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文檔簡介

礦山安全第十二章礦山頂板、火災、水災事故預防技術

第一節(jié)

礦山頂板事故預防一、冒頂片幫事故的原因在采礦生產活動中,最常發(fā)生的事故是冒頂片幫事故。冒頂片幫是由于巖石不夠穩(wěn)定,當強大的地壓傳遞到頂板或兩幫時,使巖石遭受破壞而引起的。隨著掘進工作面和回采工作面的向前推進,工作面空頂面積逐漸增大,頂板和周幫礦巖會由于應力的重新分布而發(fā)生某種變形,以致在某些部位出現(xiàn)裂縫,同時巖層的節(jié)理也在壓力作用下逐漸擴大。在此情況下,頂板巖石的完整性就破壞了。由于頂板巖石完整性破壞,便出現(xiàn)了頂板的下沉彎曲,裂縫逐漸擴大,如果生產技術和組織管理不當,就可能形成頂板巖礦的冒落。這種冒落就是常說的冒頂事故,如果冒落的部位處在巷道的兩幫就叫做片幫。冒頂片幫事故,大多數(shù)為局部冒落及浮石引起的,而大片冒落及片幫事故相對較少,因此,對局部冒落及浮石的預防,必須給予足夠的重視。引發(fā)冒頂片幫事故的原因有以下幾方面。

1.采礦方法不合理和頂板管理不善采礦方法不合理,采掘順序、鑿巖爆破、支架放頂?shù)茸鳂I(yè)不妥當,是導致此類事故的重要原因。例如,某礦礦體頂板巖石松軟、節(jié)理發(fā)達斷層裂隙較多,采用了水平分層充填采礦法,加上采掘管理不當,結果使頂板暴露面積過大,致使冒頂事故經常發(fā)生;后來改變了采礦方法,加強了頂板管理,冒頂事故就有了顯著的減少。

2.缺乏有效支護支護方式不當、不及時支護或缺少支架、支架的支撐力和頂板壓力不相適應等是造成此類事故的另一重要原因。例如,某礦采場頂板與底盤的走向斷層相交形成了三角巖構造,對此本應選用木垛與支柱的聯(lián)合支護方案,但只打了40多根立柱,結果頂板來壓后,立柱大部分被壓壞,發(fā)生了冒頂事故。一般在井巷掘進中,遇有巖石情況變壞,有斷層破碎帶時,如不及時加以支護,或支架數(shù)量不足,均易引起冒頂片幫事故。

3.檢查不周和疏忽大意在冒頂事故中,大部分屬于局部冒落及浮石砸死或砸傷人員的事故。這些都是事先缺乏認真、全面的檢查,疏忽大意等原因造成的。冒頂事故一般多發(fā)生于爆破后1~2小時這段時間里。這是由于頂板受到爆炸波的沖擊和震動而產生新的裂縫,或者使原有斷層和裂縫增大破壞了頂板的穩(wěn)固。這段時間往往又正好是工人們在頂板下作業(yè)的時間。

4.浮石處理操作不當浮石處理操作不當引起冒頂事故,大多數(shù)是因處理前對頂板缺乏全面、細致地檢查,沒有掌握浮石情況而造成的,如撬前落后、撬左落有、撬小落大等。此外還有處理浮石時站立的位置不當、撬毛工的操作技術不熟練等原因。有的礦山曾發(fā)生過落下浮石砸死撬毛工的事故,其主要原因就是撬毛工缺乏操作知識,垂直站在浮石下面操作。

5.地質礦床等自然條件不好如果礦巖為斷層、稻曲等地質構造所破壞形成。壓碎帶,或者由于節(jié)理、層理發(fā)達、裂縫多,再加上裂隙水的作用,破壞了頂板的穩(wěn)定性,改變了工作面正常壓力狀況,因而容易發(fā)生冒頂片幫事故。對于回采工作面的地質構造不清楚,頂板的性質不清楚(有的有偽頂,有的無偽頂,還有的無直接頂只有老頂),容易造成冒頂事故。

6.地壓活動有些礦山沒有隨著開采深度的不斷加深而對采空區(qū)及時進行處理,因而受到地壓活動的危害,頻繁引發(fā)冒頂事故。

7.其他原因不遵守操作規(guī)程進行操作,精神不集中,思想麻痹大意,發(fā)現(xiàn)險情不及時處理。工作面作業(yè)循環(huán)不正規(guī),推進速度慢,爆破崩倒支架等,都容易引起冒頂片幫事故。二、冒頂前的預兆大多數(shù)情況下,在冒頂之前,由于壓力的增大,頂板巖石開始下沉,使支架開始發(fā)出斷裂聲,而后逐漸折斷。與此同時,還能聽到頂板巖石發(fā)出“啪、啪”的破裂聲。隨著頂板巖石進一步破碎,在冒落前幾秒鐘,就會發(fā)現(xiàn)頂板掉落小碎石塊,涌水量也逐漸增人。而后便開始冒落。頂板冒落之前,巖石在礦山壓力作用下開始破壞的初期,其破碎的響聲和頻率都很低,常常在井下工作人員還沒有聽到之前,老鼠已有感應。所以在井下巖層大破壞或大冒落之前,有時會看到老鼠“搬家”,甚至可以看到老鼠到處亂竄。在井下工作的人員,當聽到或者看到上述冒頂預兆時,必須立即停止工作,馬上從危險區(qū)撤到安全地點。必須注意的是,有些頂板本來節(jié)理發(fā)育裂縫就較多,有可能發(fā)生突然冒落,而且在冒落前沒有任何預兆三、冒頂片幫事故的預防要防止冒頂片幫事故的發(fā)生,必須嚴格遵守安全技術規(guī)程,從多方面采取綜合預防措施,主要措施如下。(1)選用合理的采礦方法選擇合理、安全的采選礦方法,制定具體的安全技術操作規(guī)程,建立正常的生產秩序和作業(yè)制度,是防止冒頂片幫事故的重要措施。(2)搞好地質調查工作對于工作面推進地帶的地質構造要調查清楚,通過危險地帶時要采取可靠的安全措施。(3)加強工作面頂板的管理與支護和維護為了防止掘進工作面的頂板冒落,永久支架與掘進工作面之間的距離,不得超過3m,如果頂板松軟,這個距離還應縮短。在掘進工作面與永久支架之間,必須架設臨時支架。必須加強工作面頂板的管理,對所有井巷均要定期檢查,如發(fā)現(xiàn)有彎曲,歪斜、腐朽、折斷、破裂的支架,必須及時進行更換或維修。要選擇合理的支護方式,支架要有足夠的強度。采用錨桿支護、噴射混凝土支護、錨噴聯(lián)合支護等方法維護采場和巷道的頂板。支護要及時,不要在空頂下作業(yè)。

(4)及時處理采空區(qū)礦山開采應處理好采礦與空區(qū)處理的關系,采用正確的開采順序,及時充填、支護或崩落采空區(qū)。(5)堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)要堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè),加快工作進度,減少頂板懸露時間。(6)加強對頂板和浮石的檢查與處理浮石是采場和掘進工作面爆破后極為常見的現(xiàn)象,要嚴格檢查和情理浮石,防止浮石掉落而造成傷亡事故??刹捎煤喴追椒ê蛢x器對頂板進行檢查與觀測。常用的簡易方法有木楔法、標記法、聽音判斷法、震動法等。此外,還可采用頂板警報器、機械測力計、鋼弦測壓儀、地音儀等儀器觀測頂板及地壓活動。四、巷道冒頂?shù)奶幚硐锏烂绊敶蠖喟l(fā)生在巖層松軟區(qū)和破碎帶內,巷道冒頂?shù)奶幚響鶕?jù)實際情況,因地制宜地采取相應的措施,下面介紹幾種常用的處理方法。(1)錨噴法在巷道內有壓風系統(tǒng),且圍巖條件允許的情況下,采用錨噴法處理冒頂,不僅節(jié)省時間,節(jié)約材料,而且作業(yè)比較安全,是目前比較廣泛使用的方法。在處理冒頂時,要將浮石處理干凈,清洗巖面,要注意人員和設備的安全。(2)撞楔法撞楔法是一種超前支護法,在超前支架的掩護下,可以使巷道頂扳完全不暴露。這種方法要求每架支架均應牢固可靠,前后支架之間必須用撐柱和執(zhí)釘連結成整體。(3)木垛法當冒落的范圍不大,且冒落區(qū)頂板在一定時間內尚能保持平衡狀態(tài)時,可采用木垛法。(4)穿梁護頂法當冒頂高度不大但長度較大,用木垛法難以處理時,可采用穿梁護頂法。(5)人工假頂法當巷道冒頂嚴重,其他方法難以處理時,可采用鉆孔注漿形成人工假頂?shù)姆椒ㄌ幚?。一、概述礦山火災,是指礦山企業(yè)內所發(fā)生的火災。根據(jù)火災發(fā)生的地點不同,可分為地面災和井下火災兩種。凡是發(fā)生在礦井工業(yè)場地的廠房、倉庫、井架、露天礦場、礦倉、貯礦堆等處的火災,叫地面火災;凡是發(fā)生在井下調室、巷道、并簡、采場、井底車場以及采空區(qū)等地點的火災,叫井下火災。當?shù)孛婊馂牡幕鹧婊蛴伤a生的火災氣體、煙霧隨同風流進人井下,威脅礦井生產和工人安全的,也叫井下火災。井下火災與地面火災不同,井下空間有限,供氧量不足。假如火源不靠近通風風流,則火災只是在有限的空氣流中緩慢地燃燒,沒有地面火災那么大的火焰,但卻生成大量有毒有害氣體,這是井下火災易于造成重大事故的一個重要原因。另外,發(fā)生在采空區(qū)或礦柱內的自燃火災,是在特定條件下,由礦巖氧化自熱轉為自燃的。根據(jù)火災發(fā)生的原因,可分外因火災和內因火災兩種。(1)外因火災(也稱外源火災)是由外部各種原因引起的火災。例如,明火(包括火柴點火、吸煙、電焊、氧焊、明火燈等)所引燃的火災;油料(包括潤滑油、變壓器油、液壓設備用油、柴油設備用油、維修設備用油等)在運輸、保管和使用時所引起的火災;炸藥在運輸、加第二節(jié)礦山火災事故預防技術工和使用過程中所引起的火災;機械作用(包括摩擦、震動沖擊等)所引起的火災;電氣設備(包括動力線、照明線、變壓器、電動設備等)的絕緣損壞和性能不良所引起的火災。(2)內因火災(也稱自燃火災)是由礦巖本身的物理和化學反應熱所引起的。內因火災的形成除礦巖本身有氧化自熱特點外,還必須有聚熱條件。當熱量得到積聚時,必燃會產生升溫現(xiàn)象,溫度的升高又導致礦巖的加速氧化,發(fā)生惡性循環(huán),當溫度達到該種物質的發(fā)火點時,則導致自燃火災的發(fā)生。內因火災的初期階段通常只是緩慢地增高井下空氣溫度和濕度,空氣的化學成分發(fā)生很小的變化,一般不易被人們所發(fā)現(xiàn),也很難找到火源中心的準確位置。因此,撲滅此類火災比較困難。內因火災燃燒的延續(xù)時間比較長,往往給井下生產和工人的生命安全造成潛在威脅,所以防止井下內因火災的發(fā)生與及時發(fā)現(xiàn)控制災情的發(fā)展有著十分重要的意義。二、外因火災的發(fā)生原因、預防與撲滅

(一)外因火災的發(fā)生原因在我國非煤礦山中,礦山外因火災絕大部分是木支架與明火接觸,電氣線路、照明和電氣設備的使用和管理不善,在井下違章進行焊接作業(yè)、使用火焰燈、吸煙或無意、有意點火等外部原因所引起的。隨著礦山機械化、自動化程度的提高,因電氣原因所引起的火災比例會不斷增加,這就要求在設計和使用機電設備時,應嚴格遵守電氣防火條例,防止因短路、過負荷、接觸不良等原因引起火災。礦山地面火災則主要是由于違章作業(yè),粗心大意所致。引起外因火災的原因有:

1.明火引起的火災與爆炸在井下使用電石燈照明、吸煙或無意有意點火所引起的火災占有相當大的比例。電石燈火焰與蠟紙、碎木材、油棉紗等可燃物接觸,很容易將其引燃,如果撲滅不及時,便會發(fā)生火災。非煤礦山井下,一般不禁止吸煙,未熄滅的煙頭隨意亂扔,遇到可燃物是很危害的。據(jù)測定結果顯示,香煙在燃燒時,中心最高溫度可達650~750攝氏度,表面溫度達350~450攝氏度。如果被引燃的可燃物是易燃的,有外在風流,就很可能釀成火災。冬季的北方礦山在井下點燃木材取暖,會使風流污染,有時造成局部火災。一個木支架燃燒,它所產生的一氧化碳就足夠在一段很長的巷道中引起中毒或死亡事故。

2.爆破作業(yè)引起的火災爆破作業(yè)中發(fā)生的炸藥燃燒及爆破原因引起的硫化礦塵燃燒、木材燃燒,爆破后因通風不良造成可燃性氣體聚集而發(fā)生燃燒、爆炸都屬爆破作業(yè)引起的火災。近年來,這類燃燒事故時有發(fā)生,造成人員傷亡和財產損失。其直接原因可以歸納為:在常規(guī)的炮孔爆破時,引燃硫化礦塵;某些采礦方法(如崩落法)采場爆破產生的高溫引燃采空區(qū)的木材;大爆破時,高溫引燃黃鐵礦粉末、黃鐵礦礦塵及木材等可燃物;爆破產生的碳、氫化合物等可燃性氣體積聚到一定濃度,遇摩擦、沖擊或明火,便會發(fā)生燃燒甚至爆炸。必須指出,炸藥燃燒不同于一般物質的燃燒,它本身含有足夠的氧,無需空氣助燃,燃燒時沒有明顯的火焰,而是產生大量有毒有害氣體。燃燒初期,生成大量氮氧化物,表面呈棕色,中心呈白色。氮氧化物的毒性比一氧化碳更為劇烈,嚴重者可引起肺水腫造成死亡,所以在處理炮煙中毒患者時,要分辨清楚是哪種氣體中毒。在井下空間有限的條件下,炸藥燃燒時生成的大量氣體,因膨脹、摩擦、沖擊等原因而產生巨大的響聲。

3.焊接作業(yè)引起的火災

在礦山地面、井口或井下進行氣焊、切割及電焊作業(yè)時,如果沒有采取可靠的防火措施,由焊接、切割產生的火花及金屬熔融體遇到木材、棉紗或其他可燃物,便可能造成火災。特別是在比較干燥的木支架進風井筒進行提升設備的檢修作業(yè)或其他動火作業(yè)時,因切割、焊接產生火花及金屬熔融體未能全部收集而落人井筒,又沒有用水將其熄滅,便很容易引燃木支架或其他可燃物,若撲滅不及時,往往釀成重大火災事故。據(jù)測定結果,焊接、切割時飛散的火花及金屬熔融體碎粒的溫度高達1500~2000攝氏度,其水平飛散距離可達10m,在井筒中下落的距離則可大于10m。由此可見,這是一種十分危險的引火源。

4.電氣原因引起的火災電氣線路、照明燈具、電氣設備的短路、過負荷,容易引起火災。電火花、電弧及高溫赤熱導體極易引燃電氣設備、電纜等的絕緣材料。有的礦山用燈泡烘烤爆破材料或用電爐、大功率燈泡取暖、防潮,引燃了炸藥或木材,造成嚴重的火災、中毒、爆炸事故。用電發(fā)生過負荷時,導體發(fā)熱容易使絕緣材料烤干、燒焦,并失去其絕緣性能,使線路發(fā)生短路,遇有可燃物時,極易造成火災。帶電設備元件的切斷、通電導體的斷開及短路現(xiàn)象發(fā)生都會形成電火花及明火電弧,瞬間達到1500~2000℃以上的高溫,而引燃其他物質。井下電氣線路特別是臨時線路接觸不良,接觸電阻過高是造成局部過熱引起火災的常見原因。白熾燈泡的表面溫度40W以下的為70~90攝氏度,60~500W的為80~110攝氏度,1000W以上的為100~130攝氏度。當白熾燈泡打破而燈絲未斷時,鎢絲最高溫度可達2500攝氏度左右。這些都能構成引火源,引起火災發(fā)生。隨著礦山機械化、自動化程度不斷提高,電器設備、照明和電器線路更趨復雜。電器保護裝置選擇、使用、維護不當,電器線路敷設混亂往往是引起火災的重要原因之一。

(二)外因火災的預防礦井每年應編制防火計劃。該計劃的內容包括防火措施、撤出人員和搶救遇難人員的路線,撲滅火災的措施,調度風流的措施,各級人員的職責等。防火計劃要根據(jù)采掘計劃、通風系統(tǒng)和安全出口的變動及時修改。礦山應規(guī)定專門的火災信號,當井下發(fā)生火災時,能夠迅速通知各工作地點的所有人員及時撤出災險區(qū)。安裝在井口及井下人員集中地點的信號,應聲光兼?zhèn)?。當井下發(fā)生火災時風流的調度,主要通風機繼續(xù)運轉或反風,應根據(jù)防火計劃和具體情況,做出正確判斷,由安全部門和總工程師決定;離城市15km以上的大、中型礦山,應成立專職消防隊;小型礦山應有兼職消防隊;自然發(fā)火礦山或有瓦斯的礦山應成立專職礦山救護隊。救護隊必須配備一定數(shù)量的救護設備和器材,并定期進行訓練和演習。對工人也應定期進行自救教育和自救互救訓練。

1.一般要求(1)地面火災對于礦山地面火災,應遵照中華人民共和國公安部關于火災、重大火災和特大火災的規(guī)定進行統(tǒng)計報告。礦山地面防火,應遵守《中華人民共和國消防條例》和當?shù)叵罊C關的要求。對于各類建筑物、油庫、材料場和炸藥庫、倉庫等建立防火制度,完善防火措施,配備足夠的消防器材。各廠房和建筑物之間,要建立消防通道。消防通道上不得堆積各種物料,以利于消防車輛通行。礦山地面必須結合生活供水管道設計地面消防水管系統(tǒng),井下則結合作業(yè)供水管道設計消防水管系統(tǒng)。水池的容積和管道的規(guī)格應考慮兩者的用水量。(2)井下火災井下火災的預防應按照中華人民共和國冶金工業(yè)部制訂的《冶金礦山安全規(guī)程》有關條款的要求,由安全部門組織實施。其一般要求是:對于進風井筒、井架和井口建筑物、進風平巷,應采用不燃性材料建筑;對于已有的木支架進風井筒、平巷要求逐步更換;用木支架支護的豎、斜井井架,井口房、主要運輸巷道、井底車場和調室要,設置消防水管;如果用生產供水管兼作消防水管,必須每隔50~100m安設支管和供水接頭;井口木料廠、有自然發(fā)火的廢石堆(或礦石堆)、爐渣場,應布置在距離進風口主要風向的下風側80m以外的地點并采取必要的防火措施;主要扇風機房和壓人式輔助扇風機房、風碉及空氣預熱風道、井下電機車庫、井下機修及電機調室、變壓器調室、變電所、油庫等,都必須用不燃性材料建筑,調室中有醒目的防火標志和防火注意事項,并配備相應的滅火器材;井下應配備一定數(shù)量的自救器,集中存放在合適的場所,并應定期檢查或更換,在危險區(qū)附近作業(yè)的人員必須隨身攜帶以便應急;井下各種油類,應分別存放在專用的碉室中,裝油的鐵桶應有嚴密的封蓋;貯存動力用油的調室應有獨立的風流并將污風匯人排風巷道,儲油量一般不超過三晝夜的用量;井下柴油設備或液壓設備嚴禁漏油,出現(xiàn)漏油時要及時修理,每臺柴油設備上應配備滅火裝置;設置防火門。為防止地面火災波及井下,井口和平調口應設置防火金屬井蓋或鐵門。各水平進風巷道,距井筒50m處應設置不燃性材料構筑的雙重防火門,兩道門間距離5~10m。

2.幾種常見火災的預防措施(1)預防明火引起火災的措施為防止井口火災和污染風流,禁止用明火或火爐直接接觸的方法加熱井內空氣,也不準用明火烤熱井口凍結的管道;井下使用過的廢油、棉紗、布頭、油氈、蠟紙等易燃物應放人蓋嚴的鐵桶內,并及時運至地面集中處理;在大爆破作業(yè)過程中,要加強對電石燈、吸煙等明火的管制,防止明火與炸藥及其包裝材料接觸引起燃燒、爆炸;不得在井下點燃蠟紙作照明,更不準在井下用木材生火取暖;特別對有民工采礦的礦山,更要加強明火的管理。(2)預防焊接作業(yè)引起火災的措施在井口建筑物內或井下從事焊接或切割作業(yè)時,要嚴格按照安全規(guī)程執(zhí)行和報總工程師批準,并制定出相應的防火措施;必須在井筒內進行焊接作業(yè)時,須派專人監(jiān)護防火工作,焊接完畢后,應嚴格檢查和清理現(xiàn)場;在木材支護的井筒內進行焊接作業(yè)時,必須在作業(yè)部位的下面設置接收火星、鐵渣的設施,并派專人噴水,及時撲滅火星;在井口或井筒內進行焊接作業(yè)時,應停止井筒中的其他作業(yè),必要時設置信號與井口聯(lián)系,以確保安全。(3)預防爆破作業(yè)引起的火災對于有硫化礦塵燃燒、爆炸危險的礦山,應限制一次裝藥量,并填塞好炮泥,以防止礦石過分破碎和爆破時噴出明火,在爆破過程中和爆破后應采取噴霧灑水等降塵措施;對于一般金屬礦山,要按《爆破安全規(guī)程》要求,嚴格對炸藥庫照明和防潮設施的檢查,應防止工作面照明線路短路和產生電火花而引燃炸藥,造成火災;無論進行露天臺階爆破或井下爆破作業(yè)時,均不得使用在黃鐵礦中鉆孔時所產生的粉末作為填塞炮孔的材料;大爆破作業(yè)時,應認真檢查運藥路線,以防止電氣短路、頂板冒落、明火等原因引燃炸藥,造成火災、中毒、爆炸事故;爆破后要進行有效的通風,防止可燃性氣體局部積聚,達到燃燒或爆炸限而引起的燒傷或爆炸事故。(4)預防電氣方面引起的火災井下禁止使用電熱器和燈泡取暖、防潮和烤物,以防止熱量積聚而引燃可燃物造成火災;正確地選擇、裝配和使用電氣設備及電纜,以防止發(fā)生短路和過負荷。注意電路中接觸不良,電阻增加發(fā)生熱現(xiàn)象,正確進行線路聯(lián)接、插頭聯(lián)接、電纜聯(lián)接、燈頭聯(lián)接等;井下輸電線路和直流回饋線路,通過木質井框、井架和易燃材料的場所時,必須采取有效的防止漏電或短路的措施;變壓器、控制器等用油,在倒人前必須干燥,清除雜質,并按有關規(guī)程與標準采樣,進行理化性質試驗,以防引起電氣火災;嚴禁將易燃易爆器材存放在電纜接頭、鐵道接頭、臨時照明線燈頭接頭或接地極附近,以免因電火花引起火災。

(三)外因火災的撲滅無論發(fā)生在礦山地面或井下的火災,都應立即采取一切可能的方法直接撲滅,并同時報告消防、救護組織,以減少人員和財產的損失。對于井下外因火災,要依照礦井防火計劃,首先將人員撤離危險區(qū),并組織人員,利用現(xiàn)場的一切工具和器材及時滅火。要有防止風流自然反向和有毒有害氣體蔓延的措施;撲滅井下火災的方法主要有直接滅火法、隔絕滅火法和聯(lián)合滅火法。(1)直接滅火法是用水、化學滅火器、砂子或巖粉、泡沫劑、惰性氣體等,直接在燃燒區(qū)域及其附近滅火,以便在火災初起時迅速地撲滅。在礦山,可以利用消防水管、橡膠水管、噴霧器和水槍等進行滅火。(2)隔絕滅火法當井下火災不能用直接滅火法撲滅時,必須迅速封閉火區(qū),切斷氧氣供給。經過相當時間以后,由于火區(qū)氧氣消耗殆盡,火災最終熄滅。封閉火區(qū)的工作必須由礦總工程師負責領導。為了有效地切斷氧氣供給,應在通往火區(qū)的所有巷道內構筑防火墻,并且堵住一切可能的漏風通道。封閉火區(qū)時,在確保安全的前提下應盡量縮小封閉火區(qū)的范圍,并必須指定專人檢查瓦斯、氧氣、一氧化碳,煤塵以及其他有害氣體和風流的變化,采取防止瓦斯、煤塵爆炸和人員中毒的安全措施。(3)聯(lián)合滅火法即在封閉火區(qū)后再輔以其他滅火措施,如灌漿或灌惰性氣體和調節(jié)風壓法等?;饏^(qū)范圍大,火源位置不大確切時,應對整個火區(qū)灌注大量泥漿?;饏^(qū)范圍小且火源位置已準確掌握時,就可在火源附近打鉆注漿。用惰性氣體滅火,就是向火區(qū)輸送二氧化碳、氮氣或爐煙等惰性氣體,以降低火區(qū)內的氧氣含量,增加密閉區(qū)的氣壓,減少漏風,從而加速火災的熄滅。調節(jié)風壓法滅火,其實質是調節(jié)火區(qū)進、回風側密閉之間的風壓差,減少向火區(qū)的漏風,加速滅火三、內因火災的發(fā)生原因及影響因素

(一)內因火災的發(fā)生原因堆積的含硫礦物或碳質頁巖與空氣接觸時,會發(fā)生氧化而放出熱量。若氧化生成的熱量大于向周圍散發(fā)的熱量時,則該物質能自行增高其溫度,這種現(xiàn)象就稱為自熱。隨著溫度的升高,氧化加劇,同時放熱能力也因而增高。如果這個關系能形成熱平衡狀態(tài),則溫度停止上升,自熱現(xiàn)象中止,并且通常在若干時間后即開始冷卻。但有時在一定外界條件下,局部的熱量可以積聚,物質便不斷加熱,直到其著火溫度,即引起自燃。如果物質在氧化過程中所產生的熱量低于周圍介質所能散發(fā)的熱量,則無升溫自熱現(xiàn)象。因此,物質的自熱、自燃與否都是由下列三個基本因素決定的:該可燃物質的氧化特性、空氣供給的條件、可燃物質在氧化或燃燒過程中與周圍介質熱交換的條件。第一個因素是屬于物質發(fā)生自燃的內在因素,僅取決于物質的物理化學性質;而后兩個因素則是外在因素。硫化礦在成礦過程中,由于溫度和壓力的不同往往在同一礦床中有多種類型的礦物。由于成礦后長期的淋漓、風化等物理化學作用,同一礦物也會隨之出現(xiàn)結構構造差異很大的情況。在同一礦床中,由于各種礦物內在性質的不同,因此必須對每一類型的礦石做深入細致的試驗研究,從中找出有自燃傾向性的礦石。礦體頂板巖層為含硫碳質頁巖(特別是黃鐵礦在碳質頁巖中以星點狀態(tài)存在)時,當頂板巖層被破壞后,黃鐵礦和單質碳與空氣接觸也同樣可以產生氧化自熱到自燃的現(xiàn)象。

任何一種礦巖自燃的發(fā)生,即為礦巖的氧化過程。在整個過程中,由于氧化程度的不同,必然呈現(xiàn)出不同的發(fā)展階段,因此可把礦巖自燃的發(fā)生劃分為氧化、自熱和自燃三個階段。這三個階段可用礦巖的溫升來表示,根據(jù)礦巖從常溫到自燃整個溫升過程的激化程度,可定為:常溫至100攝氏度礦巖水分蒸發(fā)界限為低溫氧化階段,100攝氏度至礦巖著火溫度為高溫氧化階段,礦巖著火溫度以仁為燃燒階段。任何一種礦巖的自燃必須經過上述溫升的三個階段,因而礦巖是否屬于自燃礦巖,必須根據(jù)溫升的三個階段來確定。必須指出,由于礦巖氧化是隨著溫度的升高而加劇的,因此,如何設法控制礦巖溫度不高于100攝氏度是防止礦巖自燃的關鍵。但要做到這一點,難度也是很大的。

(二)內因火災的主要影響因素

1.礦巖的物理化學性質礦巖的物理化學性質對礦巖的自燃有著重要作用,主要影響因素有:礦巖的物質組成和硫的存在形式、礦巖的脆性和破碎程度、礦巖的水分、PH值以及不同的化學電位。礦巖中的惰性物質(尤其是碳酸鹽類礦物)對礦巖的自燃起抑制作用。

礦巖的物質組成和硫的存在形式是決定礦巖自燃傾向的重要因素。含硫量的多少不能作為衡量自燃火災能否發(fā)生的判據(jù),它只是與火災規(guī)模有關系。因為各種礦巖的放熱能力是隨著礦巖中含硫量的增加而增長的。礦巖的破碎程度對礦巖的氧化性有影響,松脆的和破碎程度大的礦巖,由于氧化表面積增大而加快其氧化速度;并且礦巖的破碎也降低了它的著火溫度,所以變得更容易自燃。水分和PH值對礦巖的氧化性有顯著的影響,一般濕礦巖的氧化速度要比于礦巖快,PH值低的礦巖更易氧化。礦巖中常含有多種帶有不同化學電位的物質。當?shù)V巖在有水分參與反應的氧化過程中,各物質成分間因電位的不同將產生電流,因而加速了氧化作用。

2.礦床賦存條件硫化礦床自燃與礦體厚度、傾角等有關系。礦體的厚度愈厚,傾角愈大,則火災的危險性也愈大。因為急傾斜的礦體遺留在采空區(qū)內的木材和碎礦石易于集中,礦柱易受壓破壞,且采空區(qū)較難嚴密隔離。

3.供氧條件

供氧條件是礦巖氧化自燃的決定因素。在開采的條件下,為保證人員呼吸并將有毒有害氣體、粉塵等稀釋到安全規(guī)程規(guī)定的允許濃度以下,需要向井下送人大量新鮮空氣,這些新鮮空氣能使礦巖進行充分的氧化反應。但大量供給空氣又能將礦石氧化所產生的熱量帶走,破壞了聚熱條件。

4.水的影響水能促進黃鐵礦的氧化,是一種供氧劑。但過量的水能帶走熱量,水汽化時要吸收大量熱,同時生成的Fe(OH)3。是一種膠狀物,會使礦石產生膠結,故水又是一種抑制劑。

5.同時參與反應的礦量參與反應的礦石和粉礦越多,自然的叱險性越大,反之則危險性減小。此外,溫度也是一個很重要的影響因素。因為礦巖的氧化自熱是隨著溫度的升高而加快的。四、內因火滅的預防與撲滅

(一)內因火災發(fā)火前的征兆能盡早而又準確地識別礦井內因火災的初期征兆,對于防止火災的發(fā)生和及時撲滅火災都具有極其重要的意義。井下初期內因火災可以從以下幾方面進行識別。

1.火災孕育期的外部征兆火災孕育期的外部征兆是指人的感覺器官能直接感受到的征兆,屬于此類的有:礦物氧化時生成的水分會增加空氣的濕度,在巷道內能看到有霧氣或巷道壁“出汗”,這是火災孕育期最早的外部征兆,但并不是惟一可靠的;在硫化礦井中,當硫化礦物氧化時出現(xiàn)二氧化硫強烈的刺激性臭味,這種臭味標志著礦內火災將要發(fā)生,是較可靠的征兆;人體器官對于不正常的大氣會有不舒服的感覺,如頭痛、悶熱、裸露皮膚微疼、精神感到過度興奮或疲乏等,但這種感覺不能看作是火災孕育期的可靠征兆;井下溫度增高。上述火災外部征兆的出現(xiàn)已是礦物或巖石在氧化自熱過程相當發(fā)達的階段,因此,為了鑒別自燃火災的最早階段,尚需利用適當?shù)膬x器進行測定分析。

2.礦內空氣成分礦內空氣分析法是目前礦山中應用最廣而且也是比較可靠的方法。該法的實質是在有自燃危險的地區(qū)內,經常系統(tǒng)地采取空氣試樣進行分析,以觀測礦內空氣成分的變化。根據(jù)分析結果,便可以確定自燃過程的開始及其發(fā)展動態(tài)。在金屬礦井中,除了一氧化碳外,當?shù)V內大氣中經常出現(xiàn)二氧化硫且逐漸增高時,才可作為鑒別火災發(fā)生的必然征兆。但是二氧化硫容易溶解于水,硫化礦在氧化自熱的初期階段它在空氣中的含量微小,不易為人們的嗅覺所覺察,必須依靠氣體分析法才能鑒別出來。應當注意,在很多情況下偶然遇到的孤立現(xiàn)象并不能作為判斷火災有無的可靠征兆。唯有在礦井巷道的空氣中一氧化碳、二氧化硫、二氧化碳、硫化氫等氣體的濃度穩(wěn)定上升且該區(qū)內溫度出現(xiàn)逐漸增高等現(xiàn)象時,才能夠被認為是內因火災較可靠的初期征兆。

3.礦內空氣和礦巖溫度為了準確掌握自燃發(fā)展的動態(tài)與火源位置,最好將氣體分析法與測溫法結合起來同時進行??諝馀c水的溫度可用普通溫度計或留點溫度計測定。而測定礦體和圍巖的溫度時,亦可用留點溫度計或熱電偶置于待測的鉆孔內,并將鉆孔口用木栓塞住。測定采空區(qū)礦巖的自熱發(fā)展過程,可用遠距離電阻溫度計或熱電偶測溫法測定其中的溫度變化。測定地面鉆孔內的巖石溫度時,可用熱電偶或溫度傳感器測定。將同一水平面或同一垂直面所測得的各測點溫度標在相應測區(qū)的水平或垂直截面圖中,然后把溫度相同的測點連接起來,便成為地層等溫線圖。根據(jù)測得的等溫線圖的變化,即能掌握自燃發(fā)展的動態(tài)并能大致找出火源中心位置。

4.礦井水的成分在硫化礦井中,從自熱地區(qū)流出來的水,其成分與非自熱區(qū)流出的水是不同的。因此,可以根據(jù)對水的分析來判斷火源的存在c通常分析礦井水要測定下列內容:游離硫酸或硫酸根離子的含量,鈣、鎂、鐵等離子的含量,水的PH值降低量,水溫的逐漸增高數(shù)。井下水的酸性增加、鐵和硫酸根等離子含量的增多,PH值的逐漸降低和水溫的增高,在一定條件下可以認為是硫化礦井中內因火災的初期征兆。另外,還可用電測和磁測法判斷內因火災的初期征兆。電測一般用電位測量法測量由于正在進展中的火源的影響而發(fā)生在巖石中的電位。磁測法的原理就是利用地球磁場的磁性變化,由于火區(qū)的高溫氧化使鐵發(fā)生磁化作用,因而引起磁性變化,根據(jù)其變化大小進行判斷。

(二)內因火災的預防方法

1.預防內因火災的管理原則

有自燃發(fā)火可能的礦山,地質部門向設計部門所提交的地質報告中必須要有“礦巖自燃傾向性判定”內容;貫徹以防為主的精神,在采礦設計中必須采取相應的防火措施;各礦山在編制采掘計劃的同時,必須編制防滅火計劃;自燃發(fā)火礦山盡可能掌握各種礦巖的發(fā)火期,采取加快回采速度的強化開采措施,每個采場或盤區(qū)爭取在發(fā)火期前采完。但是,由于發(fā)火機理復雜影響因素多實際上很難掌握礦巖的發(fā)火期。

2.開采方法方面的防火要求對開采方法方面的防火要求是使礦巖在空間上和在時間上盡可能少受空氣氧化作用以及萬一出現(xiàn)自熱區(qū)時易于將其封閉。主要措施有采用脈外巷道進行開拓和采準,以便易于迅速隔離任何發(fā)火采區(qū);制定合理的回采順序。礦石有自燃傾向時,必須考慮下述因素:礦石的損失量及其集中程度,遺留在采空區(qū)中的木材量及其分布情況,對采空區(qū)封閉的可能性及其封閉的嚴密性,提高回采強度,嚴格控制一次崩礦量。其中前兩個因素和回采強度以及控制崩礦量尤為重要;在經濟合理的前提下,盡量采用充填采礦法。此外,及時從采場清除粉礦堆,加強頂板和采空區(qū)的管理工作也是值得注意的。

3.礦井通風方面的防火要求實踐表明,內因火災的發(fā)生往往是在通風系統(tǒng)紊亂、漏風量大的礦井里較為嚴重。所以有自燃危險的礦井的通風必須符合下列主要要求:(1)應采用扇風機通風,不能采用自然通風,而且扇風機風壓的大小應保證使不穩(wěn)定的自然風壓不發(fā)生不利影響;應使用防腐風機和具有反風裝置的主要通風機,并須經常檢查和試驗反風裝置及井下風門對反風的適應性。(2)結合開拓方法和回采順序,選擇相應的合理的通風網路和通風方式,以減少漏風;各工作采區(qū)盡可能采用獨立風流的并聯(lián)通風,以便降低礦井總風壓。減少漏風量以及便于調節(jié)和控制風流。實踐證明,礦巖有自燃傾向的礦井采用壓抽混合式通風方式較好。(3)加強通風系統(tǒng)和通風構筑物的檢查和管理,注意降低有漏風地點的巷道風壓;嚴防向采空區(qū)漏風;提高各種密閉設施的質量。(4)為了調節(jié)通風網路而安設風窗、風門、密閉和輔助通風機時,應將它們安裝在地壓較小、巷道周壁無裂縫的位置,同時還應密切注意有了這些通風設施以后,是否會使本來穩(wěn)定且對防火有利的通風網路變?yōu)閷νL不利。

(5)采取措施,盡量降低進風風流的溫度,其做法有在總進風道中設置噴霧水幕;利用脈外巷道的吸熱作用,降低進風風流的溫度。

4.主要防火措施(1)封閉采空區(qū)或局部充填隔離防火這種方法的實質是將可能發(fā)生自燃的地區(qū)封閉,隔絕空氣進人,以防止氧化。對于礦柱的裂縫,一般用泥漿堵塞其人口和出口,而對采空區(qū)除堵塞裂縫外,還在通達采空區(qū)的巷道口上建立密閉墻。井下密閉按其作用分為臨時的和永久的兩種。有用井下片石、塊石代替磚的或用砂袋壘砌的加強式密閉墻等。用密閉墻封閉采空區(qū)以后,要經常進行檢查和觀測防火的狀況、漏人風量、密閉區(qū)內的空氣溫度和空氣成分。由于任何密閉墻都不能絕對嚴密,因而必須設法降低密閉區(qū)的進風側和回風側之間的風壓差。當發(fā)現(xiàn)密閉區(qū)內仍有增溫現(xiàn)象時,應向其內注入泥漿或其他滅火材料。(2)黃泥注漿防滅火向可能發(fā)生和已經發(fā)生內因火災的采空區(qū)注入泥漿是一個主要的有效的預防和撲滅內因火災的方法。泥漿中的泥土沉降下來,填充注漿區(qū)的空隙,嵌人縫隙中并且包裹礦巖和木料碎塊,水過濾出來。這一方法的防火作用在于隔斷了礦巖、木料同空氣的接觸,防止氧化;加強了采空區(qū)密閉的嚴密性,減少漏風;如果礦巖已經自熱或自燃,泥漿也起冷卻作用,降低密閉區(qū)內的溫度,阻止自燃過程的繼續(xù)發(fā)展。(3)阻化劑防滅火阻化劑防滅火是采用一種或幾種物質的溶液或乳濁液噴灑在礦柱、礦堆上或注人到采空區(qū)等易于自燃或已經自燃的地點,降低硫化礦石的氧化能力,抑制氧化過程。這種方法對缺土、缺水礦區(qū)的防滅火有重要的現(xiàn)實意義。阻化劑溶液的防滅火作用是阻化劑吸附于硫化礦石的表面形成穩(wěn)定的抗氧化的保護膜,降低硫化礦石的吸氧能力;溶液蒸發(fā)吸熱降溫,降低硫化礦石的氧化活性。常用的阻化劑有氯化鈣、氯化鎂、熟石灰(氫氧化鈣)、鹵粉、膨潤土及水玻璃(硅酸鈉)、磷酸鹽等無機物,以及某些有機工業(yè)的廢液,如堿性紙漿廢液、煉鎂廢濃、石油副產品的堿乳濁液等。根據(jù)現(xiàn)場試驗證明,當?shù)V石溫度大于60℃時,用2056的氨化鈣溶液處理,技術經濟效果較為理想;在局部明火區(qū),則以濃度為50%的氮化鈣溶液進行處理,效果較好。為了提高阻化劑溶液的阻化效果,可加人少量濕潤劑。濕潤劑最好選用其本身就有阻化作用的表面活性物質,如脂肪族氨基磺酸鎮(zhèn)或氯化鈣等本法與黃泥注漿相比,具有工藝系統(tǒng)簡單、投資少,耗水量少等優(yōu)點。但是某些阻化劑(氯化鈣、氯化鎂)溶液一旦失去水分,就不能起到阻止氧化的作用,且氯化物溶液對金屬有一定的腐蝕作用。

(三)內因火災的撲滅方法撲滅礦井內因火災的方法可分為四大類:直接滅火法、隔絕滅火法、聯(lián)合滅火法、均壓滅火法。

1.直接滅火法直接滅火法是指用滅火器材在火源附近宜接進行滅火,是一種積極的方法。直接滅火法一般可以采用水或其他化學滅火劑、泡沫劑、惰性氣體等,或是挖除火源。用水滅火時必須注意,保證供給充足的滅火用水,同時還應使水及時排出,勿讓高溫水流到鄰區(qū)而促進相鄰區(qū)的礦巖氧化;保證滅火區(qū)的正常通風,將火災氣體和蒸氣排到回風道去,同時還應隨時檢測火區(qū)附近的空氣成分;火勢較猛時,先將水流射往火源外圍,逐漸通向火源中心。對于范圍較小的火災也可以采用化學藥劑等其他的滅火方法直接滅火。挖除火源是將燃燒物從火源地取出立即澆水冷卻熄滅,這是消滅火災最徹底的方法。但是這種方法只有在火災剛剛開始尚未出現(xiàn)明火或出現(xiàn)明火的范圍較小,人員可以接近時才能使用。

2.隔絕滅火法隔絕滅火法是在通往火區(qū)的所有巷道內建筑密閉墻,并用黃土、灰漿等材料堵塞巷道壁上的裂縫,填平地面塌陷區(qū)的裂隙以阻止空氣進人火源,從而使火因缺氧而熄滅。絕對不透風的密閉墻是沒有的,因此若單獨使用隔絕法,則往往會拖延滅火時間,較難達到徹底滅火的目的。只有在不可能用直接滅火法或者沒有聯(lián)合滅火法所需的設備時,才用密閉墻隔絕火區(qū)作為獨立的滅火方法。

3.聯(lián)合滅火法當井下發(fā)生火災不能用直接滅火法消滅時,一般均采用聯(lián)合滅火法。此方法就是先用密閉墻將火區(qū)密閉后,再向火區(qū)注人泥漿或其他滅火材料。注漿方法在我國使用較多,滅火效果很好。

4.均壓法滅火均壓法滅火的實質是設置調壓裝置或調整通風系統(tǒng),以降低漏風通道兩端的風壓差,減少漏風量,使火區(qū)缺氧而達到熄滅火源的目的。用調壓裝置調節(jié)風壓的具體做法有風窗調壓、局扇調壓、風窗——局扇聯(lián)合調壓等。一、露天礦防排水安全要求(1)露天礦山應設置防、排水機構。大、中型露天礦應設專職水文地質人員,建立水文地質資料檔案。每年應制定防排水措施,并定期檢查措施執(zhí)行情況。(2)露天采場的總出人溝口、平相口、排水井口和工業(yè)場地等處,都應采取妥善的防洪措施。(3)礦山應按設計要求建立排水系統(tǒng),上方應設截水溝;有滑坡可能的礦山,應加強防排水措施;應防止地表、地下水滲漏到采場。(4)露天礦應按設計要求設置排水泵站。當遇特大洪水時,允許最低一個臺階淹沒,淹沒前應撤出一切人員和重要設備。(5)礦床疏干過程中出現(xiàn)陷坑、裂縫以及可能出現(xiàn)的地表陷落范圍,應及時圈定、設立標志,并采取必要的安全措施。(6)有淹沒危險的采礦場,主排水泵站的電源應不少于兩回路供電;任一回路停電時,其余線路的供電能力應能承擔最大排水負荷;各排水設備,應保持良好的工作狀態(tài)。

第三節(jié)礦山水災事故預防技術

(7)礦山所有排水設施及機電設備的保護裝置,未經主管部門批準,不得任意拆除。

(8)臨近采場境界外堆卸廢石,不得使排土場蓄水軟化邊坡巖體。(9)應采取措施防止地表水滲人邊坡巖體的軟弱結構面或直接沖刷邊坡。邊坡巖體存在含水層井影響邊坡穩(wěn)定時,應采取疏干降水措施。(10)露天開采轉為地下開采的防、排水設計,應考慮地下最大涌水量和因集中降雨引起的最大徑流量。(11)溜井應有良好的防、排水設施。雨季應減少溜井儲礦量;溜井積水時,不得瀉入礦粉,并應暫停放礦,采取安全措施妥善處理積水后方能放礦。(12)排土場應有可靠的截流、防洪和排水設施;排土臺階應保持平整,并保有3%~5%的反坡。(l3)排土場底部應排放易透水的大塊巖石,控制排土場正常滲流。(l4)水力排土場應有足夠的調、蓄洪能力,并設置防汛設施,備足防汛器材;較大容量的水力排土場,應設值班室,配置通信設施和必要的水位觀測、壩體沉降和位移觀測、壩體浸潤線觀測等設施,并有專人負責,按要求整理。二、地下礦山防排水基本要求礦坑水是指因采掘活動揭露含水層(體)而涌入井巷的地下水。礦坑水的防治是根據(jù)礦床充水條件,制定出合理的防治水措施,以減少礦坑涌水量,消除其對礦山生產的危害,確保安全、合理地回收地下礦產資源。礦坑水的防治工作,應本著“以防為主,防治結合”的原則,力爭做到防患于未然。存在水害的礦山建設前應進行專門的勘察和防治水設計,并由具有相應資質的單位完成。防治水設計應為礦山總體設計的一部分,與礦山總體設計同時完成。水害嚴重的礦山應成立防治水專門機構,在基建、生產過程中持續(xù)開展有關防治水方面的調查、監(jiān)測和預測預報工作。(一)合理布置井巷所謂合理布置井巷,就是開采井巷的布局必須充分考慮礦床具體的水文地質條件,使得流人井巷和采區(qū)的水量盡可能小,否則將會使開采條件人為地復雜化。在布置開采井巷時應注意以下幾點:(1)先商后繁,先易后難在水文地質條件復雜的礦區(qū),礦床的開采順序和井巷布置,應先從水文地質條件簡單的、涌水量小的地段開始,在取得治水經驗之后,再在復雜的地段布置井巷。例如,在大水巖溶礦區(qū),第一批井巷應盡可能布置在巖溶化程度輕微的地段,待建成了足夠的排水能力和可靠的防水設施之后,再逐步向復雜地段擴展,這樣既可利用開采簡單地段的疏干排水工程預先疏排了復雜地段的地下水,又可進一步探明其水文地質條件。(2)井筒和井底車場選址井筒和井底車場是礦井的要害陣地,防排水及其他重要設施都在這里。開拓施工時,還不能形成強大的防排水能力。因此,它們的布置應避開構造破碎帶、強富水巖層、巖溶發(fā)育帶等危險地段,而應坐落在巖石比較完整、穩(wěn)定,不會發(fā)生突水的地段。當其附近存在強富水巖層或構造時,則必須使井筒和井底車場與該富水體之間有足夠的安全厚度,以避免發(fā)生突水事故。(3)聯(lián)合開采,整體疏干對于共處于同一水文地質單元、彼此間有水力聯(lián)系的大水礦區(qū),應進行多并聯(lián)合開采,整體疏于,使礦區(qū)形成統(tǒng)一的降落漏斗,減少各單井涌水量,從而提高各礦井的采礦效益。(4)多階段開采對于同一礦井,有條件時,多階段開采優(yōu)于單一階段開采。因為加大開采強度后,礦坑總涌水量變化不大,但是分攤到各開采階段后,其平均涌水量比單一階段開采時大為減少,從而降低了開采成本,提高了采礦經濟效益。

(二)選擇合理的采礦方法采礦方法應根據(jù)具體水文地質條件確定。一般來說,當?shù)V體上方為強富水巖層或地表水體時,就不能采用崩落法采礦,以免地下水或地表水大量涌入礦井,造成淹井事故。在這種條件下,應考慮用充填采礦法、也可以采用間歇式采礦法,將上下分兩層錯開一段時間開采,使得巖移速度減緩,降低覆巖采動裂隙高度,減少礦坑涌水量。三、地下礦山地面防排水地面防排水是指為防止大氣降水和地表水補給礦區(qū)含水層或直接滲人井下而采取的各種防排水技術措施。它是減少礦井涌水量,保證礦山安全生產的第一道防線。主要有挖溝排(截)洪、礦區(qū)地面防滲、防水堤壩和整治河道等。

(一)挖溝排(截)洪位于山麓和山前平原區(qū)的礦區(qū),若有大氣降水順坡匯流涌人露天采場、礦床疏于塌陷區(qū)、坑采崩落區(qū)、工業(yè)廣場等低四處,造成局部地區(qū)淹沒,或沿充水巖層露頭區(qū)、構造破碎帶甚至井口滲(灌)人井下時,則必須在礦區(qū)上方、垂直來水方向修筑溝渠,攔截山洪。排(截)洪溝通常沿地形等高線布置,并按一定的坡度將水排出礦區(qū)范圍之外。

(二)礦區(qū)地面防滲礦區(qū)含水層露頭區(qū)、疏干塌陷區(qū)、采礦引起的開裂或陷落區(qū)、老窯以及未封密鉆孔等位于地面匯流積水區(qū)內,并且產生嚴重滲漏,對礦井安全構成威脅;礦區(qū)內池塘滲漏嚴重,對礦井安全或露采場邊坡穩(wěn)定不利,應采取地面防滲措施。防滲措施有:(1)對于產生滲漏但未發(fā)生塌陷的地段,可用新士或亞輪土鋪蓋夯實,其厚度0.5~lm,以不再滲漏為度。(2)對于較大的塌陷坑和裂縫等充水通道,通常是下部用塊石充填,上部用輪土夯實,并且使其高出地面約0.3m,以防自然密實后重新下沉積水。(3)對于底部出露基巖的開口塌洞(溶洞、寬大裂縫),則應先在洞底鋪設支架(如用廢鋼軌、廢鋼管等),然后用混凝土或鋼筋混凝土將洞口封死,再在其上回填土石。當回填至地面附近時,改用粘土分層夯實,并使其高出地面約0.3m。(4)對礦區(qū)某些范圍較大的低洼區(qū),不易填堵時,則可考慮在適當部位設置移動泵站,排除積水,以防內澇。對礦區(qū)內較大的地表水體,應盡量設法截源引流,防滲堵漏,以減少地表水下滲量。(三)修筑防水堤壩當?shù)V區(qū)井口低于當?shù)貧v史最高洪水位或礦區(qū)主要充水巖層埋藏在近河流地段,并且河床下為隔水層時,應筑堤截流。

(四)整治河道礦區(qū)或其附近有河流通過,并且滲漏嚴重,威脅礦井生產時,應采取措施整治河道。河道防滲處理措施有防滲鋪蓋、防滲渡槽、河道截直、河流改道。四、井下防水礦山采掘活動總會直接或間接破壞含水層,引起地下水涌人礦坑,從此種意義上講,礦坑充水難以避免。但是,防止礦坑突水,盡量減少礦坑涌水量,以保證礦井正常生產是必須的。井下防水就是為此目的而采取的技術措施。根據(jù)礦床水文地質條件和采掘工作要求不同,井下防水措施也不同。如超前探放水、留設防水礦柱、建筑防水設施以及注漿堵水等。

(一)超前探放水它是指在水文地質條件復雜地段施工井巷時,先于掘進,在坑內鉆探以查明工作面前方水情,為消除隱患、保障安全而采取的井下防水措施。“有疑必探,先探后掘”是礦山采掘施工中必須堅持的管理原則。通常遇到下列情況時都必須進行超前探水。(1)掘進工作面臨近老窯、老采空區(qū)、暗河、流砂層、淹沒井等部位時;(2)巷道接近富水斷層時;(3)巷道接近或需要穿過強含水層(帶)時;(4)巷道接近孤立或懸掛的地下水體預測區(qū)時;(5)掘進工作面上出現(xiàn)有發(fā)霧、冒“汗”、滴水、淋水、噴水、水響等明顯出水征兆時;(6)巷道接近尚未團結的尾砂充填采空區(qū)、未封或封閉不良的導水鉆孔時。

(二)留設防水礦(巖)柱在礦體與含水層(帶)接觸地段,為防止井巷或采空空間突水危害,留設一定寬度(或高度)的礦(巖)體不采,以堵截水源流人礦井,這部分礦巖體稱作防水礦(巖)柱(以下簡稱礦柱)。通常在下列情況下應考慮留設防水礦柱:(1)礦體埋藏于地表水體、松散孔隙含水層之下,采用其他防治水措施不經濟時,應留設防水礦柱,以保障礦體采動裂隙不波及地表水體或上覆含水層。(2)礦體上覆強含水層時,應留設防水礦柱,以免因采礦破壞引起突水。(3)因斷層作用,使礦體直接與強含水層接觸時,應留設防水礦柱,防止地下水滲入井巷。(4)礦體與導水斷層接觸時,應留設防水礦柱,阻止地下水沿斷層涌人井巷。(5)井巷遇有底板高水頭承壓含水層、且有底板突破危險時,應留設防水礦柱,防止井巷突水。(6)采掘工作面鄰近積水老窯、淹沒井時,應留設防水礦柱,以阻隔水源突人井巷。

(三)構筑水閘門(墻)水閘門(墻)是大水礦山為預防突水淹井、將水害控制在一定范圍內而構筑的特殊閘門(墻),是一種重要的井下堵截水措施。水閘門(墻)分為臨時性的和永久性的。為了確保水閘門(墻)起到堵截涌水的作用,其構筑位置的選擇應注意以下幾點:(1)水閘門(墻)應構筑在井下重要設施的出人口處,以及對水害具有控制作用的部位。目的在于盡量限制水害范圍,使其他無水害區(qū)段能保持正常生產,或者有復井生產和繞過水害地段開拓新區(qū)的可能。(2)水閘門(墻)應設置在致密堅硬、完整穩(wěn)定的巖石中。如果無法避開松軟、裂隙巖石,則應采取工程措施,使問體與圍巖構成堅實的整體,以免漏水甚至變形移位。(3)水閘門(墻)所在位置不受鄰近部位和下部階段采掘作業(yè)的影響,以確保其穩(wěn)定性和隔水性。(4)水閘門應盡量構筑在單軌巷道內,以減少其基礎掘進工程量,并縮小水閘門的尺寸。(5)確定水閘門位置時,還需考慮到以后開、關、維修的便利和安全。水閘門或水閘墻是礦山預防淹井的重要設施,應將它們納入礦山主要設備的維護保養(yǎng)范圍,建立檔案卡片,由專人管理,使其保持良好狀態(tài)。在水閘門和水閘墻使用期限內,不允許任何工程施工破壞其防水功能。在它們完成防水使命后予以廢棄時,應報送主管部門備案。水閘門使用期間,應納入礦區(qū)水文地質長期觀測工作對象,對其滲漏、水壓以及變形等情況定期觀測,正確記錄。所獲資料參與礦區(qū)開采條件下水文地質條件變化特征的評價分析。

(四)注漿堵水注漿堵水是指將注漿材料(水泥、水玻璃、化學材料以及新土、砂、礫石等)制成漿液,壓人地下預定位置,使其擴張固結、硬化,起到堵水截流,加固巖層和消除水患的作用。注漿堵水是防

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