指防治井下突然涌水的措施

指防治井下突然涌水的措施。为防止矿山井下发生突然透水灾害，各类矿山可结合采掘特点和具体情况，采取查、探、堵、放四个方面的防治水措施。即查明水源、超前钻孔探水、隔绝水路堵挡水源、放水疏干。1．查明水源(1)查明矿井水源应掌握的信息1)冲积层的厚度、组成，各分层的含水、透水性能。2)断层的位置、错动的距离、延伸长度、含水导水性质、破碎带的范围。3)矿井含水层、隔水层的数量、厚度、含水性能及距开采层的距离。4)旧井老空区的开采时间、深度、范围、积水区域及其分布状况，老空区与现采区的水力联系，旧井口及各空区的标高、界境及矿柱情况。5)观测现采区顶板破坏情况及地表陷落情况，观测矿井涌水量的变化，进而判断透水灾害的可能性。6)收集地面大气降水量的历史和现状资料，调查地面水系的水文地质情况，查明地表水体分布范围和水量。7)通过对探水钻孔和水文观测孔中的水压、水位、水量等的变化的观测，查明矿井水的来源，矿井水与地下水和地表面的补给关系。(2)研究矿区地下水化学成分，探查老窑水1)矿井的老窑水具有较高的硬度、矿化度和钙、镁等盐类。2)地下老窑存水，在强烈的还原条件下，硫酸盐可以大部分转化成硫化氢(H2S)，在探查老窑水中，H2S是值得注意的指标。3)处于停滞状态的地下水，经常会出现亚铁离子(Fe+)，所以亚铁离子是老窑水的另一特征。亚锰离子(Mn+)也是探水的指示元素。4)因为地下水中氡含量的变化与岩溶裂隙的发育程度有关，富水性强、水量大的含水层中，氡(Rn222)的含量相对较低。(3)利用钻孔测温确定含水段、岩溶发育程度，含水层的补给关系及判断断层的导水性1)石灰岩富水时，其含水段的热导率大为提高。2)地下水达到最大循环深度时，水温也达到最高值。地下水上升途中，水温高于岩温，进入排泄区则具有高温度、高梯度、高热流的特点。3)突然涌水的出水点水温偏低。如在断层两侧各打观测钻孔，在同一水平测点的两孔温度较大时，说明两孔之间及其附近区间内的含水层没有水力联系。用测孔温差可判断这一断层导水性差。(4)利用钻孔电磁波透视法探查溶洞积水该法是新发展起来的勘探石灰岩地区岩溶水源的科学手段。在一个钻孔中放入高频电磁发射机，向高阻的石灰岩层中辐射电磁波，在传播的路径上若遇有溶洞或破碎带，即产生反射或衰减等现象；在另一钻孔中放人接收机，它将收到穿透过岩溶溶洞及其边缘的散射信号，形成了溶洞的阴影。通过阴影的位置、大小可以判断出溶洞的位置、大小和形状。2．超前钻孔探水为深入探明矿山水文情况，确切掌握可能造成水灾的水源位置和距离，在采掘工作之前必须超前钻孔探水。有疑必探，先探后掘。(1)掘进工作面遇到下列情况必须探水前进1)接近溶洞、含水断层、含水丰富的含水层(包括流砂层、冲积层、风化带等)时。2)接近可能与河流、湖泊、蓄水池、含水层或大量积水区相通的断层时。3)接近被淹井巷或有积水的小窑、老空区时。4)打开隔离煤柱放水时。5)在灌过泥浆的已熄灭火区下部进行采掘时。6)上层有积水，在下层进行采掘工作的层间垂直距离小于回采工作面采高的40倍或小于掘进巷道高度的10倍时。7)采掘工作面发现疑似出水征兆时。(2)探水的起点——离可疑水源的安全距离由于积水范围不可能掌握得十分准确，所以从探水的起点至可疑水源必须留出适当的安全距离。探水区的起点应根据水文资料的可靠程度与积水区的水头压力、积水量大小、迎头岩层的厚度和硬度以及抗拉强度等因素来决定。根据我国煤矿的经验，必须在离可疑水源75～150m以外开始打探孔钻，有时在200m以外就开始打钻探水。(3)在探水地点开始探水前应进行以下各项安全准备工作1)加强靠近探水工作面的支护，以防高压积水冲垮岩壁及支架。2)检查排水系统，应根据预计出水量确定是否加开排水泵，清理水沟、水仓使其畅通及缓冲泄水作用。3)探水工作面要经常检查瓦斯、硫化氢等有毒有害气体。当CH4含量大于1％时必须停止钻机，CH4含量达1．5％时，必须停止工作。应设法改善通风，使其降到1％以下时，方可开动钻机。4)水压较大的探水孔要设套管，加装水阀控制放水量。5)探水工作地点要安装电话，可及时与调度站和中央水泵房联系。6)制定、检查安全撤退路线及安全出口。(4)探水钻孔的深度、孔径及布置1)钻孔深度与超前距离一般钻孔探水是先探后掘，当钻孔钻进一定深度后未发现可疑突水征兆，方可开始掘进巷道，且钻孔深度对巷道掘进距离应始终保持一段超前距离，以确保掘进工作的安全。钻孔的超前距离一般不得小于20m，以使工作面前方经常保持不小于20m的保护矿柱。金属矿岩层中的探水钻孔则需超前5～10m。钻孔深度应是掘进距离与超前距离之和，一般为40m左右。即每打一次钻孔可连续掘进20～30m。2)钻孔直径和孔数探水钻孔探到积水区以后，即利用探水钻孔执行放水钻孔的任务。因此钻孔直径的大小既要使水顺利流出，又要防止钻孔径大压高而冲垮岩壁，一般探水钻孔直径以不大于75咖为宜。钻孔数目以工作面前方的中心与上下左右都能起到探水作用为准，故最少应在3个以上。3)探水钻孔的布置钻孔布置是否合理，对保障矿井与施工人员安全，节约钻探工程量，提高掘进速度等均有重要影响。布置钻孔时应针对积水资料的可靠程度、积水区周围的地质构造，掘进巷道所在位置与积水区相对关系以及积水压力大小、岩层硬度和厚度等条件具体确定。一般而言，矿体厚或含水层厚时钻孔应多些；有断层时，钻孔应增加倾向断层方向的个数；探老窑区的钻孔应加密、加深。3．修筑水闸门和水闸墙及注浆堵水水闸门由墙体、闸门、管路、仪表组成。在选定的闸址按设计开挖闸巢。水闸门实际上是带门的水闸墙。水闸门有不同类型。按门硐数分单门硐和双门硐两种；按流水方式可分为不设流水管装置、设流水管并带闸阀、设水沟带水沟闸门的；按闸门外形分为矩形、圆形；按止水方式分为橡皮止水、铅锌合金止水等等。建水闸门并非就万无一失，还需使用得当，进行良好的维护才能确保安全。水闸门构筑中应注意的问题：(1)确定水闸门位置时，必须注意该处的工程地质及水文地质条件，应避开断层破碎带、岩溶发育带、裂隙带，建在岩石坚硬、稳定不渗水的岩层中。同时还要考虑遭受水灾后能有恢复生产或绕过事故区，开拓新区的可能。(2)施工前应进行周密的设计。所用水泥等原材料一定要合乎标准，严禁使用失效水泥，砂石要洁净，水质要好，配比要严格。浇注后要进行适时养护，并进行压力试验。(3)水闸门必须精心设计，技术人员亲临现场指挥，精密施工，保证围岩灌浆质量，使门扇与门框紧密接触。(4)闸门之下所设的短节易卸拆的道轨应保证遇事能快速卸除。水闸门建成后应定时做开启试验，并进行保养维护。(5)通过水闸门的水沟，应与有阀门的水管相通，管口加铁篦子，并留设观测管孔。水闸墙是井下用来封闭局部水患区和危险隐患区的有效措施。一般用来封闭充水工作面或采矿场、出水的掘进头、老空区、与地表水体相连的巷道、小窑充水水体以及断层水等。水闸墙筑前需按设计开挖足够尺寸的闸墙沟巢，墙基可筑成混凝土凸缘基座，也可采用锚杆基座。在墙体的一定部位装有管线和仪表。压力表、测压管是必不可少的；有的墙体还设有检查孔道，在孔道上装有严密的孔盖。墙体还必须设有带高压阀门的放水管。水闸墙按墙面形式分为弧形水闸墙和平面水闸墙两种。还有抗高压的多段水闸墙。水闸墙首要的作用是密闭隔水，所以，水闸墙的强、度应大于建墙地点最高水头压力。因此，墙体应有一定的厚度和质量。水闸墙在构筑中必须注意下列安全要求：1)应选在围岩坚硬完整，断层裂隙少，不受干扰而稳固的地方构筑水闸墙。建墙的巷道，应选在断面小、两帮坚固的部位。2)水闸墙的壁后必须注浆加固。3)为封死水源，彻底消除水患，应实行墙内全面注浆。4)墙体必须坚牢，整个封堵环节不可出现溃决绕流等薄弱地带，以免造成工程失效。5)为避免围岩产生裂缝，水闸墙建造过程的凿槽工作绝对不允许使用炸药，只能用风镐或手镐开凿。6)为防止水闸墙因受硫酸钙、碳酸钙、氧化钙反应的影响而遭到损坏，可用铝钙水泥构筑闸墙的前半部分(厚2m左右)。水闸墙应有足够的厚度，以确保当最大水压突然冲击时的安全支撑；平面形水闸墙在单方向承压的条件下，在其反面可能产生拉力，所以平面水闸墙的厚度一般不应小于巷道宽度的一半。注浆堵水，是将制成的水泥浆液通过管道压入地层裂隙，经凝结、硬化后起到隔绝水源的目的。注浆堵水的工艺、设备均较简单，效果好，成为国内外矿山、铁路涵洞、水工建筑等方面防治地下水害的有效方法。注浆堵水，一般在下列条件下应用：1)当老窑水或被淹井巷水与强大水源的水力联系密切，单纯排水已不可能或不经济时。2)在建井过程中，当井筒或巷道必须穿过含水丰富的含水层或充水断层时，如不先堵住水源，就不能掘进，无法进行矿井建设。3)当井筒的工作面淋水严重，井壁失稳水大，为了加固井壁，改善劳动条件，减少排水费用，可以采用注浆堵水措施。4)某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低无法承担的常年排水费用，亦可采用注浆的办法以堵住水源。4．放水疏干对水文地质复杂的大水矿床，按照开采设计的要求，分期、分段预先疏干地下水，或放水已知的老空积水，以防突然涌水而淹没矿井。疏千方式有地表疏干、地下疏干及联合疏干等三种。地表疏干在地面布置成排的抽水井，内装潜水泵或深井泵抽水。井径一般为300～500min，潜水泵扬程为300～400m，排水量600～700m3/h。井位、井距和井数要根据井的集水能力、设备性能、允许残余水头和季节性水位变化等因素确定。地下疏干在隔水层布置疏干巷道和疏干洞室，向强含水层、断裂带、溶洞群、地下河、采空区积水等处打放水钻孔，放出地下水。放水钻孔有水平或倾斜的丛状孔，放水孔均装有能控制放水量的孔口管和阀门。联合疏干当含水层深度大、透水性上强下弱，宜在上部采用地表疏干，下部用地下疏干。