礦井井下防治水

1、礦井井下防治水【學(xué)員問(wèn)題】礦井井下防治水？【解答】指防治井下突然涌水的措施。為防止礦山井下發(fā)生突然透水災(zāi)害，各類礦山可結(jié)合采掘特點(diǎn)和具體情況，采取查、探、堵、放四個(gè)方面的防治水措施。即查明水源、超前鉆孔探水、隔絕水路堵?lián)跛础⒎潘韪伞?.查明水源（1）查明礦井水源應(yīng)掌握的信息1）沖積層的厚度、組成，各分層的含水、透水性能。2）斷層的位置、錯(cuò)動(dòng)的距離、延伸長(zhǎng)度、含水導(dǎo)水性質(zhì)、破碎帶的范圍。3）礦井含水層、隔水層的數(shù)量、厚度、含水性能及距開(kāi)采層的距離。4）舊井老空區(qū)的開(kāi)采時(shí)間、深度、范圍、積水區(qū)域及其分布狀況，老空區(qū)與現(xiàn)采區(qū)的水力聯(lián)系，舊井口及各空區(qū)的標(biāo)高、界境及礦柱情況。5）觀測(cè)現(xiàn)采區(qū)頂板破壞

2、情況及地表陷落情況，觀測(cè)礦井涌水量的變化，進(jìn)而判斷透水災(zāi)害的可能性。6）收集地面大氣降水量的歷史和現(xiàn)狀資料，調(diào)查地面水系的水文地質(zhì)情況，查明地表水體分布范圍和水量。7）通過(guò)對(duì)探水鉆孔和水文觀測(cè)孔中的水壓、水位、水量等的變化的觀測(cè)，查明礦井水的來(lái)源，礦井水與地下水和地表面的補(bǔ)給關(guān)系（2）研究礦區(qū)地下水化學(xué)成分，探查老窯水1）礦井的老窯水具有較高的硬度、礦化度和鈣、鎂等鹽類。2）地下老窯存水，在強(qiáng)烈的還原條件下，硫酸鹽可以大部分轉(zhuǎn)化成硫化氫（H20,在探查老窯水中，H2s是值得注意的指標(biāo)。3）處于停滯狀態(tài)的地下水，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)亞鐵離子（Fe+）,所以亞鐵離子是老窯水的另一特征。亞鎰離子（Mn+）也是

3、探水的指示元素。4）因?yàn)榈叵滤新群康淖兓c巖溶裂隙的發(fā)育程度有關(guān)，富水性強(qiáng)、水量大的含水層中，氯（Rn222）的含量相對(duì)較低。（3）利用鉆孔測(cè)溫確定含水段、巖溶發(fā)育程度，含水層的補(bǔ)給關(guān)系及判斷斷層的導(dǎo)水性1）石灰?guī)r富水時(shí)，其含水段的熱導(dǎo)率大為提高。2）地下水達(dá)到最大循環(huán)深度時(shí)，水溫也達(dá)到最高值。地下水上升途中，水溫高于巖溫，進(jìn)入排泄區(qū)則具有高溫度、高梯度、高熱流的特點(diǎn)。3）突然涌水的出水點(diǎn)水溫偏低。如在斷層兩側(cè)各打觀測(cè)鉆孔，在同一水平測(cè)點(diǎn)的兩孔溫度較大時(shí)，說(shuō)明兩孔之間及其附近區(qū)間內(nèi)的含水層沒(méi)有水力聯(lián)系。用測(cè)孔溫差可判斷這一斷層導(dǎo)水性差。（4）利用鉆孔電磁波透視法探查溶洞積水該法是新發(fā)展起來(lái)

4、的勘探石灰?guī)r地區(qū)巖溶水源的科學(xué)手段。在一個(gè)鉆孔中放入高頻電磁發(fā)射機(jī)，向高阻的石灰?guī)r層中輻射電磁波，在傳播的路徑上若遇有溶洞或破碎帶，即產(chǎn)生反射或衰減等現(xiàn)象；在另一鉆孔中放人接收機(jī)，它將收到穿透過(guò)巖溶溶洞及其邊緣的散射信號(hào)，形成了溶洞的陰影。通過(guò)陰影的位置、大小可以判斷出溶洞的位置、大小和形狀。2.超前鉆孔探水為深入探明礦山水文情況，確切掌握可能造成水災(zāi)的水源位置和距離，在采掘工作之前必須超前鉆孔探水。有疑必探，先探后掘。（1）掘進(jìn)工作面遇到下列情況必須探水前進(jìn)1）接近溶洞、含水?dāng)鄬?、含水豐富的含水層（包括流砂層、沖積層、風(fēng)化帶等）時(shí)。2）接近可能與河流、湖泊、蓄水池、含水層或大量積水區(qū)相通的斷

5、層時(shí)。3）接近被淹井巷或有積水的小窯、老空區(qū)時(shí)。4）打開(kāi)隔離煤柱放水時(shí)。5）在灌過(guò)泥漿的已熄滅火區(qū)下部進(jìn)行采掘時(shí)。6）上層有積水，在下層進(jìn)行采掘工作的層間垂直距離小于回采工作面采高的40倍或小于掘進(jìn)巷道高度的10倍時(shí)。7）采掘工作面發(fā)現(xiàn)疑似出水征兆時(shí)。（2）探水的起點(diǎn)離可疑水源的安全距離由于積水范圍不可能掌握得十分準(zhǔn)確，所以從探水的起點(diǎn)至可疑水源必須留出適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。探水區(qū)的起點(diǎn)應(yīng)根據(jù)水文資料的可靠程度與積水區(qū)的水頭壓力、積水量大小、迎頭巖層的厚度和硬度以及抗拉強(qiáng)度等因素來(lái)決定。根據(jù)我國(guó)煤礦的經(jīng)驗(yàn)，必須在離可疑水源75150m以外開(kāi)始打探孔鉆，有時(shí)在200m以外就開(kāi)始打鉆探水。（3）在探水地

6、點(diǎn)開(kāi)始探水前應(yīng)進(jìn)行以下各項(xiàng)安全準(zhǔn)備工作1）加強(qiáng)靠近探水工作面的支護(hù)，以防高壓積水沖垮巖壁及支架。2）檢查排水系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)預(yù)計(jì)出水量確定是否加開(kāi)排水泵，清理水溝、水倉(cāng)使其暢通及緩沖泄水作用。3）探水工作面要經(jīng)常檢查瓦斯、硫化氫等有毒有害氣體。當(dāng)CH4含量大于1%時(shí)必須停止鉆機(jī)，CH4含量達(dá)1.5%時(shí)，必須停止工作。應(yīng)設(shè)法改善通風(fēng)，使其降到1%以下時(shí)，方可開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)。4）水壓較大的探水孔要設(shè)套管，加裝水閥控制放水量。5）探水工作地點(diǎn)要安裝電話，可及時(shí)與調(diào)度站和中央水泵房聯(lián)系。6）制定、檢查安全撤退路線及安全出口。（4）探水鉆孔的深度、孔徑及布置1）鉆孔深度與超前距離一般鉆孔探水是先探后掘，當(dāng)鉆孔鉆進(jìn)

7、一定深度后未發(fā)現(xiàn)可疑突水征兆，方可開(kāi)始掘進(jìn)巷道，且鉆孔深度對(duì)巷道掘進(jìn)距離應(yīng)始終保持一段超前距離，以確保掘進(jìn)工作的安全。鉆孔的超前距離一般不得小于20m以使工作面前方經(jīng)常保持不小于20m的保護(hù)礦柱。金屬礦巖層中的探水鉆孔則需超前510m.鉆孔深度應(yīng)是掘進(jìn)距離與超前距離之和，一般為40伉右。即每打一次鉆孔可連續(xù)掘進(jìn)2030m.2）鉆孔直徑和孔數(shù)探水鉆孔探到積水區(qū)以后，即利用探水鉆孔執(zhí)行放水鉆孔的任務(wù)。因此鉆孔直徑的大小既要使水順利流出，又要防止鉆孔徑大壓高而沖垮巖壁，一般探水鉆孔直徑以不大于75咖為宜。鉆孔數(shù)目以工作面前方的中心與上下左右都能起到探水作用為準(zhǔn)，故最少應(yīng)在個(gè)以上。3)探水鉆孔的布置鉆

8、孔布置是否合理，對(duì)保障礦井與施工人員安全，節(jié)約鉆探工程量，提高掘進(jìn)速度等均有重要影響。布置鉆孔時(shí)應(yīng)針對(duì)積水資料的可靠程度、積水區(qū)周圍的地質(zhì)構(gòu)造，掘進(jìn)巷道所在位置與積水區(qū)相對(duì)關(guān)系以及積水壓力大小、巖層硬度和厚度等條件具體確定。一般而言，礦體厚或含水層厚時(shí)鉆孔應(yīng)多些；有斷層時(shí)，鉆孔應(yīng)增加傾向斷層方向的個(gè)數(shù)；探老窯區(qū)的鉆孔應(yīng)加密、加深。.修筑水閘門和水閘墻及注漿堵水水閘門由墻體、閘門、管路、儀表組成。在選定的閘址按設(shè)計(jì)開(kāi)挖閘巢。水閘門實(shí)際上是帶門的水閘墻。水閘門有不同類型。按門碉數(shù)分單門碉和雙門碉兩種；按流水方式可分為不設(shè)流水管裝置、設(shè)流水管并帶閘閥、設(shè)水溝帶水溝閘門的；按閘門外形分為矩形、圓形；按

9、止水方式分為橡皮止水、鉛鋅合金止水等等。建水閘門并非就萬(wàn)無(wú)一失，還需使用得當(dāng)，進(jìn)行良好的維護(hù)才能確保安全。水閘門構(gòu)筑中應(yīng)注意的問(wèn)題：(1)確定水閘門位置時(shí)，必須注意該處的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，應(yīng)避開(kāi)斷層破碎帶、巖溶發(fā)育帶、裂隙帶，建在巖石堅(jiān)硬、穩(wěn)定不滲水的巖層中。同時(shí)還要考慮遭受水災(zāi)后能有恢復(fù)生產(chǎn)或繞過(guò)事故區(qū)，開(kāi)拓新區(qū)的可能。(2)施工前應(yīng)進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)。所用水泥等原材料一定要合乎標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)禁使用失效水泥，砂石要潔凈，水質(zhì)要好，配比要嚴(yán)格。澆注后要進(jìn)行適時(shí)養(yǎng)護(hù)，并進(jìn)行壓力試驗(yàn)。(3)水閘門必須精心設(shè)計(jì)，技術(shù)人員親臨現(xiàn)場(chǎng)指揮，精密施工，保證圍巖灌漿質(zhì)量，使門扇與門框緊密接觸。(4)閘門之下所設(shè)的

10、短節(jié)易卸拆的道軌應(yīng)保證遇事能快速卸除。水閘門建成后應(yīng)定時(shí)做開(kāi)啟試驗(yàn)，并進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。(5)通過(guò)水閘門的水溝，應(yīng)與有閥門的水管相通，管口加鐵篦子，并留設(shè)觀測(cè)管孔。水閘墻是井下用來(lái)封閉局部水患區(qū)和危險(xiǎn)隱患區(qū)的有效措施。一般用來(lái)封閉充水工作面或采礦場(chǎng)、出水的掘進(jìn)頭、老空區(qū)、與地表水體相連的巷道、小窯充水水體以及斷層水等。水閘墻筑前需按設(shè)計(jì)開(kāi)挖足夠尺寸的閘墻溝巢，墻基可筑成混凝土凸緣基座，也可采用錨桿基座。在墻體的一定部位裝有管線和儀表。壓力表、測(cè)壓管是必不可少的；有的墻體還設(shè)有檢查孔道，在孔道上裝有嚴(yán)密的孔蓋。墻體還必須設(shè)有帶高壓閥門的放水管水閘墻按墻面形式分為弧形水閘墻和平面水閘墻兩種還有抗高壓的

11、多段水閘墻水閘墻首要的作用是密閉隔水，所以，水閘墻的強(qiáng)、度應(yīng)大于建墻地點(diǎn)最高水頭壓力。因此，墻體應(yīng)有一定的厚度和質(zhì)量。水閘墻在構(gòu)筑中必須注意下列安全要求：1）應(yīng)選在圍巖堅(jiān)硬完整，斷層裂隙少，不受干擾而穩(wěn)固的地方構(gòu)筑水閘墻。建墻的巷道，應(yīng)選在斷面小、兩幫堅(jiān)固的部位。2）水閘墻的壁后必須注漿加固。3）為封死水源，徹底消除水患，應(yīng)實(shí)行墻內(nèi)全面注漿。4）墻體必須堅(jiān)牢，整個(gè)封堵環(huán)節(jié)不可出現(xiàn)潰決繞流等薄弱地帶，以免造成工程失效。5）為避免圍巖產(chǎn)生裂縫，水閘墻建造過(guò)程的鑿梢工作絕對(duì)不允許使用炸藥，只能用風(fēng)鎬或手鎬開(kāi)鑿。6）為防止水閘墻因受硫酸鈣、碳酸鈣、氧化鈣反應(yīng)的影響而遭到損壞，可用鋁鈣水泥構(gòu)筑閘墻的前半

12、部分（厚2m左右）。水閘墻應(yīng)有足夠的厚度，以確保當(dāng)最大水壓突然沖擊時(shí)的安全支撐；平面形水閘墻在單方向承壓的條件下，在其反面可能產(chǎn)生拉力，所以平面水閘墻的厚度一般不應(yīng)小于巷道寬度的一半。注漿堵水，是將制成的水泥漿液通過(guò)管道壓入地層裂隙，經(jīng)凝結(jié)、硬化后起到隔絕水源的目的注漿堵水的工藝、設(shè)備均較簡(jiǎn)單，效果好，成為國(guó)內(nèi)外礦山、鐵路涵洞、水工建筑等方面防治地下水害的有效方法。注漿堵水，一般在下列條件下應(yīng)用：1）當(dāng)老窯水或被淹井巷水與強(qiáng)大水源的水力聯(lián)系密切，單純排水已不可能或不經(jīng)濟(jì)時(shí)。2）在建井過(guò)程中，當(dāng)井筒或巷道必須穿過(guò)含水豐富的含水層或充水?dāng)鄬訒r(shí)，如不先堵住水源，就不能掘進(jìn)，無(wú)法進(jìn)行礦井建設(shè)。3）當(dāng)井筒的工作面淋水嚴(yán)重，井壁失穩(wěn)水大，為了加固井壁，改善勞動(dòng)條件，減少排水費(fèi)用，可以采用注漿堵水措施。4）某些涌水量特大的礦井，為了減少礦井涌水量，降低無(wú)法承擔(dān)的常年排水費(fèi)用，亦可采用注漿的辦法以堵住水源。.放水疏干對(duì)水文地質(zhì)復(fù)雜的大水礦床，按照開(kāi)采設(shè)計(jì)的要求，分期、分段預(yù)先疏干地下水，或放水已知的老空積水，以防突然涌水而淹沒(méi)礦井。疏千方式有地表疏干、地下疏干及聯(lián)合疏干等三種。地表疏干在地面布置成排的抽水井，內(nèi)裝潛水泵或深井泵抽水。井徑一般為300-500min,潛水泵揚(yáng)程為300400nl排水量600700m3/h.井位、井距和井?dāng)?shù)要根據(jù)井