所需的时间，min。,矿井涌水量的测定与计算,4、堰测法 在排水沟中设置

7、水堰板，通过测量水流过堰口的高度来计算涌水量，常用的堰板有：三角堰（底角90度）、梯形堰（下底锐角30度）和矩形堰。计算公式为： 三角堰 Q=0.014h2h 梯形堰 Q=0.018bhh 矩形堰 Q=0.01838（b-0.2h)hh 式中 Q涌水量，L/s； h堰口水流高度，cm； b堰底宽度，cm。 一般流量较小：0.5m3/min时用三角堰。,矿井水害发生的原因,水文地质资料不清，盲目施工。 井同位置不当。 麻痹大意（占80%）。 地面防洪、防水措施不当。 工程质量低劣（井巷严重塌落冒顶造成顶板塌落，导致强突水层突水）。 防水设施管理不善。 矿井排水能力不足或突水时排水设施失效。,矿井

8、水害发生前的预兆,工作面空气温度降低，感到发凉。 工作面空气潮湿，湿度异常增大。 煤岩层潮湿（挂汗），有水锈（挂红）。 工作面壁帮渗水，且逐渐增大。 有时可听见“嘶嘶”水流声或出现“底爆”响声。 矿压增大，煤岩破碎，裂隙发育，出现片帮、冒顶及底鼓等现象。 局部冒顶，有涌水或淋水，且逐渐增大并浑浊含泥砂等。 有硫化氢、二氧化碳等气体逸出。,煤矿安全规程相关规定,规程第226条规定： 采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水征兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地

9、点的人员。,矿井常见的水灾,1、开采江、河、湖、水库等地表水影响范围内的煤层时，一旦雨季因洪水暴发水位高出拦洪堤坝或冲毁井口围堤，水会直接有井口灌入。 2、井筒在冲击层或强含水层中开凿时，如果事先不处理，就会涌水，特别时砂砾层，水砂会一齐涌出。 3、在顶板破碎的煤层中掘进巷道，因放炮或支护不好发生冒顶，或回采工作面上部防水岩柱尺寸不够，当冒落高度和导水裂缝与河湖等地表水或强含水层沟通时，会造成透水。,矿井常见的水灾,4、巷道掘进时与断层另一强含水层打通，就会造成突水。 5、由于采掘地点离含水层太近，隔水岩柱的抗压强度小，抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用，掘进后经过一段时间的变形，引起底板鼓

10、起，承压水突然涌出。 6、石灰岩溶洞塌落形成的陷落柱内部，岩石破坏，胶结不良，往往构成岩溶水的垂直通道。当巷道与其掘通时，会引起几个含水层同时大量涌水，造成淹井。,矿井常见水灾,7、地质勘探时打的钻孔封孔质量不良，就成为各水体之间的垂直联络通道，当巷道或采面与之相遇时，地表水和地下水就会经钻孔进入矿井，造成强烈涌水。 8、回采工作面或巷道遇到老空水或旧巷道的积水区时，会在很短的时间里涌出大量的水，时煤矿常见且破坏性很大的一种水灾。,矿井突水的条件,矿井突水条件： 有水体存在。 有突水通道。,探放水原则,矿井探放水原则： 有疑必探 先探后掘 先治后采,什么情况必须进行探放水？,规程第286条规定

11、： 1、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。 2、接近含水层、导水断层、溶洞和导社会陷落柱时。 3、打开隔离煤柱放水时。 4、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。,什么情况下必须进行探放水？,5、接近有出水可能的钻孔时。 6、接近有水的灌浆区时。 7、接近其他（上层积水，下层作业，且层间距小；探水区内，一次掘进长度达到允许长度，或探水孔的超前距地点规定限度；在强含水层上，工作面实行带压开采等）可能出水地区时。,探水时的安全措施,1、加强靠近探水工作面的支护，以防高压水冲垮煤壁和支架。 2、认真检查排水设备，保持状态完好。清理水沟、水仓，使其畅通无阻。 3、探水

12、时要经常检查有毒有害气体，发现异常，要及时采取有效措施。 4、在水压较大的地点探放水时，钻孔要设导管，以便安装水阀控制放水量。特别危险地段，还要择地砌筑水闸墙或预先开掘安全躲避洞，规定好联络信号及人员的避灾路线。 5、探水点要安设专用电话，使其能及时与矿井调度室联系。,放水时的安全措施,1、放水前要进行水量、水压、煤层透水性试验。 2、应根据排水能力的大小，用闸门控制放水量，以免造成水灾。 3、应随时注意水量的变化，放水眼停止出水时，要认真分析情况。如顶、中眼都不出水，应在底部打眼放水，直到底眼无水后，方可作业。 4、要有专人负责检查瓦斯和通风情况。,突水特征,一、老空水涌出： 一般都自上而下

13、。 突水有色：浅红、浅黄、浅灰等。 突水有味：有臭味，用口尝时不清淡、不爽口、有涩味等。 突出时瞬时水量很大，其后水量迅速减小。,突水特征,二、地表水渗入： 其颜色随地表水颜色而定，雨季洪水渗入一般为浑黄，有时带有泥沙或地面杂物，初来时（滞后一段时间）水量变大，过后水变清，水量渐小。,突水特征,三、含水层突水： 1、弱含水层突水一般从岩缝中涌出，水量小，水质清澈、透明、无味，水量达到一定值后开始稳定，如不进行封堵，会变成长流水，从而增加矿井涌水量。 2、强含水层突水多发生在深部，工作面靠近断层、岩层破碎带、陷落柱周围。一般也存在水量由小变大的过程，有的先产生底鼓，从岩石裂缝中渗水，随底鼓和裂缝

14、加大而水量变大，水有压力，因受围岩的摩擦，开始水呈灰白色，时而清时而灰白，底板稳定后变清。随通道的加大，水量急剧上升，随后高压水的大量喷出回再次造成岩石破裂，并伴有岩层和水交杂产生的巨响。此时现场人员要尽快撤离。,矿井水的防治,一、地表防水： 慎重选择井口位置。 河流改道。 铺设假河床。 修筑排（截）水沟。 堵漏。,矿井水的防治,二、疏放地下水： 老窑、采空水的探放。 煤层顶板水的疏放（巷道疏水、放水钻孔、吸水钻孔）。 煤层底板水的疏放。,矿井水防治,三、井下防治水：防、排、探、放、疏、截、堵。 掌握水情，制定预案防 完善排水设施排 探水探 放水放 疏水降压疏 留设防水煤柱，修筑防水闸门（墙）

15、截 注浆堵水堵,突水时怎样避灾,在场人员要立即将灾情向矿调度室汇报。 人员必须听从指挥，迅速撤离（上一水平或地面），不得慌乱，保证秩序。在自救的前提下开展互救。 要设法避开迎头水。无法避开，要采取措施固定自己，并深呼吸。 一旦迷失方向，必须朝着有风流通过的上山巷道（与地面相通）撤退。出路被堵，要设法救近避灾待救（静卧，留下标记，间断呼救）。 立即启动排水设备，关闭有关水闸门。 立即通知矿山救护队组织抢险。 遇有瓦斯喷出或有毒有害气体随之涌出时，要快速戴好自救器，防止中毒。 抢险作业点应设法加强通风，风机不准关闭。 出井后，要清点人数，向领导或上级部门报告。,案例分析,案例： 湖南武岗市红旗煤矿02年“5.15”重大透水事故,事故概况,2002年5月15日19时50分，红旗煤矿斜井井口以下80M原2煤层平巷采煤巷道内，发生了一起重大突水事故。造成12人死亡，2人受伤。,事故原因,事故的直接原因： 1、该矿附近废弃小煤窑多，且相互连通，有大量的积水。但矿上未采取任何防治水措施。 2、乱采滥挖，任意在新区惟一的暗斜井井筒中开石门采2号煤层。 3、新区只有惟一的暗斜井，与风井未贯通，没有形成两个安全出口，突水后，作业人员无逃生通道。 4、无合理的排水系统，无正规的水仓和合理的排水设施，仅有的一台很少使用的潜水泵，突水后无法迅速抢排大量的涌水。,事故原因,事故