第12章-矿井水灾防治(胡卫民 高新春 鹿广利主编)

1、矿井水灾防治矿井水灾防治12第一节第一节 概述概述n矿井水矿井水来源于来源于地表水地表水和和地下水地下水。n地表水地表水主要是指矿区附近地面的江河、湖泊、池沼、主要是指矿区附近地面的江河、湖泊、池沼、水水库库、废弃的露天坑和塌陷坑积水、雨水和冰雪融化汇集、废弃的露天坑和塌陷坑积水、雨水和冰雪融化汇集的水等的水等。n地下水地下水主要指含水层水、主要指含水层水、断层断层裂缝缝隙水和老空积水。裂缝缝隙水和老空积水。n凡凡影响、威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被影响、威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没，淹没，并并造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称

2、为矿井矿井水灾水灾。图12-1 煤矿常见的水源煤矿常见的水源煤矿常见的水源水源水源通道通道水源进入矿井的渠道水源进入矿井的渠道流经或积存在井田范围流经或积存在井田范围内的地面和地下的水内的地面和地下的水充水水源充水水源和渗透通道渗透通道是构成矿井充水不可缺少的两个方面不可缺少的两个方面矿井充水条件矿井充水条件矿井充水条件矿井充水条件矿井矿井水灾发生的条件水灾发生的条件水源水源涌涌水通道水通道水源和水源和通道通道失控失控发生水灾发生水灾p 水源水源就是流经或积存于井田范围内的地表水和地下水，包括地表积水、洪水、松散层水、岩溶裂隙水、砂岩裂隙水、采空区水、灌注浆水、运煤水、生产用水等。p 涌水通道

3、涌水通道是水源进入矿井的渠道，包括自然通道和人工通道两类，自然通道主要有塌陷坑、断层、裂隙、裂缝、溶洞、陷落柱等，人工通道有井筒、巷道、峒室、采空区、钻孔、开挖面、井口、生产用水管路等。地面地面防治水防治水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减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。少大气降水和地表水渗入矿井。 它是保证矿井安全生产的第一道防线。根据矿区不同的地形、地貌及气候，根据矿区不同的地形、地貌及气候，应从以下几应从以下几方面采方面采取相应的取相应的措施。措施。 第二节第二节 地面防治水地面防治水一、防止井口灌水一、防止井口灌水井口（平硐口）和工业场地内主要建筑

4、物的标高应在当地历年最高洪水位以上。在山区还必须避开可能发生泥石流、滑坡的地段。井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑可靠的拦水堤坝、泄水沟渠或采取其他防排水措施。 第二节第二节 地面防治水地面防治水二、填塞通道二、填塞通道u填塞通道指填塞降水及地表水直接或间接流入井下的通道。u地面塌陷裂缝、基岩裂隙、溶洞、废弃的小窑井筒等都可能成为降水及地表水直接或间接流入井下的通道，如经查明其确与井下构成了水力联系，必须用黏土填平夯实或水泥砂浆将其填塞。 第二节第二节 地面防治水地面防治水三、铺整河底三、铺整河底u对于流经井田范围内的河流(或冲沟、渠道)，其河床渗水性强，当水流沿河

5、床或沟底的裂缝渗入井下时，则应采取局部或全部铺底办法加固河床，可在渗漏地段用劲土、料石或水泥铺垫河床，以防止或减少河水渗漏。四、河流改道四、河流改道u当煤体上部无足够厚度的隔水地层时，应尽可能将井田范围内的河流、湖泊、池沼等疏干或迁移。 第二节第二节 地面防治水地面防治水五、排（截）洪水和排除地表积水五、排（截）洪水和排除地表积水修排洪沟及水库排泄矿区内的地表积水设置排洪站充滇、平整洼地 第二节第二节 地面防治水地面防治水n井下井下防治水措施可概括防治水措施可概括为五个为五个字，即防、疏、排、截、字，即防、疏、排、截、堵。堵。一、防一、防（一）做好（一）做好矿井水文地质工作矿井水文地质工作做好

6、矿井水文地质工作，重点是查明水源和可能涌水的通道，是各项防治水工作的基础和依据。 第三节第三节 井下防治水井下防治水查明矿井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

7、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。 第三节第三节 井下防治水井下防治水（二）做好水文观测工作二）做好水文观测工作收集当地气象资料、降水量和河流水文资料(流速、流量、水位、枯水期和洪水期等)；查明地表水体的分布、水量及其补给、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。通过探水钻孔和水文观测孔，观测各种水源的水位、水压和水量变化规律，分析水质等 。观测矿井涌水量及其季节性变化规律等。 第三节第三节 井下防治水井下防治水（三）（三）井下井下探放水探放水 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

8、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。 第三节第三节 井下防治水井下防治水 为了保证采掘工作和人身安全，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。如图12-2所示。图 12-2 积水线、探水线和警戒线 1探水起点的

9、确定探水起点的确定积水线积水线：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。警戒线警戒线：积水线外推60m 计为警戒线，一般用红色表示。探水线探水线：应根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料的可靠程度。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 ；1探水起点的确定探水起点的确定 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

10、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 。1探水起点的确定探水起点的确定n 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。1）探水钻孔的主要参数确定 探水钻孔的主要参数有超前距、帮距、密度和允许掘进距离。2探水钻孔的布置方式探水钻孔的布置方式（1）超前距。如图 12-3所示图 12-3 探水钻孔的主要参数示意图2探水钻孔的布置方式探水钻孔的布置方式（2）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。（3）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

11、控制的范围与巷道帮的距离。（4）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。2）探水孔布置方式 （1）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12-4所示。2探水钻孔的布置方式探水钻孔的布置方式图 12-4 扇形探水钻孔2探水钻孔的布置方式探水钻孔的布置方式（2）半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置，如图图 12-5所示。图 12-5 半扇形探水钻孔 2探水钻孔的布置方式探水钻孔的布置方式 n 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

12、配合方式有：3探水与掘进之间的配合探水与掘进之间的配合 （1）双巷配合掘进交叉探水。如图 12-6所示。 （2）双巷掘进单巷超前探水。 （3）平巷与上山配合探水。如图 12-7所示。图12-6 上山巷道探水掘进施工方式 图 12-7 平巷与上山互相配合探水3探水与掘进之间的配合探水与掘进之间的配合（4）隔离式探水。如图12-8 所示。图 12-8 利用石门探水和墙外探水a 石门探水， b 墙外探水3探水与掘进之间的配合探水与掘进之间的配合4探水钻孔的探水钻孔的安全装置安全装置图 12-9 放水钻孔孔口安全装置1 钻杆， 2 150 钻孔， 3 水泥，4 筋条，5 89 钢管， 6 水压表， 7

13、 水阀门 如图 12-9所示u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： 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； 在打钻地点或其附近安设专用电话， 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. 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。 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

14、开钻眼放水；5探放水作业安全要点探放水作业安全要点u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生产的水源全部或部分地疏放出来，是防止矿井水灾最有效的措施。u根据不同类型的水源，可采取不同的疏放水方法与措施。二、疏二、疏1 1疏放老空水疏放老空水1)1)直接放水直接放水当水量不大，不超过排水能力；当水量不大，不超过排水能力；2)2)先堵后放先堵后放与巨大水源有联系，动力储水量大；与巨大水源有联系，动力储水量大；3)3)先放后堵先放后堵虽有补给水源，但补给量虽有补给水源，但补给量不大；不大；4)4)用煤柱或构筑物先隔离，水量大，水质坏，准备好设

15、备用煤柱或构筑物先隔离，水量大，水质坏，准备好设备排，或留排，或留隔水保护隔水保护煤柱。煤柱。2 2疏放含水层水疏放含水层水1)1)地面打钻抽水地面打钻抽水环形钻孔、排形钻孔环形钻孔、排形钻孔2)2)井下疏水巷道疏水井下疏水巷道疏水3)3)用井下钻孔疏水用井下钻孔疏水放射状、排状、立井泄放孔放射状、排状、立井泄放孔 4 4) )巷道与钻孔结合巷道与钻孔结合疏放疏放二、疏二、疏3 3疏放水时的安全注意事项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

16、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二、疏二、疏3 3疏放水时的安全注意事项疏放水时的安全注意事项（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.二、疏二、疏三、排三、排（一）主排水系统（一）主排水系统1主排水泵2主排水管路3主要泵房4主要水仓 新建新建、改扩建矿井或生产矿井的新、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在水平，正常涌水量在1000 m3/h以下时，主要水

17、仓以下时，主要水仓的有效的有效容量应能容纳容量应能容纳8h的正常涌水量。的正常涌水量。（二）采区排水系统（二）采区排水系统（三）井底水窝排水设备（三）井底水窝排水设备l 截截水是利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体水是利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体，临时或永久地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使，临时或永久地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其它地区，减轻水灾危害的重某一地点突水不致危及其它地区，减轻水灾危害的重要措施。要措施。 防水防水煤（岩）柱煤（岩）柱厚度：厚度：最小垂直距离最小垂直距离B BR R，20m20m 防水防水墙墙：地点、承压、材料、墙厚。地点、

18、承压、材料、墙厚。水闸墙是用不透水闸墙是用不透水材料构成的永久性构筑物，用于隔绝有透水危险的区域水材料构成的永久性构筑物，用于隔绝有透水危险的区域。 防防水闸门水闸门：防水闸门一般设置于井下运输巷内，正常防水闸门一般设置于井下运输巷内，正常生产时防水闸门敞开着，当突然发生水患时，闸门关闭将生产时防水闸门敞开着，当突然发生水患时，闸门关闭将水阻挡于闸门之外。水阻挡于闸门之外。四、四、截截l 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

19、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。 五、堵五、堵 第四节第四节 透水事故的处理透水事故的处理一一、透水预兆、透水预兆一般预兆一般预兆 (1)煤层发潮发暗。 (2)煤壁“挂汗”。具有一定压力的积水透过煤岩体的细微裂隙而在煤岩体表面上凝聚成水珠的现象，称为“挂汗”。 (3)煤壁“挂红

20、”。当积水中含有铁的氧化物时，煤岩壁上所挂之“汗”呈暗红色(铁锈使水色变得暗红)，故称为“挂红”。 (4)顶板淋水加大，顶板来压，底板鼓起或产生裂隙并出现渗水。一一、透水预兆、透水预兆 (5)空气变冷，煤壁发凉，产生雾气。 (6)煤层或岩层里发出水叫声。含水层或积水区内的高压水在向煤(岩)壁裂隙挤压时，产生摩擦会发出“嘶嘶”的水叫声。 (7)出现压力水流(或称水线)。这表明离水源已较近，应密切注视水流情况。若出水浑浊，说明水源很近，若出水清净则水源尚远。 (8)工作面合害气体增加。 (9)水的酸度大，味发照，有臭鸡蛋味。1与承压水有关断层水突水征兆与承压水有关断层水突水征兆（1）工作面顶板来压

21、、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12小时至2030 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。一、透水预兆一、透水预兆（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

22、征兆老空水突水征兆（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。一、透水预兆一、透水预兆遇到矿井突水时，可采取以下应急措施：（1）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

23、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。二二 、矿井突水的应急措施、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，