第七章水灾的预防和处理.docx
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第七章水灾的预防和处理
第七章水灾的预防和处理
一、水灾情况分析
(一)概述:
河南先锋煤业有限公司是原“郏县锋达煤业有限公司”由“郏县大桥煤矿、电力煤矿、砂沟煤矿”根据省、市铝土煤炭资源整合方案整合的煤矿企业,2010年被河南省煤层气开放利用有限公司兼并重组.我公司采用一对斜井开拓,长度800米,料石砌碹,±0水平设计有主副水仓、泵房及机电硐室。
设计矿井正常涌水量130m3/h,最大涌水量260m3/h,现实际矿井涌水量70m3/h,主副井水仓容量约为1600m3左右。
(二)井田水文地质
1.含水层:
(1)第四系松散层空隙含水层:
以砂砾石为主,厚度大,渗水性好,其突出水量取决于大气降水及地表水,对开采有一定影响。
(2)二迭系碎屑岩类裂隙含水层(组):
其岩性为中细粒砂岩,砂质泥岩,泥岩及煤层互交产出。
突水性弱,煤层采动后,含水层主要通过裂隙带、顶板陷落带相互补给,对井下开采有直接影响。
(3)石炭系太原组含水层:
该组岩性为灰岩、砂岩、页岩等,其中夹灰岩4——5层,裂隙溶洞发育,透水性好,水压高而突出水量大,为裂隙岩承压水层。
据6051孔测定:
渗透系数K=5.8m/日,单位涌水量12.8m3/日,其静水位标高+192.20m。
石炭系太原组灰岩与二1煤层之间为灰色、深灰色砂质泥岩,厚度6——13米,透水性差,由于裂隙发育或变薄形成底鼓或采煤穿透隔水层破底时,会引起底板突水事故的发生,是二1煤层突水的主要原因。
(4)寒武系上统嵩山组含水层:
岩性以白云质灰岩为主,厚度大于200m,岩溶发育,水压高,水量丰富。
为岩溶裂隙承压含水层。
含水层顶板距二1煤层约75m,如有断裂构造沟通,二1煤层可与该含水层发生水力联系,对矿山开采产生重大影响。
综上所述,矿井涌水以底板岩溶裂隙为主,据本矿资料可查,直接充水含水层单位涌水量为1.0≤Q≤2.0L/S.m,水文地质条件复杂,其水文地质类型为三类二亚类三型。
2.隔水层
(1)本溪组铝土质泥岩厚8——10米,层位稳定,为寒武系含水层与太原组下段灰岩含水层之间的隔水层。
(2)太原组中段砂泥岩隔水层,为太原组上段灰岩与下段灰岩含水层之间的隔水层。
(3)二1煤层与太原组顶部灰岩之间砂质泥岩隔水层,厚6——13米。
(4)下石盒子组三、四煤层隔水层80——140米,岩性以泥岩、砂质泥岩夹薄层砂岩及薄煤层,层位稳定,厚度很大。
3.断层的水文地质条件
(1)F10断层:
正断层,位于先锋煤矿的北界,落差340m,井田内煤系地层与上盘四4煤层以上的地层对接,由此可以认为F10断层在水平方向上基本不导水,可以视为阻水边界。
(2)F3断层:
正断层,位于锋达煤矿的南界,落差50m左右,井田煤系地层与下盘的太原组偏下部的灰岩含水层对接,由此导致该断层成为井田补给边界,使井田水文地质条件复杂化。
由于井田内查明的断层落差均相对较大,根据断层发育的一般规律,在大断层附近往往会发育一组次生断层或羽状断层,共同构成以大落差断层为主的断裂构造带,使大断层附近地段的水文地质条件相对地更趋复杂化,因此次生断层对矿井安全生产带来的负面影响不容忽视,必须加强防范。
4.矿井充水因素分析
(1)二1煤层底板突破:
隔水层变薄、破底,遇到小型构造形成灰岩溶裂隙承压水上涌,是矿井主要充水来源。
(2)地下潜水通过冒落带、陷落带、井筒、钻孔进入矿井,其水量与大气降水密切相关。
(3)二1煤层顶板砂岩裂隙承压水以孔隙淋水、渗水为主。
(4)井田内的断层均为导水断层,断层破碎带导水是本矿存在的较大安全隐患。
(5)老空水是矿井安全的最大隐患。
(6)老虎洞水库位于矿区东北部,水库底部、西岸有大面积积灰岩出露,可能成为太原组岩溶裂隙含水层的永久性补给水源,现有待于进一步研究证实。
本矿开采二1煤层时正常涌水量130m3/h,最大涌水量260m3/h,目前由于邻矿排水疏干,本矿地下水位有所下降,现在矿井正常涌水量为80m3/h左右
5.地下水动态变化情况
本矿从建矿以来曾多次发生底板透水事故,水量最大时达180m3/h左右,并发生过下部淹井事故,经过数年不能阻断,但出水点一般10天内水量骤减,长时间保持在20——30m3/h之间,随着开采水平的延伸,这些出水点方能干涸,这说明底板水是带一定压力的,根据三、四、六水平出水标高判断,本矿地下水静水压值可能在+40——50米之间
6.地表水
(1)本区地形西北高,东南低,沟谷发育有利洪水自然排泄。
(2)矿区河流地表无河流、湖泊等水体.。
(3)煤层上覆岩层受采动影响出现裂隙、塌陷,雨季井下会出现淋水增大现象。
。
(4)井口标高+262米,高于常年最高水位。
7.井下排水
我公司选用了PJ150×6型大泵两台,配备电机500KW,扬程411米,MD155/67×6型大泵两台,配备电机355KW,扬程354米,做到一用一备一检修。
主、副井各设一趟直径159×7无缝钢管作为排水管道。
矿井排水系统综合排水能力为600m3/h
目前,能够造成我矿矿井水灾的原因有:
采空区积水、顶底板含水层水、断层水、地面采空区塌陷裂隙渗透水等。
根据历年来的开采结果表明,对我矿安全生产构成直接威胁的是底板灰岩承压水、采空区积水、老巷积水。
其它原因对我矿影响较小。
矿井采空区积水危害性很大,按采掘计划做好探放水工作,老空水积水水源主要来源于顶板砂岩含水层水和底板灰岩水。
根据“有疑必探、先探后掘”的探放水原则,采用边掘边探的方式进行探放,要求水头高度每降低0.8m进行探放一次。
由于巷道是由高向低掘进,所以对安全生产不会造成太大威胁。
但是技术部门要及时编制探放水设计和措施报总工审批。
施工单位认真惯彻学习探放水设计和措施。
探放水的具体要求和方法要严格按照设计和措施执行。
矿井延伸要及时制定疏水降压设计和安全措施,严禁带压开采。
二、水灾事故的预防措施
矿井水文地质条件虽然简单,对生产有威胁的“水害”仍然存在,为确保我矿能正常安全生产,特制订2011年度井上、下防治水措施如下:
(一)地面防治水
1.须查清矿井及附近地面水流系统的汇水、渗漏情况,疏水能力和有关水利工程情况,掌握历年最高洪水位,建立疏水、防水和排水系统。
2.收集、调查和核对相邻煤矿和废井的老窑情况,井田内小煤矿的井口相对高度,采动情况,是否对大矿构成威胁等情况,在井上下对照图上标出各小煤矿的井田位置,开采范围,开采年限,积水情况等。
(二)井下防治水
1.井巷出水点的位置及出水量,有积水的井巷及采空区的积水范围,标高和积水量,并绘制在采掘工程平面图上,在水淹区域标注警戒线、探水线的位置。
提前编制设计和措施,根据设计、措施要求有计划、有步骤地进行工作面探放水工作。
2.主要排水点必须有工作、备用和检修三套水泵,其中工作水泵的能力,应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量,备用水泵能力不小于工作能力的70%。
工作和备用水泵的总能力,应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量,检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
3.水管:
必须有工作和备用两套水管。
其中工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量,工作和备用水管的总能力,应能配合工作和备用水泵20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。
(三)探放水
1.必须作好水情、水害分析、及时预报,坚持“有疑必探,先探后掘”的原则。
探水或接近积水地区掘进前或排放被水淹井巷的积水前,必须编制探放水措施和设计。
2.采掘工作面遇到下列情况之一时,必须确定探水线进行探水。
(1)接近水淹或可能积水的井巷,老空或相邻煤矿时。
(2)接近有可能出水的钻孔时。
(3)采掘作业接近与含水层沟通的断层时。
(4)工作面有明显出水征兆时。
3.在预计水压大于1兆帕的地点探水时,应预先固结套管,套管口应安装闸阀,套管深度必须在探放水设计中规定,特别危险的地区,应先开掘安全躲避洞,并规定避灾路线。
4.孔口管的长度设计和安装:
(1)探放老空水,钻孔必须按规程要求埋设孔口管,煤柱宽度小于4m时,探放老空水埋设孔口管的长度应不小于煤柱宽度的1/2。
(2)探放老空水头高度超过10m以上时,孔口管安装要采用管内压水泥浆或化学浆等方法,必须做孔口管耐压试验,并符合设计要求。
(3)探放老空水头高度在4m以内时,孔口管可采用裸管打入加固或缠布缠海带打入等方法。
(4)老空水头在4—10m之间时,孔口管安装方法视煤柱大小、煤壁完整情况和水压情况而定。
(5)孔口管外侧要安装阀门和测压表,应确保排水能力不足时能控制放水。
探放小窑老空积水超前距不小于30米,本矿老空积水的超前距不得小于20m,可以根据水压情况具体规定超前距。
5.钻进时,发现煤岩松软,片帮、来压或钻孔中的水压,水量突然增大,以及有顶钻等异常现象时,必须停止钻进,但不得拔出钻杆,现场负责人应立即向矿调度室报告,并派人监测水情,如果发现情况危急时,必须立即撤出所有受水情威胁地区的人员,然后采取措施进
行处理。
6.探放老空水及底板水前,首先要分析水体的空间位置、积水量和水压,老空积水区高于探放水点位置时,只准用钻机探放水,探放水孔必须打中水体,并监视放水全过程,核对放水量,直到水放完为止。
7.钻孔接近老空,预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时,必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班,检查空气成分,如果瓦斯或其他有害气体浓度超过规定时,必须立即停止钻进,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室。
8.钻孔放水前,必须估计水量,根据矿井排水能力和水仓容量,控制放水流量,放水时,必须设专人监测钻孔出水情况,测定水量、水压,作好记录。
若水量突然变化,必须立即处理,并立即报告矿调度室。
9.对沿空送巷的探放水必须做到进入预计积水区后,水头高度每降低0.8米进行一次探放水,每次必须与水体探透,水患解除方可进尺(0.8米水头高度以新掘巷道坡度为准)。
10.每次探放水工作结束后要及时总结,根据实际探放水情况与原设计对照,总结经验,找出差距,以便以后的工作中提高和改进。
(四)相邻巷道的水窝、硐室预报
为了预防沿空送巷发生透上下相邻巷道的水窝、硐室事故,防止透水窝、硐室后有害气体和水涌出,避免事故发生,消除安全隐患,地测部门做好上下相邻巷道水窝、硐室的预测预报工作。
三、水灾事故的处理计划
(一)采掘工作面透水前一般都有预兆,井下人员熟悉这些预兆,对及时采取对策,防止水灾事故的发生起着重要作用,透水前的预兆有:
1.煤层发潮、发暗。
2.煤壁“挂汗”、顶板多呈尖形水珠,有“承压欲滴之势”,这可以区别自燃征兆中的“挂汗”。
3.顶板淋水加大,犹如雨状。
4.有时透水前底板突然涌水。
5.工作面温度下降,空气变冷,产生雾气。
6.煤层里有“吱吱”的水叫声。
7.出现压力水流,表明作业地点距水源很近。
8.工作面有害气体增加。
9.煤壁或巷道挂红,水的酸度增大,味发涩,有臭鸡蛋味。
(二)矿井水的特征与预兆。
1.老空水:
一般年代久远,水量补给性较差,通常属于死水,涌出水酸度较大,味发涩,有臭鸡蛋味。
2.断层水:
由于断层附近煤层破碎,故一般工作面来压,淋水加大,由于断层容易通过弱面沟通地表水和其他含水层,通常水源补给充分。
回采及开掘作业有突水征兆时必须采取探放水措施。
3.顶板裂隙水:
通常在采掘工作面作业之后,顶板裸露,应力重新分布顶板下沉,巷帮产生位移,裂隙增大,产生滴水、淋水或小范围的涌水现象,通常水量补给性较差,出水时间短。
一般小范围涌水不会超过5天,水量小于40立方米。
4.底板承压水:
二1煤层底板寒武系灰岩含水,具有富水性强、水压大的特点,如果井巷掘进遇到大的构造,造成二1煤底板突水事故。
(三)实施方案
在发生水灾事故时:
应立即派人通知调度室,现场人员在现场负责人的带领下,应首先避开水头冲击,防止水头冲倒,然后尽可能地就地取材,堵住出水点,防止灾害扩大。
当水势较小,工作人员能越过突水点时,可按避灾路线撤退。
假设出路已被水隔断,就要寻找被围地点位置最高处暂时躲避,并定时敲打铁道,铁管发出呼救信号。
若突水时伴有大量有害气体涌出,在避灾时除防止有害气体中毒或窒息外,撤离时应将工作面电源全部停掉,防止瓦斯爆炸。
1.按避灾路线撤出受透水威胁地点的所有人员。
2.规定关闭水闸门的顺序和负责人。
3.在现有排水能力不足时,应增设水泵和管路(包括用其它管路作临时排水管)。
4.针对具体情况进行阻水。
5.必须保护好排水设备不被淹没,其中当水威胁到泵房安全时,在下部水平的人员撤出后,应将水引入下部巷道。
6.在有瓦斯涌出危险时,应制定排除瓦斯的安全措施。
7.采取有效措施,防止二次透水。
8.当矿井或矿井的一部分被水淹没后,发现有人被堵于井下,要首先制定营救措施,判断人员的所在地点,并根据涌水情况和排水设备能力,估计排出积水的时间,如需时间较长,可考虑向遇难地点开通巷道运送急需物资。
9.发生水灾时,水泵司机要坚守岗位,没有总指挥命令不准升井。
10.副井正常提升人员,信号工坚守岗位,待人员撤完后,听调度室命令再升井。
(四)事例:
假设二1-11016风巷发生透水
1.当二1-11016风巷发生透水时,现场负责人(工长或班长)应组织人员用电话向调度室汇报,如果水势较猛时,由二1-11016风巷→副井→地面路线撤出。
2.调度室接到事故报告后,立即通知值班领导,由值班领导根据汇报的灾情确定采区其他地点人员是否撤离现场,并同时向救灾领导小组成员及集团公司总调汇报。
3.矿总工程师和矿长接到水灾报告后,应立即成立抢险指挥部组织救护队入灾区侦察水情及发展情况,救护队要将侦察情况及时向指挥部汇报。
4.总指挥要立即集合指挥部成员,根据救护队探明的水情及灾区人员撤离情况研究制定救灾方案,并在2111016车场设救护基地进行现场指挥,有救护指挥员,待机小队值班,备齐抢险设备、物品。
5.水仓大泵必须开足能力,坚守岗位,发现问题及时向指挥部汇报。
6.在水灾排除后,清除淤泥,修复被冲垮巷道,为恢复正常生产创造条件。
四、水灾事故后的避灾路线:
当水势较小,工作人员能越过突水点时,可按避灾路线撤退。
假设出路已被水隔断,就要寻找被围地点位置最高处暂时躲避,并定时敲打铁道,铁管发出呼救信号。
(一)采煤工作面:
二1-11060回采工作面:
水流较小时:
二1-11060采面——回风巷——副井——地面
当水流大时出水点下部人员沿机巷——主井——地面
(二)掘进工作面:
三采区下山工作面——±0巷皮带运输——副井——地面
(三)二1-12070回采工作面:
二1-12070回采工作面→车场→副井→地面