礦井災(zāi)害防治技術(shù)(第一章_水災(zāi))

1、第一章 礦井水災(zāi)防治 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 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)的主要原因一、礦井水災(zāi)及其對(duì)生產(chǎn)的影響礦井水對(duì)生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）由于礦井水的存在，在采掘工作面可能出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對(duì)勞動(dòng)條件及生產(chǎn)效率影響很大； （2）由于礦井水的存在，在生產(chǎn)中必須進(jìn)行排水，水量越大，排水費(fèi)用越高，勢(shì)必增加煤炭生產(chǎn)成本；（3）礦井水對(duì)各種金屬設(shè)備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命； （4

2、）當(dāng)井下突然涌水或其水量超過(guò)礦井排水能力時(shí)，則會(huì)造成礦井水災(zāi)，給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。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)又稱(chēng)富水系數(shù)，它是指生產(chǎn)礦井在某時(shí)期排出水量Q（m3）與同一時(shí)期內(nèi)煤炭產(chǎn)量P的比值，即礦井每采1t煤的同時(shí)，需從礦井內(nèi)排出的水量。含水系數(shù)KB的計(jì)算公式為KB = Q/P 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)：充水性弱的礦井：KB <2 m3t 充水性中等的礦井：KB = 25 m3t充水性強(qiáng)的礦井：KB = 510 m3t 充水性極強(qiáng)的礦井：KB >10 m3t

3、。 2. 礦井涌水量 礦井涌水量是指單位時(shí)間內(nèi)流入礦井的水量，用符號(hào)Q 表示，單位為m3d 、m3h、m3min。 根據(jù)涌水量大小，礦井可分為以下4個(gè)等級(jí)涌水量小的礦井：Q < 2 m3min ；涌水量中等的礦井：Q = 2 5 m3min ；涌水量大的礦井：Q = 515 m3min ；涌水量極大的礦井：Q > 15 m3min。 3. 礦井突水點(diǎn)突水量等級(jí)劃分其等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是 小突水點(diǎn)涌水量：Q1m3mi 中等突水點(diǎn)涌水量：1 m3min < Q 10 m3min ；大突水點(diǎn)涌水量：10 m3min < Q30 m3特大突水點(diǎn)涌水量：Q > 30m3min。三、礦

4、井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本1.常見(jiàn)的礦井水源 1）大氣降水 幻燈片8（2）地表水地球表面江、湖、河、海、水池、水庫(kù)等處的水均為地表水，它的主要來(lái)源是大氣降水，也有的來(lái)自地下水。煤礦在開(kāi)采淺部煤層時(shí)，地表水經(jīng)過(guò)有關(guān)通道會(huì)進(jìn)入煤礦井下，形成水患，給生產(chǎn)和建設(shè)帶來(lái)災(zāi)害。3）潛埋藏在地表以下第一個(gè)隔水層以上的地下水（圖1-1-3 ）稱(chēng)為潛水（4）承壓水處于兩個(gè)隔水層中間的地下水，稱(chēng)為承壓水（或稱(chēng)自流水），（5）老空積水 已經(jīng)采掘過(guò)的采空區(qū)和廢棄的舊巷道或溶洞，由于長(zhǎng)期停止排水而積存的地下水，稱(chēng)為老空積水。（6）斷層水 處于斷層帶中的水，稱(chēng)為斷層水。2. 礦井水災(zāi)的通道 水源與煤礦井下巷道等工作場(chǎng)所的通道

5、是多種多樣的，主要有：（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)的因素可分為自然因素和人為因素。 （一）自然因素 1.地形盆形洼地，降水不易流走，大多滲入井下，補(bǔ)給地下水，容易成災(zāi)。 2. 圍巖性質(zhì)圍巖為松散的砂、礫層及裂隙、溶洞發(fā)育的硬質(zhì)砂巖、灰?guī)r等組成時(shí)，可賦存大量水，這種巖層屬?gòu)?qiáng)含水層或強(qiáng)透水層，對(duì)礦井威脅大；圍巖為孔隙小、裂隙不發(fā)育的粘土層、頁(yè)巖、致密堅(jiān)硬的砂巖等，則是弱含水層或稱(chēng)隔水層，對(duì)礦井威脅小。當(dāng)粘土厚度達(dá)5米以上時(shí)，大氣降水和地表水幾乎不能透過(guò)。 3.地質(zhì)構(gòu)造

6、地質(zhì)構(gòu)造主要是褶曲和斷層4.充水巖層的出露條件和接受補(bǔ)給條件充水巖層的出露條件直接影響礦區(qū)水量補(bǔ)給的大小。充水巖層的出露條件包括它的出露面積和出露的地形條件。（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，井巷接近老空積水區(qū)、充水?dāng)鄬?、陷落柱、?qiáng)含水層以及打開(kāi)隔離煤柱，未執(zhí)行探放水制度，盲目施工，或者雖然進(jìn)行了探水，但措施不當(dāng)（3）井巷位置設(shè)計(jì)不當(dāng)；（4）施工質(zhì)量低劣，致使礦井井巷嚴(yán)重塌落、冒頂、跑砂，導(dǎo)致透水；5）亂采亂掘，破壞防水煤巖柱造成

7、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)，造成透水時(shí)無(wú)作用而淹井；（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)，如水倉(cāng)不按時(shí)清挖，突水時(shí)煤、巖塊堵塞水井，致使排水設(shè)備失去效用而淹井等。 第二節(jié) 礦 井 防 治 水一、地面水防治技術(shù)二、井下防治水技術(shù)礦井防治水的基本方針煤礦水害防治以“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”為基本原則，并根據(jù)礦井水害實(shí)際情況制定相應(yīng)的“防、堵、疏、排、截”綜合防治措施。有疑必探：在預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，對(duì)沒(méi)有把握的區(qū)域或塊段采用物探、化探、鉆探等方法進(jìn)行綜合探查，以探明水害疑點(diǎn)或可疑作業(yè)區(qū)域。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)：通過(guò)相應(yīng)的

8、地質(zhì)工作隊(duì)礦井水文地質(zhì)條件進(jìn)行分采區(qū)、分工作面進(jìn)行評(píng)價(jià)圈定安全區(qū)、臨界危險(xiǎn)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。先探后掘：在綜合探查的基礎(chǔ)上，在確保巷道掘進(jìn)或工作面回采沒(méi)有水患威脅時(shí)，可實(shí)施掘進(jìn)及回采作業(yè)。先治后采：在綜合探查的基礎(chǔ)上對(duì)有水害隱患區(qū)域，必須采取有針對(duì)性的措施，直至完全消除水害威脅后才能組織正常作業(yè)。礦井防治水的基本方針煤礦水害防治以“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”為基本原則，并根據(jù)礦井水害實(shí)際情況制定相應(yīng)的“防、堵、疏、排、截”綜合防治措施。防 留設(shè)煤柱、改變采煤方法堵超前注漿封堵、封閉或加固隔水層 疏疏干充水源、疏水降壓排安全可靠的排水系統(tǒng)、資源綜合利用截溝渠、堤壩、防水帷幕等截流措施一、地

9、面水防治技術(shù)地面防水是指在地表修筑各種防排水工程，防止或減少大氣降水和地表水滲入礦井。 1.慎重選擇井筒位 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）做好礦井水文觀(guān)測(cè)與水文地質(zhì)工作 水文地質(zhì)工作是各項(xiàng)防治水工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。 1.做好水文觀(guān)測(cè)工作 （1）收集地面氣象、降水量與河流水文資料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水體的分布、水量和補(bǔ)給、排泄條件；查明洪水泛濫對(duì)礦區(qū)、工業(yè)廣場(chǎng)及居民點(diǎn)的影響程度。 （2）通過(guò)探水鉆孔和水文地質(zhì)觀(guān)測(cè)孔、觀(guān)測(cè)各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。 （3）觀(guān)測(cè)礦井

10、涌水量及季節(jié)性變化規(guī)律等?；脽羝?0 2做好礦井水文地質(zhì)工作 查明礦井水源和可能涌水的通道，為防治水提供依據(jù)。為此必須： （1）掌握沖積層的厚度和組成，各分層的透水、含水性； （2）掌握斷層和裂隙的位置，錯(cuò)動(dòng)距離，延伸長(zhǎng)度，破碎帶范圍及其含水和導(dǎo)水性能； （3）掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、滲透性、補(bǔ)給排泄條件及其到開(kāi)采礦層的距離，勘探鉆孔的填實(shí)狀況及其透水性能； （4）調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開(kāi)采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況，觀(guān)測(cè)因回采而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動(dòng)對(duì)涌水量的影響； （5）在采掘工程平面圖上繪制和標(biāo)注井巷出水點(diǎn)的位置及水量，老窯積水

11、范圍、標(biāo)高和積水量，水淹區(qū)域及探水線(xiàn)的位置?；脽羝?1 （二）井下探水 井下探放水是防治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則。當(dāng)采掘工作面遇到下列情況之一時(shí)，必須探水，確認(rèn)無(wú)突水危險(xiǎn)后，才能前進(jìn)： 接近水淹井巷、老空、老窯或小窯時(shí)； 接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬印⑾萋渲鶗r(shí)； 接近可能出水鉆孔和各類(lèi)防水煤柱時(shí)； 接近可能與地表水體相通的斷裂破碎帶或裂隙發(fā)育帶時(shí)； 上層采空區(qū)積水，在兩層間垂直距離小于采高40倍或巷高10倍的下層采掘工作面以及采掘工作面有明顯出水征兆時(shí)； 接近有水或稀泥的灌漿區(qū)時(shí)； 接近其它可能出水地區(qū)時(shí)?；脽羝?2 1探水起點(diǎn)的確定 為了保證采掘工作和人身安

12、全，防止誤穿積水區(qū)，在距積水區(qū)一定距離劃定一條線(xiàn)作為探水的起點(diǎn)，此線(xiàn)即為探水線(xiàn)，如 1-2-1所示?；脽羝?3 積水線(xiàn)：即積水區(qū)范圍線(xiàn)。在此線(xiàn)上應(yīng)標(biāo)注水位標(biāo)高、積水量等實(shí)際資料。 警戒線(xiàn)：積水線(xiàn)外推50150m 為警戒線(xiàn)（在上山掘進(jìn)時(shí)為傾斜距離），一般用紅色表示。 探水線(xiàn)：應(yīng)根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及其資料的可靠程度確定。 對(duì)探水線(xiàn)有如下規(guī)定： 對(duì)本礦井采掘工作造成的老空、老巷、硐室等積水區(qū)，如果邊界確定，水文地質(zhì)條件清楚，探水線(xiàn)至積水區(qū)邊界的最小距離在煤層中不得少于30m，在巖層中不得少于20m； 對(duì)本礦井的積水區(qū)，雖有圖紙資料，但不能確定積水區(qū)邊界位置時(shí)，探水線(xiàn)至推斷積水

13、區(qū)邊界的最小距離不得小于60m ；幻燈片24 對(duì)有圖紙資料的小窯，探水線(xiàn)至積水區(qū)邊界的最小距離不得小于60m ；未有圖紙資料的，堅(jiān)持“有疑必探、先探后掘”； 掘進(jìn)巷道附近有斷層或陷落柱時(shí)，探水線(xiàn)至最大擺動(dòng)范圍預(yù)計(jì)煤柱線(xiàn)時(shí)的最小距離不得小于60m； 石門(mén)揭開(kāi)含水層前，探水線(xiàn)至含水層最小距離不得小于20m 。 2探水鉆孔的布置方式 探水鉆孔布置原則是它既要保證安全生產(chǎn)，又要確保不遺漏積水區(qū)，還要求探水工程量最小。 1）探水鉆孔的主要參數(shù)確定 探水鉆孔的主要參數(shù)有超前距、幫距、密度和允許掘進(jìn)距離?；脽羝?5（1）超前距（ 圖1-2-2）指探水鉆孔的終孔位置始終保持在允許掘進(jìn)工作面前的一段距離。 實(shí)際

14、工作中，超前距一般超前 10 m20 m，在薄煤層中可縮短，但不小于 8 m。超前距可用下式計(jì)算：式中，a 為超前距，m；L 為巷道寬或高，取最大m；k 為安全系數(shù)，一般取 25；p 為水頭壓力，MPa；KP為煤柱或巖柱的抗張強(qiáng)度，MPa?；脽羝?6 （2）允許掘進(jìn)距離 經(jīng)探水證實(shí)無(wú)水害威脅，可安全掘進(jìn)的長(zhǎng)度稱(chēng)允許掘進(jìn)距離。 （3）幫距 為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，即呈扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離。幫距一般等于超前距，有時(shí)略小 1 m2 m。 （4）鉆孔密度（孔間距） 它指允許掘進(jìn)距離終點(diǎn)橫剖面上，探水鉆孔之間的間距。 2）探水孔布置方式 （1）扇形

15、布置 巷道處于三面受水威脅的地段，要進(jìn)行搜索性探放老空積水，其探水鉆孔多按扇形布置，如圖1-2-3所示?；脽羝?7幻燈片28 （2）半扇形布置 對(duì)于積水區(qū)肯定是在巷道一側(cè)的探水地區(qū)，其探水鉆孔可按半扇形布置，如圖 1-2-4所示。 3探水與掘進(jìn)之間的配合 井下受水威脅的地段，探水必須與巷道掘進(jìn)施工管理密切配合，才能取得良好的防治效果，主要配合方式有： 幻燈片29 1）雙巷配合掘進(jìn)交叉探水（圖 1-2-5）（2）雙巷掘進(jìn)單巷超前探水幻燈片30（3）平巷與上山配合探水（圖 1-2-6）幻燈片31（4）隔離式探水（圖1-2-7 ）幻燈片324探水鉆孔的安全裝置（圖 1-2-8） 幻燈片33 5探放水

16、作業(yè)安全要點(diǎn) 井下探放水作業(yè)直接與水害作斗爭(zhēng)，不僅關(guān)系到探放水人員的安全，也關(guān)系到探放水地段甚至全礦的安危。為此，要按照 規(guī)程 的有關(guān)規(guī)定，在安鉆探水前后，嚴(yán)格遵守下列事項(xiàng)： （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(huà)； （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(guān)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

17、墻，然后方可打開(kāi)鉆眼放水。幻燈片34 （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 在地面打鉆利用潛水泵或深井泵抽排，以降低地下水位。它適合于埋藏較淺、滲透性良好的含水層。 抽水鉆孔可采取環(huán)狀孔群和排狀孔群兩種布置方式。幻燈片35（1）環(huán)狀孔群（圖 1-2-9）（2）排狀孔群（圖1-2-10）幻燈片36 2）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)疏水（圖 1-2-11）。幻燈片37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)

18、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)增加巷道維護(hù)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?；脽羝?8 （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，如圖1-2-12所示?；脽羝?9 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：A在巷道中每隔一定距離向頂板打一定數(shù)量鉆孔，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

19、水，如圖 1-2-13所示；幻燈片40C立式泄放孔（圖 1-2-14）幻燈片41（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 1-2-15），疏水降壓?；脽羝?2 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

20、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(xiàn)，沿途要有良好的照明，保證路線(xiàn)暢通； （5）防止高壓水、碎石噴射或?qū)@具壓出傷人；幻燈片43（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) 凡是煤層與含水層或含水帶的接觸地段，預(yù)留一定寬度的煤層不采，使工作面與地下水源或通道保持一定距離，以防止地下水流入工作面，留下不采的煤柱，稱(chēng)為防水隔離煤柱。 防水隔離煤柱的種類(lèi)有：井田邊界防水隔離煤柱以及預(yù)防斷層、廢棄井巷、充水含水層、巖溶陷落柱的防水煤柱等。 確定防水

21、煤柱的尺寸，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，至今還沒(méi)有十分完善合理的方法。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)比擬法幻燈片44 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)，安全防水煤柱寬度應(yīng)不小于 30 米,如圖 1-2-17a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 1-2-17b 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 米，其斷層下盤(pán)防水煤柱的寬

22、度要大于 L 米，如圖 1-2-17c所示； （4）當(dāng)巷道接近導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí)，應(yīng)留設(shè) 3040 米防水煤柱，如圖 1-2-17d所示。圖 1-2-17 留設(shè)防水煤柱的經(jīng)驗(yàn)尺寸幻燈片45 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）含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱的留設(shè)： 式中 L-煤柱留設(shè)的寬度，m； K-安全系數(shù)，一般取2-5； M-煤層厚度或采高，m； p-水頭壓力，MPa； Kp-煤的抗拉強(qiáng)度，MPa?；脽羝?6 （2）煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤（巖）柱的留設(shè) 1.當(dāng)含水層頂面高于最高導(dǎo)水裂縫帶上限時(shí)，防隔水煤（巖）柱

23、可按圖3-3a、圖3-3b留設(shè)。其計(jì)算公式為：L=L1+L2+L3=Hacsc+HLcot+HLcot L防隔水煤（巖）柱寬度；L1，L2，L3防隔水煤(巖)柱各分段寬度；HL最大導(dǎo)水裂縫帶高度；Ha斷層安全防隔水煤（巖）柱的寬度；斷層傾角；巖層塌陷角；H 煤層底板以上的靜水位高度幻燈片47 （2）煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤（巖）柱的留設(shè) 2.最高導(dǎo)水裂縫帶上限高于斷層上盤(pán)含水層時(shí)，防隔水煤（巖）柱按圖3-3c留設(shè)。其計(jì)算公式為： L=L1+L2+L3=Ha(sincoscot)+(Hacos+M)(cot+cot) 20 m 幻燈片48 （2）煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤（

24、巖）柱的留設(shè) Ha(斷層安全防隔水煤（巖）柱的寬度)應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際觀(guān)測(cè)資料來(lái)確定，即通過(guò)總結(jié)本礦區(qū)在斷層附近開(kāi)采時(shí)發(fā)生突水和安全開(kāi)采的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，計(jì)算其水壓（p）與防隔水煤（巖）柱厚度（M）的比值（Ts=p/M）,并將各點(diǎn)之值標(biāo)到以Ts=p/M為橫軸，以埋藏深度為縱軸的坐標(biāo)紙上，找出Ts值的安全臨界線(xiàn)（圖3-4）幻燈片49 （2）煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤（巖）柱的留設(shè) Ha(斷層安全防隔水煤（巖）柱的寬度) 也可以按下列公式計(jì)算： 式中 p-防隔水煤（巖）柱所承受的靜水壓力，MPa； Ts-臨界突水系數(shù)，MPam； 10-保護(hù)帶厚度，一般取10 m?；脽羝?0 （3）煤層

25、位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 防隔水煤（巖）柱的留設(shè)應(yīng)當(dāng)考慮2個(gè)方向上的壓力：一是煤層底部隔水層能否承受下部含水層水的壓力；二是斷層水在順煤層方向上的壓力。 幻燈片51 （3）煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 當(dāng)考慮底部壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)使煤層底板到斷層面之間的最小距離（垂距），大于安全煤柱的高度（Ha）的計(jì)算值，并不得小于20 m。其計(jì)算公式為 20 m幻燈片52 （3）煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 當(dāng)考慮斷層水在順煤層方向上的壓力時(shí)，按計(jì)算煤柱寬度 20 m 根據(jù)以上兩種方法計(jì)算的結(jié)果，取用較大的數(shù)字，但仍不得小于20 m。 幻燈片

26、53 （3）煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 如果斷層不導(dǎo)水,防隔水煤（巖）柱的留設(shè)尺寸，應(yīng)當(dāng)保證含水層頂面與斷層面交點(diǎn)至煤層底板間的最小距離，在垂直于斷層走向的剖面上大于安全煤柱的高度（Ha）時(shí)即可,但不得小于20 m。 幻燈片54 2.水閘墻（防水墻） 水閘墻分為臨時(shí)性和永久性的兩種，水閘墻的構(gòu)造如圖1-2-20所示。 幻燈片55 在水壓很大時(shí)，則采用多段水閘墻，如圖1-2-21所示?；脽羝?6 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

27、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 防水閘門(mén)的位置選擇適當(dāng)與否，是水閘門(mén)能否起到應(yīng)有作用的關(guān)鍵，一般應(yīng)考慮以下幾方面問(wèn)題：幻燈片57 防水閘門(mén)應(yīng)設(shè)置在對(duì)水害具有控制作用的部位和井下重要設(shè)施部位（如井底車(chē)場(chǎng)出入口處），能使水害控制在盡可能小的范圍內(nèi)，并考慮即使水害發(fā)生后能恢復(fù)生產(chǎn)及繞過(guò)事故地點(diǎn)開(kāi)拓新區(qū)。 防水閘門(mén)應(yīng)設(shè)置在不受鄰近采動(dòng)影響的地點(diǎn)，以免破壞防水閘門(mén)的結(jié)構(gòu)和修筑地點(diǎn)圍巖的隔水性和穩(wěn)定性，

28、防止水閘門(mén)關(guān)閉后高壓水通過(guò)裂縫外泄。 盡量避免在較弱巖層或煤層內(nèi)砌筑，應(yīng)建在圍巖穩(wěn)定性與隔水性好的地段，要求圍巖硬度系數(shù)必須大于4 ； （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1-2-22 、圖1-2-23 、圖1-2-24 ?；脽羝?8幻燈片59 （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，注漿堵水適用于以下條件： （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)

29、； （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。 幻燈片60第三節(jié) 礦井突水事故處理 主 要 內(nèi) 容l 一、礦井水災(zāi)征兆l 二、礦井突水的應(yīng)急措施l 三、水災(zāi)處理的一般原則l 四、礦山救護(hù)隊(duì)處理透水事故的行動(dòng)要點(diǎn)l 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l 六、礦井水災(zāi)時(shí)期井下避難人員生存條件的分析l 七、恢復(fù)被淹礦井的方法及安全措施幻燈片61

30、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12小時(shí)至2030 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(guān)察可發(fā)現(xiàn)水中有少量細(xì)砂；幻燈片62 （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

31、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?；脽羝?3二 、礦井突水的應(yīng)急措施 遇到礦井突水時(shí)，可采取以下應(yīng)急措施： （1）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)

32、的緩沖時(shí)間； （3）檢查所有排水設(shè)施和輸電線(xiàn)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(guān)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(xiàn)，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；幻燈片64 （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

33、出井?；脽羝?5三、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?；脽羝?6四、礦山救護(hù)隊(duì)處理透水事故的

34、行動(dòng)要點(diǎn) （1）接到事故電話(huà)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?；脽羝?7 （6）在尋找避難人員時(shí)，應(yīng)細(xì)心觀(guān)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

35、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。 幻燈片68五、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