煤矿防治水安全技术新

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1、煤矿防治水安全技术 煤矿水害是与瓦斯、煤尘、顶板、火灾等并列的五大灾害之一，其严重程度仅次于瓦斯列第二。我市地方煤矿随着开采深度和开采条件不断变化，特别是兼并重组后，由于地质资料不清，煤矿受采空区、古空区、奥灰水威胁越来越严重，给矿井水害防治工作带来极大困难，因此，煤矿水害已成为影响我市煤矿安全生产的重大关键问题，所以，搞好水害防治是我市地方煤矿的重点。 一、我市地方煤矿水害基本情况 煤矿兼并重组后，我市共有煤矿110座。其中，受水害威胁的矿井44余座，主要水害类型为古空水、采空区水、奥灰水等。其中，受古空及上覆煤层采空区积水影响的矿井32座；带压及局部带压开采的矿井12座。2000年以来，我

2、市共发生水害事故12起，死亡43人。其中，3人以上事故6起，死亡33人，占全市3人以上（24起）事故总死亡人数的30.5%。分析近几年发生的水害事故，主要原因为：一是防治水主体责任不落实；二是水文地质资料不清楚；三是探放水措施不落实；四是防治水专业技术人才严重缺乏。针对上述存在的问题，我们各级煤炭管理部门、煤矿企业安全管理人员和从业人员必须要有紧迫感、责任感，将煤矿各项防治水措施落到实处。 二 、矿井水害类型 造成矿井水害的水源有：大气降水、地表水、地下水和老空水。 按照水源把矿井水害分成以下几种： （一） 地表水水害：主要水源为大气降水、地表水体（江河、水库、沟渠等）； （二） 老空水水害：

3、主要水源为古井、小窑废巷及采空区积水； （三） 孔隙水水害：主要为第三系、第四系松散含水层孔隙水、流砂水和泥砂等。 （四） 裂隙水水害：主要为砂岩、砾岩等裂隙含水层的水； （五） 岩溶水水害：主要为华北石炭二叠纪煤田的太原群薄层灰岩岩溶水等； 三 、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）。 （一） 水文地质探查技术 1、水文地质试验技术 水文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、

4、各含水层之间的水力联系等。 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

5、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。 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

6、价含水层水文地质条件，确定各含水层之间的水力联系。 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。 （二） 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。 1、地面防治水 地面防治水是指在地面修建各种排水工程，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。 （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

7、、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； （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、沟渠或采取其它防排水措施； （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

8、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； （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。 （5） 加强雨季“三防”（防洪、防排水、防雷电）工作 煤矿企业要建立健全预防暴雨洪水引发煤矿透水事故的组

9、织机构和工作机制。成立以矿长为组长的雨季“三防”领导小组，编制雨季“三防”工作计划，明确雨季“三防”任务和责任。按照煤矿防治水规定的要求进行雨季前的检查。 2、井下探放水 井下探放水是指矿井在采掘过程中运用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板，两帮和前方的含水构造（包括陷落柱、含水层、积水老空区等水体和导水通道的具体位置、产状），并将水体中的积水疏放出来。 （1） 井下透水的预兆 A、煤层发潮发暗 由于水的渗入，煤层变得潮湿，光泽变暗淡。如果挖去一层仍是这样，说明附近有积水。 B、巷道壁或顶板“挂汗” 这是积水通过岩石微小裂隙时，凝聚于岩（煤）壁表面的一种现象。 C、煤层变凉 煤层含水时能吸收人

10、体的热量，用手触摸时有发凉的感觉，并且手放的时间越长感到越凉。 D、工作面顶板淋水加大或出现压力水头。 E、工作面温度降低。 工作面可见到淡淡的雾气，人感到阴凉。 F、水叫 煤岩层裂缝中有水济出，发出“嘶嘶”声，有时还可听到像低沉的雷声。 G、工作面有害气体增加。 因积水区有害气体向外散出，使工作面空气中的二氧化碳、硫化氢气体的含量明显增大。 H、煤壁或巷道壁“挂红”。 老空水一般积存时间较长，水量补给少，通常称为“死水”，所以酸性大，水内有含铁的氧化物或硫化矿物，渗透到煤壁上会出现“挂红”，这是接近老空水的征兆。 （2） 井下探放水设计 采掘工作面探水前，必须编制探放水设计，确定探水警戒线，

11、并采取防治瓦斯和其它有害气体危害等措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低，煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计由矿防治水机构编制或委托有资质的单位编制，经矿总工程师组织审定同意，严格按设计探放水。 A、探放水设计的内容 探放水地区的水文地质条件。主要包括老空积水范围、积水量、水头高度（水压）、正常涌水量、老空与上下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系，以及积水区与其它充水含水层的水力联系程度等。 探放水巷道的开拓方向、施工秩序、规格和支护形式。 探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度、施工技术要求和采用的超前距与帮距。 探放水施工与掘进工作的安全规定。 受水威胁地

12、区信号联系和避灾路线的确定。 通风措施和瓦斯检查制度。 防排水设施。 附有老空位置、积水区与现采区的关系图，探放水钻孔布置的平面图、剖面图、探放水钻孔结构图和避灾路线图。 B、探放水起点的确定 根据一些煤矿的经验，将调查和勘探（包括物探）获得的小窑、老空的分布资料，按照积水线、探水线和警戒线三条线来确定探放水起点。(已执行有掘必探，所有掘进前工作必须探水) 积水线 积水线是指经过调查核实后的积水边界线，也就是采空区的边界范围，其深部界线应根据小煤窑的最深下线划定。 探水线探水线是指沿积水线向外推移一定距离而划出的一条界线。 探水线是探放水的起点。当巷道掘进到探水线位置时，开始进行探放水工作。

13、探水线外推距离的大小根据积水线的可靠程度、水量和水压大小、煤层厚度和硬度以及矿山压力大小等因素确定，一般为20-100米。 根据实践经验，探水线位置确定如下： a、对本矿井开采造成的老空、老巷、水窝等积水区，其边界位置准确，水压不超过1MPa的，探水线位置一般在煤层中外推30米以上，在岩层中外推20米以上。虽有图纸资料，但不能确定积水边界的准确位置时，探水线一般外推60米以上。 b、对有图纸资料可查的老窑，探水线处推60米以上，对没有图纸资料可查的老窑，可根据已了解到的矿井开采最低水平，作为预测的可疑区，或者进行物探控制可疑区，探水线由可疑区外推100米。 c、对已知的断层、陷落柱的探水线，可

14、根据断层、陷落柱所留设的防隔水煤（岩）柱外推20米以上。 警戒线 警戒线是指探水线向外推移一定距离而划出的一条界线。警戒线外推距离根据积水区的位置、范围、水文地质条件及其资料的可靠程度等来确定，一般为50-150米。 当掘进巷道到达警戒位置时，应该注意掘进工作面迎头水情异常变化，如发现有透水预兆，立即提前实施探放水工作，如无异常变化则继续前进。 C、探放水钻孔布设要求 探放老空水、陷落柱水和钻孔水等钻孔，应成组布设，并在前方的水平面和垂直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3米为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5米。 探放断层构造水、岩溶水等钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布设，且底板方向

15、的钻孔不得少于2个。 上山巷道探水时，应采取双巷掘进，其中1条超前探水、汇水，另1条用来安全撤人。双巷间每隔30-50米掘进1道联络巷并加设挡水墙。 D、探放水钻孔的主要参数及布置方式 探水钻孔的主要参数： 超前距 超前距是探放水钻孔终孔位置与掘进巷道超前距离。 当巷道掘进到探水线时，从探水线开始向掘进前方布置钻孔，进行探放水。探放水钻孔的终孔位置始终保持超前巷道一定距离，超前距一般采用20米，薄煤层一般8米。 允许掘进距离 允许掘进距离是经过探水后，证明前方无透水危险的巷道掘进的安全长度。 帮距 帮距是指探放水钻孔中最外侧斜孔到巷道帮的距离。帮距实际是指最外侧斜孔所控制的范围，其距离与超前距相同，一般不少于3米。 钻孔密度 钻孔密度是指在允许掘进距离的终点位置。 钻孔密度一般不得超过3米，防止漏掉前方、两侧和顶底板积水的老巷。 E、探放水钻孔布置方式 探放水钻孔的布置方式根据巷道类型、煤层厚度与产状确定，主要布置方式有扇形和半扇形布置。 扇形布置主要应用在巷道处于三面受水威胁的地区。 半扇形布置方式主要是在积水区肯定位于巷道一侧时。 （三） 矿井防治水主要名词解释