灾害防治--矿井水灾防治课件.ppt
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1、 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 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。
2、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
3、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23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。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。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。矿井水量一旦超过排水
4、能力或突水,轻者将会被淹,导致停产,重者会矿毁人亡。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
5、,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。图1-1-1 煤矿常见的水源 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。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
6、进入井下,也可能形成水患。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 矿井水灾的通道 煤矿的井筒 构造断裂带 冒落裂隙带 含水层的露头区 煤层底板岩层突破 封闭不良钻孔 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
7、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。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:KB 10 m3t。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m3d、m3h、m3min。根据涌水量大小,矿井可分
8、为以下4个等级:a涌水量小的矿井:Q 15 m3min。(二)集中讨论 1、影响矿井水灾的因素分析 自然因素 地形 围岩性质 地质构造 充水岩层的出露条件和接受补给条件 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 2造成水灾的主要原因 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;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。井巷位置设计不当。如将井巷置于不良地质条件中
9、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;施工质量低劣,致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂,导致透水;乱采乱掘,破坏防水煤、岩柱造成突水;测量错误,导致巷道穿透积水区;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;排水设备能力不足或机电事故造成;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;认识不足,投入不充分;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
10、突水预兆,下面分别予以介绍。与承压水有关断层水突水征兆 工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或断柱现象。底软膨胀、底鼓张裂。先出小水后出大水也是较常见的征兆。采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通增多所致(二)突水预兆集中讨论 1、不同类型水源透水特点 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。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
11、,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。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
12、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。防止井筒灌水 慎重选择井筒位置 挖沟排(截)洪 防止地表渗水 河流改道 铺整河底 填堵通道 防止地面积水 建立地表水防治工程 加强雨季前的防汛工作 做好雨季防汛准备和检查工作是减少矿井水灾的重要措施。矸石、炉灰、垃圾等杂物不得堆放在山洪、河流冲刷到的地方,以免冲到工业广场和建筑物附近,或淤塞河道、沟渠。2、矿井水防治 矿井防治水可归纳为“查、探、放、排、堵、截”等综合措施。做好矿井水文观测与水文地质工作 水文地质工作是各项防治水工作的基础和依据。做好水文观测工作 a收集地面气
13、象、降水量与河流水文资料(流速、流量、水位、枯水期、洪水期);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。b通过探水钻孔和水文地质观测孔、观测各种水源的水压、水位和水量的变化规律,分析水质等。c观测矿井涌水量及季节性变化规律等。做好矿井水文地质工作 a掌握冲击层的厚度和组成,各分层的透水、含水性;b掌握断层和裂隙的位置,错动距离,延伸长度,破碎带范围及其含水和导水性能;c掌握含水层与隔水层数量、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矿层的距离,勘探钻孔的填实状况及其透水性能;d调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的
14、积水及分布状况,观测因回采而造成的塌陷带、裂隙带、沉降带的高度及采动对涌水量的影响;e在采掘工程平面图上绘制和标注井巷出水点的位置及水量,老窑积水范围、标高和积水量,水淹区域及探水线的位置。探水线位置的确定必须报矿总工程师批准。采掘到探水线位置时,必须探水前进。井下探水 井下探放水是防止水害的重要手段之一,“有疑必探,先探后掘”是防止井下水害的基本原则。探水起点的确定图 1-2-1 积水线、探水线和警戒线 为了保证采掘工作和人身安全,防止误穿积水区,在距积水区一定距离划定一条线作为探水的起点,此线即为探水线。通常将积水及附近区域划分为三条线,即积水线、探水线和警戒线,并标注在采掘工程图上,如1
15、-2-1所示。图1-2-1 积水线、探水线和警戒线 探水钻孔的布置方式图 1-2-2 探水钻孔的主要参数示意图 A探水钻孔的主要参数确定 d钻孔密度(孔间距)a超前距 c帮距。b允许掘进距离。图1-2-2 探水钻孔的主要参数示意图 B探水孔布置方式 a扇形布置。b半扇形布置。图 1-2-3 扇形探水钻孔图 1-2-4 半扇形探水钻孔 探水与掘进之间的配合 a双巷配合掘进交叉探水 b双巷掘进单巷超前探水 c平巷与上山配合探水 d隔离式探水图1-2-5 上山巷道探水掘进施工方式图1-2-7 利用石门探水和墙外探水a 一石门探水,b 一墙外探水图 1-2-6 平巷与上山互相配合探水 探水钻孔的安全装
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