第五章 礦山防水課件

第五章礦井水災及其防治本章的主要內容：了解地面防治水的措施；掌握井下防治水的措施，了解礦井突水征兆及處理措施。本章的難點與難點：

1、井下防治水的措施

第五章礦山防水

1984年開灤范各莊礦特大突水事故最大涌水量高大2053m3/min，成為有記載的世界采礦史上突水水量之最，造成經濟損失近5億元。

2001年7月17日凌晨3時許，南丹縣龍泉礦業(yè)總廠下屬的拉甲坡礦發(fā)生特大透水事故，造成井下81名礦工死亡。初時，黎家西矢口否認發(fā)生了透水事故，后被受賄300余萬隱瞞南丹礦難事故萬瑞忠被執(zhí)行死刑。

2004年3月7日，新疆哈密煤業(yè)（集團）有限責任公司井采公司二井發(fā)生透水事故，24名礦工被困井下，9名遇難。

2004年4月25日早5時許，黑龍江雙鴨山礦業(yè)集團東榮三礦九采區(qū)-442m標高水采工作面突發(fā)透水事故，初步認定是該地與東四片采空區(qū)老塘相透。

2004年4月11日下午4時多，地處新密市的鄭煤集團超化礦突發(fā)透水事故，12人被困井下，其中包括透水后下井察看水情的該礦代理總工程師周定栓及另外一名副總工程師。被困4天5夜后4月16日上午9時30分，最后一名遇險礦工被抬出井口。第五章礦山防水

第五章礦山防水第五章礦山防水第五章礦山防水一、礦井水災

地球上水的分布：按水的分布空間不同，可分為大氣水、地表水和地下水三類。地下水是直接威脅生產的不安全因素之一，它是采礦工作者的重要研究對象。由于自然界中的三大類水之間，存在著不可分割的內在關系。

凡影響、威脅礦井安全生產、使礦井局部或全部被淹沒并造成人員傷亡和經濟損失的礦井涌水事故都稱為礦井水災。造成礦井水害的水源主要有：大氣降水、地表水、含水層水、巖溶陷落柱水、斷層水、以及舊巷或老空區(qū)積水等。

概述第五章礦山防水礦井水災的危險破壞礦井的正常建設和生產威脅人員的生命安全造成國家和個人財產損失

概述第五章礦山防水二、礦井水災的來源（一）地面水源

1．大氣降水主要形式是下雨下雪。地面的雨雪水是地下水的主要補給來源，同時也可能通過裂隙或井巷直接灌入井下。

1996年8月4日，太原市下暴雨，34小時降雨314毫米，滾滾山洪經小煤窯進入地下，使兩座國統(tǒng)大型煤礦的6.4萬米井巷被淤死，毀壞井下采煤設備2929臺，80余名礦工被洪水圍困在井下，造成重大經濟損失和人員傷亡。

2．地表水地表水：河流、湖泊、水庫和積水洼等，能夠通過裂隙、井巷、斷層、溶洞等直接灌入井下，也可作為地下水補給來源。

1977年12月19日，吉林遼遠梅河一井，在采掘時與地面水庫冒通，造成64人死亡，93人負傷的重大事故。第五章礦山防水（二）地下水源1．含水層水生活在山區(qū)的人，大多見過泉水，泉水實際上是從地下巖層中溢流出地面的地下水。當井下開拓巷道時，打到某些巖層，水就從巖層中涌出。那么地下水為什么能在某些巖層中存在呢？這是因為在一些巖層或砂土層中存在著許多空隙，當大氣降水或地表水滲入地下時，巖土層中的空隙就成為地下水聚居的場所，這些即含地下水而又透水的巖層，稱為含水層。

1974年9月28日，徐州礦務局義安煤礦704工作面上方，發(fā)生含水層突水事故，使整個二采區(qū)被迫關閉，至今未能恢復生產。第五章礦山防水（二）地下水源2．斷層水斷層地帶巖石破碎，易于積水。特別是斷層與河流或含水層相通時，造成的水災危害更大。

1935年德國統(tǒng)治的山東省淄博礦務局洪山礦，由于不采取有效的探放水等措施，在掘進巷道接近裂隙較大的周瓦莊斷層時，由于該斷層和當?shù)氐闹忑埡酉嗤ǎ购铀罅抗嗳刖?，平均涌水量達643m3/min，78小時后整個礦井被淹沒，奪去了536名礦工的生命，成為世界上最大的水災事故之一。3．老空水古代的小煤窯和近代煤礦的采空區(qū)及廢棄巷道，由于長期停止排水而積存的地下水，稱為老空水。第五章礦山防水礦井水對生產的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1）由于礦井水在采掘工作面可出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對勞動條件及生產效率影響很大。(2）由于礦井水的存在，在生產中必須進行排水，水量越大，排水費用越高，勢必增加煤炭生產成本。(3）礦井水對各種金屬設備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產設備的使用壽命。(4）當井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，則會給生產帶來嚴重影響。第五章礦山防水

生產礦井常用含水系數(shù)（KB）或礦井涌水量(Q)兩個指標來表示礦井充水程度。1.含水系數(shù)含水系數(shù)又稱富水系數(shù)，它是指生產礦井在某時期排出水量Q（m3）與同一時期內煤炭產量P(t)的比值。即礦井每采1t煤的同時，需從礦井內排出的水量。含水系數(shù)KB的計算公式為：

KB=Q/P根據含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4個等級：①充水性弱的礦井：KB<2m3／t；②充水性中等的礦井：KB=2～5m3／t；③充水性強的礦井：KB=5～0m3／t；④充水性極強的礦井：KB>10m3／t。第五章礦山防水2.礦井涌水量礦井涌水量是指單位時間內流入礦井的水量，用符號Q表示，單位為m3／d、m3／h、m3／min。根據涌水量大小，礦井可分為以下4個等級：①涌水量小的礦井：Q<2m3／min；②涌水量中等的礦井：Q=2～5m3／min；③涌水量大的礦井：Q=5～15m3／min；④涌水量極大的礦井：Q>15m3／min。3.礦井突水點突水量等級劃分其等級標準是：①小突水點涌水量：Q≤1m3／min；②中等突水點涌水量：1m3／min<Q≤10m3／min；③大突水點涌水量：10m3／min<Q≤30m3／min；④特大突水點涌水量：Q>30m3／min。第五章礦山防水礦井水災發(fā)生必須具備的基本條件煤礦常見的水源第五章礦山防水

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。根據礦區(qū)不同的地形、地貌及氣候，應從下列幾方面采取相應的措施：

1．慎重選擇井筒位置：井口（平硐口）和工業(yè)場地內主要建筑物的標高應在當?shù)貧v年最高洪水位以上。

2．河流改道

3．鋪整河底

4．填堵通道

5．挖溝排（截）洪水

6．填堵通道和排除積水

7．加強雨季前的防訊工作第二節(jié)地表水綜合治理第五章礦山防水泥石流的種類：按不同特點分成不同種類，一般常用分類如下。標準型泥石流：有明顯的形成區(qū)，流通區(qū)和堆積區(qū)河谷型泥石流：流域呈狹長形，既有堆積又有沖刷山坡型泥石流：流域呈斗狀，面積小，無明顯流通區(qū)

第三節(jié)礦山泥石流防治第五章礦山防水防治泥石流的措施：查明泥石流的種類和流動規(guī)律防止泥石流發(fā)生;種植被、加固、建坡面排水系統(tǒng)攔擋泥石流：筑壩、平坡排導泥石流：建導流堤、排洪道

第三節(jié)礦山泥石流防治第五章礦山防水礦井地下水源：含水層積水斷層裂隙水老空區(qū)積水

第四節(jié)礦井地下水綜合治理煤礦常見的水源第五章礦山防水

井下水害來勢兇猛，俗有“水老虎”之稱。礦井防治水可歸納為“查、探、放、排、堵、截”六個字。一、做好礦井水文觀測與水文地質工作(查)

1．做好水文觀測工作--收集地表水、井下水源的水壓、水位、和水量、井下涌水量變化。

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和水量。

2)通過對探水鉆孔或水文觀測孔中的水壓、水位和水量變化的規(guī)律，水質的分析，查明礦井水的來源，以及礦井水和地下水，地表水的補給關系。

3)觀測礦井涌水量及其季節(jié)性變化規(guī)律等。

第四節(jié)礦井地下水綜合治理第五章礦山防水2．做好礦井水文地質工作為了查明水源和可能涌水的通道，在礦井建設和生產過程中，應不斷積累和掌握以下情況：

1)、沖擊層的厚度和組成，各分層的含水、透水性能。

2)、斷層和裂隙的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶范圍和含水、導水性能。

3)、礦井含水層和隔水層的數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量，水壓、滲透性以及距開采層的距離。

4)、調查老窯和現(xiàn)采小窯的開采時間，開采方法、開采深度、開采范圍，積水區(qū)域及分布狀況。

5)、檢查勘探鉆孔的填實狀況及其透水性能。

6)、開采過程中圍巖破壞范圍及地表塌陷情況，觀測塌陷帶、裂隙帶，沉降帶的高度，以及采動對涌水量的影響，從而判斷能否透水。

7)、井巷出水點的位置及其水量；老窯積水范圍、標高和積水量，都必須繪在采掘工程圖上。水淹區(qū)域應標出探水線的位置。探水線的位置確定，必須報礦總工程師批準。采掘到探水線位置時，必須探水前進。第五章礦山防水二、井下探水(探)“有疑必探，先探后掘”是采掘工作必須遵循的原則。遇下列情況之一者時，必須探水：（一）接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時。（二）接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時。（三）打開隔離煤柱放水時。（四）接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時。（五）接近有出水可能的鉆孔時。（六）接近有水的灌漿區(qū)時。（七）接近其他可能出水地區(qū)時（水文地質復雜、有導水裂隙等）。第五節(jié)地下水的探放第五章礦山防水二、井下探水(探)1、探水起點的確定：為了保證采掘工作和人身安全，防止誤穿積水區(qū)，在距積水區(qū)一定距離劃定一條線作為探水的起點，此線即為探水線。通常將積水及附近區(qū)域劃分為三條線：積水線、探水線和警戒線，并標注在采掘工程圖上。

1)積水線—積水區(qū)域范圍線；水位標高，積水量標注于圖中；

2)警戒線—從探水線再向外平行推移50～150m所確定的一條界限。掘進巷道進入這一界限后，應警惕積水的威脅。如發(fā)現(xiàn)有透水征兆，應提前探放水，無的話繼續(xù)掘進。到達探水線時，作為正式探水的起點；

第五章礦山防水二、井下探水(探)1、探水起點的確定：

3)探水線—沿積水線外推60～150m的距離劃一條線即為探水線。為了保證采掘工作和人身安全，防止誤穿積水區(qū)，在距積水區(qū)一定距離劃定一條線作為探水的起點，此線即為探水線。應根據積水區(qū)的位置、范圍、地質及水文地質條件及其資料的可靠程度、采空區(qū)和巷道遭受礦山壓力破壞等因素確定。進入此線后必須停止掘進，進行探放水。探水線規(guī)定：對于老窯、采空區(qū)、峒室等積水清楚，P<1Mpa，巖層不小于20m，煤層不小于30m；積水區(qū)位置邊界不清楚，最小不小于60m；小窯、斷層等，不小于60m；石門揭含水層不小于20m。第五章礦山防水2、探水鉆孔布置

1)探水超前距離、允許掘進距離、幫距和密度確定：

(1)超前距：探水鉆孔終孔位置應始終超前掘進進工作面一段距離，該段距離稱超前距。一般巖層不小于20m，礦層30M

(2)允許掘進距離：經探水證實無水害威脅，可安全掘進的長度。

(3)幫距：即呈扇形布置的最外側探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離。其值應與超前距相同。

(4)鉆孔密度（孔間距）：它指允許掘進距離終點橫剖面上，探水鉆孔之間的間距。一般不超過3m，以免漏掉積水區(qū)。

允許掘進距離超前距離幫距安全外圍線外斜眼終孔位置第五章礦山防水2、探水鉆孔布置

2)探水鉆孔布置，原則：巷道掘進所占空間應有鉆孔控制，且鉆孔間距小于巷道高度、寬度、或煤層厚度。

(1)平巷鉆孔，主要是探巷道上幫小窯老空水，鉆孔呈扇形布置在巷道上幫。依據煤層厚薄及巷道沿底、頂掘進不同，布孔方式也不一樣。對于薄煤層，3組，每組1～2個鉆孔；厚煤層，3組，每組不少于3個鉆孔

(2)上山巷道鉆孔布置，鉆孔呈扇形布置于巷道前方，薄煤層布置5組，每組1～2孔；厚煤層布置5組，每組不少于3孔，且每組鉆孔至少有一孔見頂成底，鉆孔水平夾角及傾斜角要求與平巷鉆孔相同。第五章礦山防水放水鉆孔孔口安全裝置1一鉆桿，2一Φ150鉆孔，

3一水泥，4一筋條，5一Φ89鋼管，6一水壓表，

7一水閥門平巷與上山互相配合探水第五章礦山防水三、放水（疏干）

有計劃地將威脅性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一。分為地表疏干、井下疏干和地表井下聯(lián)合疏干。

1．疏放老空水（井下疏干）

1)直接放水；當水量不大，不超過礦井排水能力時，可利用探水鉆孔直接放水。

2)先堵后放；當老空區(qū)與溶洞水或其他巨大水源有聯(lián)系，動力儲量很大，一時排不完或不可能排完，這時應先堵住出水點，然后排放積水。

3)先放后堵；如老空水或被淹井巷雖有補給水源，但補給量不大，或在一定季節(jié)沒有補給．在這種情況下，應選擇時機先行排水，然后進行堵漏，防漏施工。

4)先隔后放；如果水量過大，或水質很壞，腐蝕排水設備，這時應暫先隔離，做好排水準備工作后再排放;如果防水會引起塌陷，影響上部的重要建筑物或設施時，應留設防水煤柱永久隔離。第六節(jié)預先排水疏干第五章礦山防水

2．疏放含水層水（井下疏干）

1）地面疏放水在地面打鉆或打大口徑水井，利用潛水泵或探井泵抽排，以降低地下水位。它適合于埋藏較淺，滲透性良好的含水層。施工快、疏排能力強、見效快而又安全。

2）利用疏干巷道疏水。如果煤層頂板有含水層，可把采區(qū)巷道提前掘進，使含水層的水通過其空隙和裂隙疏放出來。

3）鉆孔疏水?？稍谟媱澥杷祲旱牟煌凰课幌染蛳锏溃缓笤谙锏乐忻扛暨m當距離向含水層打鉆。

4）巷道和鉆孔結合疏放。第六節(jié)預先排水疏干第五章礦山防水第六節(jié)預先排水疏干巷道疏水環(huán)狀孔群1—疏水前水位；2—疏水后水位排狀孔群第五章礦山防水四、截水在探到水源時，由于條件所限無法放水，或者能放水但不合理，便需要截水。

截水是利用水閘墻、水閘門和防水煤（巖）柱等物體，臨時或永久地截住涌水，將采掘區(qū)與水源隔離，使某一地點突水不致危及其它地區(qū)，減輕水災危害的重要措施。

防水煤（巖）柱厚度：“《規(guī)程》執(zhí)行說明”規(guī)定，掘進巷道與積水體之間的隔離煤（巖）柱，其最小垂距不得小于巷道掘鑿高度的10倍。井田邊界隔離煤往最小值不應小于20m，斷層各側的隔離煤柱也不應小于20m。

防水墻：地點、承壓、材料、墻厚。水閘墻是用不透水材料構成的永久性構筑物，用于隔絕有透水危險的區(qū)域。

水閘門：一般設置于井下運輸巷內，正常生產時防水閘門敞開著，當突然發(fā)生水患時，閘門關閉將水阻擋于閘門之外。第七節(jié)防水煤柱隔離水源第五章礦山防水防水煤（巖）柱的留設凡是煤層與含水層或含水帶的接觸地段，預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，稱為防水隔離煤柱。防水隔離煤柱的種類有：井田邊界防水隔離煤柱以及預防斷層、被棄井巷、充水含水層、巖溶陷落柱的防水煤柱等。確定防水煤柱的尺寸，是一個相當復雜的問題，至今還沒有十分完善合理的方法。目前，在煤礦生產中確定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法：

1）經驗比擬法第七節(jié)防水煤柱隔離水源第五章礦山防水第七節(jié)防水煤柱隔離水源留設防水煤柱的經驗尺寸水閘墻1—截槽；2—水壓表；3—放水管；4—保護柵欄；5—細管球面拱形閘門1—門扇；2—門框；3—門絞；4—拉桿；5—止水墊料第五章礦山防水

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，使其擴散、凝固和硬化，使巖層具有較高的強度、密實性和不透水性而達到封堵截斷補給水源和加固地層的作用，是礦井防治水害的重要手段之一。

焦作中馬村礦，由于掌握了礦井水的補給條件和變化規(guī)律，采取了綜合性防治水措施，奮戰(zhàn)5個月，征服了涌水量高達105t/min的特大涌水，使淹沒了8年的礦井重新恢復生產。中馬村礦是50年代被淹礦井，當時請來了蘇聯(lián)有關專家進行治理，它們分析了焦作地下水極其豐富等多種因素，經過努力治理后，也解決不了問題，最后定為所有世界級治水專家都無法解決該井水淹問題。因此把該井定為根本無法恢復生產的礦井。第八節(jié)注漿防治水第五章礦山防水

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，使其擴散、凝固和硬化。（1）當涌水水源與強大水源有密切聯(lián)系，單純采用排水的方法不可能或不經濟時。（2）當井巷必須穿過一個或若干個含水豐富的含水層或充水斷層，如果不堵住水源將給礦井建設帶來很大的危害，甚至不可能掘進時。（3）當井筒或工作面嚴重淋水時，為了加固井壁、改善勞動條件、減少排水費用等，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，降低常年排水費用，也可采用注漿堵水的方法堵住水源。（5）對于隔水層受到破壞的局部地質構造破壞帶，除采用隔離煤柱外，還可用注漿加固法建立人工保護帶。第八節(jié)注漿防治水第五章礦山防水五、礦井注漿堵水帷幕注漿截流防水頂?shù)装搴畬拥淖{改造采煤工作面底板突水的封堵斷層突水封堵陷落柱突水的封堵巷道穿過含水層段的預注漿堵水第八節(jié)注漿防治水第五章礦山防水礦井水對生產的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1）由于礦井水在采掘工作面可出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對勞動條件及生產效率影響很大。(2）由于礦井水的存在，在生產中必須進行排水，水量越大，排水費用越高，勢必增加煤炭生產成本。(3）礦井水對各種金屬設備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產設備的使用壽命。(4）當井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，則會給生產帶來嚴重影響.第九節(jié)礦井水災的預測預報第五章礦山防水礦井充水程度指標生產礦井常用含水系數(shù)（KB）或礦井涌水量(Q)兩個指標來表示礦井充水程度。1.含水系數(shù)含水系數(shù)又稱富水系數(shù)，它是指生產礦井在某時期排出水量Q（m3）與同一時期內煤炭產量P(t)的比值。即礦井每采1t煤的同時，需從礦井內排出的水量。含水系數(shù)KB的計算公式為：

KB=Q/P

根據含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4個等級：①充水性弱的礦井：KB<2m3／t；②充水性中等的礦井：KB=2～5m3／t；③充水性強的礦井