【采礦課件】第四章礦井水災(zāi)

1、（單元教案首頁）單元標(biāo)題：第四章 礦井水災(zāi)防治教學(xué)時數(shù)：（ 7 ）學(xué)時，其中理論（ 7 ）學(xué)時教學(xué)目的與要求：使學(xué)生掌握礦井水災(zāi)防治基本概念及理論、礦井防治水、礦井突水事故處理。主要教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 基本概念及理論概述（2學(xué)時）第二節(jié) 礦井防治水（2學(xué)時）第三節(jié) 礦井突水事故處理（3學(xué)時）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握礦井水災(zāi)及其對生產(chǎn)的影響、礦井充水程度指標(biāo)、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件、礦井水災(zāi)的影響因素、造成礦井水災(zāi)的主要原因；地面水防治技術(shù)、井下防治水技術(shù)；礦井水災(zāi)征兆、礦井突水的應(yīng)急措施、水災(zāi)處理的一般原則、礦山救護(hù)隊(duì)處理透水事故的行動要點(diǎn)、搶救長期被困在井下的避難人員時應(yīng)注意的問題、礦

2、井水災(zāi)時期井下避難人員生存條件的分析、恢復(fù)被淹礦井的方法及安全措施；難點(diǎn)是礦井防治水的技術(shù)措施。課后作業(yè)：復(fù)習(xí)題課后體會：第四章 礦井水災(zāi)防治第一節(jié) 基本概念及理論概述一、礦井水災(zāi)及其對生產(chǎn)的影響(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(chǎn)效率影響很大。 (2）由于礦井水的存在，在生產(chǎn)中必須進(jìn)行排水，水量越大，排水費(fèi)用越高，勢必增加煤炭生產(chǎn)成本。(3）礦井水對各種金屬沒備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。 (4）當(dāng)井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，則會給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響，輕者可造成礦井局部停產(chǎn)，重者則可造成全礦被淹。

3、二、礦井充水程度指標(biāo)1. 含水系數(shù)含水系數(shù)又稱富水系數(shù)，它是指生產(chǎn)礦井在某時期排出水量Q（m3）與同一時期內(nèi)煤炭產(chǎn)量P(t)的比值。即礦井每采1t煤的同時，需從礦井內(nèi)排出的水量。含水系數(shù)KB的計(jì)算公式為：KB = Q/P （4-1-1）根據(jù)含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4 個等級：充水性弱的礦井：KB <2 m3t ；充水性中等的礦井：KB = 25 m3t；充水性強(qiáng)的礦井：KB = 50 m3t ；充水性極強(qiáng)的礦井：KB >10 m3t 。2. 礦井涌水量礦井涌水量是指單位時間內(nèi)流入礦井的水量，用符號Q 表示，單位為m3d 、m3h、m3min。根據(jù)涌水量大小，礦井可分

4、為以下4個等級：涌水量小的礦井：Q < 2 m3min ；涌水量中等的礦井：Q = 25 m3min ；涌水量大的礦井：Q = 515 m3min ；涌水量極大的礦井：Q > 15 m3min。3. 礦井突水點(diǎn)突水量等級劃分礦井突水的突水量大小差異很大，對礦井的危害程度也不相同。根據(jù)我國礦井突水情況，1984 年5 月,煤炭工業(yè)部對礦井突水點(diǎn)突水量做了等級劃分。其等級標(biāo)準(zhǔn)是：圖4-1-1 煤礦常見的水源小突水點(diǎn)涌水量：Q1m3min； 中等突水點(diǎn)涌水量：1 m3min < Q 10 m3min ；大突水點(diǎn)涌水量：10 m3min < Q30 m3min；特大突水點(diǎn)涌水量

5、：Q > 30m3min。 三、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的兩個基本條件:一是必須有充水水源，二是必須有充水通道。1.水源造成礦井水害的水源主要有大氣降水、地表水、地下水（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）。如圖4-1-1 所示。（1）大氣降水。從天空降到地面的雨和雪、冰、雹等溶化的水，稱為大氣降水。大氣降水，一部分再蒸發(fā)上升到天空；一部分留在地面，即為地表水；另一部分流入地下，即形成地下水。大氣降水、地表水、地下水，實(shí)為互相補(bǔ)充，互為來源，形成自然界中水的循環(huán)（圖4-1-2 ）。圖4-1-2 自然界中水的循環(huán)圖4-1-3 潛水1潛水面；2潛

6、水層；3第一隔水層；0-0´基準(zhǔn)面（測量高程水準(zhǔn)面）（2）地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水庫等處的水均為地表水，它的主要來源是大氣降水，也有的來自地下水。煤礦在開采淺部煤層時，地表水經(jīng)過有關(guān)通道會進(jìn)入煤礦井下，形成水患，給生產(chǎn)和建設(shè)帶來災(zāi)害。圖4-1-4 承壓水1含水層；2隔水層；3地下水流向；4自流井；5噴泉；6斷層；a補(bǔ)給區(qū)；b承壓區(qū)（分布區(qū)）；c排泄區(qū)；0-0´基準(zhǔn)面（測量水準(zhǔn)面）；H靜止水位；P承壓水頭（3）潛水。埋藏在地表以下第一個隔水層以上的地下水（圖4-1-3 ）稱為潛水。潛水一般分布在地下淺部第四紀(jì)松散沉積層的孔隙和出露地表的巖石裂隙中,主要由大氣降

7、水和地表水補(bǔ)給。潛水不承受壓力，只能在重力作用下由高處往低處流動。但潛水進(jìn)入井下，也可能形成水患。（4）承壓水。處于兩個隔水層中間的地下水，稱為承壓水（或稱自流水），如圖4-1-4 所示。（5）老空積水。已經(jīng)采掘過的采空區(qū)和廢棄的舊巷道或溶洞，由于長期停止排水而積存的地下水，稱為老空積水。它很像一個“地下的水庫”，一旦巷道或采煤工作面接近或溝通了積水老空區(qū)，則會發(fā)生水災(zāi)。（6）斷層水。處于斷層帶中的水，稱為斷層水。斷層帶往往是許多含水層的通道，因此，斷層水往往水源充足，對礦井的威脅極大。2. 礦井水災(zāi)的通道（1）煤礦的井筒。地表水直接流入井筒，造成淹井事故。（2）斷層裂隙。（3）采后塌陷坑。（

8、4）石灰?guī)r溶洞陷落柱。（5）古井老塘及封堵不嚴(yán)的鉆孔。四、礦井水災(zāi)的影響因素（一）自然因素1. 地形。盆形洼地，降水不易流走，大多滲入井下，補(bǔ)給地下水，容易成災(zāi)。2. 圍巖性質(zhì)。圍巖為松散的砂、礫層及裂隙、溶洞發(fā)育的硬質(zhì)砂巖、灰?guī)r等組成時，可賦存大量水，這種巖層屬強(qiáng)含水層或強(qiáng)透水層，對礦井威脅大；圍巖為孔隙小、裂隙不發(fā)育的粘土層、頁巖、致密堅(jiān)硬的砂巖等，則是弱含水層或稱隔水層，對礦井威脅小。當(dāng)粘土厚度達(dá)5m以上時，大氣降水和地表水幾乎不能透過。 3.地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造主要是褶曲和斷層。褶曲可影響地下水的儲存和補(bǔ)給條件，若地形和構(gòu)造一致，一般是背斜構(gòu)造處水小，向斜構(gòu)造處水大；斷層破碎帶本身可以含

9、水，而更重要的是斷層作為透水通路往往可以溝通多個含水層或地表水，它是導(dǎo)致透水事故的主要原因之一。4. 充水巖層的出露條件和接受補(bǔ)給條件。充水巖層的出露條件，直接影響礦區(qū)水量補(bǔ)給的大小。充水巖層的出露條件包括它的出露面積和出露的地形條件。（二）人為因素1. 頂板塌陷及裂隙。煤層開采后形成的塌陷裂縫是地表水進(jìn)入礦井的良好通道。如淮南某礦由于地表塌陷區(qū)的積水突然涌入礦井，使涌水量達(dá)13443853 m3晝夜。2. 老空積水。廢棄的古井和采空區(qū)常有大量積水。 3. 未封閉或封閉不嚴(yán)的勘探鉆孔。地質(zhì)勘探工作完畢后，若鉆孔不加封閉或封閉不好，這些鉆孔便可能溝通含水層，造成水災(zāi)。五、造成礦井水災(zāi)的主要原因(

10、1)地面防洪、防水措施不當(dāng)或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災(zāi)； (2)水文地質(zhì)情況不清，井巷接近老空積水區(qū)、充水?dāng)鄬?、陷落柱、?qiáng)含水層以及打開隔離煤柱，未執(zhí)行探放水制度，盲目施工，或者雖然進(jìn)行了探水,但措施不當(dāng)； (3)井巷位置設(shè)計(jì)不當(dāng)。如將井巷置于不良地質(zhì)條件中或過分接近強(qiáng)含水層等水源，導(dǎo)致施工后因地壓和水壓共同作用而發(fā)生頂、底板透水；(4)施工質(zhì)量低劣，致使礦井井巷嚴(yán)重塌落、冒頂、跑砂，導(dǎo)致透水；(5)亂采亂掘，破壞防水煤、巖柱造成突水；(6)測量錯誤，導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)； (7)無防水閘門或雖有而管理、組織不當(dāng)，造成透水時無作用而淹井；(8)排水設(shè)備能力不足或機(jī)電事故造成；(9)排

11、水設(shè)施平時維護(hù)不當(dāng)。如水倉不按時清挖，突水時煤、巖塊堵塞水井，致使排水設(shè)備失去效用而淹井等。第二節(jié) 礦井防治水一、地面水防治技術(shù)1. 慎重選擇井筒位置井口（平硐口）和工業(yè)廣場內(nèi)主要建筑物的標(biāo)高應(yīng)在當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位以上。2河流改道在礦井范圍內(nèi)有常年性河流流過且與礦井充水含水層直接相連,或河水滲漏是礦井的主要充水水源時，可在河流進(jìn)入礦區(qū)的上游地段筑水壩，將河流截?cái)?，用人工另修河道使河水遠(yuǎn)離礦區(qū)。3鋪整河底礦區(qū)內(nèi)有流水沿河床或溝底裂縫滲入井下時，則可在滲漏地段用粘土、料石或水泥鋪墊河底，防止或減少滲漏。4填堵通道礦區(qū)范圍內(nèi)，因采掘活動引起地面沉降、開裂、塌陷而形成的礦井進(jìn)水通道，應(yīng)用粘土、水泥或凝

12、膠予以填堵。5挖溝排（截）洪地處山麓或山前平原區(qū)的礦井，因山洪或潛水流滲入井下構(gòu)成水害隱患或增大礦井排水量，可在井田上方垂直來水方向布置排洪溝、渠，攔截、引流洪水，使其繞過礦區(qū)。6排除積水有些礦區(qū)開采后引起地表沉降與塌陷，長年積水，且隨開采面積增大，塌陷區(qū)范圍越廣，積水越多。此時可將積水排掉，造地復(fù)田，消除水害隱患。7加強(qiáng)雨季前的防汛工作做好雨季防汛準(zhǔn)備和檢查工作是減少礦井水災(zāi)的重要措施。二、井下防治水技術(shù)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(zhì)工作1做好水文觀測工作（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

13、表水體的分布、水量和補(bǔ)給、排泄條件；查明洪水泛濫對礦區(qū)、工業(yè)廣場及居民點(diǎn)的影響程度。（2）通過探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測孔、觀測各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。（3）觀測礦井涌水量及季節(jié)性變化規(guī)律等。2做好礦井水文地質(zhì)工作查明礦井水源和可能涌水的通道，為防治水提供依據(jù)。為此必須：（1）掌握沖擊層的厚度和組成，各分層的透水、含水性；（2）掌握斷層和裂隙的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶范圍及其含水和導(dǎo)水性能；（3）掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、滲透性、補(bǔ)給排泄條件及其到開采礦層的距離，勘探鉆孔的填實(shí)狀況及其透水性能；（4）調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開采

14、范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況，觀測因回采而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動對涌水量的影響；（5）在采掘工程平面圖上繪制和標(biāo)注井巷出水點(diǎn)的位置及水量，老窯積水范圍、標(biāo)高和積水量，水淹區(qū)域及探水線的位置。探水線位置的確定必須報礦總工程師批準(zhǔn)。采掘到探水線位置時，必須探水前進(jìn)。（二）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則。1探水起點(diǎn)的確定圖 4-2-1 積水線、探水線和警戒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(diǎn)，此線即為探水線。通常將積水及附近區(qū)域劃分為三條線，即積水線、探水線和警戒線，并標(biāo)

15、注在采掘工程圖上，如 4-2-1所示。（1）積水線。即積水區(qū)范圍線，在此線上應(yīng)標(biāo)注水位標(biāo)高、積水量等實(shí)際資料。（2）探水線。應(yīng)根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及其資料的可靠程度、采空區(qū)和巷道受礦山壓力破壞等因素確定。進(jìn)入此線后必須進(jìn)行超前探水、邊探邊掘。（3）警戒線。是從探水線再向外推50120m 計(jì)為警戒線，一般用紅色表示。進(jìn)入警戒線時，就應(yīng)注意積水的威脅。要注意工作面有無異常變化，如有透水征兆，應(yīng)提前探放水，如無異?，F(xiàn)象可繼續(xù)掘進(jìn)，巷道達(dá)到探水線時，作為正式探水的起點(diǎn)。圖 4-2-2 探水鉆孔的主要參數(shù)示意圖2探水鉆孔的布置方式l）探水鉆孔的主要參數(shù)確定探水鉆孔的主要參數(shù)有超前距

16、、幫距、密度和允許掘進(jìn)距離。圖 4-2-3 扇形探水鉆孔（1）超前距。探水時從探水線開始向前方打鉆孔，在超前探水時，鉆孔很少一次就能打到老空積水，常是探水一掘進(jìn)一再探水一再掘進(jìn)，循環(huán)進(jìn)行。而探水鉆孔終孔位置應(yīng)始終超前掘進(jìn)工作面一段距離，該段距離稱超前距。如圖 4-2-2所示。（2）允許掘進(jìn)距離。經(jīng)探水證實(shí)無水害威脅，可安全掘進(jìn)的長度稱允許掘進(jìn)距離。（3）幫距。為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，即呈扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離。其值應(yīng)與超前距相同，即幫距一般取20m ，有時幫距可比超前距小12 m。 （4）鉆孔密度（孔間距）。它指允許掘進(jìn)距離終點(diǎn)橫剖面上，探

17、水鉆孔之間的間距。2）探水孔布置方式（1）扇形布置。巷道處于三面受水威脅的地段，要進(jìn)行搜索性探放老空積水，其探水鉆孔多按扇形布置，如圖4-2-3所示。（2）半扇形布置。對于積水區(qū)肯定是在巷道一側(cè)的探水地區(qū)，其探水鉆孔可按半扇形布置，如圖圖 4-2-4所示。圖 4-2-4 半扇形探水鉆孔3探水與掘進(jìn)之間的配合圖 4-2-5 上山巷道探水掘進(jìn)施工方式（1）雙巷配合掘進(jìn)交叉探水。當(dāng)掘進(jìn)上山時，如果上方有積水區(qū)存在，巷道受水威脅，一般多采用雙巷掘進(jìn)交叉探水，如圖 4-2-5所示。（2）雙巷掘進(jìn)單巷超前探水。在傾斜煤層中沿走向掘進(jìn)平巷時，一般是用上方巷道超前探水，探水鉆孔呈扇形布置， 圖 4-2-6 平

18、巷與上山互相配合探水（3）平巷與上山配合探水。如圖 4-2-6所示。圖 4-2-7 利用石門探水和墻外探水a(chǎn) 一石門探水， b 一墻外探水（4）隔離式探水。如巷道掘進(jìn)前方的水量大、水壓高、煤層松軟和裂隙發(fā)育時，直接探水很不安全，需要采取隔離方式進(jìn)行探水。在掘進(jìn)石門時，可從石門中探放積水，如圖4-3-7（a）所示，或在巷道掘進(jìn)工作面預(yù)先砌筑隔水墻，在墻外探水，如圖4-3-7（b）所示。4探水鉆孔的安全裝置在探放水工作中，在水量和水壓不大時，積水可通過鉆孔直接放出，但在探放水量和水壓都很大的積水區(qū)（包括其它水源）時，為了確保安全，做到有計(jì)劃地放水并取得放水資料，必須在孔口裝置安全套管閥門，如圖 4

19、-2-8所示。圖 4-2-8 放水鉆孔孔口安全裝置1 一鉆桿， 2 一150 鉆孔， 3 一水泥， 4 一筋條，5 一89 鋼管， 6 一水壓表， 7 一水閥門5探放水作業(yè)安全要點(diǎn)（1）加強(qiáng)鉆孔附近的巷道支架，背好頂幫，在工作面迎頭打好堅(jiān)固的立柱和攔板，并清理巷道浮煤，挖好排水溝； （2）在打鉆地點(diǎn)或其附近安設(shè)專用電話，探水地點(diǎn)要與相鄰地區(qū)的工作地點(diǎn)保持聯(lián)系，一旦出水要馬上通知受水害威脅地區(qū)的工作人員撤到安全地點(diǎn)。若不能保證相鄰地區(qū)工作人員的安全，可以暫時停止受威脅地區(qū)的工作； （3）確定主要探水鉆孔的位置時，應(yīng)由測量和負(fù)責(zé)探水人員親臨現(xiàn)場，共同確定鉆孔方位、角度、鉆孔數(shù)目以及鉆進(jìn)深度； （4

20、）打鉆探水時，要時刻觀察鉆孔情況，發(fā)現(xiàn)煤層疏松，鉆桿推進(jìn)突然感到輕松，或順著鉆桿有水流出來（超過供水量），都要特別注意。這些都是接近或鉆入積水地點(diǎn)的征兆。（5）鉆眼內(nèi)水壓過大時，應(yīng)采用反壓和防噴裝置的方法鉆進(jìn)，必要時還應(yīng)在巖石堅(jiān)固地點(diǎn)砌筑防水墻，然后方可打開鉆眼放水； 圖 4-2-10 排狀孔群圖 4-2-9 環(huán)狀孔群1疏水前水位；2疏水后水位（三）疏放排水1疏放含水層水1）地面打鉆抽水（1）環(huán)狀孔群。如圖 4-2-9所示。圖 4-2-11 巷道疏水（2）排狀孔群。如圖4-2-10所示。2）巷道疏水（1）疏放頂板含水層圖 4-2-12 底板含水層中的疏放水巷道1 一灰?guī)r原始水位， 2 一疏放水

21、巷道，3 一石灰?guī)r含水層， 4 一石門如果煤層直接頂板為水量和水壓不大的含水層，常把采區(qū)巷道或采煤工作面的準(zhǔn)備巷道提前開拓出來，利用“采準(zhǔn)”巷道預(yù)先疏放頂板含水層水（圖 4-2-11）。（2）疏放底板含水層當(dāng)煤層的直接底板是強(qiáng)充水含水層時，可考慮將巷道布置在底板中，利用巷道直接疏放底板水。如湖南煤炭壩某礦，開采龍?zhí)督M的下層煤，底板為茅口灰?guī)r，它和煤層之間夾有很薄的粘土巖隔水層，原來將運(yùn)輸巷道布置在煤層中，由于水量和水壓都較大，所以巷道難以維護(hù)。如圖 4-2-12所示。圖 4-2-14 打入式過濾管1 一導(dǎo)水管， 2 一真空裝置， 3 一導(dǎo)水渠3）井下鉆孔疏水圖 4-2-13 叢狀布置鉆孔（1）

22、疏放煤層頂板水A在巷道中每隔一定距離向頂板打鉆孔，使頂板水逐漸泄入巷道，通過排水溝向外排出。B在巷道中群孔放水。為了防止井下突然涌水，創(chuàng)造良好的作業(yè)條件，必須對煤層頂板水進(jìn)行大面積疏干，在巷道內(nèi)布置一系列群孔疏排地下水，如圖 4-2-13所示。C立井泄放孔。建井期間，如有一個井筒已到底，并開鑿了車場、硐室，有一定的排水能力，另一井筒尚在掘進(jìn)，涌水量大、施工困難，這時可從掘進(jìn)中的井筒向下打泄放鉆孔穿透已掘井筒的井底銅室，進(jìn)行泄放。如圖 4-2-14所示。 （2）疏放煤層底板水2疏放老空水（1）直接放水。當(dāng)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(dāng)老空區(qū)與溶洞水或其

23、它巨大水源有聯(lián)系，動力儲量很大，一時排不完或不可能排完，這時應(yīng)先堵住出水點(diǎn)，然后排放積水。（3）先放后堵。如老空水或被淹井巷雖有補(bǔ)給水源，但補(bǔ)給量不大，或在一定季節(jié)沒有補(bǔ)給。在這種情況下，應(yīng)選擇時機(jī)先行排水，然后進(jìn)行堵漏、防漏施工。（4）用煤柱或構(gòu)筑物暫先隔離。如果水量過大，或水質(zhì)很壞，腐蝕排水設(shè)備，這時應(yīng)暫先隔離，做好排水準(zhǔn)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(shè)施時，應(yīng)留設(shè)防水煤柱永久隔離。3疏放水時的安全注意事項(xiàng)（1）探到水源后，在水量不大時，一般可用探水鉆孔放水；水量很大時，需另打放水鉆孔。放水鉆孔直徑一般為5075mm ，孔深不大于70m 。（2）放水前應(yīng)進(jìn)行放水

24、量、水壓及煤層透水性試驗(yàn)，并根據(jù)排水設(shè)備能力及水倉容量，擬定放水順序和控制水量，避免盲目性。（3）放水過程中隨時注意水量變化，出水的清濁和雜質(zhì)，有無有害氣體涌出，有無特殊聲響等，發(fā)現(xiàn)異狀應(yīng)及時采取措施并報告調(diào)度室。（4）事先定出人員撤退路線，沿途要有良好的照明，保證路線暢通。（5）為防止高壓水和碎石噴射或?qū)@具壓出傷人，在水壓過大時，鉆進(jìn)過程應(yīng)采用反壓和防噴裝置，并用擋板背緊工作面以防止套管和煤（巖）壁突然鼓出，擋板后面要加設(shè)頂柱和木垛，必要時還應(yīng)在頂、底板堅(jiān)固地點(diǎn)砌筑防水墻，然后才可放水。（6）排除井筒和下山的積水前，必須有礦山救護(hù)隊(duì)檢查水面上的空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體，要停止鉆進(jìn)，切斷電源，

25、撤出人員，采取通風(fēng)措施沖淡有害氣體。（四）截水1防水煤（巖）柱的留設(shè)目前，在煤礦生產(chǎn)中確定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法： 1）經(jīng)驗(yàn)比擬法此法在目前使用廣泛。即根據(jù)不同情況。選用水文地質(zhì)條件相似的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為設(shè)計(jì)防水煤柱的尺寸。圖 4-2-17 留設(shè)防 水煤柱的經(jīng)驗(yàn)尺寸（1）當(dāng)煤層露頭直接被疏松含水層掩蓋時，根據(jù)華北地區(qū)一些煤礦的經(jīng)驗(yàn)，沖積層下急傾斜煤層，應(yīng)留煤柱一般為 80 m，如圖 4-2-17a所示；（2）煤層受斷層切割直接與充水強(qiáng)含水層接觸時，安全防水煤柱寬度應(yīng)不小于 20 米，如圖 4-2-17b 所示；（3）當(dāng)煤層因受逆斷層切割而被強(qiáng)含水層掩蓋時，留設(shè)煤柱應(yīng)考慮煤層開采后的塌陷裂

26、隙，最好不要波及到上部的強(qiáng)含水層，如掩蓋寬度為 L 米，其斷層下盤防水煤柱的寬度要大于 L 米，如圖 4-2-17c所示；（4）當(dāng)巷道接近導(dǎo)水?dāng)鄬訒r，應(yīng)留設(shè) 3040 m防水煤柱，如圖4-2-17d 所示。 2）分析計(jì)算法( 4-2-1 )（1）煤層直接和強(qiáng)含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬酉嘟佑|（圖 4-2-17b 、d），煤層頂?shù)装鍘r層無突水可能，即防水煤柱主要是順層受壓時，常用以下公式計(jì)算煤柱寬度（僅考慮抵抗水壓力）：圖 4-2-18 低角度斷層使煤層與強(qiáng)含水層接近（2）低角度斷層使煤層底板巖層與強(qiáng)含水層接觸，如圖 4-2-18所示。在這種情況下，應(yīng)按以下方法計(jì)算防水煤柱的尺寸：第一步，先按煤柱本身不因順

27、層水壓而遭受破壞的情況，計(jì)算所需煤柱寬度BC ，BC值應(yīng)用（4-2-1）式求得。式中的P 即為圖 4-3-18中的H1 , H1是B點(diǎn)的實(shí)際水頭壓力。（4-2-2）第二步，再用煤層底板巖層不發(fā)生突水這一條件來校核煤柱寬度BC值是否安全。其方法是：從煤柱端點(diǎn) A 作斷層的垂線，與斷層面交于C點(diǎn)，令。然后，用以下公式計(jì)算 C 點(diǎn)的安全水頭壓力 H安 ：（3）頂?shù)装甯羲畬踊驍鄬訋Ц羲畬用褐鶎挾鹊拇_定( 4-2-3 ) 第一步：確定最小安全巖柱厚度(最小垂直距離 ，如圖4-2-19 所示)t可按下式計(jì)算：圖4-2-19 不同條件下的隔水煤柱參數(shù)示意圖Bc隔水煤柱寬度；t隔水巖柱厚度；巖石移動角；h裂隙

28、帶高度第二步：當(dāng)計(jì)算的安全厚度t 小于實(shí)際隔水層厚度時，可不留防水煤柱；否則需按巖柱厚度t 、裂隙帶高度h 和巖層移動角初步定出的煤柱寬度，具體分如圖4-2-19所示的4種情況。圖4-2-23 單向拱形閘門l門扇；2門框；3門紋；4拉桿；5止水墊料圖4-2-22 平板矩形水閘門l門扇；2門框；3門絞；4拉桿；5止水橡皮圖4-2-24 球面拱形閘門1門扇；2門框；3門絞；4拉桿；5止水墊料第三步：當(dāng)按巖柱厚度t 、裂隙帶高度h 和巖層移動角所定出的煤柱寬度與按煤柱強(qiáng)度算出的煤柱寬度不等時，取其大者。2水閘墻（防水墻）圖4-2-20 水閘墻1截槽；2水壓表；3放水管；4保護(hù)柵欄；5細(xì)管水閘墻的構(gòu)造

29、如圖4-2-20所示（縱剖而圖）。為了支撐水壓，在巷道頂?shù)装搴蛡?cè)壁開鑿截口槽 1 ，墻上安有放水管 3 和水壓表 2 ，放水管用柵欄 4 加以保護(hù)，防止泥沙堵塞。在水閘墻上還安有細(xì)管 5 ，以供密閉以后從管中放出氣體。在水壓很大時，則采用多段水閘墻，如圖4-2-21所示。這種水閘墻的截口槽之間隔有一定距離，以加強(qiáng)其堅(jiān)固性，并在來水方向伸出錐形混凝土護(hù)壁a ，將水壓通過護(hù)壁傳給圍巖，以減少滲水的可能性。3防水閘門（1）防水閘門位置的選擇（2）防水閘門的分類（五）礦井注漿堵水礦井注漿堵水，一般在下列場合使用（1）當(dāng)涌水水源與強(qiáng)大水源有密切聯(lián)系，單純采用排水的方法不可能或不經(jīng)濟(jì)時。（2）當(dāng)井巷必須穿

30、過一個或若干個含水豐富的含水層或充水?dāng)鄬樱绻欢伦∷磳⒔o礦井建設(shè)帶來很大的危害，甚至不可能掘進(jìn)時。（3）當(dāng)井筒或工作面嚴(yán)重淋水時，為了加固井壁、改善勞動條件、減少排水費(fèi)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(fèi)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(zhì)構(gòu)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(hù)帶；對于開采時必須揭露或受開采破壞的含水層，對于溝通含水層的導(dǎo)水通道、構(gòu)造斷裂等，在查明水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，可用注漿帷幕截流，建立人工隔水帶，切斷其補(bǔ)給水源。第三節(jié) 礦井突水事故處理一、礦井突水征兆1與承壓水有關(guān)斷

31、層水突水征兆（1）工作面頂板來壓、掉渣、冒頂、支架傾倒或斷柱現(xiàn)象。（2）底軟膨脹、底鼓張裂。（3）先出小水后出大水也是較常見的征兆。（4）采場或巷道內(nèi)瓦斯量顯著增大。這是因裂隙溝通增多所致。2沖積層水突水征兆（1）突水部位巖層發(fā)潮、滴水、且逐漸增大，仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)水中有少量細(xì)砂。（2）發(fā)生局部冒頂，水量突增并出現(xiàn)流砂，流砂常呈間歇性，水色時清時混，總的趨勢是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。（3）發(fā)生大量潰水、潰砂，這種現(xiàn)象可能影響至地表，導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷坑。3老空水突水征兆（1）煤層發(fā)潮、色暗無光。 （2）煤層“掛汗”。（3）采掘面、煤層和巖層內(nèi)溫度低，“發(fā)涼”。（4）在采掘面內(nèi)若在煤壁、巖層

32、內(nèi)聽到“吱吱”的水呼聲時，表明因水壓大，水向裂隙中擠發(fā)出的響聲，說明離水體不遠(yuǎn)了，有突水危險。（5）老空水呈紅色，含有鐵，水面泛油花和臭雞蛋味，口嘗時發(fā)澀；若水甜且清，則是“流砂”水或斷層水。二 、礦井突水的應(yīng)急措施遇到礦井突水時，可采取以下應(yīng)急措施：(l）發(fā)現(xiàn)有人被堵井下時，各級領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)首先制定營救措施。(2）立即通知泵房人員加大排水力度，將水倉水位降到最低程度，爭取較長的緩沖時間。(3）檢查所有排水設(shè)施和輸電線路，了解水倉現(xiàn)有容量，派人清挖水溝。(4）水文地質(zhì)人員應(yīng)測量涌水地點(diǎn)涌水量大小及其變化，記錄圍巖及巷道破壞變形狀況，察看觀測孔（水井）水位和泉、河、地表水體的變化，分析判斷突水來源和最

33、大突水量，以及突水發(fā)展趨勢，為防止淹井采取必要措施提供依據(jù)。(5）檢查防水閘門關(guān)閉是否靈活、嚴(yán)密，并清除淤渣，拆除短軌和架空線，派專人看守，待命關(guān)閉。(6）在查明地面水體與突水有關(guān)聯(lián)時，應(yīng)迅速派人進(jìn)行堵塞，減少補(bǔ)給量。(7）當(dāng)排水能力負(fù)擔(dān)不了涌水量時，可因地制宜，采取將涌水引入下山巷道、筑壩蓄水、關(guān)閉防水閘門，以延長緩沖時間，爭取時間增加排水設(shè)備，保住礦井。(8）當(dāng)采取上述措施仍不能阻擋淹井時，井下人員應(yīng)迅速向安全撤退，安全出井。三、水災(zāi)處理的一般原則（1）必須了解突水的地點(diǎn)、性質(zhì)，估計(jì)突出水量、靜止水位，突水后涌水量、影響范圍、補(bǔ)給水源及有影響的地面水體。（2）掌握災(zāi)區(qū)范圍，如事故前人員分布

34、、礦井中有生存條件的地點(diǎn)、進(jìn)入該地點(diǎn)的可能通道，以便迅速組織搶救。（3）按涌水量組織強(qiáng)排，發(fā)動群眾堵塞地面補(bǔ)給水源，排除有影響的地表水，必要時可采用灌漿堵水。（4）加強(qiáng)排水和搶救中的通風(fēng)，切斷災(zāi)區(qū)電源，防止一切火源，防止沼氣和其它有害氣體積聚。（5）排水后偵察、搶險中，要防止冒頂和二次突水。（6）搬運(yùn)和搶救人員，要防止突然改變傷員已適應(yīng)的環(huán)境和生存條件，以造成傷亡。四、礦山救護(hù)隊(duì)處理透水事故的行動要點(diǎn)（1）接到事故電話后，迅速趕到事故礦井，弄清突水情況和災(zāi)區(qū)范圍，克服畏難情緒，參加制定搶救方案。（2）根據(jù)井下水位及涌水量，利用一切可能進(jìn)入的通道，迅速引出災(zāi)區(qū)避難人員。（3）救護(hù)隊(duì)員必須按進(jìn)入災(zāi)區(qū)的有關(guān)規(guī)定帶齊裝備，進(jìn)入避難人員躲避地點(diǎn)時，不經(jīng)檢查并確認(rèn)無危險時，不得脫掉呼吸器。人員必須通過局部積水巷道時，在積水位不高、距離不長的情況下，應(yīng)