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1、,通 风 安 全 学 第十二章 矿山防水,河南工程学院 安全工程系,第十二章 矿山防水,本章的主要内容： 了解地面防治水的措施；掌握井下防治水的主要措施，了解矿井突水征兆及处理措施。 本章的重点与难点： 矿井突水征兆及井下防治水的措施。,我国近年煤矿典型水害事故： 2004年3月7日，新疆哈密煤业（集团）有限责任公司井采公司二井发生透水事故，24名矿工被困井下，9人死亡。 2005年8月7日，广东省梅州市大兴矿发生突水事故，造成121人死亡。 2007年8月18日，山东省新泰市华源有限公司发生一起地表水溃入井下事故，造成171人死亡。 2011年5月29日, 贵州贵阳市富宏煤矿南下山掘进工作面
2、发生透水事故，造成13人死亡。,第十二章 矿山防水,一、矿井水灾 煤炭生产主要是在地下进行，地下水是直接威胁生产的不安全因素之一，它是采矿工作者的重要研究对象。 凡影响、威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没并造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为矿井水灾。 造成矿井水害的水源主要有：大气降水、地表水、含水层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等。,第一节 地面防治水,二、矿井水灾的来源 （一）地面水源 1大气降水 主要形式是下雨下雪。地面的雨雪水是地下水的主要补给来源，同时也可能通过裂隙或井巷直接灌入井下。 1996年8月4日，太原市下暴雨，34小时降雨314毫米，滚滚山洪经
3、小煤窑进入地下，使两座国统大型煤矿的6.4万米井巷被淤死，毁坏井下采煤设备2929台，80余名矿工被洪水围困在井下 ，造成重大经济损失和人员伤亡。,第一节 地面防治水,二、矿井水灾的来源 （一）地面水源 2地表水 地表水：河流、湖泊、水库和积水洼等，能够通过裂隙、井巷、断层、溶洞等直接灌入井下，也可作为地下水的补给来源。 1977年12月19日，吉林辽远梅河一井，在采掘时与地面水库冒通，造成64人死亡，93人负伤的重大事故。,第一节 地面防治水,（二）地下水源 1含水层水 当井下开拓巷道时，打到某些岩层，水就从岩层中涌出。那么地下水为什么能在某些岩层中存在呢？这是因为在一些岩层或砂土层中存在着
4、许多空隙，当大气降水或地表水渗入地下时，岩土层中的空气就成为地下水聚居的场所，这些即含地下水而又透水的岩层，称为含水层。,第一节 地面防治水,（二）地下水源 2断层水 断层地带岩石破碎，易于积水。特别是断层与河流或含水层相通时，造成的水灾危害更大。 1935年德国统治的山东省淄博矿务局洪山矿，由于不采取有效的探放水等措施，在掘进巷道接近裂隙较大的周瓦庄断层时，由于该断层和当地的朱龙河相通，使河水大量灌入井下，平均涌水量达643m3/min，78小时后整个矿井被淹没，夺去了536名矿工的生命，成为世界上最大的水灾事故之一。 3老空水 古代的小煤窑和近代煤矿的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而积
5、存的地下水，称为老空水。,第一节 地面防治水,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。 根据矿区不同的地形、地貌及气候，应从下列几方面采取相应的措施： 1慎重选择井筒位置：井口（平硐口）和工业场地内主要建筑物的标高应在当地历年最高洪水位以上。 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加强雨季前的防讯工作,第一节 地面防治水,矿井防治水可归纳为六个字： 查、探、放、排、堵、截,第一节 地面防治水,一、做好矿井水文观测与水文地质工作(查) 1做好水文观测工作-收集地表水、井下水源的水压、水位、和水量、井下涌水量变化。 1)收集地面气象、
6、降水量与河流水文资料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）查明地表水体的分布和水量。 2)通过对探水钻孔或水文观测孔中的水压、水位和水量变化的规律，水质的分析，查明矿井水的来源，以及矿井水和地下水，地表水的补给关系。 3)观测矿井涌水量及其季节性变化规律等。,第二节 井下防治水,一、做好矿井水文观测与水文地质工作(查) 2做好矿井水文地质工作 为了查明水源和可能涌水的通道，在矿井建设和生产过程中，应不断积累和掌握以下情况： 1) 冲击层的厚度和组成，各分层的含水、透水性能。 2) 断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度，破碎带范围和含水、导水性能。 3) 矿井含水层和隔水层的数量、位置、厚度、岩性
7、，各含水层的涌水量，水压、渗透性以及距开采层的距离。 4) 调查老窑和现采小窑的开采时间，开采方法、开采深度、开采范围，积水区域及分布状况。,第二节 井下防治水,一、做好矿井水文观测与水文地质工作(查) 2做好矿井水文地质工作 5) 检查勘探钻孔的填实状况及其透水性能。 6) 开采过程中围岩破坏范围及地表塌陷情况，观测塌陷带、裂隙带，沉降带的高度，以及采动对涌水量的影响，从而判断能否透水。 7) 井巷出水点的位置及其水量；老窑积水范围、标高和积水量，都必须绘在采掘工程图上。水淹区域应标出探水线的位置。探水线的位置确定，必须报矿总工程师批准。采掘到探水线位置时，必须探水前进。,第二节 井下防治水
8、,二、井下探水(探) “有疑必探，先探后掘”是采掘工作必须遵循的原则。 遇下列情况之一者时，必须探水： (1)接近水淹井巷、老空、老窑或小窑时； (2)接近含水层、导水断层、陷落柱时； (3)接近可能出水钻孔和各类防水煤柱时； (4)接近可能与地表水体相通的断裂破碎带或裂隙发育带时； (5)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。,第二节 井下防治水,二、井下探水(探) 1、探水起点的确定 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。通常将积水及附近区域划分为三条线：积水
9、线、探水线和警戒线，并标注在采掘工程图上。 1)积水线积水区域范围线；水位标高，积水量标注于图中； 2)警戒线从探水线再向外平行推移50150m所确定的一条界限。掘进巷道进入这一界限后，应警惕积水的威胁。如发现有透水征兆，应提前探放水，无的话继续掘进。到达探水线时，作为正式探水的起点 ；,第二节 井下防治水,二、井下探水(探) 1、探水起点的确定 3)探水线沿积水线外推60150m的距离划一条线即为探水线。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。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、采空区和巷道遭受矿山压
10、力破坏等因素确定。,第二节 井下防治水,二、井下探水(探) 1、探水起点的确定 探水线规定：对于老窑、采空区、峒室等积水清楚，P1Mpa，岩层不小于20m，煤层不小于30m；积水区位置边界不清楚，最小不小于60m；小窑、断层等，不小于60m；石门揭含水层不小于20m。,第二节 井下防治水,二、井下探水(探) 2、探水钻孔布置 1)探水超前距离、允许掘进距离、帮距和密度确定：,第二节 井下防治水,二、井下探水(探) 2、探水钻孔布置 1)探水超前距离、允许掘进距离、帮距和密度确定： (1)超前距：探水钻孔终孔位置应始终超前掘进进工作面一段距离，该段距离称超前距。一般不小于20m (2)允许掘进距
11、离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度。 (3)帮距：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。其值应与超前距相同。 (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。一般不超过3m，以免漏掉积水区。,第二节 井下防治水,二、井下探水(探) 2、探水钻孔布置 2)探水钻孔布置，原则：巷道掘进所占空间应有钻孔控制，且钻孔间距小于巷道高度、宽度、或煤层厚度。 (1)平巷钻孔，主要是探巷道上帮小窑老空水，钻孔呈扇形布置在巷道上帮。依据煤层厚薄及巷道沿底、顶掘进不同，布孔方式也不一样。对于薄煤层，3组，每组12个钻孔；厚煤层，3组，每组不少于3个钻孔,第二节
12、井下防治水,二、井下探水(探) 2、探水钻孔布置 (2)上山巷道钻孔布置，钻孔呈扇形布置于巷道前方，薄煤层布置5组，每组12孔；厚煤层布置5组，每组不少于3孔，且每组钻孔至少有一孔见顶成底，钻孔水平夹角及倾斜角要求与平巷钻孔相同。,第二节 井下防治水,三、放水（疏） 有计划地将威胁性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一。 1疏放老空水 1)直接放水 当水量不大，不超过矿井排水能力时，可利用探水钻孔直接放水 2)先堵后放 当老空区与溶洞水或其他巨大水源有联系，动力储量很大，一时排不完或不可能排完，这时应先堵住出水点，然后排放积水。,第二节 井下防治水,三、放水（疏） 1疏放老空水 3
13、)先放后堵 如老空水或被淹井巷虽有补给水源，但补给量不大，或在一定季节没有补给在这种情况下，应选择时机先行排水，然后进行堵漏，防漏施工 4)先隔后放 如果水量过大，或水质很坏，腐蚀排水设备，这时应暂先隔离，做好排水准备工作后再排放;如果防水会引起塌陷，影响上部的重要建筑物或设施时，应留设防水煤柱永久隔离。,第二节 井下防治水,三、放水（ 疏 ） 2疏放含水层水 1）地面疏放水 在地面打钻或打大口径水井，利用潜水泵或探井泵抽排，以降低地下水位。它适合于埋藏较浅，渗透性良好的含水层。施工快、疏排能力强、见效快而又安全。 2）利用疏干巷道疏水 如果煤层顶板有含水层，可把采区巷道提前掘进，使含水层的水
14、通过其空隙河裂隙疏放出来。 3）钻孔疏水 可在计划疏水降压的不突水部位先掘巷道然后在巷道中每隔适当距离向含水层打钻。 4）巷道和钻孔结合疏放,第二节 井下防治水,四、截水 在探到水源时，由于条件所限无法放水，或者能放水但不合理，便需要截水。 截水是利用水闸墙、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。,第二节 井下防治水,四、截水 防水煤（岩）柱厚度：“规程执行说明”规定，掘进巷道与积水体之间的隔离煤（岩）柱，其员小垂距不得小于巷道掘凿高度的10倍。井田边界隔离煤往最小值不应小于20 m，断层各侧的隔离煤柱也
15、不应小于20 m。 防水墙：地点、承压、材料、墙厚。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。 水闸门：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，闸门关闭将水阻挡于闸门之外。,第二节 井下防治水,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，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。,第二节 井下防治水,一、矿井突水征兆 凡是井巷掘进及工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产
16、生的突水事故称矿井突水。 突水前，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常统称为“突水征兆”。,第三节 矿井突水及其处理,一、矿井突水征兆 1与承压水有关断层水突水征兆 工作面顶板来压、掉渣、片帮、支架倾倒等；底膨胀、底鼓张、底“爆”响声；先出小水、再出大水；采场或巷道瓦斯涌出量增大。,第三节 矿井突水及其处理,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。,第三节 矿井突水及其处理,3老空水突水征兆 (1)煤层发潮、色暗无光。有此现象时把煤壁剥挖下一薄层做进一步观察若仍发暗，表明附近有水，若里面煤干燥光亮则为从附近顶板上流下的“表皮水”所造成 (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，似流汗一样其他地层中若积水
