灾害防治--矿井水灾防治

矿井水灾防治矿井水灾防治•水灾是煤矿五大灾害之一，在煤矿建设和生产时期，常常会遇到水的危害，发生程度不同的透水事故。轻者造成排水设备增多，费用大，原煤成本高，生产条件恶劣，管理困难，采区接续紧张，影响生产建设的发展；重者直接危害职工生命安全和国家财产的安全，造成伤亡或淹井事故。•学习目标：•1．能熟练阅读矿井防治水的措施报告，并根据矿井水的类型提出防治矿井水灾的建议。•2．能正确分析矿井水灾的原因，能编制矿井防治水的措施。一、矿井水灾防治•（一）、矿井水灾防治•“矿井防治水的措施”单元是解决矿井水灾的关键。通过该单元的学习训练，要求学生熟悉矿井水灾及其严重危害、矿井水灾的基本条件、造成矿井水灾的主要原因、透水的预兆等方面的知识。能够编制矿井防治水的措施。•拟实现的教学目标：•1.能力目标•能熟练阅读矿井防治水的措施报告，能熟练实施矿井防治水的措施，防治矿井水害。•2.知识目标•能够熟练陈述矿井水灾的地面和井下防治技术。能陈述矿井防治水措施的要点。了解注浆堵水的注浆材料。•3.素质目标•通过矿井防治水措施的现场模拟实施，培养学员一丝不苟的从严精神。1.矿井水害识别•（一）矿井水害概念•(1)矿井水•凡是在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，统称矿井水。(2)矿井突水•凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水裂隙带、溶洞、洞穴、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。•(3)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，统称为矿井水害。2、矿井水害类型•造成矿井水害的水源有大气降水、地表水、地下水和老窑水。地下水按储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水等。现按水源特征，可把我国矿井水害分为若干类型。因为，多数矿井水害往往是由2~3种水源造成的，单一充水水源的矿井水害很少，故矿井水害类型是按某一种水源或以某一种水源为主命名的，一般分为地表水、老窑水、孔隙水、裂隙水和岩溶水五大类水害。其中岩溶水害又按含水层的厚度细分为薄层灰岩水害和厚层灰岩水害两类。（二）集中讨论•1、矿井水害对煤矿安全生产的影响•水害是煤矿重大灾害之一、在煤矿生产建设过程中，经常会遇到水的威胁。水害较轻者会增加煤炭企业负担，影响经济效益；重者会直接危害到职工生命安全和给国家财产造成损失。•⑴如果矿井排水系统不畅通，涌水任意流，巷道到处是泥水，必然恶化井下作业环境，不利于文明生产。•⑵由于矿井水的影响，可能造成顶板淋水，使巷道空气的湿度增加，影响工人身体健康。•⑶在生产建设过程中，矿井水量愈大，安装排水设备和排水用电费就愈高，这不仅增加原煤成本，也给煤炭企业管理工作增加一定的难度。•⑷矿井水的存在，对金属设备、钢轨和金属支架，将会产生腐蚀作用，缩短生产设备的使用寿命。•⑸矿井水量一旦超过排水能力或突水，轻者将会被淹，导致停产，重者会矿毁人亡。•⑹由于矿井受到水威胁，有时就需要留设保安防水煤柱，会影响煤炭资源的充分利用，有的甚至影响开采。•因此，必须严格执行《煤矿安全规程》中的有关规定，加强矿井水文地质条件的调查研究，做好矿井防治水工作，杜绝水害事故发生。二、矿井水灾预测•（一）、矿井充水条件•在天然条件下，煤层是不含水的，但其邻近的围岩通常是充满一定数量的不同性质的水体（源）。在开采条件下，各有关水源在重力或压力作用下，通过各种渗透通道进入矿坑，这个过程称矿井充水过程。从而构成矿井充（涌）水。其涌水量大小称充（涌）水强度。由此可见，充水水源和渗透通道是构成矿井充水不可缺少的两个方面。没有水源，就不存在矿井充水，有了水流而没有有利的渗透通道，矿井也不会强烈充水。其他因素只能影响充水强度因素。矿井充水水源和涌水通道二者综合作用，称为矿井充水条件。•矿井水灾发生必须具备的两个基本条件:一是必须有充水水源，二是必须有充水通道。两者缺一不可。要避免矿井水灾的发生，只需切断上述两个条件或其中一个条件即可。•⑴生产矿井水灾水源•煤矿建设和生产中常见的水源有大气降水、地表水、地下水（潜水、承压水、老空积水、断层水等）。（如图1-1-1）•图1-1-1煤矿常见的水源•①大气降水。从天空降到地面的雨和雪、冰、雹等溶化的水，称为大气降水。大气降水，一部分再蒸发上升到天空；一部分留在地面，即为地表水；另一部分流入地下，即形成地下图1-1-2自然界中水的循环图1-1-3潜水1—潜水面；2—潜水层；3—第一隔水层；0-0´—基准面（测量高程水准面）•②地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的主要来源•是大气降水，也有的来自地下水。煤矿在开采浅部煤层时，地表水经过有关通道会进入煤矿井下，形成水患，给生产和建设带来灾害。③潜水。埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水（图1-1-3）称为潜水。潜水一般分布在地下浅部第四纪松散沉积层的孔隙和出露地表的岩石裂隙中,主要由大气降水和地表水补给。潜水不承受压力，只能在重力作用下由高处往低处流动。但潜水进入井下，也可能形成水患。•④承压水。处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水），如图1-1-4所示。图1-1-4承压水1—含水层；2—隔水层；3—地下水流向；4—自流井；5—喷泉；6—断层；a—补给区；b—承压区（分布区）；c—排泄区；0-0´—基准面（测量水准面）；H—静止水位；P—承压水头•⑤老空积水。已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水。它很像一个“地下的水库”，一旦巷道或采煤工作面接近或沟通了积水老空区，则会发生水灾。•⑥断层水。处于断层带中的水，称为断层水。断层带往往是许多含水层的通道，因此，断层水往往水源充足，对矿井的威胁极大。•⑵矿井水灾的通道•①煤矿的井筒•②构造断裂带•③冒落裂隙带•④含水层的露头区•⑤煤层底板岩层突破•⑥封闭不良钻孔•⑦导水陷落柱和地表塌陷•2、矿井充水强度与指标•地下水储存在不同的充水含水层中，含水层的埋藏条件不同和岩石性质不同，决定了它们含水强度的不同，当采掘巷一旦接近或揭露含水层时，涌入矿井的水量是不一样的，有的很大，有的却很微弱。在煤矿生产中，把地下水涌入矿井内水量的多少称为矿井充水程度，用来反映矿井水文地质条件的复杂程度。•生产矿井常用含水系数（KB）或矿井涌水量（Q）两个指标来表示矿井充水程度。•①含水系数•含水系数又称富水系数，它是指生产矿井在某时期排出水量Q（m3）与同一时期内煤炭产量P(t)的比值。即矿井每采1t煤的同时，需从矿井内排出的水量。含水系数KB的计算公式为：•KB=Q/P（1-1-1）•根据含水系数的大小，将矿井充水程度划分为以下4个等级：•a充水性弱的矿井：KB2m3／t；b充水性中等的矿井：KB=2～5m3／t；c充水性强的矿井：KB=5～0m3／t；d充水性极强的矿井：KB10m3／t。•②矿井涌水量•矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量，用符号Q表示，单位为m3／d、m3／h、m3／min。•根据涌水量大小，矿井可分为以下4个等级：•a涌水量小的矿井：Q2m3／min；•b涌水量中等的矿井：Q=2～5m3／min；•c涌水量大的矿井：Q=5～15m3／min；•d涌水量极大的矿井：Q15m3／min。•（二）集中讨论•1、影响矿井水灾的因素分析•⑴自然因素•①地形•②围岩性质•③地质构造•④充水岩层的出露条件和接受补给条件•⑵人为因素•影响矿井充水的人为因素主要为采空区顶板塌陷、废弃的旧勘探钻孔以及矿井开采面积的扩大和长期排水等因素•⑵人为因素•影响矿井充水的人为因素主要为采空区顶板塌陷、废弃的旧勘探钻孔以及矿井开采面积的扩大和长期排水等因素•①顶板塌陷及裂隙。•②老空积水•③未封闭或封闭不严的勘探钻孔•2造成水灾的主要原因•⑴地面防洪、防水措施不当或管理不善，或地面塌陷、裂隙未处理，使地表水大量灌入井下，造成水灾；•⑵水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱，未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水,但措施不当，而造成淹井或人身事故。•⑶井巷位置设计不当。如将井巷置于不良地质条件中或过分接近强含水层等水源，导致施工后因地压和水压共同作用而发生顶、底板透水；•⑷施工质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂，导致透水；•⑸乱采乱掘，破坏防水煤、岩柱造成突水；•⑹测量错误，导致巷道穿透积水区；•⑺无防水闸门或虽有而管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井；•⑻排水设备能力不足或机电事故造成；•⑼排水设施平时维护不当。如水仓不按时清挖，突水时煤、岩块堵塞水井，致使排水设备失去效用而淹井等；•⑽认识不足，投入不充分；•⑾对“有疑必探，先探后掘”的原则能理解，但执行中打折扣，心存侥幸。三、矿井突水预兆•（一）、矿井透水预兆•煤矿突水过程主要决定于矿井水文地质及采掘现场条件。在各类突水事故发生之前，一般均会显示出多种突水预兆，下面分别予以介绍。•⑴与承压水有关断层水突水征兆•①工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或断柱现象。•②底软膨胀、底鼓张裂。•③先出小水后出大水也是较常见的征兆。•④采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通增多所致•⑵冲积层水突水征兆•①突水部位岩层发潮、滴水、且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。•②发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。•③发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。•⑶老空水突水征兆•①煤层发潮、色暗无光。•②煤层“挂汗”。•③采掘面、煤层和岩层内温度低，“发凉”。•④在采掘面内若在煤壁、岩层内听到“吱吱”的水呼声时，表明因水压大，水向裂隙中挤发出的响声，说明离水体不远了，有突水危险。•⑤老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。•（二）突水预兆集中讨论•1、不同类型水源透水特点•⑴冲积层水•松散的冲积层中储有大量的水，在浅部掘进井筒或煤层回采后顶板冒落塌陷裂隙与冲积层沟通时，常常会遇到冲积层水。冲积层水一般具有开始涌水量较小，夹带泥砂，水色发黄，以后水量急剧增大的特点。冲积层水一般不致于构成人体的伤害。•⑵老空水•老空水一般积存时间长，水量补给差，属于“死水”，所以有“挂红”、酸度大、水味发涩的特点。老空水多以静储量为主，犹如地下水库，一旦突水、来势凶猛，涌水量大，破坏性强，但涌水持续时间短，易疏干。老空水酸度大，不能饮用，而且对井下轨道、金属支架、钢丝绳等金属设备有腐蚀作用。老空水透出一般伴有有害气体的涌出。•⑶断层水•由于断层附近岩石破碎，当采掘工作面与其接近时，常常出现工作面来压，淋水增加，有时还可在岩缝中见到淤泥。由于断层及破碎带中积存大量水，且断层沟通各含水层成为通道，因此，断层水多为“活水”，补给充分，一旦突水，来势凶猛，涌水量大，持续时间长，在不封堵水源的情况下不易疏干。断层水混浊，多为黄色，很少“挂红”，水无涩味。•⑷岩溶水•由于岩溶长期受水侵蚀，水多为灰色，带有臭味，有时也有“挂红”现象。当采掘工巷道与其接近时，可出现顶板来压，柱窝和裂缝渗水现象。当岩溶范围较小，与其他水源没有联系时，属于“死水”，透水时虽然来势凶猛，破坏性强，但持续时间短，易于疏干。•⑸大气降水•大气降水是地下水的主要补给来源，它首先渗入地下各含水层，然后再涌入矿井。因此，由于大气降水造成矿井涌水具有明显的季节变化，最大涌水量都出现在雨季，且涌水高峰后降雨一定时间。大气降水对矿井涌水的影响，取决于降水量的大小和含水层接受大气降水的条件。四、矿井水害防治•（一）、学习型工作任务•1、地面防治水•地面防水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水渗入矿井。对于以降水和地表水为主要水源的矿井，地面防治水尤为重要，是矿井防水的第一道防线。•根据矿区不同的地形、地貌及气候，应从下列几方面采相相应的措施。•⑴防止井筒灌水•①慎重