第十二章_矿井防水

矿井水害防治能源学院宋维宾Page2本节主要内容一、概述二、地面防治水三、井下防治水四、突水事故处理Page3一、概述（一）近年来发生的特大突水事故广东兴宁市大兴煤矿“８·７”特别重大透水事故2005年8月7日，广东梅州兴宁大兴煤矿发生严重透水事故，造成123名矿工被困井下。经过２３天日夜抢救，仅找到6具遗体。原因：顶着水库采煤，倾角大，抽冒导通。Page4一、概述（一）近年来发生的特大突水事故山西左云新井煤矿5.18特别重大透水事故2006年5月18日19时36分，山西省大同市左云县张家场乡新井煤矿发生特别重大透水事故，造成56人死亡，直接经济损失5312万元。直接原因：采空区附近作业，未采取探放水措施，破坏安全煤柱。Page5一、概述（一）近年来发生的特大突水事故河南洛阳新安寺沟煤矿12.2特别重大透水事故2005年12月2日23时40分，河南省洛阳市新安县寺沟煤矿发生特别重大透水事故，造成35人死亡，7人下落不明，直接经济损失973万元。直接原因：非法进入矿井边界煤柱，导通老窑水及地表水。Page6一、概述（一）近年来发生的特大突水事故河南省陕县支建煤矿东风井透水事故2007年7月29日8时30分左右，河南陕县支建矿业有限公司支建煤矿东风井发生透水事故，69人被困，后经抢救，被困矿工全部获救。直接原因：因河床水通过采空区涌入井下造成，透水量3000立方米Page7一、概述（一）近年来发生的特大突水事故神华集团“3.1”骆驼山煤矿透水事故2010年3月1日7时29分,内蒙神华乌海能源有限公司骆驼山煤矿，16层回风巷掘进工作面发生透水事故，造成32人死亡。直接原因：在施工中井下16号煤层掘进工作面底板奥灰水突水。Page8一、概述（一）近年来发生的特大突水事故山西王家岭煤矿透水事故2010年3月28日14时30分许，山西王家岭煤矿发生透水事故，153人被困，115人获救，38人遇难。直接原因：没有严格执行探放水规定，导通老空水。Page9水害造成的经济损失开滦范各庄矿水患治理–1984年6月2日，开滦范各庄2171综采工作面发生世界采矿史上罕见的陷落柱突水事故，最大瞬时水量达648m³/min，致使范各庄及周边3对矿井被很快淹。为救灾复矿，调集了全球最权威的专家和世界上最大的水泵进行抢险，地面注浆封堵工程的规模和场面也是空前的。水患治理工程及相关工作历时近一年，直接和间接损失超过5亿元。Page10Page11一、概述（二）我国煤矿水害区分布及特征1.华北石炭二叠纪煤田的岩溶——裂隙水水害区；2.华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区；3.东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；4.西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；5.西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害区；6.台湾第三纪煤田的裂隙—孔隙水水害区Page12一、概述（三）矿井充（涌、突）水条件充水“水源”充水“通道”充水“强度”水源：大气降水、地表水、地下水、老窑水等。通道：陷落柱、断裂带、隐伏露头、顶板冒落带、地面岩溶疏干塌陷带、封孔质量不良的钻孔等。Page13一、概述（四）矿井水害类型（1）矿井水害名词–矿井突水：凡因井巷、工作面与含水层、被淹没巷道地表水体或含水的裂隙带、溶洞、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故，称为矿井突水。–矿井水害：凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的、增加吨煤成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井水，都称为矿井水害。Page14一、概述（四）矿井水害类型（2）矿井水害类型–地表水水害–老空水水害–孔隙水水害–裂隙水水害–岩溶水水害（薄层灰岩、厚层灰岩）•注意：多数矿井水害•往往是由2~3种水源造成的，•单一水源的矿井水害很少。Page15一、概述（五）矿井水害防治技术（1）矿井防治水的基本方针煤矿水害防治以“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”为基本原则，并根据矿井水害实际情况制定相应的“防、堵、疏、排、截”综合防治措施。预测预报：通过相应的地质工作队矿井水文地质条件进行分采区、分工作面进行评价圈定安全区、临界危险区和危险区。有疑必探：在预测预报的基础上，对没有把握的区域或块段采用物探、化探、钻探等方法进行综合探查，以探明水害疑点或可疑作业区域。先探后掘：在综合探查的基础上，在确保巷道掘进或工作面回采没有水患威胁时，可实施掘进及回采作业。先治后采：在综合探查的基础上对有水害隐患区域，必须采取有针对性的措施，直至完全消除水害威胁后才能组织正常作业。Page16一、概述（五）矿井水害防治技术（1）矿井防治水的基本方针煤矿水害防治以“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”为基本原则，并根据矿井水害实际情况制定相应的“防、堵、疏、排、截”综合防治措施。防留设煤柱、改变采煤方法堵超前注浆封堵、封闭或加固隔水层疏疏干冲水源、疏水降压排安全可靠的排水系统、资源综合利用排沟渠、堤坝、防水帷幕等截流措施Page17一、概述（五）矿井水害防治技术（2）矿井防治水的基本技术路线矿井建设中（前）：应进行矿井水文地质综合勘探，查清矿井的水文地质条件；预测评价矿井涌水量，进行矿井防排水系统的设计。在此基础上根据矿井的未来(如5年)采掘计划制定矿井的总体防治水规划，确定不同阶段防治水项目。开采过程中：应建立水害安全保障体系，包括物探、钻探、注浆设备、排水设施、水闸门、水闸墙、防治水组织结构、安全避灾路线等，以及巷道掘进前方超前探测、采区采面精细探查，以查清掘进头、采区及工作面的水文地质条件，并对有突水危险的工作面进行突水监测，根据监测结果及时调整优化防治水方案，编写救灾预案。闭井前：要对矿井闭井安全条件进行评价，制定矿井关闭过程安全措施，监测拟关闭废井与邻近矿井水情水况，制定废弃矿井水防范措施。并将废弃矿并采空区准确地标绘在地质图、采掘工程平面图等图纸上，同时将相关资料报送上级管理部门进行备案。Page18Page19二、地面防治水（一）地面防洪调查煤矿企业必须查清矿区及其附近的地面水流系统的汇水情况、疏水能力和有关水利工程的情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位的资料，建立疏水、防水和排水系统。调查研究时，要掌握以下情况：（1）掌握矿区地形条件。（河流分布、已有防水工程、低洼地带、煤层和含水层露头、地表塌陷裂缝等）（2）掌握当地历年的降水量和最高洪水位。……Page20二、地面防治水（二）地表水防治措施（1）井口及工业场地的防洪与泄洪井口及工业场地(包括风井)是煤矿生产的咽喉与腹地，为保证在任何情况下均使井口和其他地面设施不至于被洪水淹没，井口和各种工业建筑物的基础标高，均应高于当地历年最高洪水位。煤矿设施的防洪安全高度表防护类型安全超高/m平原区0.5丘陵、山区1工业场地及居民区0.5措施：堤坝、沟渠等疏通水路；标高加高；排洪站Page21二、地面防治水（二）地表水防治措施（2）修筑排洪渠位于山麓或山前平原地区的矿井，在多雨季节山洪暴发，有大量洪水流人矿区，积水下渗，造成井下大量涌水，这就需要修筑地面引洪渠网，防止洪水进入煤层开采段或矿区内。—服可在矿区上方山坡处．垂直于来水方向修建排洪渠，拦截洪水。排洪渠可大致沿山型等高线布置，并保持适当的坡度，而后根据地形特点将洪水引出矿区。Page22徐州贾汗矿区，东、两、北三面环山，地表水是充水岩溶含水层的主要补给水源，汇水面积达234.11km²，山洪约一小时就可涌入矿区，每到雨季极易遭受洪水危害以致淹井，后在并田外围修筑了43km长的环形排洪沟，疏导地表水，才免受洪水威胁，从而保证了煤矿安全生产。修筑排洪渠Page23二、地面防治水（二）地表水防治措施（3）河床铺底当河槽底下局部地段出露有道水很好的充水层或塌陷K时，为了减少地表水及第四系潜水对矿井充水层的补给，可在漏水地段铺筑不透水的人工河床。京西门头沟。京西门头沟矿经验：（1）在沟渠中铺底三层。底层是韧性防漏层，厚度在25cm以上，用黄土压实而成；中间是伸缩层，用厚20cm砂夹石(砂石比为3:7)铺设，以防止底层翻浆，在冬季则可防止沟底冻裂；上层是用水泥砂浆及河卵石构筑，厚度在35cm以上，能抵御流速6m/s的水流冲刷。（2）按水量与坡度确定沟渠断面，在上游建筑拦水坝以降低流速，位水速限制在6m/s以下，可防止急流冲毁下游工程利泥沙在下游淤积。Page24二、地面防治水（二）地表水防治措施（4）填堵陷坑矿区的岩溶洞穴、塌陷裂缝和废弃的小煤窑等，都可能在地面形成塌陷坑和较大的缝隙。它们极易成为雨水或地表水流入井下的通道。因此，必须采取防治措施，一方面要防止地面积水，另一方面对于面积不大的塌陷裂缝和塌陷坑要及时填堵。其主要方法：(1)填塞塌陷裂缝。可沿缝挖沟，深度为0.4~0.8，裂缝边缘两侧各宽0.3~0.5，缝内填入石块或片石，上部用3:7的灰土填塞夯实。(2)填堵塌陷坑。有的塌陷坑漏水十分严重，对生产影响极大。如湖南涟邵斗笠山矿香花台井，每逢洪水季节，山洪水直接从地面塌陷区渗入地下，涌入矿井，使矿井涌水量急剧增加。Page25二、地面防治水（二）地表水防治措施（5）修筑防洪堤隔绝水源当矿区含煤地层中的可采煤层距离冲积层水及地表很近时，而旦在潜水含水层下部具有稳定隔水层的情况下，地表水与冲积层水随时都有灌入矿井的危险。宜洛煤田防洪堤Page26二、地面防治水（二）地表水防治措施（6）注浆截流堵水富水含水层与地表水保持经常性水力联系的矿区，在井巷施工中，有的地段用水量很大，对安全生产、施工条件和设备的维护等都很不利。为了防止地表水的渗透补给，可用注浆手段截流堵水。如山东枣庄矿区的郭东井田，第九层灰岩露头直接出露于谭家河河床内，构成河水补给井下的良好通道。在谭家河“九灰”露头地段进行投盐连通试验观测，测得河水通过灰岩裂隙流向井下的速度为1000m/d，矿井投产以后，经常因地表河水补给而发生突水。为了杜绝河水对灰岩的补给，沿河床灰岩出露的倾斜方向，打了一排钻孔，通过钻孔注入水泥浆，浆液固结后堵住了“九灰”裂隙，形成一条隔水屏幕，截断了地表水源的通路。Page27注浆截流堵水布置图Page28二、地面防治水（二）地表水防治措施（7）河流改道当矿区地表河流渗漏范围很大，利用上述堵水方法难以奏效时，则可考虑将河流改道。可选择合适的地点(最好是在隔水层上)，修筑水坝将原河道截断，用人工挖掘新河道，将河水引出矿区以外。注意：工程设计、投资必须河流；新河道应选在隔水层上；河道坡度要合理；考虑整体规划。Page29三、井下探放水在有些生产矿井的范围内，常常有许多充水的小窑、老空、断层以及富含水层。当采掘工作面接近这些水体时，就有可能造成地下水突然涌入矿井的事故。为了消除这些隐患，在生产中使用探放水的方法，探明工作面前方的水情，然后将水有控制地放出来，以保证采掘工作的安全。小窑老空水的探放方法探放断层水及其他可疑水源Page30三、井下探放水下列情况必须要确定探水线进行超前探水：①接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。②接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。③打开隔离煤柱放水时。④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。⑤接近有出水可能的钻孔时。⑥接近有水的灌浆区时。⑦接近其他可能出水地区时。Page31三、井下探放水（一）小窑老空水的探放方法（1）探放原则探放老空水除了要遵循“预测预报、有疑必探，先探后掘、先治后采”防治水原则外，还应遵循以下探放老空水的原则。①积极探放②先隔离后探放③先降压后探放④先堵后探放Page32三、井下探放水（一）小窑老空水的探放方法（2）探水前注意事项①检查徘水系统，准备好水沟，水仓及排水管路；检查排水泵及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力。②准备堵水材料。在探水地点应备用一定数量的水泥(或者化学浆)、坑木、麻袋、木塞、泥、棉线、锯、斧等，以便出水或来压时及时处理。③检查瓦斯。瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。④检查支架情况。有松动或破损的支架要及