煤礦水災(zāi)防治

1、煤礦水災(zāi)防治措施水災(zāi)防治方針：以防為主 防治結(jié)合水災(zāi)防治原則：當(dāng)前與長遠(yuǎn) 局部與整體 地面與井下 防治與利用相結(jié)合綜合治水措施: 防、疏、堵、截、排一 地面防治水1. 合理確定井口位置2. 整治河流3. 堵塞地面導(dǎo)水通道4. 修筑截水溝5. 防止地表積水6. 加強(qiáng)地面防治水工程的檢查有關(guān)規(guī)程規(guī)定見第141頁 第254、255、256條二 井下防治水（一） 水文觀測和礦井地質(zhì)工作1. 水文觀測工作收集地面氣象、降水量和河流等水文資料；通過探水孔和水文觀測孔，觀測各類水源的水壓，水位和水量變化規(guī)律，分析水質(zhì)，查明各水源之間的關(guān)系；觀測礦井涌水量的季節(jié)變化規(guī)律等。2. 礦井地質(zhì)工作沖積層的厚度、組成

2、、富水性、透水性；斷層和裂隙的位置、斷距、破碎帶范圍、導(dǎo)水性等；含水層和隔水層的數(shù)量、位置、厚度、厚度變化和隔水層三帶的劃分情況；老空水情況及老空的上、下三帶情況；開采過程中圍巖的破壞情況；陷落柱的賦存情況；勘探鉆孔的封孔情況等。（二） 井下防治水技術(shù)1. 井下探放水2. 疏（放）水降壓（1） 疏放老空水直接放水；先堵后放；先放后堵；先隔后放。（2） 疏放含水層地面疏放水；巷道疏干頂板水；鉆孔疏放頂板水；鉆孔疏放底板水；泄水巷疏放底板水；隔水層中存在弱含水層時(shí)注漿提升安全水頭值；截源堵截水。（3） 疏放水注意事項(xiàng)放水前，根據(jù)預(yù)計(jì)的積水量、水位標(biāo)高、水倉容量和排水能力等，作出放水設(shè)計(jì)并報(bào)上級(jí)批準(zhǔn)

3、；探到水源后，水量不大時(shí)，一般可用探水孔放水；水量很大時(shí)，需另打放水鉆孔。放水鉆孔直徑一般為50-75mm,孔深不大于70m;正式放水前，應(yīng)進(jìn)行放水量、水壓試驗(yàn)，以便擬定放水順序和控制放水量，做到安全放水；放水過程中要隨時(shí)注意水量變化、出水的清濁和雜質(zhì)情況，設(shè)專人檢查硫化氫、二氧化碳和瓦斯等有害氣體涌出情況，注意有無特殊響聲，如發(fā)現(xiàn)異常狀況應(yīng)及時(shí)采取措施處理并報(bào)告調(diào)度室；在放水設(shè)計(jì)中應(yīng)規(guī)定好人員撤退路線，并保證路線暢通，沿途應(yīng)有良好照明。3防水隔離煤柱留設(shè)原則：既能抵抗水壓，又盡量減少煤炭損失附錄三 防隔水煤（巖）柱的尺寸要求一、煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設(shè)煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設(shè)，按

4、下列公式計(jì)算：1.煤層露頭無覆蓋或被黏土類微透水松散層覆蓋時(shí)：Hf=Hk+Hb (3-1)2.煤層露頭被松散富水性強(qiáng)的含水層覆蓋時(shí)（圖3-1）：Hf=HL+Hb (3-2)式中 Hf-防隔水煤（巖）柱高度，m；Hk-采后垮落帶高度，m；HL-導(dǎo)水裂縫帶最大高度，m；Hb-保護(hù)層厚度，m；-煤層傾角，（°）。根據(jù)式(3-1)、式(3-2)計(jì)算的值，不得小于20 m。式中Hk、HL的計(jì)算，參照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程的相關(guān)規(guī)定。圖3-1 煤層露頭被松散富水性強(qiáng)含水層覆蓋時(shí)防隔水煤（巖）柱留設(shè)圖二、含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱的留設(shè)含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱

5、的留設(shè)（圖3-2）可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：20 m式中 L-煤柱留設(shè)的寬度，m；K-安全系數(shù)，一般取2-5；M-煤層厚度或采高，m；p-水頭壓力，MPa；Kp-煤的抗拉強(qiáng)度，MPa。圖3-2 含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱留設(shè)圖三、煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤（巖）柱的留設(shè)煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|，并局部被覆蓋時(shí)（圖3-3），防隔水煤（巖）柱的留設(shè)要求如下：圖3-3煤層與富水性強(qiáng)的含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|時(shí)防隔水煤（巖）柱留設(shè)圖1.當(dāng)含水層頂面高于最高導(dǎo)水裂縫帶上限時(shí)，防隔水煤（巖）柱可按圖3-3a、圖3-3b留設(shè)。其計(jì)算公式為：L=L1+L2+L3=Hacsc+HLcot+HLcot

6、 (3-3)2.最高導(dǎo)水裂縫帶上限高于斷層上盤含水層時(shí)，防隔水煤（巖）柱按圖3-3c留設(shè)。其計(jì)算公式為：L=L1+L2+L3=Ha(sincoscot)+(Hacos+M)(cot+cot)20 m (3-4)式中 L-防隔水煤（巖）柱寬度，m；L1，L2，L3-防隔水煤(巖)柱各分段寬度，m；HL-最大導(dǎo)水裂縫帶高度，m；-斷層傾角，（°）；-巖層塌陷角，（°）；M-斷層上盤含水層層面高出下盤煤層底板的高度，m；Ha-斷層安全防隔水煤（巖）柱的寬度，m。Ha值應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際觀測資料來確定，即通過總結(jié)本礦區(qū)在斷層附近開采時(shí)發(fā)生突水和安全開采的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，計(jì)算其水壓

7、（p）與防隔水煤（巖）柱厚度（M）的比值（Ts=p/M）,并將各點(diǎn)之值標(biāo)到以Ts=p/M為橫軸，以埋藏深度為縱軸的坐標(biāo)紙上，找出Ts值的安全臨界線（圖3-4）。Ha值也可以按下列公式計(jì)算： 式中 p-防隔水煤（巖）柱所承受的靜水壓力，MPa；Ts-臨界突水系數(shù)，MPam； 10-保護(hù)帶厚度，一般取10 m。圖3-4 Ts和關(guān)系曲線圖本礦區(qū)如無實(shí)際突水系數(shù)，可參考其他礦區(qū)資料，但選用時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮隔水層的巖性、物理力學(xué)性質(zhì)、巷道跨度或工作面的空頂距、采煤方法和頂板控制方法等一系列因素。四、煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 在煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水的情況下（圖3-5），防

8、隔水煤（巖）柱的留設(shè)應(yīng)當(dāng)考慮2個(gè)方向上的壓力：一是煤層底部隔水層能否承受下部含水層水的壓力；二是斷層水在順煤層方向上的壓力。圖3-5煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖當(dāng)考慮底部壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)使煤層底板到斷層面之間的最小距離（垂距），大于安全煤柱的高度（Ha）的計(jì)算值，并不得小于20 m。其計(jì)算公式為20 m式中 -斷層傾角，（°）；其余參數(shù)同前。當(dāng)考慮斷層水在順煤層方向上的壓力時(shí)，按附錄三之二計(jì)算煤柱寬度。根據(jù)以上兩種方法計(jì)算的結(jié)果，取用較大的數(shù)字，但仍不得小于20 m。如果斷層不導(dǎo)水（圖3-6），防隔水煤（巖）柱的留設(shè)尺寸，應(yīng)當(dāng)保證含水層頂面與斷層面交點(diǎn)至煤層底板間

9、的最小距離，在垂直于斷層走向的剖面上大于安全煤柱的高度（Ha）時(shí)即可,但不得小于20 m。圖3-6煤層位于含水層上方且斷層不導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖五、水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下采掘時(shí)防隔水煤（巖）柱的留設(shè) 1.巷道在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下掘進(jìn)時(shí)，巷道與水體之間的最小距離，不得小于巷道高度的10倍。2.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行開采時(shí)，若水淹區(qū)或老窯積水區(qū)的界線已基本查明，防隔水煤（巖）柱的尺寸應(yīng)當(dāng)按附錄三之二的規(guī)定留設(shè)。3.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下的煤層中進(jìn)行回采時(shí)，防隔水煤（巖）柱的尺寸，不得小于導(dǎo)水裂縫帶最大高度與保護(hù)帶高度之和。六、保護(hù)地表水體防隔水煤（巖）柱的留設(shè)保護(hù)地表水

10、體防隔水煤（巖）柱的留設(shè)，可參照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程執(zhí)行。七、保護(hù)通水鉆孔防隔水煤（巖）柱的留設(shè)根據(jù)鉆孔測斜資料換算鉆孔見煤點(diǎn)坐標(biāo)，按附錄三之二的辦法留設(shè)防隔水煤(巖)柱，如無測斜資料，應(yīng)當(dāng)考慮鉆孔可能偏斜的誤差。八、相鄰礦（井）人為邊界防隔水煤（巖）柱的留設(shè)1.水文地質(zhì)簡單型到中等型的礦井，可采用垂直法留設(shè)，但總寬度不得小于40 m。2.水文地質(zhì)復(fù)雜型到極復(fù)雜型的礦井，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、靜水壓力、開采上覆巖層移動(dòng)角、導(dǎo)水裂縫帶高度等因素確定。1）多煤層開采，當(dāng)上、下兩層煤的層間距小于下層煤開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時(shí)，下層煤的邊界防隔水煤（巖）柱，應(yīng)當(dāng)

11、根據(jù)最上一層煤的巖層移動(dòng)角和煤層間距向下推算（見圖3-7a）。2）當(dāng)上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時(shí)，上、下煤層的防隔水煤（巖）柱，可分別留設(shè)（見圖3-7b）。 HL導(dǎo)水裂縫帶上限;、3各煤層底板以上的靜水位高度；上山巖層移動(dòng)角;下山巖層移動(dòng)角;y、y、y導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度;上層煤防水煤柱寬度;2,3下層煤防水煤柱寬度圖3-7多煤層地區(qū)邊界防隔水煤（巖）柱留設(shè)圖導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度y的計(jì)算，可采用下列公式：20 m式中 Ly-導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度,m;H -煤層底板以上的靜水位高度，m;HL-導(dǎo)水裂縫帶最大值，m；Ts-水壓與巖柱寬度的比值，可取。九、以斷層為界

12、的井田防隔水煤（巖）柱的留設(shè)以斷層為界的井田，其邊界防隔水煤（巖）柱可參照斷層煤柱留設(shè)，但應(yīng)當(dāng)考慮井田另一側(cè)煤層的情況，以不破壞另一側(cè)所留煤（巖）柱為原則（除參照斷層煤柱的留設(shè)外，尚可參考圖3-8所示的例圖）。L-煤柱寬度；Ls,Lx-上、下煤層的煤柱寬度；Ly-導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度；Ha、Has、Hax-安全防水巖柱厚度；HL-導(dǎo)水裂縫帶上限；p底板隔水層承受的水頭壓力圖3-8以斷層分界的井田防隔水煤（巖）柱留設(shè)圖4.帷幕注漿和注漿堵水應(yīng)用的幾種情況井筒掘進(jìn)前遇有多層近距離的含水層，每層Q10m3h時(shí)，則地面預(yù)注漿；井筒掘進(jìn)前遇有多層間距較大的含水層，且單層Q10m3h時(shí)，應(yīng)短探、短注、短

13、掘；井筒掘進(jìn)前遇有一層含水層，且Q10m3h時(shí)，則通過后注漿堵水；堵大突水點(diǎn)恢復(fù)被淹礦井；截源堵水減小礦井涌水量；井巷過含水層或?qū)當(dāng)鄬訒r(shí)。（2）地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容與工程有關(guān)的斷裂構(gòu)造的確切位置、產(chǎn)狀等；各含水層因斷裂產(chǎn)生的位移和對接情況；工程地段含水層的分布、埋深、層數(shù)厚度及它們之間的水力聯(lián)系情況；地下水流速、流向；含水層的裂隙及發(fā)育部位或區(qū)段；隔水層或隔水邊界的確切位置，以便圈定工程范圍和選定注漿層位和深度。（3）開展堵水前、注漿過程中、堵水后三個(gè)階段的水文動(dòng)態(tài)觀測（5）連通實(shí)驗(yàn)（6）利用鉆孔和被淹礦井作抽（排）水試驗(yàn)，通過工程前后排水資料對比，判定堵水效果（7）進(jìn)行不同目的的壓水試驗(yàn)沖洗裂隙通

14、道，擴(kuò)大注漿半徑，提高注漿效果；測定巖層單位吸水量，具體了解巖層滲透性，為選擇漿液材料、濃度和注漿壓力提供依據(jù)；帷幕注漿或井筒注漿時(shí)，編制出帷幕滲透剖面圖為設(shè)計(jì)注漿孔提供依據(jù)。5.防水墻（1）適用范圍：隔絕積水老空、有透水可能的斷層、溶洞造成的泥沙石塊泄出等。（2）建防水墻需滿足的要求：圍巖堅(jiān)固；防水墻有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性；墻基與圍巖結(jié)合緊密，不透水、不變形、不位移；裝放水管和水壓表。（3）水閘墻的種類及使用平面型：木質(zhì)、臨時(shí)性、用于掩護(hù)永久性閘墻的施工；圓柱形：永久性、用于高而窄的巷道楔型：永久性6水閘門（防水閘門、密閉門、控制閘門）（1）用于以下情況井底車場；泵房、變電所；突水危險(xiǎn)區(qū)域；探水時(shí)設(shè)臨時(shí)水閘門。（2）水閘門的形狀：矩形和圓形（3）日常維護(hù)和管理有專用技術(shù)管理制度、專責(zé)單位、專人管理、定期檢查維護(hù)半年一次關(guān)閉試驗(yàn)，其中雨季前一次關(guān)閉閘門的工具和配件，有專人專門地點(diǎn)存放，不得挪用或丟失。（2）水閘門的關(guān)閉 先內(nèi)后外、先深后淺（3）防水閘門的開啟 先外后內(nèi)、先淺后深4帷幕注漿和注漿堵水（1）應(yīng)用的幾種情況(2)地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容(3)開展堵水前、注漿過程中、堵水后三個(gè)階段的水文動(dòng)態(tài)觀測（4）連