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煤矿如何防水

发布时间:2022-03-19 02:19:07

Ⅰ 井工煤矿什么条件下施工防水闭墙

给你一个密闭的施工措施,这个应该更详细了,愿你采纳。

密闭施工安全技术措施
51402开切眼与皮带运输顺槽交叉点处,皮带尾对的独头巷道,长度大约12米左右,在工作面安装期间,独头巷道局部出现高温、挂汗现象。为了防止温度继续升高引起自燃,经矿领导研究决定,将独头巷道进行封闭,使高温点隔绝空气阻止其继续氧化,保证51402工作面安装工作顺利进行。为保证封闭工作的安全,特制定以下安全技术措施。
一、准备工作
1、在施工前要仔细检查密闭墙附近帮、顶和支架的完好情况,检查施工地点的瓦斯浓度、二氧化碳浓度、有无一氧化存在及碳温度情况,要保证作业地点的绝对安全。
2、将独头巷道内施工地点的浮煤、矸石等杂物清理干净,清理出的浮煤、矸石要用皮带运出,杂物等要码放到安全地点。保证作业地点有足够的安全空间和畅通的进料及行人通道。
3、事先准备好足够数量的编织袋、施工工具、密闭墙的反水管、观测管等施工材料,有计划地携带工具及运送不同施工期间所需要的各种材料,避免因工具不全及材料运送不及时而延误工时。
4、每班入井前要开好班前会,明确当班工作量,分配好工作任务,落实责任,讲清重点工作及安全注意事项。
二、施工方法
1、将独头巷道的浮煤及矸石清理到硬底后,用铁锹将开切眼及皮带尾附近的泥浆和湿矸石装入编织袋后,将袋口扎紧,然后用这些装满泥浆及湿矸石的编织袋砌筑密闭墙。
2、每层编织袋砌筑完成后,出现的凸凹不平之处,要用泥浆和湿矸石铺垫平整之后再砌筑第二层编织袋,以免编织袋之间出现空隙造成封闭不严。
3、在密闭墙下角选择适当的位置预留反水管,防止积水冲坏墙体,在密闭墙上要预留观测孔,以便检查密闭墙内部温度及气体的变化情况。
4、密闭墙砌筑完成之后,要将预留的管控风度严密,避免漏风,当检查时发现有水时,再将反水孔打开放水。
三、质量标准
1、墙面编织袋砌筑要平齐,不得出现里出外进,墙体要与水平面垂直,不得向里或向外倾斜。
2、墙体的编织袋层与层之间不得有孔隙,墙体厚度不得小于0.6m,反水管必须要有反水湾,防止无水或水量少时漏风。
3、墙体两边要接到实帮,顶部要封闭严实,密闭墙封顶时,里外都要封实,顶部不得减少密闭墙的厚度。
四、安全措施
1、施工前,必须组织所有参加施工人员,对密闭施工安全技术措施进行贯彻和学习,使每个施工人员都能了解密闭墙的施工标准和安全技术措施。
2、施工时,要有专业的瓦斯检查员,定时到施工现场,检查瓦斯、二氧化碳、一氧化碳及温度的变化。
3、施工时,带工人员要经常注意观察施工现场的帮、顶情况,发现异常情况必须立即处理,排除危险后方可继续施工。
4、在运料或装、运编织袋时,要时刻注意运输皮带的开起状态,不得跨越、踩踏皮带尾部。在皮带运行时装、运编织袋,要尽量远离皮带尾,以免发生意外造成伤害。
5、在开切眼附近装、运编织袋时,要注意观察或与开切眼安装人员保持联系,防止开切眼安装人员操作时对施工人员造成危险。
五、施工的组织与管理
1、密闭施工期间,通防部安排技术人员现场指挥协调工作,指导密闭墙的施工程序和方法,把好现场安全质量关。
2、技术人员在每天施工结束后,负责检查督促施工人员,做好文明施工工作。

Ⅱ 煤矿输送带防水怎么做

咨询记录 · 回答于2021-12-14

Ⅲ 我要给个煤矿做防水,有什么推荐的品牌吗

看你要做煤矿的那些部位,栈桥、屋顶、井下巷道?还是浴池,不同的场所的防水需要不同的防水材料。还有对方给你的造价和要求的质量指标是什么。防水材料也分三六九等,用的材料好了,给你的造价低,你会赔钱做吗?36年专家团队专做各类疑难堵漏补强工程。张老爷子愿帮您解决各类渗漏补强难题。和网友分享堵漏补强经验。

Ⅳ 煤矿用的专业防水用的材料有哪些哪里有

您是想要液体还是粉料,现在很多煤矿用注浆堵水,还有化学堵水方式,可以问问安明宏远厂家,种类也比较齐全,希望对你有所帮助

Ⅳ 矿井井下防治水的措施有哪些

井下防治水的主要措施包括留设防水煤(岩)柱、建筑防水闸门和防水墙、探放水、疏放降压开采、注浆堵水和矿井防排水系统等。 (1)防水煤柱 为了防止地表水或地下水渗人工作地点,需要留设一定宽度和高度的防水煤(岩)柱,常有的防水煤(岩)柱是井田边界煤柱、断层防水煤(岩)柱、上下水平(或相邻采区)防水煤(岩)柱、水淹区防水煤(岩)柱、地表水体防水煤(岩)柱、煤层嚣头防水煤柱等。对于各种煤(岩)柱的宽度和高度,《煤矿安全规程》都有明确的规定。这些煤柱是严禁开采的。 (2)防水设施 防水闸门和防水墙是井下防水的主要安全设施。凡是受水患威胁严重的矿井,在井下巷道布置和生产矿井开拓延伸或采区设计时,都应在适当地点预留防水闸门、硐室和防水墙的位置,使矿井形成分翼、分水平或分采区隔离开采,在水患发生时,使矿井能分区隔离,缩小灾情影响范围,控制水势危害,确保矿井安全。 (3)井下探放水 井下探放水是指当采掘工作面接近老窑、含水层、断层、陷落柱等有水害隐患的地点,要先探明水情,然后有计划地将水放出来。因此,应当坚持“有疑必探、先探后掘”的探放水原则,决不可疏忽大意,更不能存在侥幸心理,执意蛮干。 探水与掘进应交叉进行,探水钻孔终孔位置应当始终超前掘进工作面一定距离,即超前距。每次掘进长度不得超过允许的掘进距离。钻场应加强支护,并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板;保持水沟畅通,在打钻地点或附近安设专用电话,并设有与受水患威胁地点相通的防水信号;打钻中如发现有透水可能时,应停止钻进,但不得拔出钻头,并立即报告调度室,情况危急时,必须立即撤出所有受水患威胁地区的人员,然后采取措施,进行处理。打钻过程中,要加强通风和瓦斯等有害气体的检查。严禁用放炮方法放水。 (4)排水系统 每个矿井都应建立完善的防排水系统,水泵的防排水能力应在20小时内排出矿井24小时矿井的最大涌水量,排水管应与之相适应。主要水仓的有效容量达到《煤矿安全规程》要求,水仓、沉淀池和水沟中的淤泥应及时清理,每年雨季前必须清理一次。 在矿井发生水灾时,矿井主排水泵不能停,水泵司机必须坚守岗位。

Ⅵ 井工煤矿老空防水四个工作步骤

摘要 (一)位置选择

Ⅶ 煤矿防水工程是做什么的

防水有2个方面
一是防止老空水或浅埋煤层与地表沟通的水进入井下
二是暴雨引发的积水或引起的河水灌入井下

Ⅷ 煤矿雨季三防是什么

以上两位的回答都不准确。
我将某煤矿单位的《雨季三防文件》上传。
煤字[2009] 号

二〇〇九年雨季“三防”工作实施与考核
管理办法

为认真贯彻落实集团公司 安字〔2009〕 号《关于做好二00九年雨季“三防”工作的通知》文件精神,切实做好雨季“三防”工作,保证矿井安全度汛,结合矿井实际,制定我矿雨季“三防”工作具体实施与考核管理办法。
一、实施意见
1、牢固树立“安全第一、生产第二”的思想,进一步提高雨季“三防”工作的认识,立足防大汛、抗大洪,认真抓好雨季防洪物资的储备和防洪工程项目的落实,确保重点工程项目按期完成。
2、加强雨季期间矿井地表水系、塌陷、斑裂、积水区和周边环境及输电线路的巡查、排查,特别是雨中、雨后巡查工作,发现问题,及时汇报处理。
3、加强汛期矿井涌水量观测、各类防水设施和防水煤柱的排查,搞好疏水与排水系统检修维护,责任落实到人,并纳入调度管理。对水害隐患威胁的地点,要严格遵循“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则组织生产,确保矿井安全度汛。
4、建立水患定期排查制度。加强对井下防水设施及生产区积水的管理工作,要责任到人。由总工程师负责,立即组织一次全方位的水情水害专项排查,排查出的问题要定人员、定措施、定标准限期整改;每月至少进行一次井上、井下全面水患排查,并严格落实治理责任制,确保项目、工程量、资金、施工人员、竣(完)工时间“五落实”。对重大水害隐患的整改完成情况要由总工程师负责组织验收。
5、根据矿井实际情况,由总工程师负责制定完善的防洪措施及预案,预案应包括指挥调度、供电负荷控制及送电程序、水泵开启顺序、各水平泵房配合及排水管路和泵的匹配、配水闸门关闭次序、撤离路线、灾害辨识、事故救援等内容,坚决做到大雨不淹井,暴雨不伤人。受水害威胁重点监控采区要有针对性的应急处置预案。雨季受水威胁严重的区域要严禁生产或有人员进入。
6、进一步加强相邻地方煤矿的调查工作。矿总工程师负责,组织人员对相邻地方煤矿采掘动态、开采上下限、老空积水情况以及有无超层越界、破坏各类防水煤(岩)柱的情况进行全面调查,分析对本矿有无水害威胁情况,发现问题及时汇报处理。调查人员要携带调查表,实行现场签字制度,本着谁调查、谁签字、谁负责的要求按规定进行调查。因调查人员调查不负责任而未能及时发现超层越界或破坏隔离煤(岩)柱等问题,造成安全隐患的,要追究调查人员及有关人员责任。
7、由总工程师负责制定包括相邻矿井联防群治、灾害性天气停产撤人等应急处置措施。要对防水预案组织学习,成立防洪队伍,并在6月10日前进行一次救灾演练。
8、根据矿井实际做好雨季机电安全工作,对矿区供电系统、排水系统、通讯系统进行全面检查和测试,并配备充足的备品配件。矿井主排水系统联合试运转务必5月30日前完成,确保处于完好状态。由机电矿长负责。
9、对所管辖6KV、35KV线路逐一排查,对存在影响线路安全运行的问题配合春季线路清扫进行处理,特别是对线路安全通道内的树木、建筑等障碍,要进行彻底清除,确保矿井电源线路、地面降压站及其它一类负荷的可靠供电。
10、按时完成水仓的清挖工作,对排水沟要及时清理疏通,防水闸门等防治水设施要进行检查维护,雨季期间-300、-530水平必须空出一个水仓,作为缓冲备用。由掘进矿长、机电矿长负责。
11、地面建筑物、变配电所、供电线路、井架等设施的防雷装置必须进行检查试验,做到齐全有效;主变压器、主电缆等要按照规定做好预防性试验、整定校验,保证灵敏可靠。由机电矿长负责。
12、泵房、变电所等重要场所要配齐值班人员,持证上岗,及时报告和反馈有关情况。
13、严格落实灾害天气停产撤人制度,当连续降雨达到50mm以上或气象预报为“暴雨”天气时,矿主要负责人、分管安全生产的矿领导、专业领导、科室正副科长(主任),机电科、调度室、地测科、工农办、公安科等单位全部人员必须在岗在位,并启动《灾害天气停产撤人现场处置方案》,立即停产撤人。否则,每出现一次空岗罚款100元,影响防洪抗灾的追究有关人员的责任。
14、设立大汶河水文观测站,掌握河流流量、水位等水文情况,明确专人负责向水利部门了解水库泄洪信息,及时观测河流水位变化情况,以便在水库泄洪和河流水位异常时提前采取相应措施。暴雨期间安排专人巡查沿河河堤,发现问题及时处理。
15、对集团公司重点的工程项目和各主要水平水仓清挖项目必须保证5月30日前完成,必须严格执行验收制度,首先由矿进行自检,集团公司逐项进行检查和验收。确定不需要清挖的主水平水仓要排水后,安排专人检查积淤及水仓变形情况,并进行签字验收。对列入矿重点的工程项目,经矿分管领导组织逐项验收签字后,保存资料备查。雨季“三防”一般工程项目,由矿组织验收,保存资料,以备集团公司进行抽查。
16、雨季前要完善“三条线”建设,对压风管路、防尘管路、通讯线路进行进行清查、检修。
17、雨季“三防”值班自6月10日起至9月30日止,期间“三防”办公室24小时有人值班,及时调度协调有关事宜,并做好记录,领导小组和防洪抢险人员轮流值班,严格落实雨季期间24小时值班制度。
二、组织领导
为加强雨季“三防”工作的领导,矿成立雨季“三防”领导小组:

三、管理职责
(一)领导小组职责:
雨季“三防”领导小组对雨季“三防”工作全面负责,要及时进行现场指导和监督检查,确保重点项目和整体规划按期完成,其主要职责是:
1、分析排查有关矿井雨季“三防”的安全隐患,制定措施进行整治。责任人:地测科科长、安全副总工程师、总工程师。
2、编制雨季“三防”工作计划,确定工作量、完成时间、落实责任人和监督考核人。责任人:机电科科长、地测科科长、机电矿长。
3、组织雨季“三防”工程施工,保证按时完成。责任人:各专业分管领导。
4、确保雨季“三防”所需的设备、材料及各种物资储备的数量和质量,对矿井雨季“三防”工作及时调度,安排防洪值班,抢险队伍到位,确保矿井安全度汛。责任人:物业部部长、调度室主任、机电矿长、生产矿长。
5、确保矿井主排水系统、供电系统正常运转,水仓、吸水井清挖及水泵联合试运转按期完成。责任人:巷修工区区长、运转工区区长、矿煤物业站站长、机电矿长。
6、搞好矿井水害隐患的排查与监督,完成雨季防治水工程,搞好雨季期间的水情预报和矿井防治水预案的编制落实。责任人:地测科科长、安全副总工程师、安监处长、总工程师。
7、做好防避雷设施检查与维护,保证矿井供电安全。责任人:机电科科长、机电矿长。
8、加强重点工程项目调度管理,严格雨季“三防”值班考核,做好雨季期间的抢险救灾调度工作。责任人:调度室主任、总工程师、生产矿长。

Ⅸ 煤矿水害防治方法

我国自20世纪70年代以来,煤矿防治水主要遵循“预防为主,防治结合”的原则,以查清水文地质条件为基础,因地制宜。针对不同的水害类型,采取不同的防治措施,防治水方法多种多样,有疏、有堵、有疏堵结合。在煤矿水害防治工作中坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”的16字方针,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(钟亚平,2001;赵铁锤,2007)。

在突水机理的研究上,先后提出了“突水系数”、“等效隔水层”和底板隔水层中存在“原始导高”等概念,认为底板突水机理是含水层富水性、隔水层厚度及其存在的天然裂隙、水压、矿压等因素的综合作用结果。在底板突水预测方面,模式识别方法、随机信息方法和脆弱性指数法等新方法得到了很好的应用(武强,2006,2007a,2007b,2009;靳德武,1998)。

在疏水降压方面,有地表疏干、井下疏干,也有井上、井下联合疏干。疏水降压是我国矿井防治水害的主要技术措施。国内除普遍采用经常性疏干排水外,还先后进行了峰峰矿区和淄博矿区的薄层灰岩水的疏干,和降压及邯郸矿区的疏干工作程序和疏干勘探方法。

在注浆堵水方面,堵水截流是我国矿井防治水害的重要方法。在静水与动水条件下注浆封堵突水点、矿区外围注浆帷幕截流等都有比较成熟的方法和经验。焦作、峰峰、煤炭坝等矿区都进行过这类工作,特别是成功封堵开滦范各庄矿特大型突水。

此外,钻探技术的提高、综合立体勘探方法的采用、计算机技术的应用及各类软件的开发,对定量研究煤矿突水条件起到了重要推动作用。

1.井下防水煤(岩)柱留设

在水体下、含水层下、承压含水层上或在导水断层附近进行采掘工程时,为了防止地表水或地下水突水、溃入工作地点,需要合理留设一定宽度或高度的防水煤(岩)层不采动,这部分煤(岩)层称为防隔水煤(岩)柱或防水煤(岩)柱。其中有断层防水煤(岩)柱,井田边界煤柱,上、下水平(或相邻采区)防水煤(岩)柱,水淹区防水煤(岩)柱,地表水体防水煤(岩)柱和冲积层防水煤(岩)柱六种类型。

2.井下探放水技术

井下探放水系指矿井在采矿过程中用超前勘探方法,查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造(包括陷落柱)、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等,其目的是为有效地防治矿井水害做好必要的准备(刘洋,2008)。

3.疏水降压技术

疏水降压是指通过疏干使煤层底板含水层或煤系地层含水层水压降低至采煤安全水压。疏水降压工程系统包括:排水工程、排水设施和疏水工程3部分[1]。开滦赵各庄矿就是通过制订合理的疏水降压开采方案,实现了在受底板高压奥灰水威胁下安全带压开采,取得了巨大的经济和社会效益。

4.注浆堵水技术

注浆堵水技术是煤矿防治水最重要的手段之一,主要应用于井筒掘凿前的预注浆、成井后的壁后注浆、堵大突水点恢复被淹矿井、截源堵水减少矿井涌水、井巷堵水过含水层或导水断层。如皖北矿务局任楼矿1996年3月4日发生的陷落柱特大突水,高峰期突水量达576m3/min,在陷落柱内煤底合适层位采用注浆堵水技术成功堵水(赵铁锤,2007)。

5.带压开采技术

所谓带压开采就是煤层底板受承压水威胁,充分利用煤层底板至承压含水层间隔水层性能,在不采取,或在国家经济、技术条件许可情况下采取某些技术措施后,实现安全采掘的一种综合性防治水技术。近几年该技术在我国进行了较为广泛而深入的研究,取得了显著成绩[11]

6.防水闸门和水闸墙

防水闸门和水闸墙是煤矿井下防治水的主要安全设施。水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井,在井下巷道设计布置中,要建立健全隔离设施,在适当地点预留防水闸门和水闸墙的位置,井底车场周围要设置防水闸门;在其他有突水危险的地区,只有在其附近设置防水闸门等防水隔离设施,实现分区隔离后,方可进行采掘活动(王歆效等,2007)。

7.矿井防、排水技术

煤矿在开采过程中,不可避免地要接近、揭露或破坏含水层(体)。含水层(体)内的水会因失去原有的平衡条件而涌入采掘工作面,进而造成水害事故。为保证煤矿的安全生产,设置相应的防、排水系统是十分必要的。矿井防、排水技术主要包括:地面防水、井下防水和矿井排水3个方面。如山东华源“八一七”溃水淹井事故,虽由暴雨引起,但也暴露出煤矿在地面防水方面存在的突出问题。

8.煤层采煤前方小构造预测的ANN技术

小构造是指断距小于5m的小断层或一些发育规模较小的裂隙、溶隙。在矿井生产过程中,这些小构造对工作面回采和巷道开掘具有极大的影响,在矿井防治水工作中具有重要地位。针对现行巷道开采过程中小构造预测方法的不足,将ANN技术引入到煤矿巷道掘进前方的小构造预测方法中,开展了矿井小构造预测预报的新方法研究(武强,2007c)。

9.含水层改造与隔水层加固技术

该技术是20世纪80年代中后期发展起来的一项注浆治水方法。当需采用疏水降压方法实现安全开采,但疏排水费用太高且浪费地下水资源时,宜采用含水层改造与隔水层加固的注浆治水方法。它主要针对煤层底板水害的防治,采用注浆措施改造含水层或加固隔水层,使其变为相对隔水层或进一步提高其隔水强度(武强,2005)。该技术是防治底板水害较为有效的实质性措施之一,山东肥城矿区曾成功应用这项技术。

10.可视化地下水模拟评价软件系统(Visual Modflow)与矿井防治水

Visual Modflow是目前国际上流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统。它在矿井防治水工作中可以进行任意水均衡域的均衡研究,帮助用户直接确定回采煤层顶、底板或侧向补给水源的补给方式、补给大小及补给水源的水质情况等。此外,它还可以预测矿区导水断裂构造可能诱发的突水事故的突水量大小,这一点在矿区导水内边界的防治水工作中具有十分重要的实用价值(武强,2005;董东林,2009)。

11.华北型煤田立体充水地质结构理论

该理论是武强于2000年首次提出。由各种类型水力内边界沟通而形成相互间存在密切水力联系的多层含水层组立体充水地质结构,是华北型煤田的主要矿床水文地质特征,也是建立该类型煤矿井充水水文地质立体概念模型的基础。内边界是煤矿井立体充水地质结构理论的核心,对内边界系统进行深入地综合研究是解决华北型煤田底板岩溶突水难题的关键。据内边界在空间展布的几何形态特征所划分的4种基本类型和各种组合类型,对认识煤矿井水文地质条件复杂程度和采取科学合理的防治水对策方案均具有极其重要的理论指导意义和实用价值(武强,2000)。

参考文献

董东林,王焕忠,武彩霞等.2009.断层及滑动构造复合构造区煤层顶板含水层渗流特征及突水危险性分析.岩石力学与工程学报,28(2):373~379

国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.2009.煤矿防治水规定.北京:煤炭工业出版社.1~80

华解明,傅耀军,白喜庆.2006.我国煤矿区水文地质勘查与环境地质评价现状及发展趋势.煤田地质与勘探,34(3):40~43

靳德武,马培智,王延福.1998.华北煤层底板突水的随机信息模拟及预测.水文地质工程地质,26(6):36~39

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钟亚平.2001.开滦煤矿防治水综合技术研究.北京:煤炭工业出版社.539~542

Ⅹ 矿井突水的防治

(一)矿井突水及突水征兆

凡是井巷掘进或工作面回采过程中,接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称为矿井突水。这是因为井下采掘活动破坏岩层天然平衡,采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下,通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。矿井突水的发生与发展有一个逐渐变化的过程,有的表现很快(一两天或更短)、有的表现较慢(采掘后数日至半个月),这与工作面具体位置、采场地质情况、水压力、矿山压力大小有关。从开拓工作面开始到产生突水事故期间,在工作面及其附近往往显示出某些异常现象,这些异常现象统称为“突水征兆”。

1.承压水和与承压水有关的断层水突水征兆

1)工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁、断柱现象。

2)底软膨胀、底臌胀裂。这种征兆多在底板来压之后发生,且较普遍。在采掘面围岩内出现裂缝(特别是底板为脆性岩层),当突水量大、来势猛时,底臌胀裂的同时还伴有“底爆”响声。在受到压力最大地段,柔性岩层变薄;相应地,压力小的地段会出现增厚现象。

3)先出小水,后出大水。由出小水至大突水,时间长短不一。据统计,有1~2h至20~30d不等。如某煤矿某工作面1960年5月8日正式回采,6月2日发现工作面有底臌现象,在近F1断层的溜子道的煤层由1.8m增厚至2.4m,到6月4日,采场底臌趋于明显,并出现一条长11m、宽0.1m的裂隙,先出风、后出水,底板破裂时产生巨响,涌水量达4.8m3/min。随着矿山压力的增大,底臌更加明显,裂缝增多、涌水量愈来愈大,6月5日23时涌水量达到70.2m3/min。突水水色开始为灰色,后转为棕黄色,不久变清。

4)采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因为裂隙沟通、增多所致。

2.冲积层水突水征兆

1)突水部位岩层发潮、滴水,且水量逐渐增大,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,水色时清时浑。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,这种现象可能影响到地表,导致地表出现塌陷坑。如吉林舒兰丰广矿三井二路石门,在揭露13层煤底板砂岩时,水、砂涌出,造成严重透水事故。最大涌水量为26m3/min,含砂量为60%,地表80m×700m的范围内先后出现大量塌陷坑。

3.老窑水突水征兆

1)矿层发潮、色暗无光。需挖去一薄层进行观察,若仍发暗,表明附近有水;若里面的矿体干燥、光亮,则是由附近顶板流下的“表皮水”所造成。

2)矿层“挂汗”。矿层一般不含水也不透水,若其上或其他方向有高压水,则在矿层表面会有水珠,似流汗一样。其他地层若有积水,也可能有类似现象。

3)采掘面、矿层和岩层内温度低———“发凉”。若走进工作面感到凉,且时间越长越感到凉;用手摸矿时,开始感到冷,且时间越长越冷,此时应注意可能会突水。

4)在采掘面的岩层内有“吱吱”的水呼声时,表示因水压大,水向裂隙中挤压发出的响声,说明采掘面离水体不远,有突水危险。

5)老窑水呈红色,含有铁,水面泛油花,有臭鸡蛋味,口尝时发涩;若水甜且清,则是“流砂”水或断层水。

(二)矿井突水的防治

矿井突水的防治工作应以防为主,即矿井防水是有效防治矿井突水灾害的重要手段。矿井防水就是根据井田地质、水文地质条件构筑各种必要的工程设施,防止矿井大量涌水,发生突水事故。矿井防水的措施可概括为地面防水、井下防水两大类。

1.地面防水

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或地表水渗入井下,它是保证矿井安全生产的第一道防线,特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要,常采用以下方法:

1)河流改道。矿区范围内有常年性河流流过且与矿井直接充水含水层接触,河水渗漏量大,是矿井的主要充水水源时,会给生产带来严重影响。这种情况下,可在河流进入矿区的上游地段筑水坝,将原河流截断,用人工河道将河水引出矿区。若因地形条件不允许改道,而河流又很弯曲时,可在井田范围内将河道截弯取直,缩短河道流经矿区的长度,减少河水下渗量。

2)铺整河底。矿区内有季节性河流、冲沟、渠道,当水流沿河床或沟底裂缝渗入井下时,则可在渗漏地段用粘土、料石或水泥修筑不透水的人工河床,阻止河水渗漏或减少渗漏量。

3)填堵通道。矿区内因采掘活动而出现的地面塌陷或地面开裂,经查明是矿坑涌水通道时,可用粘土或水泥填堵这些通道。对较大的溶洞或塌陷裂缝,可下部填碎石,上部用粘土覆盖,并分层夯实,要求填土层略高出地面,以防积水。

4)挖沟排(截)洪。地处山麓或山前平原区的矿井,因山洪或潜水涌入井下,而构成水害隐患或增大矿井排水量时,可在井田上方垂直来水方向沿地形等高线布置排(截)洪沟、渠,拦截洪水和浅层地下水,将其通过安全地段引出矿区。

5)排除积水。有些矿区开采后引起地面塌陷,塌陷坑内常年积水,且随开采面积增大,塌陷区范围增大,积水增多。此时,可将积水排走,造地复田,消除水害隐患。

上述这些方法,从施工角度都是可行的,但采取何种方法应视矿区具体条件而定,可以采用单一方法,也可采用多种方法综合防治。

2.井下防水

井下防水措施可归结为“查、探、堵、排”四个字,即查明水源、超前探放水、堵挡水源、排水降压。井下防水工程主要有防水闸门、防水矿(岩)柱、矿井注浆堵水等。

(1)防水闸门

防水闸门是井下防水的主要安全设施,以分区隔离为目的,可缩小灾情范围,控制水势危害。一般设计为人工启闭的弧形铁门,四周用混凝土墙加固,墙内镶有放水管及电缆、电话线管路等,水管一端进水并挖有水池,出水口设有阀门与压力表,放水时可观测水压和调整水量。闸门向来水方向打开,并能承受设计水压力。若水压高时,需用高压水闸门,构筑时,需对四周岩层注浆,并做耐压试验。目前我国矿井所用的防水闸门均为钢制,有平板型、圆弧拱型和膜型扁壳型3种基本类型,其中膜型扁壳型防水闸门具有门扇质量轻、抗压能力大、结构合理、技术先进等优点,深受矿山开采部门的欢迎。

防水闸门一般设置在井下运输巷内,正常生产时防水闸门敞开着,当水患突然发生时,可将防闸门关闭,切断水路。凡受水患威胁严重的矿井,在井下巷道布置和生产矿井开拓延伸或采区设计时,应在适当的地点预留防水闸门的位置,使矿井形成分翼、分水平或分区隔离开采。

1)防水闸门位置的选择至关重要,一般应考虑几方面问题:①防水闸门应设置在对水害具有控制作用的部位和井下重要设施部位(如井底车场出入口处),能使水害控制在尽可能小的范围内,并考虑即使水害发生,也能恢复生产及绕过事故地点开拓新区。②防水闸门应设置在不受邻近采动影响的地点,以免破坏防水闸门的结构和闸门周边围岩的隔水性与稳定性,防止防水闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。③防水闸门应建在围岩稳定性与隔水性好的地段(要求围岩硬度系数必须大于4),尽量避免在较弱岩层或矿层内砌筑。若必须在矿层中砌筑时,必须使闸身的混凝土结构和基岩结合成一体。④防水闸门应尽量修筑在单轨巷道内,以减少掘进量和防水闸门的规模。

2)防水闸门的分类。从使用的角度出发,防水闸门可分为临时性和永久性两种。若预计突水量不大,水头压力较小时,可修筑临时性防水闸门,一旦突水,临时性防水闸门可起缓冲作用,以便采取进一步的防治措施。永久性防水闸门投资大、施工要求高,只有在保证施工质量前提下,当关闭防水闸门后才能起到封堵水害的作用。

(2)防水矿(岩)柱

在地表水体周围、强含水层或导水断层附近采掘时,为防止地表水或地下水溃入井巷,在可能发生突水处保留最小宽度(或厚度)的矿(岩)柱,这种为保证地下采矿工程地段的水文地质条件不致明显变坏而留设的最小宽度(或厚度)的矿(岩)柱称为防水矿(岩)柱。

1)防水矿(岩)柱的种类及留设原则,一般包括几个方面:①有突水威胁又不宜疏忽的地区,采掘时必须留设防水矿(岩)柱;②应在安全可靠的基础上,把矿柱厚度降低到最低程度,以提高资源利用率;③一个井田或一个水文地质单元内的防水矿(岩)柱,应在总体开采设计中确定,即开采方式和井巷布局与矿柱留设相适应,避免以后矿柱留设的困难;④多矿层地区防水矿(岩)柱留设必须统一考虑,以免某一矿层所留矿柱因另一矿层开采而遭破坏,致使整个防水矿(岩)柱失效;⑤同一地点若按不同条件留设矿柱时,最终选定留设矿(岩)柱的宽度,应满足所有条件;⑥留设防水矿(岩)柱所需数据,必须就地取得,邻区或外区数据仅供参考。若需采用其他地方的数据,应适当加大安全系数。

2)防水矿(岩)柱留设,包括两种方法。

A.断层矿(岩)柱的留设。矿层位于导水断层上盘时的矿(岩)柱留设,分两种情况。一是断层上盘矿层与下盘含水层接触或位于其上;二是矿层与导水断层接触,断层沟通地表河流且与下盘含水层接触,如图4-11所示。可利用均布荷载“简支梁”理论导出顺层防水矿(岩)柱宽度计算公式为

地质灾害防治技术

式中:L为顺层防水矿柱宽度(m);M为矿层厚度或采高(m);P为矿层所承受的水压(MPa);K为矿层的抗张强度(MPa);A为安全系数,一般取2~5,取值应考虑断层产状要素可靠程度、破碎带的宽度和强度、矿层变化及其强度值的可靠性、水压变化及其可靠程度、采后矿柱破坏情况等诸多因素。

图4-11 矿层位于导水断层上盘时的防水矿柱

当岩层倾角较大时,可用下式计算水平防水矿柱宽度:

地质灾害防治技术

式中:Lp为岩层倾角较大时,顺层防水矿柱的宽度(m);L为顺层防水矿柱的宽度(m);β为矿层倾角(°),当岩层与断层间夹角较小时,应考虑底板突水可能性,并用底板防水岩柱厚度来校验。校验时先确定底板防水岩柱,再根据矿层与断层间的夹角用下式计算顺层防水矿柱的宽度:

地质灾害防治技术

式中:Ha为安全防水矿(岩)柱宽度(m);θ为矿层与断层夹角(°);其他符号意义相同。

将式(4-21)和式(4-22)计算结果进行比较,取大值作为防水矿(岩)柱宽度的最终选定值。

图4-12 矿层位于导水下盘的防水矿柱图

B.安全防水岩柱厚度(Ha)确定方法。

a.根据矿井实际观测资料确定。Ha可根据各矿具体情况和经验确定,应大于隔水层受采动影响而遭到直接破坏的无效隔水层厚度。我国峰峰、焦作、淄博等矿区采煤对底板破坏深度为6~14m,有些地区大于14m,在无资料情况下,可利用直接破坏带厚度与采场岩体试验资料作为参考(坚硬岩层为11~20m,中硬岩为10~17m,软弱岩层为8~12m)。

b.突水系数(Ts)的估算。突水系数指突水点处突水临界水压力与其有效隔水层厚度的比值(MPa/m)。先根据矿区各突水点资料算出临界突水系数值,再利用突水系数值计算安全防水岩柱厚度。根据定义,突水系数及安全防水岩柱厚度(Hs)表达式分别为

地质灾害防治技术

式(4-23)和式(4-24)中:P0为临界水压力(MPa);P为隔水层承受水压力(MPa);M1为隔水层厚度(m);M0为矿压对底板破坏的最大深度(m)。

斯烈萨列夫隔水层底板临界厚度(t)的计算公式为

地质灾害防治技术

式中:L为巷道底宽或回采工作面最大控顶距离(m);γ为隔水层容重(t/m3);K为隔水层抗张强度(t/m2);其他符号意义同前。

再计算安全防水岩柱厚度(Ha),公式为

地质灾害防治技术

当L不大时,M0→0,则Ha=t。

矿层位于导水断层下盘时,矿(岩)柱的留设除按式(4-21)计算顺层安全防水矿柱外,还需计算导水裂隙带与断层保持一定安全厚度的防水岩柱时,顺层防水矿柱宽度(图4-12)。比较两者大小,取大值。计算公式为

地质灾害防治技术

式中:L为顺层防水矿柱宽度(m);L1、L2、L3分别为顺层防水矿柱分段宽度(m);Ha为断层安全防水岩柱宽度(m);Hml为导水冒裂带高度(m);θ为断层面与煤层的锐夹角(°);δ为走向塌陷角(°)。

矿层位于不导水断层上盘时,矿(岩)柱留设根据断层两盘的矿层与含水层的相对位置可分为:含水层高于冒裂带高度、含水层处于冒裂带中和含水层低于矿层等3种情况。

(3)矿井注浆堵水

注浆堵水就是将制好的浆液压入井下围岩裂隙或巷道中,使其扩散、凝固和硬化,从而提高岩层强度、完整性和不透水性,从而达到封堵、截断补给水源和加固围岩的目的,也是矿井防治水害的重要手段之一。目前已广泛用于矿井井筒注浆、封堵突水点、恢复被淹矿井,在帷幕注浆堵水截流减少矿井涌水量,底板注浆加固防止突水等方面,已取得良好的效果。

1)注浆材料与注浆工作程序。

A.注浆材料:注浆材料的选择应根据注浆堵水的目的、地质条件、施工条件、注浆工艺和投资多少等诸多因素决定。一般情况下,凡是水泥浆能解决问题的,尽量不采用化学浆。化学浆主要用于弥补水泥浆的不足,解决一些水泥浆难以解决的问题。当地下水流速小于25m/h时,采用单液水泥浆;流速大于25m/h时,采用水泥、水玻璃双液浆。用于底板岩溶、断层破碎带的注浆堵水及处理井下突水事故时,多采用先灌注惰性材料(如砂、炉渣、砾石、锯末等)充填过水通道,缩小过水断面,然后灌注快凝水泥、水玻璃浆液,再用强度较高的化学浆进一步封堵。

B.注浆工作程序:

a.注浆段高和注浆方式。注浆段高是指一次注浆的长度,可分为全段一次注浆和分段注浆两种。前者是在注浆孔终孔后进行一次性注浆,适用于含水层距地表近、厚度不大、裂隙发育较均匀的岩层。其优点是一次钻进,一次完成注浆,可缩短施工时间;缺点是段高大时,不易保证质量。当岩层吸浆量大时,要求注浆设备能力大,易出现不均匀扩散,影响注浆堵水效果。当注浆深度较大且穿过裂隙大小不同的多个含水层时,为防止浆液在大裂隙扩散远、小裂隙扩散近,或上部岩层的裂隙进浆多、下部岩层裂隙进浆少等问题,宜采用后者,即分段注浆。段高可按岩层破碎程度划分,我国经验数据是:极破碎岩层一般为5~10m;破碎岩层为10~15m;裂隙岩层为15~30m;重复注浆可取30~50m。注浆方式是指注浆顺序,分下行式和上行式两种。自上而下依次注浆称为下行式注浆,即从地表钻进含水层开始,钻一段,注一段浆,反复交替,直至全孔。其优点是:上段注浆后,下段高压注浆时,不跑浆,上段同时获得复注,注浆堵水效果好;缺点是:钻孔与注浆交替进行,工期长。该方式适用于岩层破碎或裂隙发育的地层。自下而上的注浆称为上行式注浆,即在注浆孔钻进结束后,使用止浆塞,自下而上逐段注浆。优点是无重复钻进,能加快注浆速度。该方法适用于岩层较稳定,垂直节理不发育的地层。

b.注浆前压水。目的在于将裂隙中松软的泥质充填物推送到注浆范围以外,使浆液进入裂隙后增加填充的密闭性和胶结强度。对于大裂隙,压水时间约为10~20min,中小裂隙则需15~30min或更长。重复注浆钻孔压水时间适当延长,一般为30~60min。压水时,压力应由小增大,最大不得超过注浆终压。

c.下放止浆塞及注浆。止浆塞放至规定位置后,接好输浆管,压缩浆塞止浆并经压水试验检查后,即可进行注浆。注浆过程中应特别注意堵浆、跑浆及冒浆,并采取措施保证注浆工作顺利。

C.注浆参数:

a.浆液扩散半径。裂隙中浆液的扩散半径随岩石的渗透系数、注浆压力、注浆时间的增加而增大,随浆液的浓度和粘度的增加而减小。据实际经验,岩溶地层的浆液平均扩散半径为10~15m,裂隙地层平均为4~8m。

b.注浆压力。注浆压力对浆液的扩散影响很大。经验表明,随着注浆压力的提高,填充物质的强度急剧增加,这就保证了填充物具有足够强度和不透水性。当地下水流速大时,应设法增加浆液的流动阻力,则需降低注浆压力。合理运用注浆压力是注浆的关键,宜根据水文地质条件选择注浆压力,如有的地区选用注浆压力为静水压力的2~2.5倍,有的则根据岩石裂隙采用合适的压力值。

c.浆液注入量。可根据扩散半径和岩石裂隙率进行粗略计算,计算公式为

地质灾害防治技术

式中:Q为浆液注入量(m3);r为浆液扩散半径(m);n为裂隙率,一般取1%~5%;H为注浆段长度(m);β为浆液在裂隙内的有效充填系数,约为0.3~0.9,视岩层性质而定。

2)井筒注浆堵水。井筒注浆堵水一般可分为井筒地面预注浆、井筒工作面注浆两种方式。

井筒地面预注浆就是在井筒开凿前,从地面打孔,采用闭合帷幕方式进行预先注浆,封堵含水层中的孔隙、裂隙、溶洞,将水隔离于井筒开凿范围以外,保证井筒施工顺利进行。该方法适用于含水层较厚且离地表较近,或含水层较薄且层数多的水文地质条件,它具有施工条件好、速度快、不占施工工期等优点。

A.注浆孔的布置:一般多呈外环式布孔。即注浆孔布置在井筒毛断面(荒径断面)的外围,由注浆孔组成注浆外环。外环圈的直径大于井筒荒径0~1m,各孔的间距不应小于3~4m。对裂隙小、耗浆少的地层,间距可略大些(图4-13)。

图4-13 外环式注浆孔布置

注浆孔孔数的确定与岩石裂隙发育程度、井筒断面、注浆泵能力等因素有关,可由下式确定:

地质灾害防治技术

式中:N为注浆孔数(个);D为井筒掘进直径(m);L为注浆孔间距,一般取3~5m;A为注浆孔至井筒掘凿边界距离(m),一般取0.5~1.5m,当注浆孔深度小于200m时,且钻孔水平偏距不大时,A值可取小些。

注浆孔应按由稀到密的原则分组施工,待第一组钻孔施工并注浆完毕后,再进行第二组,依此类推。这样可根据施工和注浆情况,检查注浆效果和修改必要的注浆参数,如调整孔距、浆液浓度、注浆段长度等,也便于钻机交叉施工。注浆孔结构应尽量简单,在钻机设备能力允许的条件下,终孔直径尽可能大些,一般以不小于89~108mm为宜。

B.井筒工作面预注浆:该方法是在井筒掘进工作面凿至距含水层尚有一定距离处,停止掘进,从工作面上打钻至含水层预先注浆堵水。优点是可节省钻孔工程量及钻进时间、浆液消耗量低、对上段岩层情况和注浆效果检查直观,还可作为下段注浆施工参考的依据;缺点是钻孔注浆在工作面进行,场地小、施工不便、钻孔直径和深度均受到限制,而且占用建井工期。

3)突水点(口)注浆堵水。矿井因突水事故被淹没后,可以采取强排疏干法和注浆堵水法,使其恢复生产。强排疏干法即利用大流量水泵(水泵排水量要大于矿井突水后的总涌水量)强行排水,并采取相应措施恢复生产。它适用于突水点(口)涌水量和含水层静储量小、矿井排水设备及电力供应条件好、排水后对工农业和居民用水无影响等条件下。注浆堵水是指用各种方法和材料(水泥、水玻璃、化学材料等)堵塞井下突水点,切断通道和水源,增加突水点及其周围岩层和隔水层的强度,故又称为突水点(口)注浆堵水。适用于突水点埋藏深且涌水量大、井巷断面有限、不能安装大型排水设备、突水点水源与工农用水和居民供水属同一水源、排水后会引起水源地枯竭或产生环境水文地质问题时。

按注浆孔的位置,突水点(口)注浆堵水可分为地面注浆堵水和井下注浆堵水。按堵水的先后顺序,突水点(口)注浆堵水分为先堵后排法和先排后堵法。我国淹没矿井恢复注浆堵水常采用的是地面注浆先堵后排法。

A.注浆堵水前的水文地质工作。注浆堵水时应解决的问题是:井下突水点的具体位置在哪里?在什么部位注浆效果最好?根据什么原则布置勘探注浆孔?突水点堵水效果如何判断等。为了正确选择堵水方案,确保注浆钻孔能命中堵水的关键地点或部位和正确评价堵水效果,一般需进行下列水文地质工作:

a.分析已有水文地质资料,进行野外地质调查,补充必要的勘探工作,查清突水点的位置,确定或判断突水水源,查明突水点附近断裂构造与含水层的特征及岩溶发育程度和规律,分析突水点与它们之间的水力联系等。

b.测定地下水流速、流向和地下水的水质与水温。

c.布设地下水动态观测网,进行堵水前、后和堵水过程中的动态观测,并编制注浆观测孔历时曲线和等水位(压)线图。

d.利用钻孔和被淹矿井抽(放)水试验,进一步分析各含水层与突水点(口)的水力联系,并利用注浆工程前后放水资料对比,评价堵水效果。

e.注浆前必须进行冲洗钻孔及压水试验。冲洗钻孔的目的是疏通岩层的空隙通道,有利于浆液扩散与胶结围岩,提高堵水效果;通过压水试验可计算岩层单位吸水量、了解岩层的渗透性,以选择浆液材料及其浓度与压力。

B.待封堵于井巷内的水停止流动后,在接近防水闸门的正常巷道内向出水点附近的断层或含水层打注浆孔,并用高压注浆泵注浆,以封堵水源和加固突水点周边的围岩。

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