防治水论文(采矿工程毕业论文)

1、浅谈矿井水害防治工作的管理尼山东官苏氏摘 要：通过王家岭煤矿透水事故，分析了矿井水灾事故的主要类型与治理方法以及矿井水灾事故原因分析及防治措施，通过对水灾 事故的诱发原因、 透水征兆以及发生机理的研究分析，提出一套地面和井下防治水措施，为煤矿持续、安全生产提供理论依据。针对大雁矿业集团公司的实际情况提出了具体思路。关键词：矿井；防治水；管理；安全生产。2 0 1 0年 3月，两起重大透水事故相继发生：3 月1日骆驼山煤矿透水事故、3月2 8日王家岭煤 矿透水事故。从这两起事故，人们不禁发出疑问，煤矿防治水工作究竟有没有行之有效的办法、隐患 能否预先探测、事故能否及时避免、 煤矿防治水规定如何更

2、好的落实等。国务院、安监局、各级地方政府十分重视矿井防治水工作，已将其列为安全生产工作的重中之重，层层召开专题会议，总结经验教训，研究防治措施，部署防范工作。在此 对煤矿防治水管理工作谈几点看法。1 矿井水害事故的类型矿井水害多年来一直是制约我国采矿工程建设的主要因素之一。各种类型的水害会给煤矿安全生产带来重大影响。依据矿井水的来源，可以把矿井水害分为六种类型：1 .1 地表水水害由河流、湖泊、沼泽、水库等地表水体，通过 岩石裂隙、采动塌陷裂隙、断层破碎带、岩溶孔 洞、老窑、井巷等通道进入矿井 ，导致矿井充水，严重威胁矿井的生产安全。例如大雁三矿北二采区对应地面有胜利沟及红旗沟，均为季节性小溪

3、，由于与下部第四系含水层 之间无较好的隔水层，因此渗漏严重，致使第四系砂砾含水层内大量含水。三矿北二采区浅部煤层开采后，砂砾石含水层水将可能沿着采动塌陷裂隙进人采空区，进而影响到矿井的安全生产。特别是2 0 0 9 年春季桃花水期，两沟水流以 1 万 m ， h 的流量漫过防洪坝，迅速进入地表采空塌陷区，给矿井的安全生产带来了极大的威胁。1 .2 含水层水水害煤系地层含水，特别是煤层及煤层顶底板含 水，当井巷开拓或开采后，使煤层及围岩含水层中的地下水进人矿井，造成矿井充水，从而影响矿井的生产和安全。例如大雁二矿一采区F 断层外浅部煤系地层内大量含水，并有较好的补给水源。含水层水通过煤岩层裂隙、

4、孔隙、断层进入矿井采空区，使矿井涌水量增大，给矿井的安全生产带来了较大的影响 和危害。为此，在二矿F 断层外施工了一口疏干井，常年疏干截留浅部煤系地层水，对矿井涌水量起到了很好地控制作用。1.3断层水水害断层破碎带的裂隙、孔洞连通含水层、含水溶洞、老空积水、地表水等水体，当井巷施工进入断层破碎带时使矿井充水，进而影响矿井的生产和安全。例如大雁二矿三采区上方第四系层内发育有粗砂含水层，含水系数高，并且有充足的补给水源。在二矿三采区东部发育有 F o 、F ， 、F o 9 断层 ，均为导水断层，因此，第四系粗砂含水层的水通过断层导水进入煤系地层 ，致使三采区煤系地层大量含水。采掘巷道送人三采区后

5、均遇到了较大量的淋水 ，采区涌水量近 3 0 0 m h ，并长期不降，采掘工程被迫停止。1.4老空区积水水害矿井已废弃的井巷及采空区俗称老塘，常有大量积水，称为老空水。当采掘巷道、工作面接近老塘时常引起矿井充水，影响矿井的生产和安全。老空水是矿井水灾事故的主要原因。 例如大雁二矿 5 1 0阶段 3 0 煤层综采放顶煤工作面在回采过6线石门时，在工作面与运输巷交叉点因工作面冒顶，采动裂隙导通了上部采空区老塘积水，涌水量最大达 1 4 9 m h ，使工作面停产数日，6线石门多部机电设备被淹，给矿井生产带来了很大损失。1.5封闭不良的钻孔水水害地质勘探钻孔可能穿越含水层、含水溶洞，如果钻孑 L

6、 终孔时未予封孔或封闭不良，当井巷或工作面揭穿钻孔时水流顺孔而出导致矿井充水，影响矿井生产和安全。例如大雁三矿北一采区在施工 5 0 0石门下山的过程中，掘进巷道揭露了7 7 2 9 2号钻孔，因该钻 孔封闭不良，导通了第四系层中的砂砾含水层，钻孔突水量达 4 2 0 m h ，给矿井采掘生产造成了很大的损失。1.6岩溶水水害易溶性石灰石岩层或其它可溶性岩层溶蚀后会产生溶隙、溶道或溶洞，并为地下水所填，当井巷或工作面揭穿时则导致矿井充水，从而影响矿井的生产和安全。2矿井水害防治工作的开展从水文地质条件分析，前面所提的两个透水矿井与国内大水矿区相比并不算复杂，但事故伤亡人数之多令人震惊。从管理层

7、面上讲 ，严格执行规程、规定，做实、做细、做好 日常防治水基础工作，大多数水患事故是可以避免的。因此，首先要充分认识做好煤矿水害防治工作的重要性和紧迫性，提高认识，加强领导，将水害防治监察管理工作摆在重要议事日程，有效遏制矿重特大水害事故的发生其次，要严格执行关于矿井配备水文地质技术员的数量要求，或者建立专业性强的矿山地质测量机构。长期以来，矿山勘察有勘察资质、地面测绘有测绘资质，唯有矿山地测工作没有资质认定。因此，从事矿山服务的矿山地质测量机构资质有待认证，规范工作范围与工作内容。应切实加强对矿山地质测量机构的管理，一是要做好矿山地质测量队伍的建设。各矿井均配有矿井地测机构，但因目前地质及水

8、文地质专业技术人员奇缺，各矿井不可能按照要求配备足够数量的地质及水文地质专业技术人员。因此，集中利用有限的专业技术人员建立区域性的地测机构，有效利用人员、技术、设备等社会资源，达到人力资源共享、技术设备优势互补，达到效能最大化，将成为最佳的运行模式。因此， 要按照矿山数量，合理部署社会地质测量机构，既要防止机构过少，难以完成工作任务，又要防止地质测量机构过多，导致恶性竞争。二是要严格对地质测量机构及其从业人员的管理，使地测机构树立服务意识、公正意识、诚信意识、危机意识。要通过地质测量工作，为矿山企业的矿井水害防治带来实实在在的效果。三是要加强矿山地质测量从业人员的业务培训。要采取多种培训措施，

9、提高矿山地 质测量从业人员的业务水平，再次，还要建立核查机制和专家审查制度，通过建立可操作性强的实地核查和专家审查机制，来加强矿山水文地质工作的自检与互检，以确保矿山水文地质基础工作的可靠性，从而有效杜绝矿井水 害事故的发生。近期通过学习修编的 煤矿安全规程 和 煤矿防治水规定，认为矿井水害防治工作的开展应做到 ：2.1认真做好地表防治水工作矿井井口标高、地面建筑物的标高要高于历年最高洪水水位。矿区受山洪威胁时，在山坡上修挖防洪沟堵截山洪。对矿区地表塌陷区要堵塞、填平、压实。对漏水的沟渠、季节性河流要整铺河底 或改道。2.2加强并下防治水工作2.2.1查明矿井充水来源做好矿井水文地质观测工作，

10、查明矿井充水来源，对矿井和附近小窑采空区认真进行调查，掌握涌水通道。( 1建立地下水动态观测系统 ，对地下水进行动态观测和水情水害分析。查清井巷主要补给水源、补给方式和途径。( 2 搞好矿井水 “ 防、堵、疏、排、截”综合治理工作。防是要合理留设各类防隔水煤柱并修建防隔水闸墙；堵是注浆封堵具有突水威胁的含水层或导水通道；疏是探放老空水和对承压含水层进行疏水降压；排是完善矿井排水系统，排水管路、水泵、水仓和供电系统等必须配套；截是加强地表水的截流治理。2.2. 2 保护好防隔水煤 ( 岩 柱保护好防隔水煤( 岩 柱，严禁在防隔水煤( 岩 柱中进行采掘作业。防隔水煤( 岩 柱的尺寸应根据地质构造、

11、水文地质、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法等因素，在矿井设计中予以规定。2.2.3加强断层水、底板承压水的超前治理巷道过导水断层、裂隙 ( 带 等构造地带时，必须超前探水前进。如果含水丰富，应超前预注浆封堵加固。井筒工程穿过强含水层时，必须进行预注浆封堵加固。受底板承压水威胁的矿井，要进行疏水降压 ，保证安全开采；无法保证安全开采时，必须进行底板加固注浆。2.3 建立完善的井下排水系统矿井排水系统应按照 煤矿防治水规定 的要求，配备与矿井涌水量相匹配的水仓、水泵、排水管路、配电设备等设施，确保矿井正常排水，并满足特殊情况下的排水需要。涌水量大的矿井或水文地质条件复杂的矿井，井底车场及井下中央泵

12、房应设置防水闸门等防水工程。2.4 加强矿井的雨季 “ 三防”工作认真编制雨季 “ 三防”工作计划和实施方案，成立雨季 “ 三防”领导小组，组织抢险队伍，储备足够数量的抢险物资；雨季前，要对矿井排水设备和供电设施进行一次全面检修，清挖水仓、水沟和沉淀池。煤矿位于地表河流、山洪等附近，井口，工业广场要修筑堤坝、开挖沟渠，防止地表水倒灌矿井。地表水体、采空塌陷区等部位有漏水现象时，要对漏水的水体基底进行防漏加固处理。2.5做好老空水的探放工作老空水是煤矿的主要水害之一，必须高度重视老空水的探放工作。在探水前，分析查明老空水的空间位置、积水量和水压；探放水时，要撤出可能受水害威胁区域的所有人员；探放

13、水孔必须打中老空水体，并要监测放水全过程，直到老空水放完为止。2 6 搞好防治矿井水害的培训教育工作确保全体井下作业人员有较高的防治水安全意 识、掌握一定的常识，并具备必要的应对能力。2 7 加强水害应急救援工作整合人力资源，在一个矿区配备齐全的探放水设备和专业队伍，完善水害应急预案，在各矿与物流中心储备足够数量的抢险物资和设备，确保抢险救灾时能够及时到位，并发挥最大作用。3矿井水灾事故原因分析及防治措施3.1造成矿井水灾的原 因造成矿井水灾的主要原因有以下几个方面：( 1 地面防洪措施不详( 2 井筒位置设计不当( 3 资料不清盲目施工( 4 低劣施工质量；( 5 乱采乱掘破坏煤柱( 6 技

14、术差错造成事故( 7 麻痹大意强行违章；( 8 水泵排水能力不足， 不能及时排出突发涌水。3.2矿井水灾的征兆在煤矿建设和开采过程中， 常会受到水的危害。煤层或岩层透水之前， 一般都有以下一些征兆：( 1 煤层发潮、 无光彩、 发暗。煤层本来是干燥而光亮的。有水渗透就会发潮变暗。 ( 2 煤壁“ 挂汗” 。积水透过微孔裂隙凝聚在煤壁表面而呈现水珠， 象人流汗一样， 称“ 挂汗” 。( 3 煤层温度变冷。有了积水的煤层， 人抚摸时会感到发冷， 时间越长越冷。( 4 工作面发凉。因为散发在空气中的热， 都被有水的煤层渐渐地吸收和传导出去了， 所以人们进入工作面时， 就感封发凉， 时间越长越凉。(

15、5 煤层里有“ 吱吱” 的水叫声。因为大的水压能把水从裂缝中挤压出来， 所以发出水叫声， 人只要靠近煤壁一听， 就可以听出这种声音。如果听到较大的水叫声、 水吼声或空洞泄水声， 这是积水流动时引起的， 临近有透水危险的征兆。( 6 水的气味和颜色发生变化。如果水的酸性比较大， 有涩味或臭鸡蛋味， 呈红色， 把水珠放在手指间摩擦有发滑的感觉， 这是老空区透水的预兆。如果有甜味， 是流沙层水和断层水。石灰岩溶洞透出的水往往呈黄、灰色，并有臭味。另外， 巷道发生透水前， 岩石裂缝中往往夹有淤泥， 顶板出现淋水，压力明显增加， 底板出现涌水。如果在掘进或采煤过程中突然出现了透水征兆， 有透水危险， 要

16、采取果断措施， 撤离人员， 躲避到安全地点， 并及时向有关部门汇报。4 防治水灾措施矿井水灾的防治， 必须从地面和井下两个方面采取措施。4 .1 地面防治水为了防止或减少大气降水和地表水涌人工业场地， 通过渗漏区或井口进人井下， 必须认真做好防治水工作。地面防治水是预防矿井水灾的第一道防线， 对于以大气降水和地表水为主要涌水水源的矿井来说尤为重要。要做好地面防治水工作， 首先要掌握地表水的性质、 特点及变化规律， 其次要掌握本矿区的地形地貌及当地气候条件， 要研究确定防治水措施及防排水工程。地面防治水有以下六种措施：( 1 排泄山洪、 排放积水；( 2 疏干或迁移地表水源；( 3 加固河床堵渗

17、漏， 灌注浆液堵通道；( 4 充填、 平整注地；( 5 在井口和工业场地上游的有利地形建筑水库， 雨季前把水放到最低水位， 以争取最大蓄洪量， 减少降雨对矿井的威胁； 、( 6 加强地面防水工程的检查。在雨季到来之前 ，对地面防水工程应做全面检查， 发现问题及时处理。此外， 在雨季期间还应做好防洪宣传组织工作 ， 充分发动群众， 以便有领导、 有组织、 有计划地同洪水做斗争。4.2 井下防治水( 1 查明水源和通道。为了查明水源和可能涌水的通道， 应掌握以下情况： 冲击层的组成及厚度， 各分层的含水性及透水性； 裂隙和断层的位置、 错动距离、 延伸长度、 破碎带范围、 含水情况和导水性能； 含

18、水层与隔水层的位置、 数量、 厚度， 各含水的涌水量、 透水情况及其与开采煤层的距离； 老窑和现在正开采的小煤窑的位置分布、 开采范围、 开采深度和积水情况， 废弃钻孔和处理情况等； 开采过程中， 围岩破坏及 地表塌陷情况， 观测岩层垮落带、 断裂带、 沉降弯曲带的高度及其对涌水的影响。 ( 2 做好水文观测工作： 收集当地气象、 降水量和河流水文资料； 查明地表水体的分布、 水量的补 给、 排泄条件： 通过探水钻孔和水文观测孔， 观测各种地下水源的水位、 水压和水量变化， 分析水质查明矿井水的来源及其补给关系； 观测矿井涌水量及其季节性变化规律等。( 3 井下探水。坚持” 有疑必探， 先探后

19、掘” 的探放水原则。( 4 疏放水。疏放水就是在探明矿井水源之后根据水源的类型采取不同的疏放水方法， 有计划、 有准备地将威胁矿井安全的水源疏放干， 它是防止矿井水灾最积极、最有效的措施。 ( 5 截水。在探到水源后， 由于条件所限无法放水， 或者虽能放水但不合理时， 便利用防水墙、 防水闸 门、 防水煤柱或岩柱等设施， 永久地或临时性地截住水源， 将采掘区与水隔开， 使局部地点涌水不至于威胁其它区域。( 6 注浆堵水。将专门制备的浆液( 堵水材料 通过钻孔压入地层的裂隙、 溶洞或断层碎带， 使浆液扩散、凝固、硬化， 达到充填堵塞涌水通道、 隔离水源之目的。注浆堵水方法简便 ， 效果较好， 是

20、防止矿井涌水行之有效的措施。5 煤矿水灾危害的严峻性5.1 地表水和地下水的双重威胁从地表水看，我国的一些煤矿，是在近海、江河、库区等水体下开采的，防治水技术要求很高。从地下水看，目前开采的华北石炭二叠纪煤田和南方晚二叠纪煤田，属喀斯特水文地质类型，溶洞突水隐患严重；黄淮平原的煤田则受到第四系冲积层的覆盖，地质构造复杂，含水层和富水层较多，容易产生断层突水。一些小煤矿乱采滥挖，既“捅漏”了原有的老空水，同时也制造了新的积水隐患，增添了防范突水事故的难度。5.2 随着煤矿开发时间的延长，矿井开采深度的延伸，水害越来越严重，治理成本也在增加目前国有重点煤矿每生产1吨煤炭，要排水56吨。一些百年老矿

21、如焦作煤业集团，其所属矿井的经常性涌水量已经高达每小时2.4-3万立方米，每采1吨煤就要排水5060立方米，每年仅排水费用就高达6000余万元，吨煤排水费达2030元，占集团公司吨煤成本的20%左右；一些矿井吨煤排水费达57元，企业承受能力接近极限。众所周知，煤炭市场是有周期的，在市场供大于求、煤矿经济运行困难的情况下，防治水工作面临很大挑战。5.3 自然环境的恶化，增添了煤矿防治水工作的变数近年来受工业活动和人为因素的影响，全球气候急剧变化，洪涝、飓风、泥石流和干旱等自然灾害频繁发生。一些产煤地区久旱之后突降大雨，容易引起突发性水灾事故，猝不及防。近年来，山西、陕西、内蒙、甘肃一些煤矿发生水

22、灾事故，就是因为平时干旱少雨、缺乏防范水灾的意识和必要的措施，结果酿成灾害。 5.4 煤矿防治水人才奇缺 矿业高等教育萎缩，水位地质专业人才培养数量本来就很少，而且毕业后也不愿意 到煤矿，防治水工作 “无人管、不会管、管不好”的情况严重。一般来说，水灾事故发 生之前均有异常预兆，由于煤矿井下人员多为农民工、临时工，加上教育培训滞后，目 前煤矿现场作业人员中，能够识辨这种预兆的越来越少。 6 煤矿水害防治技术现状 煤矿水害与其形成的条件有直接对应关系。矿井充水三个条件即“矿井充水三要素”包括充 水水源、涌水通道和充水强度（涌水量） 。 6.1 水文地质探查技术 6.1.1 水文地质试验技术 水文

23、地质试验技术的基本方法是以水文地质理论为基础，以水文地质钻探、抽（放） 水试验、底板岩石力学试验为主要手段，探查含水层及其富水性、主要含水层水文地质边界 条件、各含水层之间的水力联系等。 6.1.2 地球物理勘探技术 （1） 地震勘探：包括二维和三维地震勘探。主要应用于以下几个方面： 查明落差大于 5 米的断层； 查明区内幅度大于 5 米的褶曲和直径大于 20 米的陷落柱； 探测采空区和岩浆浸入体。 （2） 瞬变电磁探测技术：是地面探测含水层及其富水性、构造及其含水情况，老窑 及其积水多少的主要手段。 （3） 高密度高分辨率电阻率法探测技术：是地面及其地下洞体的首选方法。 （4） 直流电法探测

24、技术：属于全空间电流勘探，可在地面及井下使用。主要应用于 以下几个方面： 巷道底板富水性探测； 底板隔水层厚度，原始导高探测； 掘进头和侧帮超前探测，导水构造探测； 潜在突水点、老窑积水区、陷落柱探测。 （5） 音频电穿透探测技术：一般应用于井下，主要探查： 采煤工作面内的底板下 100 米内的含水构造及其富水区域平面分布范围， 并进行富水 块段深度探测； 工作面顶板老窑、陷落柱、松散层孔隙内含水情况探测； 掘进巷道前方导水、含水构造探测。 （6） 瑞利波探测：主要探测断层、陷落柱、岩浆岩侵入体等构造和地质异常区等， 探测距离 80-100 米； （7） 钻孔雷达探测技术：通过钻孔探查岩体中的

25、导水构造、富水带等； （8） 坑透：回采工作面形成后，使用坑透仪查明工作面内的构造发育情况。 6.1.3 地球化学勘探技术 主要通过水质化验、试验等方法，利用不同时间、不同含水层的水质差异，确定突水 水源，评价含水层水文地质条件，确定各含水层之间的水力联系。 6.1.4 钻探技术 地面钻机、坑道钻机主要用于地面、井下探放水，探测构造及不良地质体（陷落柱、岩 溶塌洞） ，以及水文地质勘察，注浆堵水成孔等。 7 煤矿水害防治技术 矿井水害防治方法主要有以下几种： 地面防治水、井下探放水、疏干降压、注浆堵水、突水预测等，下面重点介绍地面防 治水，井下探放水。 7.1 地面防治水 地面防治水是指在地面

26、修建各种排水工程，防止和减少大气降水（洪水）和地表水涌 入煤矿井下的技术和方法。 7.1.1 搞好地面防洪调查工作 A、查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况和疏水能力； B、查清有关水利工程情况，熟悉当地水库、水电站大堤、河道大堤及河道中障碍物 等； C、查清当地历年降水量和最高洪水位资料； D、查清疏水、防水和排水系统情况； 7.1.2 井口和工业场地的设计 A、煤矿井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位； B、在山区，煤矿井口和工业场地内建筑物必须避开可能发生泥石流、滑坡的地段； C、煤矿井口和工业场地内建筑物高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑堤坝、 沟渠或采取

27、其它防排水措施； 7.1.3 地表水体治理 在地表水体治理上采取“疏”“截”“挡”“堵”“渡”“排”等综合治理措施； 、 、 、 、 、 A、疏-是指用沟渠、管道等方法将地表水、大气降水疏通引出矿区以外； B、截-是指用修筑堤坝的方法将河水截断，使水流改道，从矿区外围流走； C、挡-是指用构筑建筑物的方法将洪水挡在煤矿井口和工业场地以外； D、堵-是指堵住漏水通道。 对地表的老窑、采空区的裂缝、塌陷坑等用砼等材料进行堵塞。 对使用中的钻孔，要安装孔口盖。对报废的钻孔要及时封孔，防止地表水流入井下。 E、渡-是指经过积水区的水沟或水渠用流水渡槽或架空管道方法渡过； F、排-是指将凹地形无法疏导的积水安装水泵进行排放，防止积水渗入井下； 7.1.4 严禁开采防隔水煤柱 根据煤矿防治水规定 ，矿井防隔水煤柱一经确定，不得随意变动，严禁破坏或开 采。 加强雨季“三防” 防洪、防