第四章-礦井水災(zāi)防治修改---副本

第四章礦井水災(zāi)防治

目錄第一節(jié)基本概念及理論概述第二節(jié)礦井防治水

第三節(jié)

礦井突水事故處理

復(fù)習(xí)題

問(wèn)題思考第一節(jié)基本概念及理論概述

主要內(nèi)容一、

礦井水災(zāi)及其對(duì)生產(chǎn)的影響

二、礦井充水程度指標(biāo)三、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件四、礦井水災(zāi)的影響因素五、造成礦井水災(zāi)的主要原因(1）對(duì)勞動(dòng)條件及生產(chǎn)效率影響很大。(2）增加煤炭生產(chǎn)成本。(3）縮短了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。(4）給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響.一、礦井水災(zāi)及其對(duì)生產(chǎn)的影響二、礦井充水程度指標(biāo)生產(chǎn)礦井常用含水系數(shù)（KB）或礦井涌水量(Q)兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示礦井充水程度。1.含水系數(shù)含水系數(shù)KB的計(jì)算公式為：

KB=Q/P（4-1-1）根據(jù)含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4個(gè)等級(jí)：①充水性弱的礦井：KB<2m3／t；②充水性中等的礦井：KB=2～5m3／t；③充水性強(qiáng)的礦井：KB=5～0m3／t；④充水性極強(qiáng)的礦井：KB>10m3／t。2.礦井涌水量根據(jù)涌水量大小，礦井可分為以下4個(gè)等級(jí)：①涌水量小的礦井：Q<2m3／min；②涌水量中等的礦井：Q=2～5m3／min；③涌水量大的礦井：Q=5～15m3／min；④涌水量極大的礦井：Q>15m3／min。3.礦井突水點(diǎn)突水量等級(jí)劃分其等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是：①小突水點(diǎn)涌水量：Q≤1m3／min；②中等突水點(diǎn)涌水量：1m3／min<Q≤10m3／min；③大突水點(diǎn)涌水量：10m3／min<Q≤30m3／min；④特大突水點(diǎn)涌水量：Q>30m3／min。三、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件

1、水源（1）大氣降水。（2）地表水。

（3）潛水。

圖4-1-3潛水1—潛水面；2—潛水層；3—第一隔水層；0-0’—基準(zhǔn)面（測(cè)量高程水準(zhǔn)面）（4）承壓水。處于兩個(gè)隔水層中間的地下水，稱為承壓水（或稱自流水），如圖4-1-4所示。圖4-1-4承壓水1—含水層；2—隔水層；3—地下水流向；4—自流井；5—噴泉；6—斷層；a—補(bǔ)給區(qū)；b—承壓區(qū)（分布區(qū)）；c—排泄區(qū)；0-0’—基準(zhǔn)面（測(cè)量水準(zhǔn)面）；H—靜止水位；P—承壓水頭（5）老空積水。

（6）斷層水。2.礦井水災(zāi)的通道（1）煤礦的井筒。（2）斷層裂隙。（3）采后塌陷坑。（4）石灰?guī)r溶洞陷落柱。（5）古井老塘及封堵不嚴(yán)的鉆孔。四、礦井水災(zāi)的影響因素影響水源進(jìn)入礦井井巷造成水災(zāi)的因素可分為自然的和人為因素。（一）自然因素地形。圍巖性質(zhì)。

3.地質(zhì)構(gòu)造。

4.充水巖層的出露條件和接受補(bǔ)給條件。（二）人為因素1.頂板塌陷及裂隙。

2.老空積水。

3.未封閉或封閉不嚴(yán)的勘探鉆孔。五、造成礦井水災(zāi)的主要原因

(1)地面防洪、防水措施不當(dāng)或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災(zāi)；(2)水文地質(zhì)情況不清；(3)井巷位置設(shè)計(jì)不當(dāng)。

(4)施工質(zhì)量低劣；

(5)亂采亂掘，破壞防水煤巖柱造成突水；

(6)測(cè)量錯(cuò)誤，導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)；(7)無(wú)防水閘門(mén)或雖有而管理、組織不當(dāng)；(8)排水設(shè)備能力不足或機(jī)電事故造成；(9)排水設(shè)施平時(shí)維護(hù)不當(dāng)。第二節(jié)礦井防治水

主要內(nèi)容一、地面水防治技術(shù)二、井下防治水技術(shù)一、地面水防治技術(shù)

1.慎重選擇井筒位置2．河流改道

3．鋪整河底

4．填堵通道

5．挖溝排（截）洪

6．排除積水

7．加強(qiáng)雨季前的防汛工作二、井下防治水技術(shù)（一）做好礦并水文觀測(cè)與水文地質(zhì)工作1．做好水文觀測(cè)工作。2．做好礦井水文地質(zhì)工作

（二）井下探水

1．探水起點(diǎn)的確定

圖4-2-1積水線、探水線和警戒線

2．探水鉆孔的布置方式

3．探水與掘進(jìn)之間的配合

4．探水鉆孔的安全裝置

5．探放水作業(yè)安全要點(diǎn)

(1）加強(qiáng)鉆孔附近的巷道支架，背好頂幫，在工作面迎頭打好堅(jiān)固的立柱和攔板，并清理巷道浮煤，挖好排水溝；(2）在打鉆地點(diǎn)或其附近安設(shè)專(zhuān)用電話，(3）確定主要探水鉆孔的位置時(shí)，應(yīng)由測(cè)量和負(fù)責(zé)探水人員親臨現(xiàn)場(chǎng).(4）打鉆探水時(shí)，要時(shí)刻觀察鉆孔情況，發(fā)現(xiàn)煤層疏松，鉆桿推進(jìn)突然感到輕松，或順著鉆桿有水流出來(lái)（超過(guò)供水量），都要特別注意。

(5）鉆眼內(nèi)水壓過(guò)大時(shí)，應(yīng)采用反壓和防噴裝置的方法鉆進(jìn)，必要時(shí)還應(yīng)在巖石堅(jiān)固地點(diǎn)砌筑防水墻，然后方可打開(kāi)鉆眼放水；（三）疏放排水根據(jù)不同類(lèi)型的水源，可采取不同的疏放水方法與措施。1．疏放含水層水

1）地面打鉆抽水

（1）環(huán)狀孔群。如圖4-2-9所示圖4-2-9環(huán)狀孔群1—疏水前水位；2—疏水后水位圖4-2-10排狀孔群（2）排狀孔群。如圖4-2-10。2）巷道疏水

圖4-2-11巷道疏水（1）疏放頂板含水層如果煤層直接頂板為水量和水壓不大的含水層，常把采區(qū)巷道或回采工作面的準(zhǔn)備巷道提前開(kāi)拓出來(lái)，（圖4-2-11）。在利用采準(zhǔn)巷道疏放頂板水時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：A．采準(zhǔn)巷道提前掘進(jìn)的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)疏放的水量和速度而定，超前的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響采掘計(jì)劃平衡，造成巷道長(zhǎng)期閑置，有時(shí)會(huì)增加巷道維修工作量；如果超前時(shí)間太短又會(huì)影響疏放地下水的效果。B．當(dāng)疏放強(qiáng)含水層的頂板水時(shí)，應(yīng)視水量的大小，要考慮是否要擴(kuò)大水倉(cāng)容量和增加排水設(shè)備。（2）疏放底板含水層當(dāng)煤層的直接底板是強(qiáng)充水含水層時(shí)，可考慮將巷道布置在底板中，利用巷道直接疏放底板水。圖4-2-12所示圖4-2-12底板含水層中的疏放水巷道1一灰?guī)r原始水位，2一疏放水巷道，3一石灰?guī)r含水層，4一石門(mén)3）井下鉆孔疏水（1）疏放煤層頂板水在煤層上部含水層的水量與水壓較大時(shí)，為了避免回采后頂板突水，其方式有如下3種：圖4-2-13叢狀布置鉆孔A．在巷道中每隔一定距離向頂板打鉆孔，使頂板水逐漸泄入巷道，通過(guò)排水溝向外排出。B．在巷道中群孔放水。如圖4-2-13所示。C．立井泄放孔。如圖4-2-14所示。圖4-2-14打入式過(guò)濾管1一導(dǎo)水管，2一真空裝置，

3一導(dǎo)水渠(2）疏放煤層底板水

防止底板突水的途徑主要有兩個(gè)方面：一方面是加強(qiáng)底板巖層抵抗破壞的能力，另一方面是設(shè)法減少地下水的破壞能力，其措施是在底板布置鉆孔（圖4-2-15），疏水降壓。圖4-2-15底板排狀鉆孔1—靜水位；2—降落曲線；3—疏水孔如圖4-2-16所示。圖4-2-16巷道隔水底板安全水頭2．疏放老空水（1）直接放水。（2）先堵后放。（3）先放后堵。。（4）用煤柱或構(gòu)筑物暫先隔離。

3．疏放水時(shí)的安全注意事項(xiàng)（1）探到水源后，在水量不大時(shí)，一般可用探水鉆孔放水；水量很大時(shí)，需另打放水鉆孔。（2）放水前應(yīng)進(jìn)行放水量、水壓及煤層透水性試驗(yàn)，并根據(jù)排水設(shè)備能力及水倉(cāng)容量，擬定放水順序和控制水量，避免盲目性。（3）放水過(guò)程中隨時(shí)注意水量變化，出水的清濁和雜質(zhì)，有無(wú)有害氣體涌出，有無(wú)特殊聲響等，（4）事先定出人員撤退路線，沿途要有良好的照明，保證路線暢通。（5）為防止高壓水和碎石噴射或?qū)@具壓出傷人.(6）排除井筒和下山的積水前，必須有礦山救護(hù)隊(duì)檢查水面上的空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體，要停止鉆進(jìn).（四）截水

1．防水煤（巖）柱的留設(shè)目前，在煤礦生產(chǎn)中確定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法：

1）經(jīng)驗(yàn)比擬法此法在目前使用廣泛。選用水文地質(zhì)條件相似的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為留設(shè)設(shè)計(jì)防水煤柱的尺寸。（1）當(dāng)煤層露頭直接被疏松含水層掩蓋時(shí)，如圖4-2-17a所示；（2）煤層受斷層切割直接與充水強(qiáng)含水層接觸時(shí)，安全防水煤柱寬度應(yīng)不小于20米，如圖4-2-17b所示；（3）當(dāng)煤層因受逆斷層切割而被強(qiáng)含水層掩蓋時(shí)，留設(shè)煤柱應(yīng)考慮煤層開(kāi)采后的塌陷裂隙，最好不要波及到上部的強(qiáng)含水層，如掩蓋寬度為L(zhǎng)米，其斷層下盤(pán)防水煤柱的寬度要大于L米，如圖4-2-17c所示；（4）當(dāng)巷道接近導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí)，應(yīng)留設(shè)30—40米防水煤柱，如圖6一11d所示。圖4-2-17留設(shè)防水煤柱的經(jīng)驗(yàn)尺寸2）分析計(jì)算法此種方法是利用理論和經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算防水煤柱的尺寸。下面分為3種情況加以介紹：（1）煤層直接和強(qiáng)含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬酉嘟佑|（圖4-2-17b、d），煤層頂?shù)装鍘r層無(wú)突水可能，即防水煤柱主要是順層受壓時(shí)，常用以下公式計(jì)算煤柱寬度（僅考慮抵抗水壓力）：

(4-2-1)圖4-2-18低角度斷層使煤層與強(qiáng)含水層接近（2）低角度斷層使煤層底板巖層與強(qiáng)含水層接觸，如圖4-2-18所示。此時(shí)，防水煤柱除了承受水的順層壓力作用外，還要承受底板方向的壓力作用。

圖4-2-20水閘墻1—截槽；2—水壓表；3—放水管；4—保護(hù)柵欄；5—細(xì)管水閘墻的構(gòu)造如圖4-2-20所示2．水閘墻（防水墻）水閘墻分為臨時(shí)性和永久性的兩種。在水壓很大時(shí)，則采用多段水閘墻，如圖4-2-21所示。圖4-2-21多段水閘墻建筑水閘墻時(shí)要注意以下事項(xiàng)：（1）筑墻地點(diǎn)的巖石應(yīng)堅(jiān)固，沒(méi)有裂縫，必要時(shí)必須將風(fēng)化松軟或有裂隙的巖石除去，然后筑墻。（2）要有足夠的強(qiáng)度，能承受涌水壓力。為此，應(yīng)有足夠的厚度，選用耐腐蝕的材料。（3）不透水、不變形、不位移。為此，墻基與圍巖要緊密結(jié)合。（4）平面形水閘墻在水壓的反面可能產(chǎn)生拉力，而料石墻是不可能承拉的，故料石平面水閘墻之厚一般不得小于巷道寬度之半。3．防水閘門(mén)

（1）防水閘門(mén)位置的選擇

（2）防水閘門(mén)的分類(lèi)從閘門(mén)的結(jié)構(gòu)分有平板型、圓弧拱形和球面拱形等，如圖4-2-22、圖4-2-23、圖4-2-24。圖4-2-22平板矩形水閘門(mén)l—門(mén)扇；2—門(mén)框；3—門(mén)絞；4—拉桿；5—止水橡皮圖4-2-23單向拱形閘門(mén)l—門(mén)扇；2—門(mén)框；3—門(mén)紋；4—拉桿；5—止水墊料圖4-2-24球面拱形閘門(mén)1—門(mén)扇；2—門(mén)框；3—門(mén)絞；4—拉桿；5—止水墊料（五）礦井注漿堵水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，（1）當(dāng)涌水水源與強(qiáng)大水源有密切聯(lián)系，單純采用排水的方法不可能或不經(jīng)濟(jì)時(shí)。（2）當(dāng)井巷必須穿過(guò)一個(gè)或若干個(gè)含水豐富的含水層或充水?dāng)鄬?，如果不堵住水源將給礦井建設(shè)帶來(lái)很大的危害，甚至不可能掘進(jìn)時(shí)。（3）當(dāng)井筒或工作面嚴(yán)重淋水時(shí)，為了加固井壁、改善勞動(dòng)條件、減少排水費(fèi)用等，可采用注漿堵水。（4）某些涌水量特大的礦井，為了減少礦井涌水量，降低常年排水費(fèi)用，也可采用注漿堵水的方法堵住水源。（5）對(duì)于隔水層受到破壞的局部地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，除采用隔離煤柱外，還可用注漿加固法建立人工保護(hù)帶；第三節(jié)礦井突水事故處理

主要內(nèi)容一、礦井水災(zāi)征兆二、礦井突水的應(yīng)急措施三、水災(zāi)處理的一般原則四、礦山救護(hù)隊(duì)處理透水事故的行動(dòng)要點(diǎn)五、搶救長(zhǎng)期被困在井下的避難人員時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題六、礦井水災(zāi)時(shí)期井下避難人員生存條件的分析七、恢復(fù)被淹礦井的方法及安全措施一、礦井水災(zāi)征兆

1．與承壓水有關(guān)斷層水突水征兆（1）工作面頂板來(lái)壓、掉渣、冒頂、支架傾倒或折斷柱現(xiàn)象。（2）底軟膨脹、底鼓張裂。這種征兆多隨頂板來(lái)壓之后發(fā)生，且較普遍。（3）先出小水后出大水也是較常見(jiàn)的征兆。由出小水至出大水，時(shí)間長(zhǎng)短不一，據(jù)統(tǒng)計(jì)由1～2小時(shí)至20～30天不等。（4）采場(chǎng)或巷道內(nèi)瓦斯量顯著增大。這是因裂隙溝通、增多所致。2．沖積層水突水征兆（1）突水部位巖層發(fā)潮、滴水、且逐漸增大，仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)水中有少量細(xì)砂。（2）發(fā)生局部冒頂，水量突增并出現(xiàn)流砂，流砂常呈間歇性，水色時(shí)清時(shí)混，總的趨勢(shì)是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。（3）發(fā)生大量潰水、潰砂，這種現(xiàn)象可能影響至地表，導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷坑。3．老空水突水征兆（1）煤層發(fā)潮、色暗無(wú)光（2）煤層“掛汗”。煤層一般為不含水和不透水，若其上或其他方向有高壓水，則在煤層表面會(huì)有水珠，似流汗一樣。（3）采掘面、煤層和巖層內(nèi)溫度低“發(fā)涼”。（4）在采掘面內(nèi)若在煤壁、巖層內(nèi)聽(tīng)到“吱吱”的水呼聲時(shí)，表征因水壓大，（5）老空水呈紅色，含有鐵，水面泛油花和臭雞蛋味，口嘗時(shí)發(fā)澀；若水甜且清，則是“流砂”水或斷層水。遇到礦井突水時(shí)，可采取以下應(yīng)急措施：(l）發(fā)現(xiàn)有人被堵井下時(shí)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)首先制定營(yíng)救措施。(2）立即通知泵房人員加大排水力度，將水倉(cāng)水位降到最低程度，爭(zhēng)取較長(zhǎng)的緩沖時(shí)間。(3）檢查所有排水設(shè)施和輸電線路，了解水倉(cāng)現(xiàn)有容量，派人清挖水溝。(4）水文地質(zhì)人員應(yīng)測(cè)量涌水地點(diǎn)、涌水量大小及其變化，記錄圍巖及巷道破壞變形狀況，察看觀測(cè)孔（水井）水位和泉、河、地表水體的變化，(5）檢查防水閘門(mén)關(guān)閉是否靈活、嚴(yán)密，并清除淤渣，拆除短軌和架空線，派專(zhuān)人看守，待命關(guān)閉。(6）在查明地面水體與突水有關(guān)聯(lián)時(shí)，應(yīng)迅速派人進(jìn)行堵塞，減少補(bǔ)給量。二、礦井突水的應(yīng)急措施(7）當(dāng)排水能力負(fù)擔(dān)不了涌水量時(shí)，可因地制宜，采取將涌水引入下山巷道、筑壩蓄水、關(guān)閉防水閘門(mén)，以延長(zhǎng)緩沖時(shí)間，爭(zhēng)取時(shí)間增加排水設(shè)備，保住礦井。(8）當(dāng)采取上述措施仍不能阻擋淹井時(shí)，井下人員應(yīng)迅速向安全口撤退，安全出井。三、水災(zāi)處理的一般原則（1）必須了解突水的地點(diǎn)、性質(zhì)，估計(jì)突出水量、靜止水位，突水后涌水量、影響范圍、補(bǔ)給水源及有影響的地面水體。（2）掌握災(zāi)區(qū)范圍，如事故前人員分布、礦井中有生存條件的地點(diǎn)、進(jìn)入該地點(diǎn)的可能通道，以便迅速組織搶救。（3）按涌水量組織強(qiáng)排，發(fā)動(dòng)群眾堵塞地面補(bǔ)給水源，排除有影響的地表水，必要時(shí)可采用灌漿堵水。（4）加強(qiáng)排水和搶救中的通風(fēng)，切斷災(zāi)區(qū)電源，防止一切火源，防止沼氣和其它有害氣體積聚。（5）排水后偵察、搶險(xiǎn)中，要防止冒頂和二次突水。（6）搬運(yùn)和搶救人員，要防止突然改變傷員已適應(yīng)的環(huán)境和生存條件，以造成傷亡。（1）接到事故電話后，迅速趕到事故礦井，弄清突水情況和災(zāi)區(qū)范圍，克服畏難情緒，參加制定搶救方案。（2）根據(jù)井下水位及涌水量，利用一切可能進(jìn)入的通道，迅速引出災(zāi)區(qū)避難人員。（3）人員必須通過(guò)局部積水巷道時(shí)，在積水位不高、距離不長(zhǎng)的情況下，應(yīng)選擇熟悉水性的隊(duì)員配用呼吸器通過(guò)。（4）避難人員被水、砂、泥堵在巷道內(nèi)難以接近時(shí)，應(yīng)利用一切可能條件并設(shè)法接近他們。（5）禁止由下往上進(jìn)入突水點(diǎn)或被水、砂、泥堵塞的小眼、上山，防止二次突水或突泥砂。四、礦山救護(hù)隊(duì)處理透水事故的行動(dòng)要點(diǎn)（6）在尋找避難人員時(shí)，應(yīng)細(xì)心觀察，注意有規(guī)律的敲擊聲，。（7）組織排水時(shí)，應(yīng)切斷電源，加強(qiáng)通風(fēng)，排除沼氣和其它有害氣體，并隨時(shí)檢查有害氣體，防止火源產(chǎn)生（8）搶救人員通過(guò)淤泥、積砂的巷道時(shí)，應(yīng)鋪設(shè)木板，在木板上行進(jìn)，以防止人員陷入泥砂中。（9）在排水過(guò)程中，應(yīng)盡可能分段恢復(fù)通風(fēng)，排除有害氣體，。（10）救護(hù)隊(duì)員必須按進(jìn)入災(zāi)區(qū)的有關(guān)規(guī)定帶齊裝備，進(jìn)入避難人員躲避地點(diǎn)時(shí)，不經(jīng)檢查并確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)時(shí)，不得脫掉呼吸器。（11）搶救長(zhǎng)期被困在井下的避難人員應(yīng)注意有關(guān)問(wèn)題。五、搶救長(zhǎng)期被困在井下的避難人員時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題在搶救時(shí)必須注意下列問(wèn)題：（1）在避難地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)避難人員時(shí)，禁止用頭燈光束直接照射避難人員的眼睛，以避免在強(qiáng)光刺射下瞳孔急劇收縮，造成失明（2）發(fā)現(xiàn)避難人員時(shí)，不可立即抬運(yùn)出井，應(yīng)注意保護(hù)體溫，抬到安全地點(diǎn)，并在救護(hù)隊(duì)的保護(hù)下，派醫(yī)生對(duì)其進(jìn)行檢查，給予必要的治療（如包扎、輸液、注射等）,等避難人員情緒穩(wěn)定后，在醫(yī)生指導(dǎo)下，送到醫(yī)院特設(shè)的病房，給子特別護(hù)理，使其逐步適應(yīng)新的環(huán)境，恢復(fù)健康。（3）在避難人員長(zhǎng)期不進(jìn)食的情況下，不能吃硬食和過(guò)量食物，以免發(fā)生意外?！?）救護(hù)隊(duì)到達(dá)避難人員躲避地點(diǎn)時(shí)，在檢查后確認(rèn)躲避處無(wú)火源和其它危害時(shí)，可打開(kāi)氧氣瓶放氧，使空氣中含氧量增加。（5）在搬運(yùn)避難人員時(shí)，要輕抬輕放，保持平衡，避免震動(dòng)，并嚴(yán)密注意受傷人員的傷情變化。六、礦井水災(zāi)時(shí)期井下避難人員生存條件的分析1.避難地點(diǎn)是否存在空氣的分析空氣是避難人員能否生存的首要條件，