第11章 礦井防水和排水.ppt

1、第11章 礦井防水和排水,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道 第二節(jié) 礦井防水 第三節(jié) 礦井排水,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，地面水和地下水都可能通過各種通道涌入礦井，我們把所有涌入礦井的水，統(tǒng)稱為礦井水。為了保證礦井建設(shè)和生產(chǎn)正常進行。必須采取有效措施防止水進入礦井，或?qū)⑦M入礦井的水排至地表。前者稱為防水，后者稱為排水。 當(dāng)?shù)V井涌水超過正常排水能力時，就可能造成水災(zāi)，給礦井建設(shè)和生產(chǎn)帶來嚴重后果，甚至威脅井下人員的生命安全。因此礦井水防治必須堅持“以防為主，防排結(jié)合”的方針。 井下涌水的發(fā)生，必須具備礦井水源和涌水通道兩個條件，因此一切防水措施都應(yīng)從消除水源和杜絕涌水通道兩方

2、面著手。,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,一、礦井水源 礦井水源 ，按其來源分為地面水和地下水兩類。 1、地面水 地面的江、河、湖、溝、渠、池塘里的積水或季節(jié)性的雨水和山洪都叫做地面水。地面水往往可通過井筒、塌陷裂縫、斷層裂隙、溶洞和鉆孔等直接進入井下造成水災(zāi)。,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,2、地下水 地下水分為含水層水、斷層水及老空水等。 （1）含水層水。把礦井下的礫石層、流沙層、石灰?guī)r層等含水比較豐富的巖層稱為含水層。若含水層與地面水相連通時，對礦井威脅更大。 （2）斷層水。由于斷層附近的巖石通常較破碎，易于積水，同時，由于斷層容易將若干個含水層導(dǎo)通，形成較強的水力通道，因此，把積存于斷層附近

3、或通過斷層導(dǎo)通涌出的含水層水稱為斷層水。 （3）老空水。井下采空區(qū)和廢舊井巷里常積有水，稱為老空水。老空水一般都在生產(chǎn)區(qū)的上部，所以靜水壓力很大，來勢兇猛，且常含有有害氣體。因此采掘工作面接近這些地區(qū)，必須提高警惕，采取措施，以防止發(fā)生井下透水事故。 一般來說，上述水源不是孤立存在的，往往是互相溝通，互相補給。因此必須把礦井各種水源之間的水力聯(lián)系調(diào)查清楚，以便采取正確的防水措施。,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,二、涌水通道 水源進入礦井的可能通道有：斷層破碎帶、采掘過程形成的裂縫、井巷、封閉不好或沒有封孔的舊鉆孔等。對某一具體礦井來說，上述因素不一定同時具有充水作用，而往往只是其中個別因素或幾個

4、因素起著主導(dǎo)作用。所以，必須抓住主要因素加以分析，以便采取有效的措施，防止礦井水災(zāi)事故發(fā)生。,第二節(jié) 礦井防水,一、造成礦井水災(zāi)的原因 1）井田內(nèi)的水文地質(zhì)等資料不清，盲目開采。 如果對井田范圍內(nèi)的含水層數(shù)目，含水層與地表水的關(guān)系，水的循環(huán)條件，巖層的透水性、斷層、裂隙及其與水源和煤層的關(guān)系，古井、小窯的分布以及采空區(qū)塌陷情況等水文地質(zhì)資料掌握不清，就盲目進行開采，有可能使地下水或地表水經(jīng)透水通道涌進開采區(qū)而造成水災(zāi)。 2）井筒位置選擇不合理 如對礦區(qū)地形、地貌及氣象資料掌握不足將井口位置選擇在當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位以下的河谷或洼地，一旦遭受暴雨襲擊引起山洪暴發(fā)，就可能造成淹井事故。,第二節(jié) 礦井

5、防水,3）技術(shù)決定不正確 由于技術(shù)決定上的錯誤，也能造成水災(zāi)，例如在斷層附近，生產(chǎn)礦井與廢棄礦井之間，新采區(qū)與采空區(qū)之間，沒有留隔水煤柱或所留煤柱尺寸太小等技術(shù)上的失誤也會造成水災(zāi)。 4）麻痹大意，喪失警惕 某礦務(wù)局對19561966年的10年淹井事故統(tǒng)計分析表明：由于勘探資料不足，對礦井地質(zhì)構(gòu)造、水文情況不清而造成的水災(zāi)占20；由于沒有執(zhí)行探放水“有掘必探”制度，在構(gòu)造破碎帶違章作業(yè)，以及注漿質(zhì)量不高等原因造成的透水事故占80。,第二節(jié) 礦井防水,二、礦井水災(zāi)的預(yù)防 1）地面水的防治 (1)防止井口灌水。所有礦井的井口標(biāo)高，都應(yīng)在本地區(qū)歷年最高洪水位以上。如果因受地形限制，難以找到合適的井筒

6、位置。則應(yīng)修筑堅實的高臺，以使井口標(biāo)高高于歷年最高洪水水位。 (2)防止地面滲水。對井田范圍內(nèi)的河流、溝渠等。應(yīng)將其疏干或改道，移到礦區(qū)之外。如不能將河流改道，則應(yīng)修筑護河堤壩，加固河床，以防向井下漏水或汛期河水出潮對礦井的危害。 (3)加強地面防水工程的檢查。在雨季到來之前，應(yīng)對整個地面防水工程進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。,第二節(jié) 礦井防水,2）井下水的防治 (1)掌握礦井的水文地質(zhì)資料。水文地質(zhì)資料是制定防水措施的依據(jù)，因此必須掌握井田范圍內(nèi)井上、下水源及涌水通道等情況，并將有關(guān)資料標(biāo)注在采掘工程平面圖上，劃定安全開采范圍。 (2)井下探水。當(dāng)掘進巷道接近地下水源、被淹井巷或遇到可疑水源以

7、及打開隔水煤柱放水時，都必須貫徹執(zhí)行好“有掘必探、先探后掘”的原則。 探水作業(yè)不僅直接關(guān)系到探水作業(yè)人員的安全，而且關(guān)系到探水區(qū)域甚至整個礦井的安全。 因此探水作業(yè)必須嚴格執(zhí)行規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定。 (3)井下放水。掌握和探明地下水源之后，應(yīng)采取一定的措施，將威脅礦井安全生產(chǎn)的水有計劃地放出，并排出地面。 (4)井下堵水。對于井下水源，若不能將具疏干，就需要留一定寬度的煤柱或巖柱隔水，對局部涌水通道進行充填?；蛟谟克锏乐性O(shè)置水閘墻(水閘門)進行堵水。,第二節(jié) 礦井防水,三、礦井透水事故的預(yù)兆及處理 1）透水的預(yù)兆 采掘工作面透水前，一般都有預(yù)兆，這些透水預(yù)兆是： (1)煤層發(fā)潮、發(fā)暗。煤層本來是

8、干燥光亮的，由于水的滲入，就變得潮濕發(fā)暗了，如挖去一層還是這樣，就說明附近有積水。 (2)巷道壁或煤壁“掛汗”。這是由于壓力水滲過微小的裂縫和裂縫凝結(jié)于巖石或煤層表面造成的現(xiàn)象?？瓷先ゾ秃孟衩罕诨蛳锏辣诔龊顾频?。 (3)煤壁或巷道空氣變冷。煤層含水時，能吸收大量的熱，所以用手摸煤壁時感到發(fā)涼，巷道的空氣也會較正常時低。,第二節(jié) 礦井防水,(4)頂板壓力及淋水增大，或底板鼓起并向外滲水。 (5)出現(xiàn)壓力水流(或叫壓力水線)且水質(zhì)渾濁。這是離水源已經(jīng)很近的預(yù)兆。 (6)有水聲出現(xiàn)。 一種是水受擠壓發(fā)出的“嘶嘶”聲，另一種是空洞泄水聲，這些都是離水源很近的危險預(yù)兆。 (7)有硫化氫、二氧化碳等氣體逸

9、出，工作面有害氣體增加。 (8)煤壁或巷道壁“掛紅”，酸味大水味發(fā)澀，有臭雞蛋味。這些都屬于積水年久，水中溶解許多雜質(zhì)的原因。積水中常含有鐵離子，鐵離子使水變成紅色，酸性水發(fā)澀，合硫化氫的水有臭雞蛋味。,第二節(jié) 礦井防水,以上僅僅是一般預(yù)兆。有時也會遇到特殊情況，如過斷層時有的沒有出現(xiàn)什么預(yù)兆，只是壓力增加，以后支架破損，水即涌出。 當(dāng)工作面發(fā)現(xiàn)涌水預(yù)兆或涌水大量增加時，說明已經(jīng)接近積水區(qū)，此時應(yīng)立即停止作業(yè)，迅速報告礦調(diào)度室，及時采取有效措施，防治透水事故的發(fā)生。,第二節(jié) 礦井防水,2）透水時采取的措施 (1)盡快掌握透水事故的地點、水量、已經(jīng)淹沒或可能淹沒的巷道。用不同方法盡快通知井下可能

10、受威脅的一切人員撤到安全地點。 (2)組織所有力量，采取一切有效措施，迅速搶救遇險人員。 (3)加強通風(fēng)，排除透水帶來的有害氣體，必要時先通風(fēng)后組織搶救人員。 (4)排水期間，要經(jīng)常檢查有害氣體的變化情況，并應(yīng)時刻警惕再次透水。,第二節(jié) 礦井防水,3）恢復(fù)被淹礦井的方法 (1)直接排干法。對于水量不大、水泥有限或與其它水源無通道聯(lián)系的被淹井巷，可以通過增加排水設(shè)備，加大排水能力的方法，直接排干被淹井巷。 (2)先堵后排法。當(dāng)井下涌水特別大，單純采用排水方法無法恢復(fù)時，則可先進行堵水，截斷水源再進行排水。,第三節(jié) 礦井排水,一、排水方式 礦井排水通常是指將涌入礦井的水流集中起來并排至地面。礦井排

11、水方式可分為自流式和揚升式兩種。在地形許可的條件下，利用平硐自流排水是最經(jīng)濟、最可靠的方法。但它受地形條件限制，多數(shù)礦井沒有這種條件，需要采用揚升式排水。 揚升式排水是借助于水泵將水排至地面。揚升排水可分為固定式和移動式兩種。井下水泵房一般采用固定式；在平巷掘進時，采用移動水泵，在巷道低洼處開掘水窩將水排除；在掘進豎井和斜井時，把水泵吊在專用鋼絲繩上，隨掘進工作面前進而移動。,第三節(jié) 礦井排水,二、排水設(shè)備和管路 目前，礦井所采用的排水設(shè)備，多為臥式電動離心式水泵。 單級離心式水泵包括外殼和葉輪（亦稱動輪），下面裝有吸水管，上面裝有排水管。當(dāng)揚程低時采用單級水泵，當(dāng)揚程高時，采用多級水泵，即在一根軸上串聯(lián)若干個葉輪，最多時可串聯(lián)1112個葉輪。,17-1,第三節(jié) 礦井排水,排水管路一般采用焊接鋼管或無縫鋼管，當(dāng)壓力小于1MPa時可采用鑄鐵管