第12章矿山防水(精品).ppt

第十二章第十二章 矿山防水矿山防水本章的主要内容：本章的主要内容：了解地面防治水的措施；掌握井下防治水的措了解地面防治水的措施；掌握井下防治水的措施，了解矿井突水征兆及处理措施施，了解矿井突水征兆及处理措施 。本章的难点与难点：本章的难点与难点：1 1、井下防治水的措施、井下防治水的措施 ；2003年我国国有煤矿重特大事故中，水害在死亡人数上仅次于瓦斯事故，居第二位，全年发生12起，死亡117人（瓦斯事故44起、死亡520人）；发生起数上，在瓦斯和顶板事故之后居第三位（顶板事故14起、死亡52人，均为重大事故）。1984年年开滦开滦范各庄矿范各庄矿特大突水事故最大涌水量高大特大突水事故最大涌水量高大2053m3/min，成为有，成为有记载的世界采矿史上突水水量之最，造成经济损失近记载的世界采矿史上突水水量之最，造成经济损失近5亿元。亿元。2001年年7月月17日凌晨日凌晨3时时许，南丹县龙泉矿业总厂下属的许，南丹县龙泉矿业总厂下属的拉甲坡矿拉甲坡矿发生特大发生特大透水事故，造成井下透水事故，造成井下81名矿工死亡。名矿工死亡。2004年年3月月7日日，新疆哈密煤业（集团）有限责任公司井采，新疆哈密煤业（集团）有限责任公司井采公司二井公司二井发生发生透水事故，透水事故，24名矿工被困井下，名矿工被困井下，9名遇难。名遇难。2004年年 4月月25日日早早5时许，时许，黑龙江双鸭山矿业集团东荣三矿九采区黑龙江双鸭山矿业集团东荣三矿九采区-442m标高水采工作面突发透水事故，初步认定是该地与标高水采工作面突发透水事故，初步认定是该地与东四片采空区老塘相透东四片采空区老塘相透，事故中共有事故中共有8名矿工下落不明。至此，这起透水事故已确定有名矿工下落不明。至此，这起透水事故已确定有4人死亡，人死亡，1人人获救生还，仍有获救生还，仍有3名矿工下落不明。名矿工下落不明。2004年年 4月月11日下午日下午4时多，地处新密市的郑煤集团时多，地处新密市的郑煤集团超化矿超化矿突发透水事故，突发透水事故，12人被困井下，其中包括透水后下井察看水情的该矿人被困井下，其中包括透水后下井察看水情的该矿代理总工程师周定栓代理总工程师周定栓及及另外一名副总工程师。被困另外一名副总工程师。被困4天天5夜后夜后4月月16日上午日上午9时时30分分，最后一名遇险矿，最后一名遇险矿工被抬出井口。工被抬出井口。20052005年年1-81-8月份，全国共发生月份，全国共发生4040多起重特大水害事故，造成多起重特大水害事故，造成400400人人死亡。死亡。龙其是龙其是4 4月份以来，已发生月份以来，已发生8 8起特大、特别重大透水事故，死亡起特大、特别重大透水事故，死亡258258人，给人，给人民生命和国家财产造成了严重损失。人民生命和国家财产造成了严重损失。4 4月月1 1日，湖南省郴州市贵阳县贵达煤矿（非法矿井）主斜井距井口日，湖南省郴州市贵阳县贵达煤矿（非法矿井）主斜井距井口250250米处发生溶洞透水，贵达井大量积水后突破安全防水岩柱瞬间溃入相米处发生溶洞透水，贵达井大量积水后突破安全防水岩柱瞬间溃入相邻石灰窑井的二级暗斜井邻石灰窑井的二级暗斜井,造成石灰窑井造成石灰窑井2020人人死亡。死亡。4 4月月2424日，吉林省吉林市蛟河市吉安煤矿非法越界开采防水煤柱引发日，吉林省吉林市蛟河市吉安煤矿非法越界开采防水煤柱引发透水，使老空水溃入相邻的腾达煤矿，造成腾达煤矿透水，使老空水溃入相邻的腾达煤矿，造成腾达煤矿3030人人死亡。死亡。5 5月月2828日，福建省龙岩市新罗区赤坑煤矿在掘进巷道时日，福建省龙岩市新罗区赤坑煤矿在掘进巷道时,遇断层带突遇断层带突水，造成水，造成 1010人人死亡。死亡。7 7月月7 7日，江西省萍乡市上栗区永胜煤矿由于所建立的防水密闭墙不日，江西省萍乡市上栗区永胜煤矿由于所建立的防水密闭墙不符合要求符合要求,在雨季大量积水后发生垮塌，大量老空积水溃入矿井，造成在雨季大量积水后发生垮塌，大量老空积水溃入矿井，造成1515人人死亡。死亡。7 7月月1414日，广东省梅州市兴宁市福胜煤矿探煤石门在掘进过程中放日，广东省梅州市兴宁市福胜煤矿探煤石门在掘进过程中放炮打穿断层带，导致溶洞水涌出，造成炮打穿断层带，导致溶洞水涌出，造成1616人人死亡。死亡。8 8月月7 7日，广东省梅州市兴宁市大兴煤矿在开采急倾斜煤层时发生日，广东省梅州市兴宁市大兴煤矿在开采急倾斜煤层时发生抽冒，破坏了防水安全煤柱，上部大量老空积水溃入矿井，造成抽冒，破坏了防水安全煤柱，上部大量老空积水溃入矿井，造成123123人人死亡。死亡。1010月月4 4日日,四川广安市广安区境内，四川省煤炭产业集团公司所属四川广安市广安区境内，四川省煤炭产业集团公司所属广能集团龙滩煤矿（国有重点煤矿基本建设井，设计能力广能集团龙滩煤矿（国有重点煤矿基本建设井，设计能力5555万吨万吨/年）发生透水事故，造成年）发生透水事故，造成2828人人死亡。死亡。由此可见，煤矿水害已成为影响煤矿安全生产的重大关键问题之由此可见，煤矿水害已成为影响煤矿安全生产的重大关键问题之一，对其进行防治、救灾工作研究具有十分重要的现实意义和长一，对其进行防治、救灾工作研究具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。远的战略意义。第一节第一节 概概 述述 一、矿井水灾一、矿井水灾 地球上水的分布地球上水的分布：按水的分布空间不同，可分为按水的分布空间不同，可分为大气水、地表水大气水、地表水和地下水和地下水三类。煤炭生产主要是在地下进行，地下水是直接威胁生产三类。煤炭生产主要是在地下进行，地下水是直接威胁生产的不安全因素之一，它是采矿工作者的重要研究对象。由于自然界中的不安全因素之一，它是采矿工作者的重要研究对象。由于自然界中的三大类水之间，存在着不可分割的内在关系。的三大类水之间，存在着不可分割的内在关系。所以必然要涉及到大气水与地表水。水都存在着水利和水害两个方所以必然要涉及到大气水与地表水。水都存在着水利和水害两个方面，从煤矿安全生产的角度来看，面，从煤矿安全生产的角度来看，水害方面往往影响很大水害方面往往影响很大。凡影响凡影响、威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没并造成人员威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没并造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为矿井水灾矿井水灾。造成造成矿井水害的水源主要有矿井水害的水源主要有：大气降水大气降水、地表水、含水层水、岩地表水、含水层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等。二二、矿井水灾的来源、矿井水灾的来源（一）地面水源（一）地面水源 1 1大气降水大气降水 主要形式是主要形式是下雨下雪下雨下雪。地面的雨雪水是地下水的主要补给来源，同时也可。地面的雨雪水是地下水的主要补给来源，同时也可能通过裂隙或井巷直接灌入井下。能通过裂隙或井巷直接灌入井下。19961996年年8 8月月4 4日日，太原市下暴雨，太原市下暴雨，3434小时降雨小时降雨314314毫米，滚滚山洪经小煤窑毫米，滚滚山洪经小煤窑进入地下，使两座国统大型煤矿的进入地下，使两座国统大型煤矿的6.46.4万米井巷被淤死，毁坏井下采煤设备万米井巷被淤死，毁坏井下采煤设备29292929台，台，8080余名矿工被洪水围困在井下余名矿工被洪水围困在井下 ，造成重大经济损失和人员伤亡。，造成重大经济损失和人员伤亡。2 2地表水地表水 地表水：地表水：河流、湖泊、水库和积水洼河流、湖泊、水库和积水洼等，能够通过裂隙、井巷、断层、溶等，能够通过裂隙、井巷、断层、溶洞等直接灌入井下，也可作为地下水的补给来源。洞等直接灌入井下，也可作为地下水的补给来源。19771977年年1212月月1919日日，吉林辽远，吉林辽远梅河一井梅河一井，在采掘时与地面水库冒通，造成，在采掘时与地面水库冒通，造成6464人死亡，人死亡，9393人负伤的重大事故。人负伤的重大事故。（二）地下水源（二）地下水源1 1含水层水含水层水 生活在山区的人，大多见过泉水，泉水实际上是从地下岩层中溢流出地面的地下水。生活在山区的人，大多见过泉水，泉水实际上是从地下岩层中溢流出地面的地下水。当井下开拓巷道时，打到某些岩层，水就从岩层中涌出。那么地下水为什么能在某些岩当井下开拓巷道时，打到某些岩层，水就从岩层中涌出。那么地下水为什么能在某些岩层中存在呢？这是因为在一些岩层或砂土层中存在着许多空隙，当大气降水或地表水渗层中存在呢？这是因为在一些岩层或砂土层中存在着许多空隙，当大气降水或地表水渗入地下时，岩土层中的空气就成为地下水聚居的场所，这些即含地下水而又透水的岩层，入地下时，岩土层中的空气就成为地下水聚居的场所，这些即含地下水而又透水的岩层，称为称为含水层含水层。19741974年年9 9月月2828日日，徐州矿务局义安煤矿，徐州矿务局义安煤矿704704工作面上方，发生含水层突水事故，使整工作面上方，发生含水层突水事故，使整个二采区被迫关闭，至今未能恢复生产。个二采区被迫关闭，至今未能恢复生产。2 2断层水断层水 断层地带岩石破碎，易于积水。特别是断层与河流或含水层相通时，造成的水灾危断层地带岩石破碎，易于积水。特别是断层与河流或含水层相通时，造成的水灾危害更大。害更大。19351935年年德国统治的德国统治的山东省淄博矿务局洪山矿山东省淄博矿务局洪山矿，由于不采取有效的探放水等措施，在，由于不采取有效的探放水等措施，在掘进巷道接近裂隙较大的掘进巷道接近裂隙较大的周瓦庄断层周瓦庄断层时，由于该断层和当地的时，由于该断层和当地的朱龙河朱龙河相通，使河水大量相通，使河水大量灌入井下，平均涌水量达灌入井下，平均涌水量达643m643m3 3/min/min，7878小时后整个矿井被淹没，夺去了小时后整个矿井被淹没，夺去了536536名矿工的生名矿工的生命，成为世界上最大的水灾事故之一。命，成为世界上最大的水灾事故之一。3 3老空水老空水 古代的小煤窑和近代煤矿的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而积存的地下水，古代的小煤窑和近代煤矿的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空水。称为老空水。第第二二节节 地面防治水地面防治水 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和地表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渗入矿井。根据矿区不同的地形、地貌及气候，根据矿区不同的地形、地貌及气候，应从下列几方面采取相应的措施应从下列几方面采取相应的措施：1 1慎慎重重选选择择井井筒筒位位置置：井井口口（平平硐硐口口）和和工工业业场场地地内内主主要要建建筑筑物物的的标标高高应在当地历年最高洪水位以上。应在当地历年最高洪水位以上。2 2河流改道河流改道 3 3铺整河底铺整河底 4 4填堵通道填堵通道 5 5挖沟排（截）洪挖沟排（截）洪 6 6排除积水排除积水 7 7加强雨季前的防讯工作加强雨季前的防讯工作 第第三三节节 井下防治水井下防治水 井下水害来势凶猛，俗有井下水害来势凶猛，俗有“水老虎水老虎”之称。矿井防治水可归纳为之称。矿井防治水可归纳为“查、探、放、排、堵、截查、探、放、排、堵、截”六个字。六个字。一、做好矿井水文观测与水文地质工作一、做好矿井水文观测与水文地质工作(查查)1 1做做好好水水文文观观测测工工作作-收收集集地地表表水水、井井下下水水源源的的水水压压、水水位位、和和水量、井下涌水量变化。水量、井下涌水量变化。1)1)、收收集集地地面面气气象象、降降水水量量与与河河流流水水文文资资料料（流流速速、流流量量、水水位位、枯水期、洪水期）查明地表水体的分布和水量。枯水期、洪水期）查明地表水体的分布和水量。2)2)、通通过过对对探探水水钻钻孔孔或或水水文文观观测测孔孔中中的的水水压压、水水位位和和水水量量变变化化的的规规律律，水水质质的的分分析析，查查明明矿矿井井水水的的来来源源，以以及及矿矿井井水水和和地地下下水水，地地表表水水的补给关系。的补给关系。3)3)、观测矿井涌水量及其季节性变化、观测矿井涌水量及其季节性变化规律等。规律等。2 2做好矿井水文地质工作做好矿井水文地质工作 为为了了查查明明水水源源和和可可能能涌涌水水的的通通道道，在在矿矿井井建建设设和和生生产产过过程程中中，应应不不断断积积累累和和掌握以下情况：掌握以下情况：1)1)、冲击层的厚度和组成、冲击层的厚度和组成，各分层的含水、透水性能。，各分层的含水、透水性能。2)2)、断断层层和和裂裂隙隙的的位位置置，错错动动距距离离，延延伸伸长长度度，破破碎碎带带范范围围和和含含水水、导导水水性性能。能。3)3)、矿矿井井含含水水层层和和隔隔水水层层的的数数量量、位位置置、厚厚度度、岩岩性性，各各含含水水层层的的涌涌水水量量，水压、渗透性以及距开采层的距离。水压、渗透性以及距开采层的距离。4)4)、调调查查老老窑窑和和现现采采小小窑窑的的开开采采时时间间，开开采采方方法法、开开采采深深度度、开开采采范范围围，积积水区域及分布状况。水区域及分布状况。5)5)、检查勘探钻孔、检查勘探钻孔的填实状况及其透水性能。的填实状况及其透水性能。6)6)、开开采采过过程程中中围围岩岩破破坏坏范范围围及及地地表表塌塌陷陷情情况况，观观测测塌塌陷陷带带、裂裂隙隙带带，沉沉降降带的高度，以及采动对涌水量的影响，从而判断能否透水。带的高度，以及采动对涌水量的影响，从而判断能否透水。7)7)、井井巷巷出出水水点点的的位位置置及及其其水水量量；老老窑窑积积水水范范围围、标标高高和和积积水水量量，都都必必须须绘绘在在采采掘掘工工程程图图上上。水水淹淹区区域域应应标标出出探探水水线线的的位位置置。探探水水线线的的位位置置确确定定，必必须须报报矿总工程师批准。采掘到探水线位置时，必须探水前进。矿总工程师批准。采掘到探水线位置时，必须探水前进。二、井下探水二、井下探水(探探)“有疑必探，先探后掘有疑必探，先探后掘”是采掘工作必须遵循的原则。是采掘工作必须遵循的原则。遇下列情况之一者时，必须探水遇下列情况之一者时，必须探水：(1 1)接近水淹井巷、老空、老窑或小窑时；接近水淹井巷、老空、老窑或小窑时；(2 2)接近含水层、导水断层、陷落柱时；接近含水层、导水断层、陷落柱时；(3 3)接近可能出水钻孔和各类防水煤柱时；接近可能出水钻孔和各类防水煤柱时；(4 4)接近可能与地表水体相通的断裂破碎带或裂隙发育带时；接近可能与地表水体相通的断裂破碎带或裂隙发育带时；(5 5)上层采空区积水，在两层间垂直距离小于采高上层采空区积水，在两层间垂直距离小于采高4040倍或巷高倍或巷高1010倍的下倍的下层采掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时。层采掘工作以及采掘工作面有明显出水征兆时。20032003年年1212起重特大水灾事故，起重特大水灾事故，2 2起发生在采煤工作面，起发生在采煤工作面，1 1起发生在采区，起发生在采区，其它均发生在掘进工作面其它均发生在掘进工作面。因此，应加强掘进过程中的水灾防治工作。因此，应加强掘进过程中的水灾防治工作。二、井下探水二、井下探水(探探)1 1、探水起点的确定：、探水起点的确定：为为了了保保证证采采掘掘工工作作和和人人身身安安全全，防防止止误误穿穿积积水水区区，在在距距积积水水区区一一定定距距离离划划定定一一条条线线作作为为探探水水的的起起点点，此此线线即即为为探探水水线线。通通常常将将积积水水及及附附近近区区域域划划分分为为三三条条线线：积积水水线线、探水线和警戒线、探水线和警戒线，并标注在采掘工程图上。，并标注在采掘工程图上。1)1)积水线积水线积水区域范围线；水位标高，积水量标注于图中；积水区域范围线；水位标高，积水量标注于图中；2)2)警警戒戒线线从从探探水水线线再再向向外外平平行行推推移移5050150m150m所所确确定定的的一一条条界界限限。掘掘进进巷巷道道进进入入这这一一界界限限后后，应应警警惕惕积积水水的的威威胁胁。如如发发现现有有透透水水征征兆兆，应应提提前前探探放放水水，无无的的话话继继续续掘掘进。到达探水线时，作为正式探水的起点进。到达探水线时，作为正式探水的起点 ；3 3)探探水水线线沿沿积积水水线线外外推推6060150m150m的的距距离离划划一一条条线线即即为为探探水水线线。为为了了保保证证采采掘掘工工作作和和人人身身安安全全，防防止止误误穿穿积积水水区区，在在距距积积水水区区一一定定距距离离划划定定一一条条线线作作为为探探水水的的起起点点，此此线线即即为为探探水水线线。应应根根据据积积水水区区的的位位置置、范范围围、地地质质及及水水文文地地质质条条件件及及其其资资料料的的可可靠靠程程度度、采采空空区区和和巷巷道道遭遭受受矿矿山山压压力力破破坏坏等等因因素素确确定定。进进入入此此线线后后必必须须停停止止掘掘进进，进进行行探放水探放水 。探探水水线线规规定定：对对于于老老窑窑、采采空空区区、峒峒室室等等积积水水清清楚楚，P1MpaP1Mpa，岩岩层层不不小小于于20m20m，煤煤层层不不小小于于30m30m；积积水水区区位位置置边边界界不不清清楚楚，最最小小不不小小于于60m60m；小小窑窑、断断层层等等，不不小小于于60m60m；石门揭含水层不小于；石门揭含水层不小于20m20m。2 2、探水钻孔布置、探水钻孔布置 1)1)探水超前距离、允许掘进距离、帮距和密度确定探水超前距离、允许掘进距离、帮距和密度确定：(1)(1)超前距：超前距：探水钻孔终孔位置应始终超前掘进进工作面一段距离，该探水钻孔终孔位置应始终超前掘进进工作面一段距离，该段距离称超前距。一般不小于段距离称超前距。一般不小于20m20m (2)(2)允许掘进距离：允许掘进距离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度。经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度。(3)(3)帮距：帮距：即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。其值应与超前距相同。其值应与超前距相同。(4)(4)钻孔密度（孔间距）：钻孔密度（孔间距）：它指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔它指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距。一般不超过之间的间距。一般不超过3m3m，以免漏掉积水区。，以免漏掉积水区。允许掘允许掘进距离进距离超前超前距离距离帮距帮距安全外围线安全外围线外斜眼外斜眼终孔位置终孔位置2 2、探水钻孔布置、探水钻孔布置 2)2)探探水水钻钻孔孔布布置置，原原则则：巷巷道道掘掘进进所所占占空空间间应应有有钻钻孔孔控控制制，且钻孔间距小于巷道高度、宽度、或煤层厚度。且钻孔间距小于巷道高度、宽度、或煤层厚度。(1)(1)平巷钻孔平巷钻孔，主要是探巷道上帮小窑老空水，钻孔呈扇形，主要是探巷道上帮小窑老空水，钻孔呈扇形布置在巷道上帮。依据煤层厚薄及巷道沿底、顶掘进不同，布置在巷道上帮。依据煤层厚薄及巷道沿底、顶掘进不同，布孔方式也不一样。对于薄煤层，布孔方式也不一样。对于薄煤层，3 3组，每组组，每组1 12 2个钻孔；厚个钻孔；厚煤层，煤层，3 3组，每组不少于组，每组不少于3 3个钻孔个钻孔 (2)(2)上山巷道钻孔布置上山巷道钻孔布置，钻孔呈扇形布置于巷道前方，薄煤，钻孔呈扇形布置于巷道前方，薄煤层布置层布置5 5组，每组组，每组1 12 2孔；厚煤层布置孔；厚煤层布置5 5组，每组不少于组，每组不少于3 3孔，孔，且每组钻孔至少有一孔见顶或底，钻孔水平夹角及倾斜角要且每组钻孔至少有一孔见顶或底，钻孔水平夹角及倾斜角要求与平巷钻孔相同。求与平巷钻孔相同。三、放水（疏干）三、放水（疏干）有计划地将威胁性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一有计划地将威胁性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一。1 1疏放老空水疏放老空水 1)1)直接放水；直接放水；当水量不大，不超过矿井排水能力时，可利用探水钻孔直当水量不大，不超过矿井排水能力时，可利用探水钻孔直接放水接放水 2)2)先堵后放；先堵后放；当老空区与溶洞水或其他巨大水源有联系，动力储量很大，当老空区与溶洞水或其他巨大水源有联系，动力储量很大，一时排不完或不可能排完，这时应先堵住出水点，然后排放积水一时排不完或不可能排完，这时应先堵住出水点，然后排放积水 3)3)先放后堵；先放后堵；如老空水或被淹井巷虽有补给水源，但补给量不大，或在如老空水或被淹井巷虽有补给水源，但补给量不大，或在一定季节没有补给在这种情况下，应选择时机先行排水，然后进行堵漏，一定季节没有补给在这种情况下，应选择时机先行排水，然后进行堵漏，防漏施工防漏施工 4)4)先隔后放；先隔后放；如果水量过大，或水质很坏，腐蚀排水设备，这时应暂先如果水量过大，或水质很坏，腐蚀排水设备，这时应暂先隔离，做好排水准备工作后再排放隔离，做好排水准备工作后再排放;如果防水会引起塌陷，影响上部的重要如果防水会引起塌陷，影响上部的重要建筑物或设施时，应留设防水煤柱永久隔离。建筑物或设施时，应留设防水煤柱永久隔离。三、放水（疏干）三、放水（疏干）2 2疏放含水层水疏放含水层水 1 1）地面疏放水）地面疏放水 在地面打钻或打大口径水井，利用潜水泵或探在地面打钻或打大口径水井，利用潜水泵或探井泵抽排，以降低地下水位。它适合于埋藏较浅，渗透性良好的含井泵抽排，以降低地下水位。它适合于埋藏较浅，渗透性良好的含水层。施工快、疏排能力强、见效快而又安全。水层。施工快、疏排能力强、见效快而又安全。2 2）利用疏干巷道疏水）利用疏干巷道疏水。如果煤层顶板有含水层，可把采区巷道。如果煤层顶板有含水层，可把采区巷道提前掘进，使含水层的水通过其空隙河裂隙疏放出来。提前掘进，使含水层的水通过其空隙河裂隙疏放出来。3 3）钻孔疏水）钻孔疏水。可在计划疏水降压的不突水部位先掘巷道然后。可在计划疏水降压的不突水部位先掘巷道然后在巷道中每隔适当距离向含水层打钻。在巷道中每隔适当距离向含水层打钻。4 4）巷道和钻孔结合疏放）巷道和钻孔结合疏放。四、截水四、截水 在在探探到到水水源源时时，由由于于条条件件所所限限无无法法放放水水，或或者者能能放放水水但但不不合合理理，便便需需要要截截水。水。截截水水是是利利用用水水闸闸墙墙、水水闸闸门门和和防防水水煤煤（岩岩）柱柱等等物物体体，临临时时或或永永久久地地截截住住涌涌水水，将将采采掘掘区区与与水水源源隔隔离离，使使某某一一地地点点突突水水不不致致危危及及其其它它地地区区，减减轻轻水水灾灾危危害的重要措施。害的重要措施。防水煤（岩）柱防水煤（岩）柱厚度：厚度：“规程执行说明规程执行说明”规定，掘进巷道与积水体之规定，掘进巷道与积水体之间的隔离煤（岩）柱，其最小垂距不得小于巷道掘凿高度的间的隔离煤（岩）柱，其最小垂距不得小于巷道掘凿高度的1010倍。井田边界隔倍。井田边界隔离煤往最小值不应小于离煤往最小值不应小于20 m20 m，断层各侧的隔离煤柱也不应小于，断层各侧的隔离煤柱也不应小于20 m20 m。防水防水墙墙：地点、承压、材料、墙厚。地点、承压、材料、墙厚。水闸墙是用不透水材料构成的永久性水闸墙是用不透水材料构成的永久性构筑物，用于隔绝有透水危险的区域。构筑物，用于隔绝有透水危险的区域。水闸门：水闸门：防水闸门一般设置于井下运输巷内，正常生产时防水闸门敞开着，防水闸门一般设置于井下运输巷内，正常生产时防水闸门敞开着，当突然发生水患时，闸门关闭将水阻挡于闸门之外。当突然发生水患时，闸门关闭将水阻挡于闸门之外。五、矿井注浆堵水五、矿井注浆堵水 注浆堵水就是将配制的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使注浆堵水就是将配制的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而其扩散、凝固和硬化，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。段之一。焦作中马村矿焦作中马村矿，由于掌握了矿井水的补给条件和变化规律，采取了，由于掌握了矿井水的补给条件和变化规律，采取了综合性防治水措施，奋战综合性防治水措施，奋战5 5个月，征服了涌水量高达个月，征服了涌水量高达105T/min105T/min的特大涌的特大涌水，使淹没了水，使淹没了8 8年的矿井重新恢复生产。中马村矿是年的矿井重新恢复生产。中马村矿是5050年代被淹矿井，年代被淹矿井，当时请来了苏联有关专家进行治理，它们分析了焦作地下水极其丰富当时请来了苏联有关专家进行治理，它们分析了焦作地下水极其丰富等多种因素，经过努力治理后，也解决不了问题，最后定为所有世界等多种因素，经过努力治理后，也解决不了问题，最后定为所有世界级治水专家都无法解决该井水淹问题。因此把该井定为根本无法恢复级治水专家都无法解决该井水淹问题。因此把该井定为根本无法恢复生产的矿井。生产的矿井。第三节第三节 矿井突水及其处理矿井突水及其处理一、矿井突水征兆一、矿井突水征兆 凡是井巷掘进及工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地凡是井巷掘进及工作面回采过程中，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表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称矿井突水矿井突水。突水前，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常统称为突水前，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常统称为“突水征兆突水征兆”。1 1与承压水有关断层水突水征兆与承压水有关断层水突水征兆 (1)(1)工作面顶板来压、掉渣，冒顶、支架倾倒或折断柱现象工作面顶板来压、掉渣，冒顶、支架倾倒或折断柱现象。(2)2)底软膨胀、底鼓张裂。底软膨胀、底鼓张裂。这种征兆多随顶板来压之后发生，且较普遍。这种征兆多随顶板来压之后发生，且较普遍。在采掘面围岩内出现裂缝在采掘面围岩内出现裂缝(特别是顶底板为脆性岩层特别是顶底板为脆性岩层)，当突水量大、来势，当突水量大、来势猛时，与底鼓张裂的同时还伴有猛时，与底鼓张裂的同时还伴有“底爆底爆”响声。在受压最大地段，柔性岩响声。在受压最大地段，柔性岩层变薄，相应压力小的地段会出现增厚现象。层变薄，相应压力小的地段会出现增厚现象。(3)3)先出小水后出大水也是较常见的征兆。先出小水后出大水也是较常见的征兆。由出小水至出大水，时间长由出小水至出大水，时间长短不一，据统计由短不一，据统计由1 12 2小时至小时至20203030天不等。天不等。(4)4)采场或巷道内瓦斯量显著增大。采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通、增多所致。这是因裂隙沟通、增多所致。2 2冲积层水突水征兆冲积层水突水征兆 (1)(1)突水部位岩层发潮，滴水、且逐渐增大突水部位岩层发潮，滴水、且逐渐增大，仔细观察可发现水中，仔细观察可发现水中有少量细砂。有少量细砂。(2)(2)发生局部冒顶。发生局部冒顶。水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，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出 (3)(3)发生大量溃水、溃砂，发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表导致地这种现象可能影响至地表导致地表出现塌陷坑。表出现塌陷坑。如如吉林舒兰丰广矿三井吉林舒兰丰广矿三井二路送反石门，欲回采下部煤层组。二路送反石门，欲回采下部煤层组。当石门揭露当石门揭露1313层煤底板砂岩时，水砂一涌而出，造成严重透层煤底板砂岩时，水砂一涌而出，造成严重透水事故。最大涌水量水事故。最大涌水量26m26m3 3minmin，含砂量为，含砂量为60%60%，地表，地表80X700m80X700m的范围内先后出现大量塌陷坑。的范围内先后出现大量塌陷坑。3 3老空水突水征兆老空水突水征兆 (1)(1)煤层发潮、色暗无光。煤层发潮、色暗无光。有此现象时把煤壁剥挖下一薄层做进一步有此现象时把煤壁剥挖下一薄层做进一步观察若仍发暗，表明附近有水，若里面煤干燥光亮则为从附近顶板观察若仍发暗，表明附近有水，若里面煤干燥光亮则为从附近顶板上流下的上流下的“表皮水表皮水”所造成所造成 (2)(2)煤层煤层“挂汗挂汗”。煤层一般为不含水和不透水，若其上或其他方向煤层一般为不含水和不透水，若其上或其他方向有高压水，则在煤层表面会有水珠，似流汗一样其他地层中若积水也有高压水，则在煤层表面会有水珠，似流汗一样其他地层中若积水也会有类似现象会有类似现象 (3)(3)采掘面、煤层和岩层内温度低采掘面、煤层和岩层内温度低“发凉发凉”。若走进工作面感到凉且若走进工作面感到凉且时间越长越感到凉；用手摸煤时开始感到冷，且时间越长越冷此时应时间越长越感到凉；用手摸煤时开始感到冷，且时间越长越冷此时应注意可能会突水注意可能会突水 (4)(4)在采掘面内若在煤壁、岩层内听到在采掘面内若在煤壁、岩层内听到”吱吱吱吱”的水呼声时，的水呼声时，表征因表征因水压大，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)(5)老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，老空水呈红色，含有铁，水面泛油花和臭鸡蛋味，口尝时发涩，口尝时发涩，若水甜且清，则是若水甜且清，则是“流砂流砂”水或断层水。水或断层水。二、恢复被淹矿井及安全措施二、恢复被淹矿井及安全措施 1 1、排除积水的方法、排除积水的方法 (1)(1)直接排干法。直接排干法。就是增加排水能力，直接将所突的全部积水就是增加排水能力，直接将所突的全部积水(包括静储包括静储量和动储量量和动储量)排干此法适用于水量不大，补给水源有限排干此法适用于水量不大，补给水源有限的情况下的情况下 (2)(2)先堵后排。先堵后排。当涌水的动储量特别大，补给丰富，用强力排水不可当涌水的动储量特别大，补给丰富，用强力排水不可能排干时必须先堵住涌水通道，截住补给水源，然后再能排干时必须先堵住涌水通道，截住补给水源，然后再排水。排水。2 2排水恢复期的安全措施排水恢复期的安全措施 (1)(1)保持通风良好，经常检查气体含量。保持通风良好，经常检查气体含量。因为随着水位的下降，积因为随着水位的下降，积存在被淹井巷中的有害气体存在被淹井巷中的有害气体COCO2 2、H H2 2S S、CHCH4 4等可能大量涌出。因此，应等可能大量涌出。因此，应事先准备好事先准备好局部通风机局部通风机，随着排水工作的进行，逐段排除有害气体。，随着排水工作的进行，逐段排除有害气体。当井筒中瓦斯含量达当井筒中瓦斯含量达0.75%0.75%时，应停止向井筒供电，并加强通风。时，应停止向井筒供电，并加强通风。对对井下气体还应定期取样分析，通常每班取样一次，当水位接近井底、井下气体还应定期取样分析，通常每班取样一次，当水位接近井底、有可能泄出气体时，应每两小时取样一次，这时排水看泵由救护队担有可能泄出气体时，应每两小时取样一次，这时排水看泵由救护队担任。任。(2)(2)严禁在井筒内或井口附近使用明火灯或其他火源，严禁在井筒内或井口附近使用明火灯或其他火源，以防止井下以防止井下瓦斯突然大量涌出时引起瓦斯爆炸。瓦斯突然大量涌出时引起瓦斯爆炸。(3)(3)在井筒内安装排水管或进行其他工作的人员都必须佩带安全带在井筒内安装排水管或进行其他工作的人员都必须佩带安全带和自救器。和自救器。(4)(4)在修复井巷时，应特别注童防止发生冒顶与坠井事故。在修复井巷时，应特别注童防止发生冒顶与坠井事故。第四节第四节 遇险人员生存条件分析及救援措施遇险人员生存条件分析及救援措施 一、被水灾围困的遇险人员生存条件分析一、被水灾围困的遇险人员生存条件分析1 1、生存空间的分析、生存空间的分析 1)外部水位比遇险地点标高低时，肯定有生存空间。外部水位比遇险地点标高低时，肯定有生存空间。2)外部水位比遇险地点标高高时，情况比较复杂，根据水灾的具体外部水位比遇险地点标高高时，情况比较复杂，根据水灾的具体情况，可分为以下两类：情况，可分为以下两类：a、有生存空间。透水水流先淹没下部的水平或倾斜巷道，其内部、有生存空间。透水水流先淹没下部的水平或倾斜巷道，其内部有独头上山巷道。由于水起到封闭作用，独头巷道中的空气不能有独头上山巷道。由于水起到封闭作用，独头巷道中的空气不能排出，形成生存空间。这种情况，在矿井水灾中经常遇到。排出，形成生存空间。这种情况，在矿井水灾中经常遇到。b、无生存空间。透水水流在淹没下部巷道的同时，将巷道中的空、无生存空间。透水水流在淹没下部巷道的同时，将巷道中的空气挤出，因而无生存空间。气挤出，因而无生存空间。补充：补充：2 2空气质量的分析空气质量的分析1)氧气浓度氧气浓度 当氧气含量降到当氧气含量降到10一一12时，遇险人员的呼吸会感到非常困难，时，遇险人员的呼吸会感到非常困难，氧气浓度氧气浓度10，作为遇险人员生存的临界值，作为遇险人员生存的临界值(低于低于10时，遇险人时，遇险人员就失去生存条件员就失去生存条件)，氧气浓度从，氧气浓度从20降到降到10时，受如下因素的时，受如下因素的影响：影响：a、人的呼吸耗氧：人在呼吸时所需的氧气量，取决于其体质，、人的呼吸耗氧：人在呼吸时所需的氧气量，取决于其体质，劳动强度，神经的紧张程度。处于休息状态，约需劳动强度，神经的紧张程度。处于休息状态，约需0.25L/min；工；工作及行走时，需要作及行走时，需要1-3L/min。遇险人员在被堵的初期，为了逃生。遇险人员在被堵的初期，为了逃生往往会进行激烈的运动往往会进行激烈的运动(包括涉水外逃，寻找通道及食物包括涉水外逃，寻找通道及食物)，当他，当他发现无通路可走时，一般都能静卧不动，节省体力，等待救援。发现无通路可走时，一般都能静卧不动，节省体力，等待救援。b、煤、岩中缓慢释放出沼气，二氧化碳及其它有害气体造成有、煤、岩中缓慢释放出沼气，二氧化碳及其它有害气体造成有限空间的氧气浓度降低。如发生水灾后，被堵地点位置比外部水限空间的氧气浓度降低。如发生水灾后，被堵地点位置比外部水位高或低，都应按平时沼气、二氧化碳等气体的实际涌出量、计位高或低，都应按平时沼气、二氧化碳等气体的实际涌出量、计算空气中氧气浓度减少量。因为，巷道中的气压变化，对煤、岩算空气中氧气浓度减少量。因为，巷道中的气压变化，对煤、岩中的瓦斯及其它气体的涌出量影响不大。但是，巷道中气压变化中的瓦斯及其它气体的涌出量影响不大。但是，巷道中气压变化影响到采空区的有害气体的涌出，在计算氧气浓度时，要考虑这影响到采空区的有害气体的涌出，在计算氧气浓度时，要考虑这一因素。一因素。c、煤、岩和坑木的缓慢氧化。由于遇险人员在井下被堵的时间不、煤、岩和坑木的缓慢氧化。由于遇险人员在井下被堵的时间不会很长，因此，这一减少氧气浓度的因素，不予考虑。会很长，因此，这一减少氧气浓度的因素，不予考虑。2)二氧化碳浓度 透水期间，井下被困空间的二氧化碳浓度会逐渐增大。二氧化碳气体有刺激呼吸中枢的作用，会造成呼吸加快。当空气中的二氧化碳含量达到1时，出现呼吸急促，3时，呼吸量就增加一倍，5时，呼吸困难，10时，发生头痛或昏迷现象。因此，掌握被堵空间二氧化碳浓度，从05上升到10时，需要多少时间，这是非常重要的。二氧化碳气体的增加，受下列因素的影响。a、遇险人员呼吸放出二氧化碳。据有关资料介绍，人在静卧时，放出的二氧化碳为0.197Lmin，这为计算被堵空间二氧化碳浓度增至10，所需要的时间，提供一个参数。b、煤岩中或采空区的二氧化碳涌出，使被堵空间的二氧化碳浓度增高。c、煤、岩和坑木缓慢氧化，消耗氧气，产生二氧化碳。因被堵时间不长，计算时，可以忽略。3 3其它有毒有害气体的侵入其它有毒有害气体的侵入 井下空气成分中有氧气、氮气、二氧化碳，还有其它有毒有害气井下空气成分中有氧气、氮气、二氧化碳，还有其它有毒有害气体，如一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮体，如一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮 4 4维持生命的能源分析维持生命的能源分析 人的生