《煤礦安全技術(shù)》模塊礦井水災(zāi)防治技術(shù)

煤礦安全技術(shù)平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程模塊單元策劃設(shè)計模塊四

礦井水災(zāi)防治技術(shù)課題任務(wù)相關(guān)知識知識鏈接理論實(shí)踐課題1礦井水治理技術(shù)

任務(wù)1水災(zāi)分析與防治任務(wù)2礦井探放水（1）礦井水（2）礦井水害（3）礦井水災(zāi)致因（1）礦井地面防水措施（2）井下探放水措施22課題2礦井透水處理技術(shù)任務(wù)礦井透水處理（1）礦井透水原因（2）礦井透水預(yù)兆（1）礦井透水避災(zāi)措施（2）被淹井恢復(fù)生產(chǎn)的處理22任務(wù)實(shí)施方法1.理論（應(yīng)知）：互動討論（分學(xué)習(xí)小組）、案例分析與研討；2.技能（應(yīng)會）：演示論證、體驗(yàn)性實(shí)訓(xùn)；3.考核方式：任務(wù)過程考評

知識點(diǎn)：

◆礦井水災(zāi)及其危害◆礦井水災(zāi)致因及發(fā)生規(guī)律

技能點(diǎn)：

◆礦井地面水的防治

◆井下探放水措施任務(wù)描述：礦井水災(zāi)防治是創(chuàng)造良好作業(yè)環(huán)境的一項(xiàng)重要工作，又是預(yù)防水災(zāi)事故的重要技術(shù)措施手段。任務(wù)分析：地表和地下水的存在是引發(fā)水災(zāi)事故的基礎(chǔ)；掌握礦井水源和透水規(guī)律，可以有效地實(shí)施探放水技術(shù)措施及防治礦井透水事故。課題1礦井水治理技術(shù)

一、礦井水的充水源礦井水：礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中由地表和地下流入或滲透到井下的水。

1.地表水

礦井地表大氣降水的積水、河流、湖泊、水庫、池塘水等。特性：

（1）可以通過巖層孔隙、裂隙滲入地下作為地下水的補(bǔ)給水源；（2）通過巖層間接涌入礦井；（3）通過鉆孔或井筒直接涌入礦井造成淹井事故。相關(guān)知識任務(wù)1礦井水災(zāi)分析與治理

2.地下水地下巖層的孔隙水、裂隙水、巖溶水和斷層水等。（1）孔隙水：大氣降水和地表水潛存在巖層孔隙中的水（又稱潛水）。

特性：不承受壓力，只能在重力作用下又高出往低處流動，易造成礦井潰水事故。（2）裂隙水：地下巖層裂隙或溶洞中的水（又稱承壓水）。特性：具有較大的水壓力和水量，易造成礦井突水事故。任務(wù)1礦井水災(zāi)分析與治理巖層孔隙水巖層裂隙涌水巖層溶洞水

（3）斷層水：地下巖層斷層帶中的水。特性：斷層帶是含水層的通道，水量充足、水壓高；采掘工作面接近或通過斷層帶時，易造成突水事故。

3.老空水廢棄的礦井巷道、采空區(qū)的積水（又稱死水）。特性：積水時間長，含大量的H2S有毒氣體；采掘工作面接近或通過老空區(qū)時，易造成短時大量H2S涌出或突水事故。任務(wù)1礦井水災(zāi)分析與治理斷層水老空水

二、礦井水對生產(chǎn)安全的影響

1.惡化生產(chǎn)環(huán)境采掘工作面空氣濕度明顯增加；頂板破碎淋水，煤壁潮濕片幫；勞動條件及生產(chǎn)效率降低等。

2.增加礦井排水費(fèi)用礦井積水量越大，排水費(fèi)用越大。增加煤炭的開采成本。

3.縮短生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命礦井水對各種金屬沒備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用。

4.造成礦井事故（1）井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，造成淹井事故.（2）引起瓦斯爆炸或H2S氣體中毒事故。任務(wù)1礦井水災(zāi)分析與治理

一、礦井水災(zāi)及發(fā)生的條件

礦井水災(zāi)：凡影響生產(chǎn)、威脅采掘工作面或礦井安全的、增加噸煤成本和使礦井局部或全部被淹沒的水害現(xiàn)象。

礦井水災(zāi)發(fā)生的必備條件：

（1）有充足的涌水源；（2）有良好的涌水通道。

任務(wù)1礦井水災(zāi)分析與治理任務(wù)實(shí)施斷層涌水通道鉆孔涌水通道

二、礦井水災(zāi)的致因1.防排水原因（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）礦井排水設(shè)備能力不足或機(jī)電事故，排水設(shè)施平時維護(hù)不當(dāng)造成水災(zāi)；2.水文地質(zhì)與設(shè)計施工原因（1）水文地質(zhì)情況不清，井巷水源區(qū)未執(zhí)行探放水制度，盲目施工作業(yè)；（2）井巷位置設(shè)計在不良地質(zhì)條件中或過分接近強(qiáng)水源區(qū)，施工地壓與水壓作用，引發(fā)頂、底板透水；（3）井巷工質(zhì)量差，嚴(yán)重塌落冒頂、跑砂，導(dǎo)致透水；（4）防探水測量錯誤，導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)；（5）亂采亂掘，破壞防水煤、巖柱造成突水；任務(wù)1礦井水災(zāi)分析與治理1.疏水礦井周圍降水和地表水流不出去，可以開鑿泄洪隧洞，把礦區(qū)內(nèi)的匯集水疏通到礦區(qū)以外。

2.防水在礦井設(shè)計時，井口和丁業(yè)場地應(yīng)該選擇在不受洪水威脅的地點(diǎn)。

3.排水對于洪水季節(jié)河水有倒流現(xiàn)象的礦區(qū)，應(yīng)在泄洪總溝的出口處建立水閘，設(shè)置排洪站。

4.蓄水井口和工業(yè)場地下游的有利地形建筑蓄水庫。

蓄水排水防水疏水工作案例：礦井地面防治水

一、探放水目的與原則

1.探水目的采礦過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面頂?shù)装濉?cè)幫和前方的含水構(gòu)造（包括陷落柱）、含水層、積水老窯等水體的具體位置、產(chǎn)狀等，其目的是為有效的防治礦井水害做好必要的準(zhǔn)備。

2.探水的原則

礦井探水基本原則：采掘工作必須執(zhí)行“有疑必探，先探后掘”。

相關(guān)知識任務(wù)2礦井探放水

二、探水規(guī)定及注意事項(xiàng)

1.探水規(guī)定

煤礦安全規(guī)定：井下生產(chǎn)過程中，采掘工作面遇到下面任何一種情況時，必須確定探水線進(jìn)行探水：（1）采掘進(jìn)工作面接近溶洞、含水層（流砂層、沖積層、各種承壓水的含水層、含水?dāng)鄬踊蚺c地面大量積水區(qū)相通的斷層）；（2）掘進(jìn)工作面接近被淹井巷或有積水的小窯、老空；（3）上層積水，在下層進(jìn)行采掘工作，兩層間垂直距離小于采煤工作面采高的40倍或小于掘進(jìn)巷道高度的10倍；（4）在邊探邊掘區(qū)內(nèi)掘進(jìn)時，掘進(jìn)長度達(dá)到允許掘進(jìn)長度；任務(wù)2礦井探放水

（5）采掘工作面發(fā)現(xiàn)出水征兆；（6）采掘工作面接近各類防水煤柱時；（7）接近可能同河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時；（8）接近有水或稀泥的灌漿區(qū)時；（9）接近其他可能出水地區(qū)時。

2.探水注意事項(xiàng)（1）探水地點(diǎn)要確保與相鄰地區(qū)的工作地點(diǎn)的聯(lián)系，一旦出水，要馬上通知水害威脅地區(qū)的工作人員撤到安全地點(diǎn)。

任務(wù)2礦井探放水（2）打鉆時，要時刻觀察鉆孔的情況，發(fā)現(xiàn)煤層疏松，鉆桿推進(jìn)突然感到輕松或順著鉆桿流出來的水超過供水量時，都要特別注意，這些都是接近或鉆入積水地點(diǎn)的征兆。碰到這種情況，要立即停止鉆進(jìn)，進(jìn)行檢查。如果孔內(nèi)水很大，噴射較遠(yuǎn)，必須馬上固定鉆桿，背緊揮水工作面，如加固煤壁及頂?shù)装濉＃?）探水工作面要經(jīng)常檢查瓦斯及其他有害氣體，當(dāng)瓦斯含量達(dá)1%時，必須停止鉆進(jìn)；達(dá)到1.5%時，必須停止工作，使其降至1%以下，方可開動機(jī)器。任務(wù)2礦井探放水

一、礦井探水鉆孔參數(shù)與布置

1.探水起點(diǎn)的確定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)注在采掘工程圖上。

（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。任務(wù)2礦井探放水任務(wù)實(shí)施（3）警戒線：是從探水線再向外推50～120m計為警戒線，一般用紅色表示。進(jìn)入警戒線時，就應(yīng)注意積水的威脅。任務(wù)2礦井探放水積水線、探水線和警戒線2.探水鉆孔的參數(shù)（1）超前距：探水鉆孔終孔位置應(yīng)始終超前掘進(jìn)進(jìn)工作面一段距離，該段距離稱超前距。一般不小于20m（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。（3）幫距：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。（4）鉆孔密度（孔間距）：允許掘進(jìn)距離終點(diǎn)橫剖面上，探水鉆孔之間的間距。一般不超過3m任務(wù)2礦井探放水

3.探水鉆孔的布置（1）扇形布置：巷道處于三面受水威脅的地段，進(jìn)行搜索性探放老空積水時，探水鉆孔一般按多扇形布置。（2）半扇形布置：在積水區(qū)肯定的掘進(jìn)巷道一側(cè)的探水時，探水鉆孔一般按半扇形布置。任務(wù)2礦井探放水扇形探水鉆孔半扇形探水鉆孔

二、礦井探放水方法

1.老空水的探放（1）先隔離后探放：受地表水補(bǔ)充的老空水及老空的積水量較大，先隔斷或減少其補(bǔ)給水量，再進(jìn)行探水，若隔斷水源有困難無法有效探放時，留設(shè)煤巖柱與生產(chǎn)區(qū)隔開，待到礦井生產(chǎn)后期再進(jìn)行處理。（2）先降壓后探放：水量大、水壓高積水區(qū)，先從頂、底板巖層打穿層放水孔，把水壓降下來后，再沿煤層打探水鉆孔。（3）先堵后探放：老空區(qū)為強(qiáng)含水層水或其它水源淹沒，出水點(diǎn)有很大的補(bǔ)給量時，先封堵出水點(diǎn)，而后再探放水。任務(wù)2礦井探放水

2.斷層水及其他水源的探放（1）探放斷裂構(gòu)造水和巖溶水等時，探水鉆孔沿掘進(jìn)方向的前方及下方布置。底板方向的鉆孔不得少于2個；任務(wù)2礦井探放水

（2）煤層內(nèi)，原則上禁止探放水壓高于1MPa的充水?dāng)鄬铀?、含水層水及陷落柱水等。如確實(shí)需要的，可以先建筑防水閘墻，并在閘墻外向內(nèi)探放水。

任務(wù)2礦井探放水

三、探水與掘進(jìn)之間的配合

1.雙巷配合掘進(jìn)交叉探水掘進(jìn)上山的上方有積水區(qū)存在受水威脅時，采用雙巷掘進(jìn)交叉探水。

2.平巷與斜巷配合探水同一煤層內(nèi)上部掘進(jìn)水平巷道、下部向上掘進(jìn)斜巷時，先水平巷道探水后，斜巷再施工作業(yè)。任務(wù)2礦井探放水平巷與斜巷互相配合探水雙巷配合掘進(jìn)交叉探水

3.隔離式探水巷道掘進(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或在巷道掘進(jìn)工作面預(yù)先砌筑隔水墻，在墻外探水任務(wù)2礦井探放水墻外探水石門探水

四、井下水的防治方法

（一）放水（疏干）

1.老空水的疏放（1）直接放水：當(dāng)水壓不大，不致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)老空水與溶洞水或其他巨大水源有關(guān)系，動水儲量很大，一時排不完或不可能排完的情況下，應(yīng)先堵住出水點(diǎn)，然后排放積水。

2.疏放含水層水

（1）地面疏放水：適用于埋藏較淺、滲透性良好的含水層

（2）井下疏水巷道疏水：適用于已摸清水源，并預(yù)算出涌出量的情況下。任務(wù)2礦井探放水

3.放水時的注意事項(xiàng)（1）放水前必須估計積水量，并要根據(jù)礦井排水能力和水倉容量控制放水?dāng)?shù)量及放水眼的流量。（2）經(jīng)常觀測鉆孔中水量變化情況，特別放老空積水時，當(dāng)水量變小或無水時，應(yīng)反復(fù)多次下鉆至原孔深度或超過原孔深度，以防鉆孔被堵塞，造成放干積水的假象，避免掘進(jìn)時發(fā)生事故。（3）放水過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查孔內(nèi)放出的瓦斯及其他有害氣體的含量，以便采取措施。任務(wù)2礦井探放水

（二）留設(shè)防水煤（巖）柱隔水

防水煤（巖）柱：在水體下、含水層下、承壓含水層上或?qū)當(dāng)鄬痈浇删驎r，為防止地表水或地下水潰入工作地點(diǎn)，需要留出一定寬度或高度的煤（巖）層不采動，這部分煤（巖）層。

1.防水煤（巖）柱類型

（1）斷層防水煤（巖）柱：在導(dǎo)水或含水?dāng)鄬觾蓚?cè)，為防止斷層水潰入井下而留設(shè)煤（巖）柱，或當(dāng)斷層使煤層與強(qiáng)含水層接觸或接近時，為防止含水層水潰入井下而留設(shè)的煤柱。任務(wù)2礦井探放水

（2）井田邊界煤柱：相鄰兩井田以技術(shù)邊界分隔時，為防止一個礦井淹沒（由突水或礦井報廢引起）后影響另一個礦井的安全生產(chǎn)而留設(shè)的煤柱。（3）上、下水平（或相鄰采區(qū)）防水煤（巖）柱：在上、下兩水平（或相鄰兩采區(qū)）之間留設(shè)的防水煤（巖）柱。這種煤（巖）柱為暫時性的煤（巖）柱，在上、下兩水平（或相鄰兩采區(qū)）開采末期或透水威脅消除后，這部分煤（巖）柱中的煤，仍然可以回收出來。

任務(wù)2礦井探放水

（4）水淹區(qū)防水煤（巖）柱：在水淹區(qū)（包括老窯積水區(qū)）四周和上、下水平留設(shè)的防止水淹區(qū)水潰入井下采掘工作面的煤（巖）柱。

（5）地表水體防水煤（巖）柱：為防止采煤后地表水經(jīng)塌陷裂縫潰入井下而留設(shè)的煤（巖）柱。

（6）沖積層防水煤（巖）柱：為防止采煤后上覆沖積層中的強(qiáng)含水層水潰入井下而留設(shè)的煤（巖）柱。

任務(wù)2礦井探放水2.防水煤（巖）柱的留設(shè)原則（1）有突水威脅但又不宜疏放（疏放會造成成本大大提高時）的地區(qū)采掘時，必須留設(shè)防水煤（巖）柱。

（2）同一地點(diǎn)有兩種或兩種以上留設(shè)煤（巖）柱的條件時，所留設(shè)的煤（巖）柱必須滿足各個留設(shè)煤（巖）柱的條件。（3）留設(shè)防水煤（巖）柱所需要的數(shù)據(jù)必須在本地區(qū)取得。鄰區(qū)或外地的數(shù)據(jù)只能參考，如果需要采用，應(yīng)適當(dāng)加大安全系數(shù)。（4）防水巖柱中必須有一定厚度的粘土質(zhì)隔水巖層或裂隙不發(fā)育、含水性極弱的巖層，否則防水巖柱將無隔水作用。

任務(wù)2礦井探放水

（三）設(shè)置水閘門截水

1.設(shè)置水閘門目的礦井發(fā)生水患時，能夠使礦井分區(qū)隔離，縮小災(zāi)情影響范圍，控制水勢危害，確保礦井安全。

2.水閘門類型（1）按門硐數(shù)分單門硐和雙門硐兩種；（2）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；（3）按閘門外形分為矩形、圓形；（4）按止水方式分為橡皮止水、鉛鋅合金止水等等。任務(wù)2礦井探放水

3.水閘門構(gòu)筑要求

（1）確定水閘門位置時，必須注意該處的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，應(yīng)避開斷層破碎帶、巖溶發(fā)育帶、裂隙帶，建在巖石堅硬、穩(wěn)定不滲水的巖層中。同時還要考慮遭受水災(zāi)后能有恢復(fù)生產(chǎn)或繞過事故區(qū)，開拓新區(qū)的可能。

（2）施工前應(yīng)進(jìn)行周密的設(shè)計。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)行適時養(yǎng)護(hù)，并進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

任務(wù)2礦井探放水（3）水閘門必須精心設(shè)計，技術(shù)人員親臨現(xiàn)場指揮，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)定時做開啟試驗(yàn)，并進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。

（5）通過水閘門的水溝，應(yīng)與有閥門的水管相通，管口加鐵篦子，并留設(shè)觀測管孔。

任務(wù)2礦井探放水

（四）設(shè)置水閘墻截水

1.設(shè)置水閘墻目的用來封閉井下局部水患區(qū)和危險隱患區(qū)。即封閉充水工作面或采礦場、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。

2.水閘墻構(gòu)筑方法（1）按設(shè)計開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；（2）在墻體的一定部位裝有管線、壓力表和測壓管；（3）墻體設(shè)有檢查孔道，在孔道上裝有嚴(yán)密的孔蓋；（4）墻體設(shè)有帶高壓閥門的放水管。任務(wù)2礦井探放水

3.水閘墻在構(gòu)筑安全要求

（1）應(yīng)選在圍巖堅硬完整，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）墻體必須堅牢，整個封堵環(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，水閘墻建造過程的鑿槽工作絕對不允許使用炸藥，只能用風(fēng)鎬或手鎬開鑿。

（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)筑閘墻的前半部分(厚2m左右)。任務(wù)2礦井探放水

（五）注漿堵水

1.注漿堵水目的利用制成的水泥漿液通過管道壓入地層裂隙，經(jīng)凝結(jié)、硬化后起到隔絕水源。

2.注漿堵水的應(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。

（2）在建井過程中，當(dāng)井筒或巷道必須穿過含水豐富的含水層或充水?dāng)鄬訒r，如不先堵住水源，就不能掘進(jìn)，無法進(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。任務(wù)2礦井探放水

3.注漿堵水方法

（1）利用水泥漿或化學(xué)漿液，通過鉆孔將水的通道充填住，從而達(dá)到阻住外部水源涌入。（2）可以通過鉆孔投入其它充填物，如鐵球、棉織物等物質(zhì)堵住流水通道。

任務(wù)2礦井探放水

知識點(diǎn)：

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礦井透水特征

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礦井透水預(yù)兆

技能點(diǎn)：

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礦井透水的處理方法

◆

被淹井的恢復(fù)措施任務(wù)描述：預(yù)防礦井透水是保證生產(chǎn)安全的主要技術(shù)措施，正確處理透水事故是恢復(fù)礦井正常生產(chǎn)工作的手段。任務(wù)分析：礦井透水特征和預(yù)兆是預(yù)防事故的基礎(chǔ)；掌握其特征和規(guī)律，可以有效地預(yù)防透水事故。課題2礦井透水處理技術(shù)

一、礦井透水與特征

礦井透水：建設(shè)和生產(chǎn)過程中，地面水和地下水通過各種通道涌入礦井的現(xiàn)象。

1.沖積層水透水主要特征：開始涌水量小，并夾帶泥沙，水質(zhì)發(fā)黃；續(xù)后水量急劇增加。2.老空水透水主要特征：“掛紅”、酸度大、水味澀、有臭雞蛋味、含有大量的SH2氣體等。相關(guān)知識任務(wù)

礦井透水處理

3.斷層水透水

主要特征:水混濁、多為黃色、水無澀味等。4.巖溶水主要特征:多為灰色、帶有臭味、有時出現(xiàn)掛“紅”現(xiàn)象。二、礦井透水預(yù)兆

1.“掛紅”礦井水中含有鐵的氧化物，附著在裂隙表面出現(xiàn)暗紅色水銹。

任務(wù)

礦井透水處理

2.“掛汗”采掘工作面接近積水區(qū)時，水壓力作用下，經(jīng)煤巖裂縫使煤壁、巖壁出現(xiàn)水珠，3.空氣變冷工作面接近大量積水時，氣溫驟然降低，煤壁發(fā)涼，

4.出現(xiàn)霧氣