礦井水文地質(zhì)條件及礦井的排水能力

礦井水文地質(zhì)條件及礦井的排水能力

礦區(qū)內(nèi)的大氣降水、地表水和地下水通過各種渠道流入井，稱為井涌。當(dāng)?shù)V井涌水量超過礦井正常的排水能力時(shí),將發(fā)生水災(zāi)。凡是影響礦井正常生產(chǎn)活動(dòng)、威脅礦井安全生產(chǎn)、增加生產(chǎn)成本和使礦井局部或全部被淹沒的礦井涌水事故,稱為礦井水災(zāi)。1地下水開采除廢引發(fā)的洪水礦井水的來源比較多,主要有大氣降水、地表水、含水層(帶)水和老窯水等,除此之外,還有埋藏在地表以下第一個(gè)融水層以上的潛水,處于兩個(gè)隔水層中間的承壓水,處于斷層破碎帶中的斷層水等。其中,承壓水對(duì)礦山生產(chǎn)威脅極大,而斷層水往往水源充足,對(duì)礦井的威脅也非常大?，F(xiàn)根據(jù)礦井水的來源、影響因素等對(duì)礦井水災(zāi)成因進(jìn)行歸納,分述如下:(1)地表水防治措施不得當(dāng),或工程質(zhì)量低劣,會(huì)使雨季時(shí)大量地表水經(jīng)由井筒或塌陷裂隙灌入井下,造成礦井水災(zāi)。(2)水文地質(zhì)情況不清,井巷位置設(shè)計(jì)不合理,將井巷設(shè)計(jì)在不良的地質(zhì)條件下或距含水層太近,導(dǎo)致透水。未掌握礦區(qū)內(nèi)老空區(qū)積水、充水?dāng)鄬?、陷落柱、鉆孔、強(qiáng)含水層水量和水壓等水文地質(zhì)情況,在施工中導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)等情況發(fā)生,造成水災(zāi)事故。(3)在水文地質(zhì)條件復(fù)雜、有突水淹井危險(xiǎn)的礦井,沒有按要求設(shè)置防水閘門,或防水閘門安設(shè)不合格,或年久失修關(guān)閉不嚴(yán),當(dāng)水災(zāi)發(fā)生時(shí)不能隔斷水流而造成淹井事故。(4)管理不善,井下亂采亂挖,越界越層開采現(xiàn)象嚴(yán)重,破壞設(shè)置的防水煤柱導(dǎo)致透水事故發(fā)生。排水設(shè)備失去效能不更新,水倉不按時(shí)清挖,發(fā)生突水事故時(shí),致使水倉失去排水能力而造成淹井。(5)巷道掘井過程中沒有執(zhí)行“有疑必探,先探后掘”的探放水原則,盲目施工,致使巷道穿越積水老窯、打穿含水層,或遭遇連接各水體的不合格封閉鉆孔等情況發(fā)生,從而造成礦井突水事故。(6)采掘工作面透水前,一般會(huì)有相應(yīng)的預(yù)兆發(fā)生,如掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起、水色發(fā)渾、有臭味、有毒有害氣體增加等現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)上述透水預(yù)兆時(shí),說明已接近水體,此時(shí)應(yīng)立即停止作業(yè),并報(bào)告礦調(diào)度室,采取有效措施,以防止透水事故的發(fā)生。如果出現(xiàn)透水征兆而未察覺、未重視,或者干脆未報(bào)告、未處理,或處理方法不當(dāng)而造成透水事故。2礦山洪水的風(fēng)險(xiǎn)2.1煤礦安全生產(chǎn)面臨的主要障礙礦井突然涌水,或者涌水量超過礦井的排水能力,不能及時(shí)從井下排出時(shí),要么造成井巷或采區(qū)被淹,要么造成財(cái)產(chǎn)損失,甚至于造成人員傷亡,對(duì)煤礦安全生產(chǎn)造成重大影響。如果排水系統(tǒng)不完善,礦井涌水任意流淌,井巷內(nèi)到處是泥水,即使井下工作人員的作業(yè)環(huán)境惡化,又給煤礦的安全生產(chǎn)帶來不利因素。同時(shí),頂板淋水、煤壁滲水等因素會(huì)使巷道內(nèi)空氣濕度加大,影響井下職工的身體健康,而職工是井下作業(yè)的控制者,從而給井下的安全生產(chǎn)埋下隱患。2.2影響煤炭的生產(chǎn)礦井突然涌水,不僅會(huì)增加井下排水投資,而且使得煤炭開采成本增加。井下排水要安裝水泵,水泵工作又要消耗大量的工業(yè)用電,大量排水就要花費(fèi)大量的電費(fèi),從而增加煤炭生產(chǎn)的成本。礦井水量越大,排水設(shè)備和排水費(fèi)用就越高,不僅增加了煤炭生產(chǎn)成本,而且給管理工作帶來了難度。同時(shí),礦井水對(duì)井下的機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用,縮短其使用期限,從而也增加了煤炭生產(chǎn)成本。因此,礦井水災(zāi)的發(fā)生,使得煤炭的生產(chǎn)成本提高,直接影響著煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。2.3巷道排水效果差礦井涌水量過大時(shí),會(huì)使巷道充滿積水,給井下運(yùn)輸來帶影響,同時(shí)井巷積水會(huì)破壞巷道頂?shù)装鍘r石的穩(wěn)定性,使支護(hù)工作復(fù)雜化,并給巷道的維護(hù)工作增加困難。巷道積水還給井下工作人員帶來影響,使其工作環(huán)境變得更加惡劣,從而影響煤礦的井下正常采掘,給煤礦生產(chǎn)帶來影響。2.4來一定的困難礦井涌水給建井、掘進(jìn)、采煤以及機(jī)電設(shè)備等管理工作帶來一定的困難。由于涌水發(fā)生,影響了正常的煤礦生產(chǎn),給安全帶來隱患,使得井下不能按照正常計(jì)劃向前掘進(jìn),從而導(dǎo)致管理工作不能正常進(jìn)行,嚴(yán)重影響煤礦的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3產(chǎn)的前提下,采用其防治結(jié)合的方法,在做防治礦井水災(zāi)的原則是在保證礦井安全生產(chǎn)的前提下,以防為主,防治結(jié)合。礦井水災(zāi)的防治方法,可歸納為“查、探、放、截、堵、排”6個(gè)字的綜合防治措施。3.1礦井水資源調(diào)查水文地質(zhì)資料是制定礦井水災(zāi)防治措施的依據(jù)。因此,要制定防治水計(jì)劃,必須查明礦井水源和可能涌水的通道,并按計(jì)劃組織具體實(shí)施,保障礦井安全。(1)收集地面氣象、降水量與河流水文資料,查明地表水體分布、水量和補(bǔ)給、排泄等情況。(2)查明洪水對(duì)礦井的影響程度,掌握井田范圍內(nèi)含水層的情況。(3)調(diào)查老窯和現(xiàn)采礦區(qū)的開采范圍、采空區(qū)的積水和分布狀況。(4)掌握斷層和裂隙的分布情況以及采動(dòng)后頂板破碎及地表陷落情況。3.2先探后采,保證采區(qū)安全當(dāng)采掘工作面接近有突水危險(xiǎn)區(qū)域時(shí),就存在突水災(zāi)害發(fā)生的可能性,此時(shí),必須把握“有疑必探,先探后采”的基本原則,這是預(yù)防井下水災(zāi)發(fā)生的重要措施。采用探放水方法,查明采區(qū)前方的水情,并將水有控制地放出,可以保證采掘工作面的安全。根據(jù)不同類型的水情,可采取不同的疏放水方法和措施。3.3地下水開采區(qū)的防水做法井下截水是利用設(shè)置防水煤(巖)柱、水閘墻、水閘門等截水設(shè)施,臨時(shí)或永久地截住涌水,在礦井突水災(zāi)害發(fā)生時(shí),隔離巷道或者封閉采區(qū),使某一地點(diǎn)突水不致危及整個(gè)礦井,減輕突水災(zāi)害的影響。(1)防水煤(巖)柱。在水體下、含水層下、承壓含水層上或?qū)當(dāng)鄬痈浇删驎r(shí),在可能發(fā)生突水處的外圍留設(shè)一定寬度的煤(巖)柱,以防止地表水或地下水涌入工作地點(diǎn),形成水災(zāi)。在相鄰礦井的分界處,必須留防水煤柱。礦井以斷層分界時(shí),必須在斷層兩側(cè)留設(shè)防水煤柱。(2)水閘墻。在需要永久截堵水而平時(shí)無運(yùn)輸、無行人的地點(diǎn)設(shè)置水閘墻,將危險(xiǎn)區(qū)域隔離開。水閘墻可分為臨時(shí)水閘墻和永久水閘墻兩種。前者一般用木料或磚料砌筑,后者則采用混凝土或鋼筋混凝土澆灌。(3)水閘門。水閘門一般設(shè)置在可能發(fā)生涌水需要堵截,而平時(shí)仍需運(yùn)輸行人的巷道內(nèi),如:井底車場(chǎng)、井下水泵房、變電所的出入口處以及涌水互相影響的區(qū)域之間。一旦發(fā)生水災(zāi),立即關(guān)閉閘門,把水災(zāi)限制在局部地區(qū),保證礦井其他區(qū)域的正常工作。3.4巷道地層強(qiáng)度注漿堵水就是將配制的漿液壓入井下巖層空隙、裂隙或巷道中,使其擴(kuò)散、凝固和硬化,使巖層具有較高的強(qiáng)度、密實(shí)性和不透水性,繼而達(dá)到封堵截?cái)嘌a(bǔ)給水源和加固地層的目的。注漿堵水是礦井防治水災(zāi)的重要手段之一。3.5礦山防治水效果礦井排水是利用排水設(shè)備,將流入礦井的水直接排至地表的防治水方法,是煤礦生產(chǎn)中的基本環(huán)節(jié)。為了排除井下涌水,就要修建水倉,安設(shè)水泵和水閘門,挖砌水溝,形成一套完整的井下排水系統(tǒng)。目前,我國煤礦在排水方面應(yīng)用了許多新技術(shù)和新設(shè)備,如水泵自動(dòng)化控制技術(shù)、密閉水泵房以及采用大孔徑直通式排水孔分散排水等,均取得了良好效果,對(duì)礦山防治水做出了貢獻(xiàn)。礦井井下排水要滿足《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB20426—2006)。根據(jù)礦井水的水質(zhì)特點(diǎn),井下水采用一體化凈水器混凝、沉淀、過濾處理。礦井水由井下提升至預(yù)沉調(diào)節(jié)池,之前加入混凝劑,并經(jīng)管道混合器使混凝劑與礦井水充分混合。井下水經(jīng)過初步沉淀和調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量后提升進(jìn)入全自動(dòng)高效凈水器(集混凝、沉淀、過濾于一體),出水自流進(jìn)入中間水池。經(jīng)消毒后一部分水由泵提升進(jìn)入井下灑水清水池通過靜壓供井下消防、灑水;另一部分由泵提升進(jìn)入精濾、活性炭過濾器進(jìn)行深度處理,處理后的水自流至生活清水池,消毒后由泵提升至工業(yè)場(chǎng)地的日用消防生活水池。預(yù)沉調(diào)節(jié)池排泥、凈水器排泥,以及反沖洗水和活性炭過濾器的反沖洗水均排入濕泥池,污泥提升至污泥濃縮池濃縮后,用污泥泵打入污泥脫水間,污泥脫水后泥餅外運(yùn),上清液回流至預(yù)沉調(diào)節(jié)池。4礦井洪水防治礦井水災(zāi)是煤礦常見的一種災(zāi)害,對(duì)煤礦正常生產(chǎn)有著重要的影響。本文從礦井水的來源、影響因素等出發(fā),對(duì)