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1、第二篇 煤矿井下 水害防治,第一章 矿井水害防治 第一节 矿井水的主要来源及类型,一、矿井水的主要来源及充水通道 决定矿井出现水害的两个必备条件是矿井水源和涌水通道。 矿井水主要来源于两个因素：即自然因素与人为因素。自然因素有降雨和融雪、地表水体(河流、湖泊、水库、池塘等)、地质条件(地下含水层、岩石孔隙、裂缝、断层破碎带与地表水或地下水相通、喀斯特溶洞等)。人为因素有废弃的老窑、井巷或采空区积水。 矿井涌水量有大有小，完全没有涌水的矿井是很少的。矿井涌水严重，可造成矿井水灾，淹井停产，甚至人员伤亡和设施破坏。涌水轻微也会恶化井下环境，给建井、掘进、采煤以及机电设备的管理等都带来一定的困难，影
2、响生产效率，增加生产成本。,另外，有些矿井水还有很强的腐蚀性，尤其对金属材料及机电设备的腐蚀更为明显，这对矿井生产是非常不利的。 矿井水灾是煤矿“五大自然灾害”之一。煤矿领导与职工必须共同努力做好矿井水害防治工作，杜绝水灾事故的发生。应让每一个井下职工都应该了解一些矿井水的知识，以及发生透水时的措施、避灾路线等。 做好防治水工作，应该首先摸清矿井水文地质情况，在此基础上，制订出与矿井水做斗争的措施。,（一）矿井水常见的来源（充水水源） 1大气降水。大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床充水都直接或间接与大气降水有关。另外，部分降雨可直接灌入井筒使在前进充水。因此，大气降水主要通过入渗补给地下
3、水，成为矿井充水的常见水源。 2地表水。当矿区内有河流、水库、水池、积水洼地等地表水体存在时,这些水就有可能沿河床沉积层孔隙、构造破碎带或产状有利于水体入渗的岩层层面补给浅层地下水,再补给煤系地层中的含水层,或通过采煤产生的裂隙直接补给矿井。所以，地表水能否成为矿井水源，除了开采深度条件外，还与地层构造和采煤方法有关。,3地下水水源。地下水是大部分矿床的直接补给水源,主要指煤层顶板和底板含水层中的水。地层中都或多或少地夹有含水层，含水层的规律、富水性以及水的补给条件，是决定矿井充水程度的根本因素。 当矿井揭露或通过含水层时,赋存于含水层中的水就涌向坑道,成为矿井的充水水源。,根据地下水的赋存状
4、态和赋存位置不同，将地下水分为如下几种： （1）孔隙水松散岩层空隙中的水。 （2）裂隙水坚硬岩层裂隙中的水。 当煤岩层受力后遭到破坏产生断裂，形成断裂面，而失去连续性和完整性的构造形态叫断裂构造。裂隙是断裂面两侧煤岩层发生断裂并失去连续性和完整性，但没有发生明显位移的断裂构造。许多有规则的裂隙组合将煤岩石分割成一定几何形状的岩块，这种裂隙的总体被称为节理。煤岩层被断裂后，断裂面两侧的煤岩层发生明显位移的叫断层。,根据形成的原因，一般将裂隙分为原生裂隙、构造裂隙和压力裂隙三类： 原生裂隙 构造裂隙 压力裂隙,（3）岩溶水较厚的石灰岩中裂隙或溶洞中的水。 （4）老空积水旧时的小煤窑、采空区或废旧巷
5、道，由于长时期停止排水而积聚的地下水。 4生产用水。 井下发生的水灾，有时是一种水源造成的，有时是由几种水源同时造成的，并且要有通道把水充进矿井巷道中。因此，我们要把矿井水的来源与通道都搞清楚，做到心中有数，就可以防患于未然。,（二）矿井充水通道 1人为行成的充水通道 （1）顶板冒落裂隙带 （2）地表塌陷带 （3）封孔质量不严的钻孔 （4）井筒 2天然形成的充水通道 （1）孔隙、裂隙 （2）岩溶（溶隙）可溶性岩石中的空隙成为充水通道。 （3）断层破碎带 可见，只有充水水源，没有充水通道是不会发生矿井涌水的。,二、矿井水害的名词与类型 （一）矿井水害及其相关名词 (1)矿井水：凡是在矿井开拓、采
6、掘过程中渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，统称为矿井水。 (2)矿井突水（简称突水）：凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然发生的出水事故，称为矿井突水。 矿区内的大气降水、地表水、地下水通过各种通道涌入井下，称为矿井涌水。当矿井涌水量超过矿井正常的排水能力时，将发生水灾。,(3)矿井水害：凡是影响矿井正常生产活动、威胁矿井安全生产、增加原煤生产成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井涌水事故，称为矿井水灾（亦称矿井水害）。 水源进入矿井的可能通道有：井筒、断层破碎带、采掘形成的裂缝、陷落柱、
7、采空区、井下巷道和封堵不严的钻孔等。 （4）矿井正常涌水量：是指矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。 （5）矿井最大涌水量：是指矿井开采期间，正常情况下矿井涌水量的高峰值。主要与人为因素和降雨量有关。,（6）安全水头值，是指不致引起矿井突水的承压水头最大值（隔水层能承受含水层的最大水头压力值）。 （7）导水裂缝带，是指开采煤层上方一定范围内的岩层发生垮落和断裂，产生裂缝，且具有导水性的岩层范围。 （8）隔水层厚度：是指开采煤层底板至含水层顶面之间隔水的完整岩层的厚度。 （9）带压开采：是指在具有承压水压力的含水层上进行的采煤。承压水是指处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水）。
8、 （10）水淹区域：被水淹没的井巷和被水淹没的老空区的总称。 （11）老空：采空区、老窑和已经报废的井巷的总称。,（二）矿井水害类型,矿井水害类型,第二节 矿井水灾发生的原因与预兆 一、矿井发生水灾的原因 1地面防洪、防水措施不当或管理不善。 2水文地质情况不清。 3井巷位置设计不当。 4井巷施工措施不力，工程质量低劣。 5测量错误，导致巷道穿透积水区。 6井下无防水闸门或虽有而管理不善。 7出现透水预兆未觉察，或未被重视或处理不当造成透水。 8排水系统不完善、排水设备能力不足或设备不完好。 9排水设备、设施平时维护不当。 10应安设防水闸门而未安设，或防水闸门不合格、失效。 11钻孔封闭质量
9、不合格或没有封孔。,二、发生矿井水灾(突水)前的预兆 矿井突水（透水）是指煤矿在正常生产中大量地下水突然集中涌入井巷的现象。矿井突水的原因，是因为工作面周围存在着承压水体，井下采掘活动破坏了煤岩体原有的平衡，承压水通过断层、隔水层和煤层的薄弱处进入采掘工作面。突水水源可来自底板、顶板、老采区、老窑、地表等。 （一）矿井水害对矿井的危害 1局部停工停产，淹井，人员伤亡或财产损失。 2增加工作量和原煤生产成本，加大管理工作难度。 3矿井水腐蚀井下金属设备，缩短其使用寿命。 4恶化井下作业环境，影响生产效率和职工身体健康。,（二）矿井透水前的预兆 1煤壁“挂汗”。在水压的作用下，水通过煤岩裂隙缝渗透
10、到煤岩壁表面，聚结成水珠，表明工作面已接近积水区。但有时空气中的水分遇到低温煤块，会凝结水珠，这是一种假象；识别这种假象可采取“剥皮”的方法，将“挂汗”发潮的煤面剥去一层，观察新露煤面是否也“挂汗”，如果仍有结汗、发潮现象，则是透水前的预兆。 2煤壁“挂红”。矿井水中若含有含铁的氧化物，它通过煤岩裂隙渗到采掘工作面煤岩的表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫做“挂红”。一般表明工作面已接近积水区。,3空气变冷。工作面接近积水区时，空气温度会骤然下降，煤壁发凉，人进去会有阴冷的感觉，而且时间越长越觉明显。但有地热问题的矿井，由于地下水温高，当工作面接近积水区时，温度反而会升高。 4出现雾气。如果工
11、作面温度较高，靠近积水区时，因为积水温度低于工作面温度，积水渗到煤岩壁上，由于蒸发而形成雾气。 5水叫声。含水层或积水区内的高压水向煤岩壁裂隙（渗透）挤压时，与两壁摩擦会发出“嘶嘶”声，说明采掘工作面距积水区或水源较近，透水即将发生。这时必须立即停止工作，发出警报，撤出人员，并立即报告相关领导及调度室。,6矿山压力显现增加。顶板来压，产生裂缝，出现淋水或顶板淋水加大，出现压力水；片帮、冒顶次数增加；煤层失去光泽、变得潮湿，表明已接近积水区。 7工作面有害气体增加，水色发浑，有臭味(硫化氢)。说明积水区向外散发瓦斯、二氧化碳和硫化氢等。这是接近老空区的象征。 8底板鼓起。可能是工作面遇到底板承压
12、含水体，由静水压作用而引起。这是突水的预兆，但要与单独的矿山压力引起的底鼓区分开。因而，巷道发生底鼓时，一方面要派人监视底鼓的发展变化，另一方面报告矿调度室，值班负责人应立即通知有关人员到现场观察和查阅水文资料，有水渗出或出水点时，则可能突水。,值得注意的是：上述征兆，并不是每个采掘工作面透水前都一定要全部出现，有时可能出现一两个，透水事故也就发生了。 由于矿井水的来源不同，发生透水前的征兆各有特点： 1老空水透水征兆。由于老空水积水时间长，水量补给较差，称为“死水”，透水时有“挂红”现象、有臭味，这两种现象表明工作面接近的水源是老空水，具有酸性大、水味涩的特点。 2溶岩水透水征兆。由于长期侵
13、蚀溶岩，透水成灰色或黄色，带有臭味。 3断层水透水征兆。断层水多为“活水”，透水前很少“挂红”。采掘工作面接近含水断层破碎带时，会出现来压、淋水增大现象。,三、发现透水预兆时的紧急处理措施 煤矿安全规程第二百六十六条 采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。 煤矿防治水规定第八条 煤矿企业、矿井的井田范围内及周边区域水文地质条件不清楚的，应当采取有效措施，查明水害情况。在水害情况查明前，严禁进行采掘活动。 煤矿
14、井下职工不管发现上述何种透水预兆，都必须立即停止采掘工作，撤出作业人员到安全地点，采取有效安全措施，分析查找透水原因。,若是水情紧急，透水即将发生，必须立即发出警报迅速采取果断措施进行处理，及时撤出所有受水害威胁地点的人员。如果透水已经发生，处于灾区和受水害威胁地点的人员应按照矿井规定的避灾路线，或根据当时当地的实际情况选择距离最短、最安全的路线，迅速撤离灾区。撤离时要避开水头压力和水流方向，向上水平或高于透水巷道的地点撤离；在斜巷行走或作业的人员听到来自上方的水流声或看见水流，应迅速就近找躲避硐室或交叉巷道躲避，避过水头再行撤离或者等待救援,无处躲避时应迅速靠帮背向来水方向、抓牢棚腿、水管、
15、压风管等固定物；沿平巷、上下山巷道撤退时,要用手抓住巷道两帮的管线（水管、压风管）,防止被水冲走；迫不得已也可进入有风流通过的上山独头巷道躲避。 采取边探边掘的，探水眼必须超前掘进巷道，达到要求的超前安全距离。,四、矿井发生灾害事故时现场人员的行动原则 1及时报告灾情 发生灾害事故后，事故地点附近的人员应尽量了解或判断事故性质、地点和灾害程度，并迅速地利用最近处的电话或其他方式向矿调度室汇报，同时迅速向事故可能波及的区域发出警报，使其他工作人员尽快知道灾情。在汇报灾情时，要将看到的异常现象（火烟、飞尘等）、听到的异常声响、感觉到的异常冲击如实汇报，不能凭主观想象判断事故性质，以免给救灾指挥者造
16、成错觉，影响救灾。,2积极抢救 灾害事故发生后，处于灾区以及受威胁区域的人员，应沉着冷静。根据灾情和现场条件，在保证自身安全的前提下，采取积极有效的方法和措施，及时投入现场抢救，将事故消灭在初起阶段或控制在最小范围，最大限度地减少事故造成的损失。在抢救时，必须保持统一的指挥和严密的组织，严禁冒险蛮干和惊慌失措，严禁各行其事和单独行动；要采取防止灾区条件恶化和保障救灾人员安全的措施，特别要提高警惕，避免中毒、窒息、爆炸、触电、二次突出、顶帮的二次跨落等再生事故发生。,3安全撤离 当受灾现场不具备事故抢救的条件，或者可能危及人员的安全时，应由在场负责人或有经验的老工人带领，根据矿井灾害预防和处理计划中规定的撤退路线和当时当地的实际情况，尽量选择安全条件好、距离最短的路线，迅速撤离危险区域。在撤退时，要服从领导，听从指挥，根据灾情使用防护用具；遇有留煤眼、积水区、跨落区等危险地段，应先探明情况，谨慎通过。 4妥善避灾 如无法撤退（通路被冒顶阻塞、在自救器有效工作时间内不
