6第六章 矿井水害事故防治技术.ppt

1、矿山安全技术（第六章 矿井水害事故防治技术）,刘双跃,第六章 矿井水害事故防治技术,第一节 概述 第二节 矿井水害事故的统计分析 第三节 矿井透水事故案例与原因分析 第四节 矿井防治水技术 第四节 矿井水害事故的防洽对策,第一节 概述,矿区内大气降水、地表水、地下水通过各种通道涌入井下，成为矿井涌水。 当矿井涌水量超过矿井正常排水能力时即会发生水患，称为矿井水灾。 形成矿井水害的基本条件： 一是必须有水源； 二是必须有沟通水源与井下巷道的通道。,一、矿井涌水的来源,图6-1 煤矿常见的水源,矿井涌水情况常见的有以下几种：,地表水大气降水渗入或流入，往往是开采地形低洼且

2、埋藏较浅煤层的主要水源，在雨季表现得尤为明显。 河流、湖泊、水库、池塘水也会渗入和流入井下成为矿井水。,图6-2 自然界中水的循环,地表水能否成为矿井水源，除开采深度条件外还与地层构造和采煤方法有关。,矿井涌水情况常见的有以下几种：,地下水有些岩层具有空隙、裂隙或溶洞并含有地下水，我们把它叫做含水层。 流砂层和砾石层中的水叫孔隙水，石灰岩含水层中的水叫溶洞水，砂岩中的水属于裂隙水。,图6-3 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）,地下水是可以流动的并不断接受地表水的补给，开采越深水压越高、裂隙溶洞越大含水越丰富，它是井下最直接、最常见的水源。 井下巷道或采煤

3、工作面一旦揭露这些含水层，水便会发生突出，危害性较大。,图6-4 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,矿井涌水情况常见的有以下几种：,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6-4 所示。,矿井涌水情况常见的有以下几种：,老空水过去采过的小煤窑以及矿井废弃的旧巷道常常有很多积水。 当采掘工作面与它们打透时，很短时间内会有大量水涌入，来势凶猛，造成透水事故，破坏性很大。,矿井涌水情况常见的有以下几种：,断层水岩层断裂形成断层，有的断层带内会积存

4、水。 断层还常将不同的含水层连通，有的甚至与地表水相通。 当开拓掘进或采煤接近或揭露这样的断层时断层水便会涌出。,井下发生的水害，有时是一种水源造成的，有时是几种水源同时造成的，并且要有通道把水释放出来。 因此，我们应当把矿井水的来源与通道都搞清楚，作到心中有数，就可以防患于未然。,二、煤矿常见的透水通道,开采江、河、湖、海、水库等地表水影响范围内的煤层时，因洪水暴发冲破位于低洼地势的矿井井口围堤，或者由于矸石、炉灰等堆积场选择得不合理，雨季被山洪冲动淤塞河道或沟渠， 造成洪水位高出拦洪堤坝，于是洪水直接由井口灌入矿井和冲毁建筑物而产生水害。,二、煤矿常见的透水通道,当井筒在冲击层或在基岩强含

5、水层中凿井时，若事先未进行特殊处理就会涌水，特别是砂砾层会出现水砂一齐涌出，严重时会造成井壁坍塌、沉陷、井架偏斜。 当含水层与地表水有水力联系时，还会造成河流漏失或断流。,二、煤矿常见的透水通道,巷道在顶板风化破碎的煤层中施工，支护不当而产生冒顶，或采煤工作面上方防水岩柱不够，当冒落高度和导水裂缝涉及河、湖等地表水体或强含水层时，都会造成透水。 开采被松散的砾石层直接覆盖的急倾斜煤层时，由于煤柱留得过少或采用不合理的采煤方法(如残柱式采煤法)，出煤又不加控制、将煤柱破坏，常会发生砾石层抽冒，使大量黄泥、砾石伴有水涌入矿井。,二、煤矿常见的透水通道,巷道直接与断层另一侧强含水层相接触并为其局部所

6、掩盖而造成突水。 如丰城云庄矿1974年回风巷遇断层，与岩溶发育的长兴灰岩接触，遂发生突水淹井。 因为冲积层直接覆盖于石灰岩之上，突水时由于地下水运动状态改变和水力坡度增大，致使地下水的潜蚀、“掏空”、搬运能力增强，破坏了自然平衡，造成泥沙、砾石相随溃入巷道，地表产生很多沉陷漏斗，最大直径达20m，深可达石灰岩。,二、煤矿常见的透水通道,由于隔水岩柱的抗压强度抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用而引起底板承压水突然涌出； 由于岩层在压力作用下，底板形变需要相当的时间，有时在巷道掘进过后数月而发生“缓发型”透水。,二、煤矿常见的透水通道,由石灰岩溶洞塌落所形成的陷落柱内部岩石破碎、胶结不好，往往

7、构成岩溶水的垂直通道。 巷道遇到它们时，会引起多层含水层的水大量涌入矿井。 如安阳铜冶煤矿1966年遇到了陷落柱突水(24m3/min)，造成的淹井事故。,二、煤矿常见的透水通道,处理不当或封孔质量不佳的钻孔，在一定水文地质条件下可成为各水体之间或含水层之间联系的遁道。 当巷道接近或揭露这些钻孔时，地表水或地下水便可经钻孔进入矿井，造成强烈涌水，尤其在有可溶岩的煤田更为严重。 如肥城陶阳矿，八煤顶板四层石灰岩厚度本来不大，由于勘探时期水文观测孔止水施工不当、地质孔封孔质量不良，而造成含水性强的五层石灰岩和奥陶系石灰岩水通过钻孔补给四层石灰岩进入矿井，人为造成水文地质条件复杂化。 经对20多个钻

8、孔重新封闭，使四层石灰岩涌水量减少85.8%以上、水压降低1.2MPa。,二、煤矿常见的透水通道,巷道接近或遇到老窑、停止排水的旧巷道的集水区时，往往在短时间内涌出大量水，来势猛，具有很大的破坏性。,三、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 含水系数又称富水系数，它是指生产矿井在某时期排出水量Q（m3）与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。即矿井每采1t煤的同时，需从矿井内排出的水量。含水系数KB的计算公式为： KB = Q/P,根据含水系数的大小，将矿井充水程度划分为4 个等级： 充水性弱的矿井：KB 10 m3/t 。

9、,2. 矿井涌水量 矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量，用符号Q 表示，单位为m3/d 、m3/h、m3/min。 根据涌水量大小，矿井可分为以下4个等级： 涌水量小的矿井：Q 15 m3/min。,三、矿井充水程度指标,三、矿井充水程度指标,3. 矿井突水点突水量等级划分 其等级标准是： 小突水点涌水量：Q1m3/min； 中等突水点涌水量：1 m3/min 30m3/min。,四、煤矿井下的透水预兆,煤层或岩层透水前，一般都会有某些预兆。 1.透水前的预兆 煤层发潮发暗 由于水的渗入，使煤层光泽明显变暗淡，如果挖去一层仍是这样说明附近有积水。 巷道壁或顶板“挂汗” 它是积水通过岩石微小

10、裂隙时凝聚于岩石表面的水珠，顶板“挂汗”多呈尖形水珠。 而煤炭自然发火预兆中的“挂汗”则常常是平行水珠，为蒸汽凝结于顶板而形成。,四、煤矿井下的透水预兆,煤层变凉 煤层含水时能吸收人体的热量，用手触摸时会有发凉的感觉，而且手放的时间越长感到越凉。 它还可使空气变冷、产生雾。 工作面顶板淋水加大 有时可出现压力水头。,四、煤矿井下的透水预兆,从煤层或岩层裂缝中挤出“嘶嘶”水叫声 表示有涌出危险；出现压力水流，这是离水源很近的征兆；若出水混浊，说明离水源较近；若出水清净，说明距离水源稍远。 工作面有害气体增加 积水区向外散出的主要有害气体有硫化氢、二氧化碳、甲烷等。 煤壁或巷道“挂红” 水的酸度大

11、、味发涩、有臭鸡蛋味，通常属于“死水”，这是老空积水的征兆。,四、煤矿井下的透水预兆,2.不同水源的透水征兆 老空水透水征兆 由于老空水积存时间较长，水量补给较差，故称之为“死水”。老空水透水征兆有挂红、酸性大、水叫、发涩等特点。 溶洞水透水征兆 由于洞内积水长期侵蚀溶岩，所以水多呈灰色或灰黄色并带有臭味，有时也有挂红现象。 另外，当采掘巷道接近石灰岩溶洞水时，可能出现顶板来压、裂隙和柱窝内渗水现象。,四、煤矿井下的透水预兆,断层水透水征兆 断层水破碎带中的地下水一般是流动的，补给也较充分，故称“活水”。所以，很少出现挂红现象，水无涩味而发甜。 在岩巷中遇到或接近断层水时，有时在岩缝中可见到淤

12、泥，水较混浊多呈黄色。 另外，当采掘面接近含水断层破碎带时，会出现来压、淋水增大等现象。 冲积层水透水征兆 浅部掘进井筒常遇到冲积层水；采空区顶板冒落、裂隙沟通冲积层时也会遇到冲积层水。 冲积层水透水特点是：开始水量较小，呈黄色并夹有沙子，之后急剧增大。,五、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。 1、自然因素 地形 盆形洼地，降水不易流走，大多渗入井下，补给地下水，容易成灾。 围岩性质围岩为松散的砂、砾层及裂隙、溶洞发育的硬质砂岩、灰岩等组成时，可赋存大量水，这种岩层属强含水层或强透水层，对矿井威胁大；围岩为孔隙小、裂隙不发育的粘土层、页岩、致密坚硬的

13、砂岩等，则是弱含水层或称隔水层，对矿井威胁小。当粘土厚度达5米以上时，大气降水和地表水几乎不能透过。,地质构造地质构造主要是褶曲和断层。 充水岩层的出露条件和接受补给条件 充水岩层的出露条件，直接影响矿区水量补给的大小。充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条件。,2、人为因素 顶板塌陷及裂隙。 老空积水。 未封闭或封闭不严的勘探钻孔。,六、矿井透水事故的危害,水害是煤矿五大灾害之一。 在煤矿建设和生产过程中常常会受到水的危害。 常言道：水火无情，一旦发生程度不同的透水事故 轻则增加排水设备和费用，造成原煤成本升高、生产环境恶劣、管理困难、采区接替紧张； 重则造成伤亡或淹井、淹采区事故

14、，直接危及职工生命安全和国家财产。,六、矿井透水事故的危害,2005年8月6日，广东省大兴煤矿一次透水事故就有123人遇难。 透水事故与顶板、瓦斯、运输等事故相比发生率不算高，但是一旦发生造成的人员伤亡和经济损失却比顶板、机电、运输、爆破等事故大得多，危害相当严重。 据统计，建国以来在我国煤矿一次死亡3人以上的重大事故中，以死亡人数计算水害事故一次死亡7.06人，仅次于瓦斯和火灾事故。,第二节 矿井水害事故的统计分析,通过对全国国有重点煤矿203次一次死亡3人以上水害事故的统计，共死亡1685人，现进行具体分析如下。 1、按透水地点分析： 发生在掘进工作面111次，占总次数的54.68%，死亡

15、1 091人，占总死亡人数的64.75%。 发生在采煤工作面的49次，占总次数的24.14%，死亡328人，占总死亡人数的19.47%。 发生在井巷中的27次，占总次数的13.3%，死亡149人，占总死亡人数的8.84%。 发生在其他地点的16次，占总次数的7.88%，死亡117人，占总死亡人数的6.94%。,第二节 矿井水害事故的统计分析,2、按水的来源分： 透水来自老空积水的133次，占总次数的65.52%，死亡1 173人，占总死亡人数的69.61%。 来自地表水的23次，占总次数的11.33%，死亡214人，占总死亡人数的12.7%。 来自地质水的16次，占总次数的7.88%，死亡10

16、6人，占总死亡人数的6.29%。 来自工业用水的7次，占总次数的3.45%，死亡56人，占总死亡人数的3.32%。 来自其他水源的24次，占总次数的11.82%，死亡136人，占总死亡人数的8.07%。,第二节 矿井水害事故的统计分析,3、按企业的性质分 全国煤矿一次死亡3人以上矿井水害事故发生次数按企业性质统计所占比例分析如下： 国有重点煤矿：14起，8.59% 国有地方煤矿：17起，10.43% 乡镇煤矿： 132起，80.89%,第三节 矿井透水事故案例与原因分析,一、水害事故案例分析 （一）延边安图县安抚煤矿“529”透水事故 二、水害事故原因分析,（一）延边安图县安抚煤矿“529”透

17、水事故,事故单位：安图县两江镇安抚煤矿 企业性质：私营 持证情况：安抚煤矿为乡镇煤矿“四证”齐全 隶属关系：安图县(经贸局)煤炭管理站 发生时间：2002年5月29日16时30分 发生地点：安图县两江镇安抚煤矿入风井井筒246米处 事故类别：透水事故 事故性质：重大责任事故 伤亡情况：死亡4人,1、矿井基本情况,（l）矿井由来 该矿回风井始建于1986年，为独眼井，由王绪真独立经营。 2000年7月王绪真又购买了孙学双的一个斜井。 2001年4月，两井口经改造构成了通风系统，联合成为现在的安抚煤矿。,1、矿井基本情况,（2）矿井开采自然条件 设计生产能力：0.4万吨年，实际生产能力为1.0万吨

18、年。 煤层条件：厚度为3.0m，倾角520，煤种为长焰煤，自然发火期：12个月以上，低沼气矿井。 顶底板条件：顶板为厚层凝灰岩，底板为砂岩。 自然涌水量：1.52.0m3小时。 开拓方式：采用斜井片盘开拓。 通风方式：抽出式通风。 采煤方法：非正规。 井下运输：非标准矿车运输。,1、矿井基本情况,（3）发生事故前煤矿的状态 5月12日16时，班长吴剑飞带领两名工人入井作业。打眼放炮后，吴剑飞发现顶板冒落、巷道两侧片帮，同时底板出现渗水现象。 至5月20日火工品用完后被迫停产、转入巷道维修。 从4月初至5月12日，入风井井筒正下共掘送巷道17米，巷道坡度38度。 发生事故时，安抚煤矿共有4人在井

19、下作业，其中一人在入、回风井联络巷的水仓处排水，其余三人在入风井筒正下排水及巷修。,事故图1,5月12日16时，班长吴剑飞带领两名工人入井作业。打眼放炮后，吴剑飞发现顶板冒落、巷道两侧片帮，同时底板出现渗水现象,停建独眼旧井,发生事故时，安抚煤矿共有4人在井下作业，其中1人在入、回风井联络巷的水仓处排水，其余三人在入风井筒正下排水及巷修。,吴剑飞立即带领工人升井向该矿负责人于吉汇报。于吉安排工人转到入、回风井联络巷继续作业。,从4月初至5月12日，入风井井筒正下共掘送巷道17米，巷道坡度38度。,事故图2,从4月初至5月12日，入风井井筒正下共掘送巷道17米，巷道坡度38度。,2002年5月2

20、9日15时30分，矿井负责人于吉安排：历明成、王兴东、王成、王刚四人从回风井入井安装水泵进行排水及巷修。17时，于吉发现四人没有升井，就派王培兵和工人马存德二人入井察看情况，发现入、回风井联络巷+728米水平以下，全部被淹，两人立即升井向于吉汇报，随后组织排水。,延边州政府组织了由延边煤矿、和龙煤矿26人的抢险队。,截至6月8日13时30分（历时11天）四名遇难者全部运至井上。抢救工到此结束。,2、事故简要经过,透水点,透水点示意图,联络巷,积水平巷,原巷道,新掘巷道17m,透水点,1.5m,入风井,从4月初至5月12日新掘进巷道17m,12日渗水到29日透水，历时7天，无人处理,积水量约为1

21、200m3,倾角38,3、事故原因,（1）直接原因 该矿在旧巷位置不清的情况下，违规延伸井筒； 在出现透水预兆后，末采取任何防范措施； 继续安排人员入井作业，导致透水事故发生后，造成人员伤亡。,3、事故原因,(2)间接原因 1）该矿对国家和省政府关于乡镇煤矿在深化整治期间，未取得“四证”前，不准生产的要求和规定置若罔闻，擅自违规生产。 2）该矿安全生产责任制不落实，安全生产管理混乱。矿井出现透水预兆，没有采取任何防范措施，继续进行井下作业。 3）该矿无专业技术人员，技术管理混乱，技术图纸资料不能反映生产实际，入风井正下掘进施工无作业规程。 4）停建的独眼井无人管理，井筒严重积水，成为该矿入风井

22、井筒下延的重大事故隐患。,4、教训与措施,（1）煤矿企业要配齐安全管理人员、各类专业技术人员和特种作业人员。完善各项安全管理制度、把安全生产责任制落到实处。 （2）切实加强矿井的技术管理，按煤矿安全规程的要求，完善施工图纸资料，严禁无作业规程作业、无技术图纸资料盲目组织生产。 （3）对经省政府验收后不合格的矿井及报废的矿井，各级有关部门立即采取措施，按照关闭标准，彻底关闭。,（二）某矿“6.22”透水害事故,某矿开采3号煤，煤层距地表较浅，容易开采，但周围小窑很多，井下古采空面积很大。 长期以来使该矿形成了大气降水、地表水、地下水和老采空积水不利开采的条件。 事故发生的前一周，井下外包工人发现

23、北开拓副巷工作面有断层构造，同时还发现有透水迹象，并把上述情况及时向该矿技术员作了汇报。 技术员到现场进行观察并让该工作面停止掘进，随后又发现距该工作面30m处巷道顶板有冒顶现象。,当发现该处巷道的顶板有部分垮落后，事故当天包工队即派人维修架棚。 准备架设第三架栅时工作人员听到煤壁发出异常响声，并觉察到工作面水流不断增大，便立即向外跑。 其间，又听到了工作面煤块塌落响声，于是他们边跑边喊叫。 正在工作的正巷其他上班人员听见喊声也立即跑出井。 其中有一名工人又去西采区通知正在工作的其他人员立即撤退。,此时，正是12时5分，一起重大的透水事故终于发生了。 不足半小时即涌出大约2万m3积水，淹没了井

24、下近2000m巷道，主井淹没84m。 正在井下工作的工人，除20名安全脱险外，其余67名全部被积水封堵在井下。 在井下被积水隔绝长达66h的67名遇险工人，经过全力抢救最后全部脱险(见图4-2)。,图4-2,事故原因分析 技术力量薄弱。 建矿以来该矿没有一个技术人员， 工人文化程度普遍很低，缺乏科学技术知识，技术员不识字， 只顾眼前不顾长远，只知道挖煤，不知道水患的严重性。,地质情况不明，盲目进行开拓。 20多年来，该矿一直在水包围之中挖煤，只知道矿井的东南部、北部、西北部有旧井和正在开采的小窑， 但不知道这些矿和古窑的相互位置、距离和地下采空积水情况，一味长期盲目蛮干。,地面的旧井周围没有防

25、洪设施。 致使地面水灌入井下，造成矿井古窑大量积水，埋下隐患。,抗灾能力很小，矿小设备也少。 长期以来，井下都是手工操作，采用手摇麻花钻打眼。 后来改用电煤钻，钻杆长度最长也只有3m，起不到探水作用。 没有按照“有疑必探、先探后掘”的原则办事，有很多问题只凭老经验办事。,领导业务水平低，缺乏技术知识。 事故发生前一周已发现开拓掌头有断层、工作面渗水和发出异常响声的透水预兆，矿领导没有引起高度重视， 既不果断采取措施进行处理又不详细研究分析和向上级汇报，而是错误判断、自以为是， 在相隔30m的主巷处仍然爆破掘进，致使该工作面煤壁破裂，积水急剧涌出。,二、水害事故原因分析,矿井发生透水事故的原因主

26、要有如下 没有树立“安全第一、预防为主”的思想。 有的矿井在突水事故前已有明显预兆，但为了早出煤、多挣钱仍不采取措施，甚至强令工人继续掘进。 有的矿采区上方地表有大量积水长期不处理，以致采空区塌落后使积水溃入井下。 有的井底水仓长期不清理，致使容量减少或水泵排水能力不足，在矿并发生突水时涌水量大于排水能力，眼看着矿井被淹。 有的巷道、硐室工程质量不好，水砂慢慢侵人，却未及时分析原因、采取相应措施，处理与地表水相连的通道，从而导致地表水溃人井下。,二、水害事故原因分析,水文地质情况不清。 有些煤矿对井田范围内水文地质情况不清、资料不全，对地下水、老采空区积水心中无数就盲目开井或采掘。 有的积水巷

27、道位置测量错误或资料遗漏不准； 有的知道有水源但对赋存状况和补给关系并不清楚，特别是构造复杂、断层较多、老窑分布较广的部位，对水源位置认识不清却盲目掘进，结果酿成突水事故。,二、水害事故原因分析,没有坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。 有些领导和作业人员思想麻痹、存有侥幸心理，图省事、怕麻烦，井巷已接近老空区、充水断层、陷落柱、强含水断层仍不探水放水，结果造成突水事故。 有的虽然进行了探水，但因措施不当而造成了透水事故。 如有一次河南焦作马村矿在超前钻探时只打了正前眼，并未发现大致平行于巷道的一条断层，结果造成重大透水事故。,二、水害事故原因分析,防排水工程质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶

28、、跑砂而导致漏水，或者工程钻孔在固井止水前误穿巷道，导致顶板强含水层透水。 有的矿井应该建防水闸门的地方却不建。 有的矿井防水闸门长期不检修、已经失效，出水时不是关不上就是不起作用。 有的矿井挡水墙打在浮煤上，两边不掏槽，水压一大即被冲垮。 有的煤矿工业用水管线泄露长期不处理，在低尘处或塌陷处大量积水，造成事故隐患。,二、水害事故原因分析,无序开采，先天不足。 有的煤矿特别是乡镇煤矿井口位置选择不当，如将井巷置于不良地质条件中或过分接近强含水层等水源，从而导致施工后因地压和水压共同作用而发生顶底板透水。有的井口紧靠河流、湖泊，个别井口标高过低，遇有地面洪水必然倒灌井下。 有的井口位置设计不合理

29、，接近强含水层等水源，施工后在矿压和水压的共同作用下围岩发生突水。 有不少小煤窑就开在大矿的采区上方， 有的就在大矿的保安煤柱、防水煤柱上乱采滥掘甚至已与大矿贯通。 一到雨季时洪水便从小煤窑灌人井下而造成事故。,二、水害事故原因分析,地面防洪、防水措施不当或因管理不善，地表水大量灌入井下而造成水灾。 测量错误导致巷道穿透积水区。 排水设备能力不足或机电事故造成淹井。 排水设施平时维护不当， 如水仓不按时清挖，突水时煤、岩块堵塞小井，致使排水设备失其效用而淹井。,二、水害事故原因分析,职工安全意识淡薄，技术素质不高。 有的矿井发生突水事故前有明显征兆，但职工缺乏安全意识或经验不足，没引起足够重视

30、和采取相应措施。 有的矿井上山巷道冒落，里面有大量的水、煤、矸等杂物，而工人在处理时竟从下往上扒，导致突水而被淹。 有的工人见溜煤眼被堵，竟用水冲，致使眼内大量积水，有些突水事故就是捅溜煤眼时发生的。,第四节 矿井防治水技术,一、地面水防治技术 二、井下防治水技术,一、地面水防治技术,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。 慎重选择井筒位置 河流改道 铺整河底 填堵通道 挖沟排（截）洪 排除积水 加强雨季前的防汛工作,（一）做好矿并水文观测与水文地质工作,水文地质工作是各项防治水工作的基础和依据。 1、做好水文观测工作 （1）收集地面气象、降水量与河流水文资

31、料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；查明洪水泛滥对矿区、工业广场及居民点的影响程度。 （2）通过探水钻孔和水文地质观测孔、观测各种水源的水压、水位和水量的变化规律，分析水质等。 （3）观测矿井涌水量及季节性变化规律等。,二、井下防治水技术,（一）做好矿并水文观测与水文地质工作,2、做好矿井水文地质工作 查明水源和可能涌水的通道，为防治水提供依据。为此必须： （1）掌握冲击层的厚度和组成，各分层的透水、含水性； （2）掌握断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度，破碎带范围及其含水和导水性能； （3）掌握含水层与隔水层数量、位置、厚度、岩性，各含水层的涌

32、水量、水压、渗透性、补给排泄条件及其到开采矿层的距离，勘探钻孔的填实状况及其透水性能， （4）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水及分布状况，观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响； （5）在采掘工程平面图上绘制和标注井巷出水点的位置及水量，老窑积水范围、标高和积水量，水淹区域及探水线的位置。,（二）井下探水,井下探放水是防止水害的重要手段之一，“有疑必探，先探后掘”是防止井下水害的基本原则。 当采掘工作面遇到下列情况之一时，必须探水，确认无突水危险后，才能前进： 接近水淹井巷、老空、老窑或小窑时； 接近含水层、导水断层、陷落柱时； 接近可能出水钻孔和各类防水

33、煤柱时； 接近可能与地表水体相通的断裂破碎带或裂隙发育带时； 上层采空区积水，在两层间垂直距离小于采高40倍或巷高10倍的下层采掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时； 接近有水或稀泥的灌浆区时； 接近其它可能出水地区时。,图 6-5 积水线、探水线和警戒线,（二）井下探水,1、探水起点的确定 为了防止误穿积水区，在距积水区一定距离划定一条线作为探水的起点，此线即为探水线。如 6-5所示。,积水线：即积水区范围线。在此线上应标注水位标高、积水量等实际资料。 警戒线：积水线外推60m 为警戒线，一般用红色表示。 探水线：应根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及资料的可靠程度。,（二）井下探水

34、,对探水线有如下规定： 对本矿井采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水区如边界确定，水文地质条件清楚； 对本矿井的积水区，虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置时，探水线至推断积水区边界的最小距离不得小于60m ； 对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小距离不得小于60m ； 掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆动范围预计煤柱线时的最小距离不得小于60m； 石门揭开含水层前，探水线至含水层最小距离不得小于20m 。,（二）井下探水,2、探水钻孔的布置方式 探水钻孔布置原则是它既要保证安全生产，又要确保不遗漏积水区，还要求探水工程量最小。 l)探水钻孔的主要参数确定 探水钻孔的主要参

35、数有： 超前距 帮距 密度 允许掘进距离,图6-6探水钻孔的主要参数示意图,如图6-6所示,（二）井下探水,超前距。 允许掘进距离。 经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。,帮距。 为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。 钻孔密度（孔间距）。 它指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距。,图 6-7 扇形探水钻孔,2）探水孔布置方式 扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放老空积水，其探水钻孔多按扇形布置，如图6-7所示.,（二）井下探水,半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其

36、探水钻孔可按半扇形布置，如图图 6-8所示。,图 6-8 半扇形探水钻孔,（二）井下探水,3、探水与掘进之间的配合 井下受水威胁的地段，探水必须与巷道掘进施工管理密切配合，才能取得良好的防治效果，主要配合方式有： 1)双巷配合掘进交叉探水。如图 6-9所示。,图 6-9 上山巷道 探水掘进施工方式,2)双巷掘进单巷超前探水。,（二）井下探水,3)平巷与上山配合探水。如图 6-10所示,图6-10平巷与上山互相配合探水,（二）井下探水,4）隔离式探水。如图6-11 所示。,图 6-11 利用石门探水和墙外探水 a 一石门探水， b 一墙外探水,（二）井下探水,4、探水钻孔的安全装置 如图 6-1

37、2所示,图 6-12 放水钻孔孔口安全装置 1 一钻杆， 2 一150 钻孔， 3 一水泥，4 一筋条， 5 一89 钢管， 6 一水压表， 7 一水阀门,（二）井下探水,（二）井下探水,5探放水作业安全要点 井下探放水作业直接与水害作斗争，不仅关系到探放水人员的安全，也关系到探放水地段甚至全矿的安危。 为此，要按照 规程 的有关规定，在安钻探水前后，严格遵守下列事项： ( 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

38、 ）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 在地面打钻利用潜水泵或深井泵抽排，以降低地下水位。它适合于埋藏较浅、渗透性良好的含水层。 抽水钻孔可采取环状孔群和排状孔群两种布置方式：,图 6-14 环状孔群 1疏水前水位；2疏水后水位,图 6-13 排状孔群,（三）疏放排水,图 6-15 巷道疏

39、水,（三）疏放排水,(2)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 6-15）。,（三）疏放排水,在利用采准巷道疏放顶板水时，应注意以下两点： 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。 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 6-

40、16 底板含水层中的疏放水巷道 1 -灰岩原始水位， 2 -疏放水巷道， 3 -石灰岩含水层， 4 -石门,（三）疏放排水,(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： 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。,（三）疏放排水,图 6-18 打入式过滤管 1 一导水管， 2 一真空装置， 3 一导水渠,图6-17丛状布置钻孔,C立井泄放孔。 如图 6-18所示。,B在巷道中群孔放水。如图 6-17所示。,图 6-19 底板排状钻孔 1静水位；2降落曲线；3疏水孔,2)疏放煤层底板水

41、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 6-19），疏水降压。,（三）疏放排水,图 6-20 巷道隔水底板安全水头,（三）疏放排水,（三）疏放排水,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。,（三）疏放排水,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

42、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 凡是煤层与含水层或含水带的接触地段，预留一定宽度的煤层不采，使工作面与地下水源或通道保持一定距离，以防止地下水流入工作面，留下不采的煤柱，称为防水隔离煤柱。 防水隔离煤柱的种类有： 井田边界防水隔离煤柱以及预防断层、被汽井巷、充水含水层、岩溶陷落柱的防水煤柱等。 确定防水煤柱

43、的尺寸，是一个相当复杂的问题，至今还没有十分完善合理的方法。,（四）截水,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。,图 6-21 留设防水煤柱的经验尺寸,当巷道接近导水断层时，应留设 30-40 米防水煤柱，如图 6-21d 所示。,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 6-21c所示；,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

44、小于 20 米，如图 6-21b 所示；,当煤层露头直接被疏松含水层掩盖时，如图 6-21a所示；,（四）截水,(6-1 ),（四）截水,(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： 煤层直接和强含水层、导水断层相接触（图 6-21b 、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）：,图 6-22 低角度断层使煤 层与强含水层接近,低角度断层使煤层底板岩层与强含水层接触，如图 6-22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。,（四）截水,图6-23

45、水闸墙 1截槽；2水压表；3放水管；4保护栅栏；5细管,2水闸墙（防水墙） 水闸墙分为临时性和永久性的两种。水闸墙的构造如图6-23所示。,（四）截水,在水压很大时，则采用多段水闸墙，如图6-24所示。,图6-24 多段水闸墙,（四）截水,（四）截水,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

46、一般不得小于巷道宽度之半。,（四）截水,3、防水闸门 （1）防水闸门位置的选择 防水闸门的位置选择适当与否，是水闸门能否起到应有作用的关键，一般应考虑以下几方面问题： 防水闸门应设置在对水害具有控制作用的部位和井下重要设施部位（如井底车场出入口处），能使水害控制在尽可能小的范围内，并考虑即使水害发生后能恢复生产及绕过事故地点开拓新区。 防水闸门应设置在不受邻近采动影响的地点，以免破坏防水闸门的结构和修筑地点围岩的隔水性和稳定性，防止水闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。 尽量避免在较弱岩层或煤层内砌筑，应建在围岩稳定性与隔水性好的地段，要求围岩硬度系数必须大于4 ；,（2）防水闸门的分类 从闸门的结

47、构分有平板型、圆弧拱形和球面拱形等，如图6-25、图6-26 、图6-27。,（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；,第五节 矿井水害事故的防治对策,一、加强水文地质勘探，做好防治水的基础工作 二、认真做好地表防治水工作 三、认真做好井下防治水工作 四、进一步完善防治水工程设施 五、切实做好雨季前防治水工作检查和雨季受水威胁矿井防治水工作,一、加强水文地质勘探，做好防治水的基础工作,矿井