防治水应知应会知识手册

屯兰矿职工防治水应知应会知识学习材料屯兰矿地测科二○一五年I-2-二、防治水基础知识1、矿井发生水害的三要素是什么？矿井发生水害三要素是指充水水源、充水通道和充水强度。矿井水害发生必须同时具备三个要素，即有充水水源，且水源丰富，可能成为灾害水源，如奥灰水、老空区积水等，这些水源有进入矿井的通道，如构造通道、人工导通等。当矿井充水强度小，充水能够及时被排出，则形成不了水害，如正常情况下，西山煤田山西组砂岩裂隙含水层富水性较弱，开采上组煤时大部分只有少量淋滴水，只要有完善的排水系统，一般不会形成水害。2、矿井的充水通道有哪些？所谓充水通道就是各种水源井入矿井的通道。矿井充水通道主要有：采空冒落带及导水裂隙带、断层破碎带、导水陷落柱、基岩和煤层露头风氧化带、松散冲积层孔隙、岩溶裂隙、坚硬及较坚硬岩石中裂隙带、地面封闭不良或没有封闭的各种钻孔及水井、井下探放水钻孔、井巷工程直接与水体贯通、采掘活动对底板的扰动破坏裂隙带等。3、造成矿井水害的常见原因有哪些？（1）地面防洪系统不完善，防洪系统没有清淤、防排水措施不力，造成洪水冲毁防洪工程，溃入井下，造成水害；（2）与矿井连通的小窑井口没有封闭或封闭不合格，地面采空塌陷及裂隙没有及时充填，汛期洪水溃入或渗流至井下造成水害；（3）井巷位置设计不合理，布置在不良地质体或邻近含水体附近（没有留足或留设防隔水煤岩柱），在矿山压力与水压力作用下，发生顶、底板突水水害；（4）滥采乱掘破坏了河流、煤层露头、导水钻孔、导水断层或陷落柱、奥灰突水危险区等防隔水煤岩柱，井巷工程直接与井上、井下水体贯通或剩余煤柱承受不住水压而造成突水水害；（5）井下水闸墙或有涌水的通风密闭排水管堵塞、或没有安装排水管、造成积水鼓破墙体而突水；（6）采掘工作面水文地质条件不清，工作面防治水安全评价与实际不符，没有采取探放水措施或者探放水设计不合理，造成无计划与积水体贯通而形成水害事故；-3-（7）探放水时没有安装孔口套管或安装不合格、放水点排水系统不完善，造成探放水失去控制而形成水害；（8）矿井各级排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓、水沟不及时清挖，突水时排水设备失效而造成水害事故；（9）巷道施工测量错误，致使巷道打偏而与积水体贯通造成突水；（10）没有进行井上、下全面的防治水隐患排查，工作面班安全评估检查不认真，汛期防排水巡查不到位，没有及时发现水害隐患或透水征兆而造成水害事故。4、什么是老空区？老空区是采空区、老窑和已报废井巷的总称。当老空区有积水时，称为老空积水。5、什么是带压开采？带压开采是指煤层或巷道顶、底板有含水层（一般是顶板的太原组薄层灰岩含水层、底板的奥陶系灰岩含水层），并且含水层水位高于工作面或巷道的标高，在这些工作面或巷道中进行的采掘活动叫带压开采。简单说就是采掘工作面标高低于含水层水位标高。带压开采的危害是当采掘过程遇到导水通道或有效隔水层不能承受水头压力时，含水层中的水会通过导水通道进入采掘工作面空间而造成水害事故。在西山煤电所属各矿，带压开采主要指带奥灰水带压开采。6、什么是煤层露头？煤层露头是指地下煤层延伸到地表的薄煤层线，煤层出露地表长期受风氧化作用，煤厚变薄，煤质变差，煤层碎裂成粉沫或碎块，呈出为浅灰色或灰色的薄煤层线。有时井田地表被黄土大面积覆盖，煤层露头基本上均隐伏在黄土之下，地表一般看不到。7、什么煤层埋深（盖山厚度）？煤层埋深是指煤层底板至对应地面的垂直距离，也叫盖山厚度，煤层埋藏深浅对地表水的防治影响较大，煤层埋藏浅时，采空区导水裂隙带甚至冒落带可直达地表，地表水及大气降水可直接渗入井巷。8、采空区冒落带（垮落带）高度、导水裂隙带高度一般是采高的多少倍？采空区冒落带高度一般是采高（煤层厚度）的3至4倍；导水裂隙带高度一-4-般是采高（煤层厚度）的10至15倍。当采空区上部导水裂隙带范围内有水体时，工作面回采冒落后就会与水体发生沟通，导致异常涌水。9、雨季“三防”指什么？雨季“三防”是指防洪、防排水、防雷电。10、对老空积水要实行“三线”管理，三线分别是什么意思？“三线”是指老空积水的积水线、探水线、警戒线。积水线是指由采空区、井巷及积水水面圈定的充水范围的边界线，也即积水边界线；探水线是沿积水线平行外推30～100m确定的，距离的远近根据所调查老空积水区资料的可信度来确定，一般本矿采空积水区，由于积水情况清楚，由积水线向外水平推移30m作为探水线，小窑破坏区的探水线距积水线不小于60米，巷道进入此线必须进行专门的探放水工作；警戒线是沿探水线平行外推30～150m确定的，进入此线要引起警戒，加强工作面水情观测。11、什么是探放水钻孔的钻距（孔深）、超前距、帮距、允许掘进距离？钻距（孔深）是指从掌子面或巷帮开钻位置至钻孔终孔的距离，一般根据打入钻孔的钻杆数量来度量，必须在现场进行验收；超前距是指钻孔终孔位置应该始终超前掘进工作面的一段距离，它是为了保证开掘工作面与水体间始终保持一定的安全距离，也称超前安全距；帮距是指为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离；允许掘进距离是指经探水证实无任何水害威胁，可安全掘的长度；钻距（孔深）＝允许掘进距离＋超前距12、在探放水过程中关于超前距、帮距、孔径、套管等有什么要求？（1）超前探放水要求超前距不小于30米，帮距不小于20米，当水体水压大时，超前距和帮距要依据实际情况计算确定；（2）探放水钻孔终孔孔径一般不得大于75毫米；（3）探放水压大于0.1兆帕的水体时（相当于10米水头压力），必须安装孔口安全套管，套管要固定结实；（4）套管长度根据水压大小来确定，探放老空水时套管长度不得小于10米；（5）探放水套管安装好后必须进行耐压试验，试验压力一般为预计水压的-5-2至2.5倍；（6）探放水钻孔疏放完积水后要全长封孔。13、防治地表水的主要措施（工作）有哪些？（1）为防止地表水由河流、沟谷的塌陷裂隙向井下渗水或灌水，可对河流进行改道，使洪水不流经渗漏段；对河床（沟底）用粘土或混凝土进行碾压铺底，防止入渗；对塌陷坑下部使用矸石上部使用粘土或三合土进行充填夯实；汛期前要清理沟谷里的淤泥垃圾；对山体垮塌在沟底形成的堰塞湖及时进行疏通。（2）为防止地表洪水由小窑井口进入井下，对小窑井口使用黄土或粘土及钢筋混凝土进行进行永久充填或封闭。（3）为防止较大洪水由工业广场通过井筒灌入井下，汛期在井口要备用防洪砂袋；对工业广场排洪沟、涵洞提前进行疏能，保证水流畅通。（4）汛期加强对井田内主要沟谷、工业广场排洪沟、可能滑塌的边坡、小窑井口、采空塌陷裂隙等进行巡查，发现隐患及时处置。（5）为防止地表水由煤层露头、采空塌陷裂隙进入井下，对煤层露头及受地表水影响的煤层留设防隔水煤岩柱，不进行回采。14、小窑老空积水及水害的特点是什么？（1）小窑老空积水多分布于煤层露头及煤层埋藏浅的区域，地表采空塌陷裂隙发育，受地表水及大气降水影响大，一般均有大量老空积水；（2）小窑老空区由于没有采掘资料或采掘资料不详细，水体分布范围不确定，当防治水措施不落实而发生突水时，单位时间涌水量大，来势凶猛，伴有大量煤泥矸石，破坏性极强，工作面人员一般来不及避险；（3）老空积水多呈酸性，含有大量瓦斯、硫化氢等有毒有害气体，会随突水进入井巷空间，腐蚀设备，使井下避险人员中毒致息；（4）当老空积水与地表水或其他水体水力联系密切时，涌水持续时间长，水量大，难以排完，对抢险救灾不利；（5）小窑老空水害多发生于开掘工作面，小窑老空水害占矿井水害比例的90%左右，山西省近几年发生的水害全为小窑老空水害；（6）小窑老空水由于积水时间长，井巷工程接近水体时，巷道滴淋渗水、挂红、煤层发潮光泽变暗淡等透水征兆明显，现场易于辩识，需立即停工停产撤-6-人采取探放水措施。15、探放老空水应采取哪些安全措施？（1）探放老空水前，要分析老空积水的空间位置、积水量和水压，采取“分阶段由高水位到低水位”的原则探放；（2）必须安装孔口安全套管，并进行耐压试验，试验压力要达到预计水压的2至2.5倍，并稳定30分钟以上；（3）探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员；（4）钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工在现场值班监测，如果瓦斯或其他有害气体浓度超限时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理；（5）探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。16、钻探过程中发生孔斜（飘钻）的原因有哪些？（1）钻头切削下来的岩石碎屑在钻头下方堆积，因岩楔作用而容易发生钻孔右偏；（2）钻探过程中钻孔冲洗液量小（泵量小）时，切削下来的岩屑冲不走，易造成钻孔往上飘钻；（3）当钻进速度大时，钻孔易往上飘钻，尤其是遇到软硬分界面时易向硬岩层飘钻；（4）钻进中遇煤岩层中的结核（结核有软有硬），钻孔就往软的方向飘移；（5）由于钻头钻杆受重力作用，钻孔一般往下飘钻。17、采取什么措施可保证钻孔平直？（1）根据钻探过程中煤岩层的软硬，控制好泵量及钻进速度，使煤岩屑能及时被冲走；（2）遇到岩层分界面或结核时，要调低钻进速度，平缓钻进；（3）在煤层中掘进，要总结钻孔由于重力作用往下飘钻的规律，根据钻探要求在设计和开钻前适当增大钻孔倾角；（4）采取钻孔保直措施，在钻头后等间距安装三个钻孔扶正器；（5）使用内凹三翼、内凹四翼PDC钻头，可起保直作用。-7-18、解决钻进过程中由软进硬岩层时顺层跑的措施有什么？（1）适当调低泵量，增加钻进速度；（2）使用上仰组合钻具，即在钻头后安装一个钻孔扶正器，间隔2至4根钻杆后再安装2个钻孔扶正器，这2个扶正器间隔1根钻杆。19、钻探中发现有出水征兆时应采取什么措施？钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常时，必须停止钻进，但不得拨出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度汇报，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。20、什么是滑坡？斜坡（边坡）上的黄土、岩石在降水、洪水冲刷、地下采煤、地表开挖破坏、地震活动等因素影响下，在重力直接作用下，整体沿着滑动面（软弱面）向下移动、滚动的地质现象。21、滑坡发生的征兆有哪些？（1）斜坡前缘土体发生垮塌，垮塌边界不断向坡上扩展；（2）斜坡前部发生鼓起，顶部有张开的扇形裂缝，斜坡局部出现沉降；（3）斜坡上人工建筑物发生变形开裂；（4）斜坡上泉水突然变大变小，水质浑浊，坡体上干燥的地方出现潮湿渗水；（5）当出现裂缝加宽，产生新裂缝，坡体上出现错落台阶等现象时是滑坡将要发生的征兆，要加密监测。22、什么是化探？水文地质化探是指通过水质测试分析、比对、统计建模等方法来确定各种地下水、地表水的常规化学组分（钾、钠、钙、镁、氯、硫酸根、碳酸氢根、重碳酸氢根离子）、微量元素（铁、锰、铜、铬、锶、锌、铅、镉等离子）、水环境同位素的组成模型，并借助地下水连通示踪试验来确定地下水赋存规律。当矿井发生透水事故时，可根据水质化验结果与已有数据对比、通过连通试验来确定矿井充水水源、充水通道的探测方法。矿井对各涌水点和含水层（体）的水质化验即是化探工作的一部分。-8-23、目前国内防水闸墙和防水闸门设计最大承压是多少？防水闸墙设计最大承压一般是1至2兆帕；防水闸门设计最大承压一般是5兆帕。24、报废井筒如何封闭？（1）报废的立井应当填实封堵，或在井口浇注1个大于井筒断面的坚实的钢筋混凝土盖板，并设置栅栏和标志；（2）报废的斜井应当填实封堵，或在井口以下斜长20米处砌筑1座混凝土墙，再用泥土填写至井口，并加砌封墙；（3）报废的平硐，应当从硐口向里用泥土填实至少20米，再砌封墙；（4）报废井口的周围有地面水影响的，应当设置排水沟。25、矿区降大到暴雨时如要采取什么防治水措施？要安排人员对地表洪水影响范围内实行24小时不间断巡查；降雨前后派专业人员及时观测矿井涌水量变化；受地表洪水影响的矿井，要撤出井下所有作业人员，撤人制度要明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序等；所有巡查、