煤矿灾害防治技术矿井防治水防治矿井水灾Word文档下载推荐.docx

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1．做好水文观测工作

（1）收集地面气象、降水量与河流水文资料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；

查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；

查明洪水泛滥对矿区、工业广场及居民点的影响程度。

（2）通过探水钻孔和水文地质观测孔、观测各种水源的水压、水位和水量的变化规律，分析水质等。

（3）观测矿井涌水量及季节性变化规律等。

2．做好矿井水文地质工作

查明矿井水源和可能涌水的通道，为防治水提供依据。

为此必须：

（1）掌握冲击层的厚度和组成，各分层的透水、含水性；

（2）掌握断层和裂隙的位置，错动距离，延伸长度，破碎带范围及其含水和导水性能；

（3）掌握含水层与隔水层数量、位置、厚度、岩性，各含水层的涌水量、水压、渗透性、补给排泄条件及其到开采矿层的距离，勘探钻孔的填实状况及其透水性能；

（4）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水及分布状况，观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响；

（5）在采掘工程平面图上绘制和标注井巷出水点的位置及水量，老窑积水范围、标高和积水量，水淹区域及探水线的位置。

探水线位置的确定必须报矿总工程师批准。

采掘到探水线位置时，必须探水前进。

（二）井下探水

井下探放水是防止水害的重要手段之一，“有疑必探，先探后掘”是防止井下水害的基本原则。

1．探水起点的确定

图4-2-1积水线、探水线和警戒线为了保证采掘工作和人身安全，防止误穿积水区，在距积水区一定距离划定一条线作为探水的起点，此线即为探水线。

通常将积水及附近区域划分为三条线，即积水线、探水线和警戒线，并标注在采掘工程图上，如4-2-1所示。

图4-2-1积水线、探水线和警戒线

（1）积水线。

即积水区范围线，在此线上应标注水位标高、积水量等实际资料。

（2）探水线。

应根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料的可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏等因素确定。

进入此线后必须进行超前探水、边探边掘。

（3）警戒线。

是从探水线再向外推50～120m计为警戒线，一般用红色表示。

进入警戒线时，就应注意积水的威胁。

要注意工作面有无异常变化，如有透水征兆，应提前探放水，如无异常现象可继续掘进，巷道达到探水线时，作为正式探水的起点。

图4-2-2探水钻孔的主要参数示意图2．探水钻孔的布置方式

图4-2-2探水钻孔的主要参数示意图

l）探水钻孔的主要参数确定

探水钻孔的主要参数有超前距、帮距、密度和允许掘进距离。

图4-2-3扇形探水钻孔

（2）允许掘进距离。

经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。

（3）帮距。

为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。

其值应与超前距相同，即帮距一般取20m，有时帮距可比超前距小1～2m。

（4）钻孔密度（孔间距）。

它指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距。

2）探水孔布置方式

（1）扇形布置。

巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放老空积水，其探水钻孔多按扇形布置，如图4-2-3所示。

（2）半扇形布置。

对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置，如图图4-2-4所示。

图4-2-4半扇形探水钻孔

图4-2-5上山巷道探水掘进施工方式

图4-2-5上山巷道

探水掘进施工方式

图4-2-6平巷与上山互相配合探水

图4-2-6平巷与

上山互相配合探水

（3）平巷与上山配合探水。

如图4-2-6所示。

图4-2-7利用石门探水和墙外探水a一石门探水，b一墙外探水

图4-2-7利用石门探水和墙外探水

a一石门探水，b一墙外探水

4．探水钻孔的安全装置

在探放水工作中，在水量和水压不大时，积水可通过钻孔直接放出，但在探放水量和水压都很大的积水区（包括其它水源）时，为了确保安全，做到有计划地放水并取得放水资料，必须在孔口装置安全套管阀门，如图4-2-8所示。

图4-2-8放水钻孔孔口安全装置1一钻杆，2一

图4-2-8放水钻孔孔口安全装置

1一钻杆，2一Φ150钻孔，3一水泥，4一筋条，

5一Φ89钢管，6一水压表，7一水阀门

（1）加强钻孔附近的巷道支架，背好顶帮，在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板，并清理巷道浮煤，挖好排水沟；

（2）在打钻地点或其附近安设专用电话，探水地点要与相邻地区的工作地点保持联系，一旦出水要马上通知受水害威胁地区的工作人员撤到安全地点。

若不能保证相邻地区工作人员的安全，可以暂时停止受威胁地区的工作；

（3）确定主要探水钻孔的位置时，应由测量和负责探水人员亲临现场，共同确定钻孔方位、角度、钻孔数目以及钻进深度；

（4）打钻探水时，要时刻观察钻孔情况，发现煤层疏松，钻杆推进突然感到轻松，或顺着钻杆有水流出来（超过供水量），都要特别注意。

这些都是接近或钻入积水地点的征兆。

（5）钻眼内水压过大时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，必要时还应在岩石坚固地点砌筑防水墙，然后方可打开钻眼放水；

图4-2-10排状孔群图4-2-9环状孔群

图4-2-10排状孔群

图4-2-9环状孔群

1—疏水前水位；

2—疏水后水位

1．疏放含水层水

1）地面打钻抽水

（1）环状孔群。

如图4-2-9所示。

图4-2-11

图4-2-11巷道疏水

图4-2-12底板含水层中的疏放水巷道1一灰岩原始水位，2一疏放水巷道，

图4-2-12底板含水层中的疏放水巷道

1一灰岩原始水位，2一疏放水巷道，

3一石灰岩含水层，4一石门

（1）疏放顶板含水层

如果煤层直接顶板为水量和水压不大的含水层，常把采区巷道或采煤工作面的准备巷道提前开拓出来，利用“采准”巷道预先疏放顶板含水层水（图4-2-11）。

（2）疏放底板含水层

当煤层的直接底板是强充水含水层时，可考虑将巷道布置在底板中，利用巷道直接疏放底板水。

如湖南煤炭坝某矿，开采龙潭组的下层煤，底板为茅口灰岩，它和煤层之间夹有很薄的粘土岩隔水层，原来将运输巷道布置在煤层中，由于水量和水压都较大，所以巷道难以维护。

如图4-2-12所示。

图4-2-14打入式过滤管1一导水管，2一真空装置，3一导水渠

图4-2-14打入式过滤管

1一导水管，2一真空装置，3一导水渠

图4-2-13丛状布置钻孔

A．在巷道中每隔一定距离向顶板打钻孔，使顶板水逐渐泄入巷道，通过排水沟向外排出。

B．在巷道中群孔放水。

为了防止井下突然涌水，创造良好的作业条件，必须对煤层顶板水进行大面积疏干，在巷道内布置一系列群孔疏排地下水，如图4-2-13所示。

C．立井泄放孔。

建井期间，如有一个井筒已到底，并开凿了车场、硐室，有一定的排水能力，另一井筒尚在掘进，涌水量大、施工困难，这时可从掘进中的井筒向下打泄放钻孔穿透已掘井筒的井底铜室，进行泄放。

如图4-2-14所示。

（2）疏放煤层底板水

2．疏放老空水

（1）直接放水。

当水量不大，不超过矿井排水能力时，可利用探水钻孔直接放水。

（2）先堵后放。

当老空区与溶洞水或其它巨大水源有联系，动力储量很大，一时排不完或不可能排完，这时应先堵住出水点，然后排放积水。

（3）先放后堵。

如老空水或被淹井巷虽有补给水源，但补给量不大，或在一定季节没有补给。

在这种情况下，应选择时机先行排水，然后进行堵漏、防漏施工。

（4）用煤柱或构筑物暂先隔离。

如果水量过大，或水质很坏，腐蚀排水设备，这时应暂先隔离，做好排水准备工作后再排放；

如果防水会引起塌陷，影响上部的重要建筑物或设施时，应留设防水煤柱永久隔离。

3．疏放水时的安全注意事项

（1）探到水源后，在水量不大时，一般可用探水钻孔放水；

水量很大时，需另打放水钻孔。

放水钻孔直径一般为50～75mm，孔深不大于70m。

（2）放水前应进行放水量、水压及煤层透水性试验，并根据排水设备能力及水仓容量，拟定放水顺序和控制水量，避免盲目性。

（3）放水过程中随时注意水量变化，出水的清浊和杂质，有无有害气体涌出，有无特殊声响等，发现异状应及时采取措施并报告调度室。

（4）事先定出人员撤退路线，沿途要有良好的照明，保证路线畅通。

（5）为防止高压水和碎石喷射或将钻具压出伤人，在水压过大时，钻进过程应采用反压和防喷装置，并用挡板背紧工作面以防止套管和煤（岩）壁突然鼓出，挡板后面要加设顶柱和木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，然后才可放水。

（6）排除井筒和下山的积水前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，要停止钻进，切断电源，撤出人员，采取通风措施冲淡有害气体。

（四）截水

1．防水煤（岩）柱的留设

目前，在煤矿生产中确定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法：

1）经验比拟法

此法在目前使用广泛。

即根据不同情况。

选用水文地质条件相似的经验数据，作为设计防水煤柱的尺寸。

图4-2-17留设防水煤柱的经验尺寸

（1）当煤层露头直接被疏松含水层掩盖时，根据华北地区一些煤矿的经验，冲积层下急倾斜煤层，应留煤柱一般为80m，如图4-2-17a所示；

图4-2-17留设防水煤柱的经验尺寸

（2）煤层受断层切割直接与充水强含水层接触时，安全防水煤柱宽度应不小于20米，如图4-2-17b所示；

（3）当煤层因受逆断层切割而被强含水层掩盖时，留设煤柱应考虑煤层开采后的塌陷裂隙，最好不要波及到上部的强含水层，如掩盖宽度为L米，其断层下盘防水煤柱的宽度要大于L米，如图4-2-17c所示；

图4-2-19不同条件下的隔水煤柱参数示意图Bc—隔水煤柱宽度；

t—

图4-2-19不同条件下的隔水煤柱参数示意图

Bc—隔水煤柱宽度；

t—隔水岩柱厚度；

β—岩石移动角；

h—裂隙带高度

图4-2-23单向拱形闸门

l—门扇；

2—门框；

3—门纹；

4—拉杆；

5—止水垫料

图4-2-22平板矩形水闸门

3—门绞；

5—止水橡皮

图4-2-24球面拱形闸门

1—门扇；

2）分析计算法

（4-2-1）

（1）煤层直接和强含水层、导水断层相接触（图4-2-17b、d），煤层顶底板岩层无突水可能，即防水煤柱主要是顺层受压时，常用以下公式计算煤柱宽度（仅考虑抵抗水压力）：

（4-2-1）

图4-2-18低角度断层使煤层与强含水层接近

（2）低角度断层使煤层底板岩层与强含水层接触，如图4-2-18所示。

在这种情况下，应按以下方法计算防水煤柱的尺寸：

图4-2-18低角度断层使煤层与强含水层接近

第一步，先按煤柱本身不因顺层水压而遭受破坏的情况，计算所需煤柱宽度BC，BC值应用（4-2-1）式求得。

式中的P即为图4-3-18中的H1,H1是B点的实际水头压力。

（4-2-3）（4-2-2）第二步，再用煤层底板岩层不发生突水这一条件来校核煤柱宽度BC值是否安全。

其方法是：

从煤柱端点A作断层的垂线，与断层面交于C点，令。

然后，用以下公式计算C点的安全水头压力H安

（4-2-3）

（4-2-2）

（3）顶底板隔水层或断层带隔水层煤柱宽度的确定

第一步：

确定最小安全岩柱厚度（最小垂直距离，如图4-2-19所示）t可按下式计算：

第二步：

当计算的安全厚度t小于实际隔水层厚度时，可不留防水煤柱；

否则需按岩柱厚度t、裂隙带高度h和岩层移动角β初步定出的煤柱宽度，具体分如图4-2-19所示的4种情况。

第三步：

当按岩柱厚度t、裂隙带高度h和岩层移动角β所定出的煤柱宽度与按煤柱强度算出的煤柱宽度不等时，取其大者。

2．水闸墙（防水墙）

图4-2-20水闸墙1

图4-2-20水闸墙

1—截槽；

2—水压表；

3—放水管；

4—保护栅栏；

5—细管

在水压很大时，则采用多段水闸墙，如图4-2-21所示。

这种水闸墙的截口槽之间隔有一定距离，以加强其坚固性，并在来水方向伸出锥形混凝土护壁a，将水压通过护壁传给围岩，以减少渗水的可能性。

3．防水闸门

（1）防水闸门位置的选择

（2）防水闸门的分类

（五）矿井注浆堵水

矿井注浆堵水，一般在下列场合使用

（1）当涌水水源与强大水源有密切联系，单纯采用排水的方法不可能或不经济时。

（2）当井巷必须穿过一个或若干个含水丰富的含水层或充水断层，如果不堵住水源将给矿井建设带来很大的危害，甚至不可能掘进时。

（3）当井筒或工作面严重淋水时，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用等，可采用注浆堵水。

（4）某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，也可采用注浆堵水的方法堵住水源。

（5）对于隔水层受到破坏的局部地质构造破坏带，除采用隔离煤柱外，还可用注浆加固法建立人工保护带；

对于开采时必须揭露或受开采破坏的含水层，对于沟通含水层的导水通道、构造断裂等，在查明水文地质条件的基础上，可用注浆帷幕截流，建立人工隔水带，切断其补给水源。