矿井水文地质与防治水.ppt

矿井水文地质与防治水,潘老一、地下水的概念与分类 1、地下水的概念 地下水是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。 岩石能含水的基本前提是岩石具有空隙。 岩石内部并不是致密的，由许多相互连通的孔隙、裂缝和洞穴，故透水的岩层称为透水层。 透水性最好的岩石是石灰岩和白云岩以及空隙大的砾岩和砂岩。 含水层是指能透水且含有地下水的岩层。,含水层的形成必须同时具备三个条件：岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。 2、地下水的分类 重力水 承压水 孔隙水 裂隙水 岩溶水 二、矿井充水条件 1、有关概念,在矿井建设和生产过程中，各种类型的水源进入采掘空间的过程称为矿井充水。 当涌入或渍入井巷的水量大，来势猛时，称为突水。 形成矿井水灾的基本条件：一是必须有充水水源，二是必须有充水通道。两者缺一不可。 2、矿井充水的水源分类 大气降水。 大气降水的主要形式是雨雪。 地面的雨雪水既是地下水的主要补给来源，同时也是矿充水的主要来源之一。,地表水 地表水包括：江河、湖海、沼泽、洼地积水、水库。 地下水 地下水是矿井的直接充水水源。 裂隙水的特点：水量小，水压大，如与其他水源有水力联系，涌水量就会增加，造成淹井事故。 岩溶水的特点：水压高、水量大、来势猛、不易疏干，危害极大。,老空水 老空水包括：采空区、废弃的井巷、停采的小煤窑。 老空水的特点：静水压力大，来势凶猛，含有有害气体，容易造成人身事故。 3、矿井充水通道 构造断裂带 冒落裂隙带 含水层的露头区 煤层底板岩层采动破坏带 封闭不良钻孔 导水陷落柱和地表塌陷,三、矿井水灾防治与处理 1、做好矿井水文地质工作 做好水文观测工作 收集地面气象降水量与河流水水文资料；查明地表水体的分布、水量和补给、排泄条件；查明洪水泛滥对矿区、工业广场及居民点的影响程度。 通过探孔和水文观测孔，观测各种水源的水压、水位和水量变化规律，分析水质等。 查明矿井水的来源及矿井水和地下水、地表水的补给关系，观察矿井涌水量及季节性变化规律等。,做好矿井地质工作 地表以下冲积层厚度、岩性、物质结构、透水性、含水性等。 断层和裂缝的位置，错动距离，延伸长度，破碎带范围和含水、导水性。 含水层与隔水层的数量、位置、厚度、岩性。各含水层的涌水量，水压，渗透性，补给排泄条件，及其到开采煤层的距离。 调查老窑和现采小窑的开采范围，开采经过；开采煤层及深度，积水区域及分布状况，勘探钻孔的填实状况及其透水性能。,开采过程中围岩破坏范围及地表塌陷情况；观察或计算塌陷带、裂隙带、沉降带的高度，以及采动对涌水量的影响，判断是否透水等情况。 井巷出水点的位置及其水量，老窑积水范围、标高和积水量，都必须绘在采掘工程平面图上。水淹区域应标出探水线的位置。 2、地面防治水 地面防治水是煤矿防治水的第一道防线 严格按煤矿安全规程规定选择井筒及工业广场。,为了防治洪水进入煤层开采段或矿区内，一般可以在矿区上方山坡处，垂直于来水方向修建排洪渠，拦截洪水。 防止地表水渗水。 防止地面积水。 对可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、废弃钻孔，应及时用粘土充填或用水泥堵塞。 加强防洪防汛工作，在每年的雨季来临之前和雨季期间，要加强对矿区内防洪工程的检查和防汛抢险工作，发现问题及时处理。,3、煤矿井下防治水 井下防水 合理进行开拓和开采 留设防水煤柱 防水煤柱的种类有：井田边界隔离、预防断层、被淹井巷、陷落柱、冲击层的防水煤柱。严禁在各种防水煤柱中采掘。 井下疏干排水 利用钻孔疏排地下水。 利用巷道疏排地下水。,煤矿安全规程对主要排水设备的要求： 必须有工作、备用、和检修的水泵。 工作水泵的能力应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量，备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。 工作和备用水泵的总能力应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量 检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。 水管：必须有工作和备用的水管。 工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。,工作和备用水管的总能力应配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。 配电设备：应同工作，备用及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。 井下探放水 探放水的目的：为有效的防治矿井水害做好必要的准备。 探放水的原则：“有疑必探，先探后掘。” 采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水： 接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。,接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。 打开隔离煤柱放水时。 接近可能和河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。 接近有出水可能的钻孔时。 接近有水的灌浆区时。 接近其他可能出水地区时。,探放水的措施 加强靠近探水地点的支护，打好坚固的立柱和拦板，以防高压水冲垮煤壁和支架。 认真检查排水系统，保持状态完好，准备好适当坡度和断面的排水沟及相当容积的缓冲水仓，加大排水能力。 确定主要水孔的位置，由测量人员进行标定。负责探水的领导必须亲临现场。 探水地点要经常检查有无有害气体，发现有害气体溢出时，要及时采取通风措施。 探水地点要安设专用电话，使其能够及时与矿调度室或中央水泵房联系。,在探水时，制定安全退路，并使其畅通无阻；同时要与相邻工作地点保持信号联系，以便万一出水，马上通知受水害威胁地点的人员安全撤离。 在水压较大的地点探水时，探水孔要设套管，以便安装水阀控制防水量，特别危险的地段，还应选择坚固地点修筑临时水阀门。 打钻时，要时刻注意观察钻孔情况。发现钻孔中水量，水压突然增大，以及出现顶钻等异常现象，应立即停钻检查，如钻孔内水的压力很大，应马上将钻孔固定，切勿移动或拔钻，钻机后面不要站人，以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。,防治水技术 防：煤矿井上、下防水设施及防水措施。 探：煤矿井下探水。 堵：注浆堵住出水口，或加固裂隙带，充填岩溶改造含水层，加固底板。 截：留设各种防水煤柱，修筑水闸墙和水闸门。 排：煤矿井下的排水设施和排水能力。,四、矿井水害的原因 1、工程和技术方面的原因 地面防洪、防水措施不当。 水文地质情况不清。 井巷位置不合理。 施工措施不力、工程质量低劣。 乱采乱掘破坏防水煤柱造成透水。 测量错误导致巷道进入老空积水且造成透水。 防水闸门未按设计修建。 排水设备能力不足或机电事故而造成淹井。 排水设施平时缺少维护。,2、管理方面的原因 “安全第一”的思想不牢固。 投入的人力物力不充分。 对探放水原则理解不够，执行中打折扣，心存侥幸。 对矿工的安全培训不到位。 防水工程质量验收把关不严。 五、矿井水害的危害 1、恶化生产环境。 2、增加生产成本。 3、缩短生产设备的使用寿命。 4、损失煤炭资源。 5、引起瓦斯积聚、爆炸或硫化氢中毒。 6、一旦失控（超过排水能力）造成淹井及人员伤亡。,六、透水事故的应急措施 1、透水前的预兆 挂红。 挂汗。 空气变冷。 出现雾气。 水叫。 煤层顶板淋水加大。 煤层顶板来压。 底板鼓起。 水色发浑，有臭味。 采掘工作面有害气体增加。 裂隙出现渗水。,2、透水事故的应急措施 在场人员的行动原则 尽量了解判断事故的地点和灾害程度。 在保证人员安全的条件下，迅速组织抢救。 就地取材，设法堵住出水点。 加固采掘工作面。 有组织地沿着规定的避灾路线，迅速撤退到安全地点。 来不及撤到安全地点，应保持冷静，坚信营救。,透水事故的抢救措施 各级领导应准确地检查煤矿井下人员人数，如果发现尚有人员被堵于煤矿井下，应首先制定营救措施。为此要判断人员可能躲避的地点，根据涌水量和排水能力，估计排除积水的时间。当判断有人被堵于独头上山时，必要时可以在地面打钻孔向煤矿井下输送食物等。 立即通知泵房人员，要将水仓水位降到最低程度，以争取较长的缓冲时间。,水文地质人员应分析判断突水来源和最大突水量，测量涌水量大小及其变化，察看水井及地表水体的水位变化，判断突水量的发展趋势，采取必要的措施，防止淹没矿井。 检查维护所有排水设施和输电线路，了解水仓现有容量，如果水中携带大量泥砂和浮煤时，应在水仓进口处的大巷内分段建筑临时挡墙，使其沉淀，减少水仓淤塞。在水泵龙头被堵塞时，应组织会水人员清楚龙头上的杂物。,检查防水闸门是否灵活、严密、并派专人看守，清理余渣，拆除短节轨道等，做好准备，侍命关闭。在关闭水闸门时，必须查清人员是否已全部撤出。 采取上述应急措施仍不能阻挡淹井时，煤矿井下人员应向高处撤退，迅速向安全出口转移，安全上井。 七、煤矿安全规程关于防治水的有关规定 1、煤矿企业每年雨季前必须对防治水工作进行全面检查。,2、井口及工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位。 3、相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱。 4、严禁在各种防隔水煤柱中采掘。 5、煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。 注：上三带：冒落带裂隙带弯曲带 下三带：地板破坏带完整岩层带 承压水导高带,6、承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承的水头值大于实际水头值时，可以“带水压开采”，但必须制订安全措施，报企业主要负责人审批。 7、承压含水与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时，开采前必须采取下列措施，由企业主要负责人审批。 采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头值降到隔水层能承受的安全水头值以下，并制定安全措施。 承压含水层不具备疏水降压条件时，必须采取建筑防水闸门，注浆加固底板，留设防水煤柱，增加抗灾强排能力等防水措施。,8、防水闸门硐室前、后两端，应分别砌筑不小于5m的混凝土护碹，碹后用混凝土填实，不得空帮、空顶。 9、防水闸门硐室和护碹必须采用高标号水泥进行注浆加固，注浆压力应符合设计要求。 10、防水闸门来水一侧1525m处，应加设一道挡物箅子门。防水闸门与箅子门之间，不得停放车辆或堆放杂物。来水时先关箅子门后关防水闸门。 11、防水闸门必须灵活可靠，并保证每年进行2次关闭试验，其中1次应在雨季前进行。,12、主要泵房至少有2个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板7m以上；另一个出口通到井底车场。 13、主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。 14、新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。采压水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。 15、防水闸门必须采用定型设计。,16、对新掘巷道内建筑的防水闸门，必须进行注水耐压试验，水闸门内巷道的长度不得大于15m，试验压力不得低于设计水压，其稳定时间应在24h以上，试压时应有专门安全措施。 17、水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。 18、钻