矿井防治水技术培训讲义11Word格式.docx

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，那么隔水层承受的压力总和为20兆牛（2040吨）。

承压含水层一旦在井下被钻孔或巷道揭露，它的涌水量与水压成正比。

水压越大，涌水量越大。

煤层开采得越深，开采面积越大，受水威协也就越大。

二、煤矿常见的水灾

开采江、河、湖、水库等地表水影响范围内的煤层时，一旦雨季因洪水爆发水位高出拦洪堤坝或冲毁井口围堤，水便会直接由井口灌入矿井。

井筒在冲积层或强含水层中开凿时，如果事先不进行处理，就会涌水，特别是砂砾层，水砂会一齐涌出，严重的会造成井壁坍塌、沉陷、井架偏斜，使凿井无法继续进行。

在顶板破碎的煤层中掘进巷道，因放炮或支护不好发生冒顶；

或回采工作面上部防水岩柱尺寸不够，当冒落高度和导水裂缝与河湖等地表水或强含水层沟通时，会造成透水。

巷道掘进时与断层另一盘强含水层打通，就会造成突水。

断层带岩石破碎，各种破裂面及石灰岩裂隙溶洞较发育，突水威胁较大。

由于采掘地点离含水层太近，隔水岩柱的抗压强度小，抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用，巷道掘进后经过一段时间的变形，引起底板破裂承压水突然涌出。

石灰岩溶洞塌落形成的陷落柱内部，岩石破坏，胶结不良，往往构成岩溶水的垂直信道。

当巷道与它掘通时，会引起几个含水层水同时大量涌入，造成淹井。

地质勘探时打的钻孔封孔质量不好，就成为各水体之间的垂直联系信道，当巷道或采面与这些钻孔相遇时，地表水或地下水就会经钻孔进入矿井，造成强烈涌水。

回采工作面或巷道遇到老空或旧巷道的积水区时，会在很短时间里涌出大量的水，也是煤矿常见且破坏性很大的一种水灾。

有时也会造成人身伤亡。

三、发生矿井水灾的原因

发生矿井水灾的根源，在于水文情况不明、设计不当、措施不力或管理不善；

人的思想麻痹也是一个原因。

具体来说有以下几个方面：

地面防洪、防水措施不周详，或有了措施不去认真执行，暴雨山洪冲破了防洪工程，致使地面水灌入井下；

水文地质情况不清，井巷接近老空、充水断层、陷落柱、强含水层，未事先探放水，盲目施工，造成突水淹井或人身事故；

井巷位置设计不合理，接近强含水层等水源，施工后在矿山压力和水压共同作用下，发生顶底板透水；

乱采乱掘，破坏了防水煤、岩柱，或者施工质量低劣，平巷掘进腰线忽高忽低，造成顶板冒落，接通了强含水层透水；

积水巷道位置测量错误或资料遗漏、不准，新掘巷道与它打通；

或是巷道掘进的方向与探水钻孔的方向偏离，超出了钻孔控制范围，就可能与积水区掘透；

井下未构筑防水闸门，或虽有防水闸门但未顺利及时关闭，在矿井发生突水的情况下，不能起堵截水的作用；

井下水泵房的水仓不按时清理，致使容量减少，或者水泵的排水能力不足，在矿井发生突水时，涌水量大于排水能力，而且持续的时间很长，采取临时措施也无法补救时·

矿井就可能被淹没。

只要我们搞清水灾发生的原因，有针对性地采取措施，加强管理，矿井水灾是完全可以避免的。

四、各种突水的特征

煤矿井下有时会发生各种不同的突水现象，突水有大有小，情况各有不同。

一旦遇有不正常出水现象，我们就应当注意它的特点，以便分析判断水源，尽早采取措施。

老空水涌出，一般都从上而下，水有色有味，有浅红、浅黄、浅灰等颜色。

由于老空水在地下封闭积存时间较长，流出时有臭味，用口品尝，不清淡不爽口，有涩味。

突出时瞬时水量很大，其后水量迅速减小。

地表水渗入井下，其颜色随地表水的颜色而定，雨季洪水渗入井下一般混黄，有时带有泥沙或地面的杂物，洪水来临时（稍滞后一段时间）水量变大，雨水过后水变清、水量渐小。

含水层突水。

由于自然条件干差万别，其出杰情况多种多样。

弱含水层突水一般从岩层裂缝中涌出，水量小，水质清澈透明，无味，水量达到一定数值后开始稳定，如果不进行封堵，此水会变成长年流水，从而增加矿井涌水量。

强含水层突水多发生在深部，工作面靠近断层、岩层破、破碎带、陷落柱（一种竖向穿透诸多煤层、充填无序的大圆柱形堆积体）周围。

强含水层突水一般也有水量由小变大的过程，有的先产生底鼓，从岩石裂隙中渗水，随底鼓和岩石裂缝加大水量变大，水有压力，翻水，由于周围岩石的摩擦开始水呈灰白色，时而变清，时而变灰白色底板稳定后水变清，水无色无味，清凉可口。

随突水口信道的加大，水量急剧上升，随高压水的大量喷出会再次造成岩层破裂，并伴有岩层和水交杂产生的巨响。

这时在现场人员要尽快撤离：

五、地面防治水

为了防止或减少大气降雨汇集的水和地表水涌入工业场地，或通过渗漏区进入井下，首先要对地面水进行防治。

这是一项经常性的工作，特别是在每年雨季前，对于防洪防汛工作更要引起高度重视。

地面防治水首先要掌握地表水的变化规律，有针对性地在地面修筑一些防排水工程，包括填塞信道、排除积水、河流改道、修建水库及排洪道等，可以概括为“疏、防、排、蓄”几个方面。

疏如果矿井四面是山，降水和地表水流不出去，可以开凿泄洪隧洞，把矿区内的汇集水疏通到矿区以外。

防在矿井设计时，井口和工业场地应该选择在不受洪水威胁的地点，井口和工业场地内的主要建筑物的标高，必须高出当地历年的最高洪水位；

矸石、土方、炉灰等堆积物必须避开山洪、河流的冲刷方向，以免冲刷到工业场地建筑物附近或淤塞沟渠和河道。

矿区受山洪威胁时，在山坡上应修挖防洪沟堵截山洪。

矿区地表的塌陷区（包括塌陷裂缝、塌陷洞等）要堵塞、填平、压实。

对漏水的沟渠和河流，应该整铺河底或改道。

报废的地面钻孔要及时封好，防止地表水流入井下。

排对于洪水季节河水有倒流现象的矿区，应在泄洪总沟的出口处建立水闸，设置排洪站，以备河水何灌时用水泵向外排水。

：

蓄在井口和工业场地上游的有利地形建筑水库，雨季前把水放到最低水位，以争取最大蓄洪量，减少对矿井的威胁。

六、防治矿井水害的主要措施

防治水害的措施可归纳为“查、探、放、排、堵、截”六个字。

1、查：

查明矿区和矿井的水文地质条件，加强水害预测预报，制定并实施防治水的规划。

2、探：

“有疑必探，先探后掘”。

遇到下列情况之一，必须确定探水线进行探水。

⑴接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。

⑵接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。

⑶打开隔离煤柱放水时。

⑷接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。

⑸接近有出水可能的钻孔时。

⑹接近有水的灌浆区时。

⑺接近其它可能出水地区时。

经探水确认无突水危险后，方可前进。

3、放：

将威胁性水源采用地面打钻抽水、井下疏水巷道疏水、井下钻孔疏水、立井泄放水等方法，全部或部分疏放掉。

是消除水患的有效措施之一。

4、截：

利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体，临时或永久性地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其它地区，是减轻水灾危害的重要措施。

5、堵：

是将水泥砂浆或化学浆等堵水材料通过钻孔注入到渗水的地层裂隙、溶洞、断层破碎带，使其凝结固化，将裂隙、裂缝和溶洞充填，达到堵水目的，是防治水害的主要措施之一。

6、排：

为防治矿井水灾，矿井必须按《煤矿安全规程》规定建立有效的排水系统。

煤矿地面、井下的防治水设备设施，如水泵、水管、水仓、防水煤（岩）柱、防水闸门、水闸墙以及疏水渠道等，对矿井防治水害十分重要，煤矿职工要爱护，发现问题要及时报告或采取相应措施。

七、留设防水隔离煤柱

井下留隔离煤柱，可以防止地下水涌入矿井，同时还可以预防火与瓦斯事故的蔓延。

防水煤柱大致可以分为以下几种：

井田边界隔离煤柱相邻两个矿井或井田之间不允许沟通，应该留隔离煤柱。

这样，一旦有一个矿井发生突水淹井事故，邻近矿井不致受到影响。

井田之间的煤柱大都是人为留设的，有些是以断层为界的隔离煤柱。

当矿井人为划分边界时，煤柱中心线就是矿井的边界；

当以断层为两井田边界时，断层两侧各留一定的煤柱作为各自的开采边界。

与被淹没井巷的隔离煤柱井下有时有局部积水或被淹井巷，当积水很多不易排干时，也要留设煤柱，使生产区与被淹区隔开。

冲积层煤柱井下采掘工作面有时离冲积层或地表水很近，而冲积层内又往往有水及流沙。

在这种情况下，采掘工作面必须与冲积层保持一定的距离，因此也要留设一定的煤柱。

断层防水煤柱断层的落差（两侧煤层的标高差）有大有小。

当落差达到一定数值时，一盘的煤层就可能与另一盘含水层接触，同时断层本身也可能含水，所以断层两侧有时也要留一定尺寸的煤柱。

其它防水煤柱在采掘过程中，如接近水量较大的钻孔、含水的陷落柱等也要留煤柱。

防水煤柱是起防水作用的，无论何时，未经批准不许胡采乱掘，如采煤反向开帮、在煤柱内挖水窝、躲避硐等，都是十分危险的。

八、设置防水闸门

有突水淹井危险的矿井，或有突水危险的地区，都要设置水闸门。

闸门平时是打开的，一旦井下发生水灾，即关闭。

在井底车场两端设置防水闸门，以便于恢复矿井生产，保护井筒、井底车场和排水设施；

在有突水危险的地区设置防水闸门，是为了在采区或巷道突水时，阻挡水流，进行分区隔离，防止灾情扩大，保证其它地区正常生产。

防水闸门前后一段巷道必须砌旋。

水闸门来水方向一侧15--25米处设有挡物的箅子门。

附近的铁轨和架空线要做成活节的，可以随时拆卸。

通过防水闸门的风管、水管、电缆孔不准漏水。

放水管应设置在水沟一侧的下方，放水管的外端应安有放水阀门。

防水闸门的铁门四周要镶有软垫，当铁门关闭时门与门框可以完全接触，不产生缝隙。

软垫一般用橡胶、紫铜、或特制软合金做成。

平时，井下工作人员一定要爱护它。

为顺利关闭水闸门，在水闸门的外侧可安设小绞车、钢丝绳和滑轮，这些东西都是关门时使用的，不要损坏它们。

在正常生产期间，要定期对防水闸门进行检查和维修，附近不得有石块、木料、矿车等堵塞物，要保证铁门能随时关闭。

矿井突水后，关闭防水闸门是一件关键性措施，不经领导决定，任何人不得随意关闭铁门。

在关门之前，水闸门内的所有人员必须全部撤出，人数必须清点无误，电源应全部切断。

经处理或突水量变小需要打开水闸门的时候，必须有专门措施，有领导有指挥地进行。

九、防水闸门的关与开

有了施工良好的防水闸门，人们可以放心地开采受水害威胁的煤层了。

然而，一旦开采地区出了大水，需要我们关闭水闸门时，我们能很顺利地把水闸门关上吗?

实践中没那么简单!

平时水闸门都是大大敞开的，而且门扇的一边还紧靠着门轴一侧的巷道帮。

定期检查水闸门时，人们站在门扇近处推推拉拉很是自如。

而一旦大水涌出，水闸门处水深流急，关门必须用绳索拉拽才能完成，而且必须事先在门轴的另外一侧门框外固定一个铁钩，绳索通过铁钩（有定滑轮更好），在水闸门外用力拉拽，这样水闸门门扇才能启动，实现与门框的关闭。

事先未固定铁钩，出水后关门之前应在适当位置迅速打一锚杆拴牢铁钩也能关门。

在无铁钩的情况下，临时制做一个简易人字架或三角架顶住绳索使绳索弯曲，这样也可将水闸门关闭。

在关闭水闸门的一瞬间，必须保证门框处不能有任何杂物，杂物一旦塞住门缝，再想重新关门将十分困难。

水害消除后，需打开水闸门可进入淹没区重新恢复生产。

开门之前一定要把水闸门内的积水放空，放水是由打开闸门两侧大口径放水管阀来完成的。

然而水闸门内存有高压积水，水阀一经打开，高压水高速喷射出，喷射极远并伴有水的吼叫声，开阀人无法从窄小的巷道内撤出。

为解决放水孔喷射问题，应在开阀之前先在放水阀外延长大口径放水管路，将放水管口延长至巷道外有岔口处。

这样，当水闸门内的水位降下来之后，再用顶镐将门扇顶开，水闸门才能顺利打开。

十、井下排水

矿井涌水，使井下环境恶化，为了保证生产的正常进行，就需要把矿井水排到地面。

排水的主要设备有水泵、水管和配电设备，井下还要修筑水仓、泵房。

在发生水灾时，这些设施还起应急的作用。

水泵必须有工作、备用和检修的水泵。

要求水泵从两个方面保证安全：

第一，工作水泵应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量，即工作水泵的能力相当于正常涌水量的1．2倍；

第二，工作和备用水泵应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。

水文地质条件复杂的矿井，可根据情况另外增设水泵。

水管水管必须与水泵的排水能力相适应，有工作和备用的管。

即使在涌水量很小的矿井，也必须敷设两趟水管。

配电设备应同工作、备用和检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用的水泵。

有的矿井涌水量小，不重视配电设备和水泵的配套，这样，一旦矿井涌水量增大，备用泵无法开动，造成水害。

水仓主要水仓必须有两个，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。

新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。

正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓的有效容量可按下式计算：

V=2（Ｑ+3000）

式中V--主要水仓的有效容量,m3。

Ｑ--矿井每小时正常涌水量，m3。

但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。

采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。

水仓的进口处要设置箅子阻挡杂物；

水仓中的淤泥每年至少清理两次，其中在雨季前必须清理一次，以保证水仓的空仓容量在总容量的50％以上。

上面说的水泵、水管、配电设备等主要排水设备，都要经常检查和维护，特别在每年雨奉前，必须全面检修一次，以保证其安全运行。

十一、哪些情况下要探水

在有水害威胁的矿井，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，是防止井下水害事故的有效措施。

在有水害威胁的地区进行采掘工作，都要坚持超前钻探，千万不可粗心大意。

井下生产过程中，遇到下面任何一种情况时，都必须探水前进；

1．接近被淹井巷或小窑、老空区；

2．接近溶洞、含水断层、含水层（流沙层、冲积层、各种承压含水层）或接近积水区；

3．上层有积水，在下层进行采掘活动，两层之间的距离小，即小于安全厚度的要求；

4．探水地区内掘进，一次掘进长度达到了允许掘进的长度，或探水孔的超前距已经达到规定的限度；

5．采掘工作面发现出水征兆；

6．突然发现断层，对另一盘的水文地质情况又不清楚；

7．打开隔离煤柱放水；

8．接近有出水可能的钻孔；

．

9．采掘工作面接近各类防水煤柱线，为确保煤柱尺寸，要提前探明情况；

10．在强含水层之上，工作面进行带压开采，对强含水层水压、水量、裂隙等情况不清楚，对隔水层厚度变化情况胸中无数，这时也需提早对含水层进行打钻，系统地了解含水层和隔水层情况。

十二、探水要有设计

探放水工作应该有探水设计，探水设计应体现以下几方面原则：

首先是要科学探放，对水情的分析要科学，探放水的方法也要科学；

二是要安全可靠，探放水在“有疑必探，先探后掘”的原则下，确保征服水害，做到万无一失；

三是要经济合理，争取用尽量少的工程量，最简捷的巷道工程完成探水、开拓、掘进等生产准备任务；

四是要争取高效，在多方协调下，合理安排，争取尽快完成探水任务不影响工期。

探水设计大致应包括如下三部分内容：

1．探水地区的水文地质情况分析：

由探放水技术人员调查区域资料，提出水害性质、受水威胁的范围和程度，划定水害威胁边界，估算涌水量和总积水量，划定探水线，设计出要留设的防水煤柱尺寸。

此外，还要分析放水后对地面的影响，地表是否会产生下沉，是否产生塌陷坑以及建筑物破坏等情况。

2．根据水害性质由开采技术人员设计开拓方案及防水方案。

其中有：

探水区的开拓方案；

巷道布置及施工顺序；

巷道断面及支护形式；

流水水沟大小；

流水路线；

临时排水设施；

水闸门及水闸墙的位置；

放水的允许放水量；

人员避灾路线及预防有害气体的措施等。

3．在上述巷道布置的基础上，设计探水孔的钻探施工方案。

探水施工内容包括：

每次探水的位置；

确定探水超前距；

确定每次探水的孔数、孔的方向及角度；

孔径大小；

孔口管的设计和安装，提供放水所需的时间。

探放水设计经研究批准后，要严格按设计施工。

十三、探水作业安全注意事项

井下探水是用钻机进行的。

探水作业的好坏，不仅直接关系到探水人员的安全，而且影响到探放水周围地区甚至整个矿井的安全。

所以，应该按照《煤矿安全规程》的要求，旋工中特别注意以下事项：

探水工作面要加强支护，防止高压水冲垮煤壁及支架；

事先检查并维护好排水设备，清挖水沟和水仓，以便在出水时使水仓有相当大容积的缓冲余地；

在探水工作面或工作面附近安设专用电话，遇有水情及时向矿井调度室汇报；

探水工作面要经常检查瓦斯，发现沼气超过1％时要立即停止打钻，切断电源，撤出人员，然后加强通风吹散有害气体；

在水压较大的地点探水时，应预先开掘安全躲避硐，规定好联络信号及人员的避灾路线；

打钻时钻孔中水压、水量突然增大，以及出现冲顶钻具等异常情况时，不要移动或拔出钻杆，应马上将钻杆固定。

还应派人监视水情和报告矿井调度室，不得擅自放水。

如果情况危急时，要立即撤出受水威胁地区的所有人员，然后采取措施，进行处理。

探水钻机后面和前面给进手把活动范围内不得站人，以防止高压水将钻杆顶出伤人，或者手把翻转打人；

钻眼内水压过大时，应该采用反压、防压和安设防喷装置的方法钻进，控制钻杆不被高压水猛然冲出，确保钻探安全。

十四、上山巷道的探水

采掘煤层有老空威胁的地区上山掘进必须探水，因为水害威胁较大，施工必须十分小心。

按探水设计，上山煤巷掘进的探水孔应布置成扇形，扇形群孔每组孔之间的夹角不能太大、也不能太小，一般以7。

～15。

为宜。

中间沿巷道前进方向一组，两侧各两组，煤层厚度大于2米时一般每组孔数不少于3个，煤厚增大时孔数还要增加。

沿顶板掘进的煤巷，探水孔除有平行顶板的钻孔外，其余钻孔应依次向下斜，并最少有一个孔见到煤层底板。

沿煤层底板掘进的巷道，钻孔应依次向上斜，并保证要有一个钻孔见到煤层顶板。

探水钻探过程中应时刻注意钻孔内情况，发现煤层变软，钻杆推进突然感到轻松，或顺钻杆出水增大时，要特别注意，立即停止钻进，不要拔出或移动钻杆。

如果拔出钻杆，钻眼会被流水冲大，水量无法控制，造成透水事故。

当探水孔孔深小于5米时孔内大量出水，说明距离积水已经很近；

如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定，在巷道正前打牢点柱，保护煤壁和顶板，不使煤壁被水冲垮。

人员应尽快撤离现场，另选安全地点对此处积水进行探放。

探水过程中如发现钻孔透老空无水，应立即检查是否有有害气体喷出，防止人员受到伤害。

每次探水后，应在探水地点做专门标记（如在巷道一帮或顶板涂标记或打入木楔及铁钉等），以备后来丈量巷道长度使用。

十五、探水后上山掘进

探水地区上山掘进是掘进防水中的重点，应十分慎重。

探水地区上山掘进一般都布置成双巷，即甲乙两条上山分别交替探水前进。

两上山之间距离不能过大，两者之间每隔一定距离用联络巷接通。

上山正前放炮时，人员必须躲入联络巷内。

上下两联络眼之间的距离不应大于放炮母线的长度。

如果两联络眼之间距离较大，应在适当位置掘躲避硐，躲避硐方向应向上山方向适当倾斜，长度必须适当。

上山巷道的支护应严格按作业规程要求施工，不论煤巷还是岩巷，支架柱底必须深入柱窝，支架的扎角必须合适。

巷道内的浮煤浮碴要及时清理装运，后路不能有障碍。

电缆和风筒必须挂起，工具设备材料摆放整齐。

上山探水巷道掘进，在掘进过程中应随时丈量巷道的实际进度，与探水地点的标记及通知单中的允许掘进长度进行核对，防止实际掘进距离超过允许掘进的距离，以保证安全。

钻机探水后的上山掘进还应用长钎子适当补探。

钻机探水钻孔群是呈扇形分布的，控制的面积较大。

钻孔打得很远。

但是，随着掘进巷道的前进，探水孔之间的距离就会越大，巷道有可能进入两钻孔之间的空白区，这是探水的盲区，积水老巷有可能被漏掉。

在这种情况下，掘进巷道应用长钎子对正前或斜前方打眼补探，这样可以防止意外事故发生。

上山掘进巷道如果在打炮眼时沿钎子向外流水，应及时停止作业。

水压大时，钎子不要拔出，．需另做其它探放措施。

十六、平巷及下山探水掘进

在倾斜煤层中掘进平巷时，一般都采用双巷掘进、单巷超前探水的方法。

也就是用上方靠近老空的巷道超前探水，超前下巷一段距离。

探水钻孔一般向正前方和上帮方向打孔。

巷道坡度多采用正坡施工，为使水流畅通，不要随意改变坡度。

探水区平巷，一定要按设计腰线施工，如果腰线掌握不好，容易产生积水，严重时还能堵死巷道。

如果煤层倾角很小，所有平巷都应探水，探水孔数量也应加多。

在平巷掘进过程中遇到断层，必须慎重对待，向断层另一盘打钻探水，不可冒险掘过断层。

下山巷道掘进，除注意工作面和两帮来水外，要特别防止背后出水。

同一采区同时有很多掘进巷道在施工，在高处施工的掘进工作面或探水孔，必须保证不向下山灌水。

如果上面工作面有突水的可能、并且不能保证下山工作人员安全时，下山工作面应停止工作，不得有人员停留。

下山巷道如果在老空区内掘进，也要适当向两帮打探水孔，巷道两帮的支护要加强，防止片帮出水。

为了确保下山掘进的安全，应当先掘高处靠近老空的巷道，减少或消除水害的危胁，避免人身事故。

回采工作面一般不容易出水，因此常常被人们忽视。

但在长壁沿走向开采的情况下，一旦发生工作面出水，上安全出口同时也被堵塞，这时工作面的人员将无路可退。

所以，必须保证工作面特别是上顺槽的规格质量，上安全出口要通畅无阻。

十七、避开突水危险地带

强含水层、含水断层带、含水的陷落柱，这些都是井下发生突水危险的自然条件，我们需要采取措施，处理或避开它们。

1．探断层。

在井下各生产地区探清周围存在的断层位置、断层落差的大小，对于防止出水是很重要的，探清断层带是否含水，断层另外一侧强含水层的位置也是十分重要的。

经探钻之后，如果证实断层带本身不含水，距离含水层又比较远，那么采掘工作面是比较安全的