您好,欢迎访问三七文档
第六章矿井水的防治——以防为主,防治结合矿井水的防治工作是在煤田(或矿井)充水条件分析和矿井捅水量预测的基础上,根据充水水源、通道和水量大小的不同,分别采取不同的防治措施。做好矿井防治水工作,首先应在查明矿区地质和水文地质条件的基础上,因地制宜地采取措施加以防治;其次,矿井水的防治工作应坚持以防为主,防、排、疏、堵相结合,才能做到经济合理、确保安全;做好矿井防治水工作,还应坚持先易后难,先近后远,先地面后井下,先重点后一般,地面与井下相结合,重点与一般相结合;按照矿井的开拓程序及速度,结合地形等天然条件,来用由近到远(即先采区上部,后向外围扩展),由线到面(即先修沟,然后逐渐到大面积),由低到高(即先低洼处,后山坡);先重点后一般(即先修漏水最严重的地段),因地制宜、随高就低、因陋就简、就地取材等原则。矿井防治水工作还应在防治水害的同时,注意矿井水的综合利用,除弊兴利,实现排供结合,保护矿区地下水资源和环境。井筒位置选定:力求避免穿过强含水层或富水带;井筒所选定地点的岩层要完整、稳定,避开破碎带和岩溶发育地段;距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离;另外,在地表、井口标高高于历年最高洪水水位,保证在任何情况下均使井口或其他地面设施,不至于被水所淹。防治方法有:地面防水、井下防水,疏干降压、矿井排水和注浆堵水等。第一节地面防水地面防水是指在地表修筑防排水工程或采取其它措施,以限制大气降水和地表水补给含水层或宣接渗入井下,从而减少矿井涌水量,防止水害事故的发生。地面防排水工程是保证煤矿安全生产的第一道防线,对露天矿和主要充水来源为大气降水和地表水的矿井尤为重要。地面防水工程的类型:1、挖沟排(截)洪位于山麓或山前平原的矿区,雨季常有山洪或潜流侵袭,掩没露天坑、井口和工业广场,或沿采空塌陷、含水层露头大量渗漏造成矿井涌水。一般在矿区上方特别是严重渗漏地段的上方,垂直来水方向开挖大致沿地形等高线布置的排(截)洪沟,拦截洪水和浅部地下水,并利用自然坡度将水引出矿区。某些情况下,也采用防洪堤拦洪或水库蓄洪。2、河流改道在河流流人矿区的上游地段筑坝,拦截河水,同时修筑入工河床将水引出矿区。在山区,也可采用排水平硐来代替人工河道。一般工程量大、投资多,不宜轻易采用,应通过技术经济比较后再行设计施工。设计时,应考虑四点:①要保证经济合理,确保实效,坝址及人工河道应选择在隔水岩层上,必要时还应对局部河段进行防渗处理;②人工河道坡度要合理,不宜过大或过小,以免冲刷或淤塞;人工河道的断面应能保证通过最大洪水量;③旧河道要妥善处理,如填塞或雨季设泵排水,以防积水渗入井下;④要考虑矿区发展远景和工农业布局,既要避免二次改道,又不要因改道而影响矿区的工农业和生活用水。3、整铺河床当河流(或渠道、冲沟等)通过矿区.并沿河床或沟底的裂缝渗入矿井时.可在漏失地段用粘土、料石或水泥铺砌不透水的人工河床,以制止或减少河水漏失。例如,北京门头沟煤矿,一条长约4.4ktn的主沟漏失严重,采用铺底措施后基本上消除了沟渠水的下渗。4、堵塞通道采矿活动引起的塌陷坑和裂缝、基岩(如煤层及充水岩层)露头区的裂隙和溶洞及岩溶塌陷坑、废弃钻孔及老空等,经查明与井下构成水力联系时,可用粘土、块石、水泥、钢筋混凝土等将其填堵。大的塌陷坑和裂缝,常是下部充以砾石,上部覆以粘土、分层夯实,并使其略高于地表。填培岩溶塌陷时,混凝土盖板应浇注在洞口附近的基岩面上,或安装排气孔(管),以防溶蚀或真空负压引起复塌。如徐州贾汪矿区,在充分调查和研究矿区自然条件的基础上,结合矿井生产和发展情况,总结出“从井下着眼,井上着手,远近结合,以防为主,防、排、治相结合”的治水方针:山区以蓄为主,蓄防结合;具体做法是修水库、挖鱼鳞坑、建山前顺水沟,以减少矿井雨季洪峰流量;矿区外围以防为主,防排结合;即在可向井下漏水的煤系地层和太原组灰岩露头周围修筑排拱道,排洪道水注入屯头河,并在徘洪诅的出口处建闸设泵,以便河水倒灌时落闸向外排水;矿区内部以导为主,导排结合。即在低平矿区内挖中央排洪道,向矿区外围导流排水,井在塌陷区设泵排除积水。第二节井下防治水井下防水与地面防水相互配合,是保证矿井安全生产、免受地下水害的第二道防线。一、探放水采空区,由于地表水和地下水的补给,充满了大量积水。特点:一般积水范围不明(特别是一些老矿井),串联关系复杂、水量大、酸性强、水头压力高、危害大。目的:探明采掘工作面前方顶底板和侧向水体,防止水害发生。原则:“有疑必探,先探后掘”。近积水区,透水前有如下征兆:1、煤壁或顶板渗出水珠,或者煤层松软发潮;2、顶板淋水或底板涌水;3、煤层内出现暗红色水锈或渗水后挂红;4、迎头空气变冷,或水蒸汽大而发生雾气;5、有嘶嘶水叫声(水头压力大时会出现)〔一)探水起点的确定由于老窑积水资料不可能绝对准确,必须留出适当的安全煤柱。安全煤柱过宽,会大大加重钻探工作量,延误掘进速度,对生产不利;安全煤柱过小,则安全没有保证;我国有些煤矿分别按照积水线、探水线、警戒线三条线处理。积水线——指调查核定的采空区预定边界;探水线——一条沿积水线向外推移60~150米的一条线;警戒线——在探水线的外沿平行外推50~100米处圈定一条线;掘进巷道进入这一界线后,必须警戒积水的威胁。(二)老窑积水量的估算Q积——相互连通各积水区的总水量,m3;∑Q采——有水力联系的煤层采空区积水量之和,m3;∑Q巷——与采空区联通的各种巷道积水量之和,m3;K——充水系数,与采煤方法、回采率、煤层倾角、煤层顶底板岩性及其碎胀程度、采后间隔时间、巷道成巷时间及其维修状况等有关。通常采空区取0.25~0.5,煤巷取0.5~0.8,岩巷取0.8~1.0;M——采空区煤层采高或煤厚,m;F——采空积水区的水面投影面积,m2;α———煤层倾角,(°)。W——积水巷道原有断面,m2:L——不同断面的巷道长度,m。(三)探水钻孔的布置原则和布置方式1.探水钻孔的布置原则探水钻孔应保证适当的超前距、帮距和密度。探水工作中,采取探水一掘进一探水循环进行。超前距——探水钻孔的终孔位置应始终保持超前工作面一段的安全距离。允许掘进距离——经探水后,证实无水害威胁,可以安全掘进的长度。帮距——探水孔一般不少于三组,每组1—3个钻孔。一组为中心眼,另两组为斜眼。中心眼终点与外斜眼终点之间的距离,称为帮距。超前距和帮距愈大,安全系数愈大,探水工作量也大,影响掘进速度;超前距和帮距过小,则不安全。超前距aA——安全系数(一般取2~5);L——巷道的跨度(宽或高取其大者),m;p——水头压力,MPa;Kp——煤的抗张强度,MPa。实际工作中,超前距一般采用20m.薄煤层可缩小到不小于8m。帮距一般与超前距一致,可略小lm~2m。为保证不漏掉老巷道,还要根据具体情况考虑钻孔密度,即掘进巷道终点处各探水眼的间距,一般不得大于3m。2.探水钻孔的布置方式一般倾斜煤层平巷和上山巷道探水钻孔的布置方式、数量和夹角大小不同。薄煤层孔少,厚煤层孔多。1)薄煤层中平巷的探水孔布置钻孔呈半扇形布置在巷道上帮:孔数一般布置3组,每组1~2孔:钻孔水平夹角分大夹角7°~15°与小夹角1°~3°两种,视小窑老空的规模而定。老空规模大者取大夹角,规模小者取小夹角。钻孔倾角按地层产状换算而定。2)薄煤层中上山巷道的探水孔布置钻孔呈扇形布置,布置在巷道前方:孔数一般布置5组,每组1~2孔3)煤厚大于2m的倾斜煤层探水孔的布置钻孔布置与薄煤层相同,每组钻孔的孔数相应增多,并应包括见底和见顶的钻孔。3.探水与掘进配合受水害威胁的地区,探水必须与掘进施工管理相结合,才能取得良好的防治水效果。1)双巷掘进、交叉探水上山巷道掘进时,由于积水区在上方,巷道三面受水威胁,这种情况下一般采用双巷掘进、交叉探水。2)双巷掘进、单巷超前探水平巷掘进时,应保证靠近老空的平巷(称副巷)要超前于下面平巷(称正巷)一段距离(如20m),此时可只在副巷探水,正巷随后掘进。3)平巷和开切眼互相配合探水准备回采工作面时,平巷(上风道)应先探水掘进到位,再施工开切眼,从面减少开切眼掘进时的探水工作量。此外,在受老空水威胁地区进行下山掘进时,应注意背后来水,通常在上山方向水害未查清前,不宜进行下山掘进。对于充水断层和强含水层的探水方法,与老空水的探放大同小异,但探水孔数量比探老交水少,对钻孔的探查要求比探老空水高。(四)放水孔孔口管的安装探放水工作中,当水量和水压不大时,积水可通过探水钻孔直接放出;在探放水量和水压很大的积水或强含水层时,为保证安全和便于收集放水资料,应安装专门的孔口管。孔口管的安装必须固定在岩石坚硬完整的地段,以免揭露含水层或老空后孔口管跑水,或水压使孔口管崩落而失去控制水量的作用。孔口管安装前先用大口径钻头开孔至一定深度(视水压大小而定)后再放入孔口管,在套管与孔壁间的空间灌注水泥浆,而后采用较小尺寸的钻头在孔内钻进,直至钻透老空或含水层为止,最后退出钻具,在孔口外露部分装上压力表、水阀门和导水管。对重要的放水工程,必须注意孔口管安装的质量。最好的办法是孔口管放入钻孔后,在孔口用较稠的水泥浆将套管封死,并在套管上另留一个小管。当水泥凝固后,由孔口管向孔内注浆.使水泥进入套管与孔壁之间的空隙和岩石裂隙中时,先是空气和水由上面的小管跑出,随后跑出水泥浆,当稠水泥浆从小管跑出后,即停止注浆,关闭套管的阀门,待水泥浆凝固后再打开阀门,用较小直径的钻头在管内扫孔、再向孔内压水。当压力大于孔口管末端静水压力的l.2倍或超过预计放水时的水压时,孔口管周围没有漏水现象,说明合乎要求;否则.需重新注浆加固。(五)探水作业安全注意事项为保证探水作业的安全,施工中应严格遵守的事项有六点,即:加强探水工作面的支护;检查排水系统,疏通排水沟,加大排水能力,增设临时水仓;水大的地区应在工作面附近设置临时水闸门;加强通风和瓦斯检查,预防有害气体;规定联络信号,确定避灾路线;探水时遇有异常,应立即将钻杆面定,切忌旋动起拔。1)加强顶板支护:探水巷道一般为双巷掘进,以便于通风和抢险。为了保证探水地点、避灾路线、来水时必经的巷道不发生冒顶片帮,探水前和整个施工期间要加强顶板支护。2)加强探水迎头的通风和瓦斯检查:探水地点,随时可能透老窑而散出CO2、CH2、H2S等有害气体,因此,必须加大探水地点的供风量,加强瓦斯检查,一旦发现有害气体含量增高,应查明原因,它往往是接近老窑的征兆。3)安排避灾路线:探放水时,所有可能受水威胁的地点,特别是采掘中的下山区域,必须安排避灾路线;在开始探水前,工人必须熟悉避灾路线。中眼与外斜眼终端的距离即为帮距,通常采用12米左右。巷道前进终止点与中眼终点之间的距离为超前距,一般采用20米左右为宜。4)设立警铃信号及其他通讯联络设备:探放水地点要设电话、与井口调度室进行通讯联络,以便及时汇报钻眼过程中发现的地质变化或透水征兆。5)安装安全套管:探放老空积水时,应该在孔口设置安全套管阀门,控制放水量,防止钻眼被水冲刷扩大,在初透积水时,安全套管还可用来测定水头压力。6)钻孔透空征兆时的措施;7)严格鉴定放水效果完全不消水,向里进风或向外出风;水流始终不断,但没有压力;通捣时有小水流,不通捣时无水等。——这时即可停止放水,继续进行掘进工作。二、防隔水煤(岩)柱的留设防隔水煤(岩)柱:在矿井可能受水威胁的地段,留设一定宽度(高度)的煤柱。凡属下列六项之一者,必须留设防隔水煤(岩)柱,即:煤层露头风化带;含水、导水或与富含水层相接触的断层;矿井水淹区;受保护的地表水体;受保护的导水钻孔;井田技术边界(如人为边界或断层边界)。1.煤层露头防隔水煤(岩)的留设(1)煤层露头无覆盖或被粘土微透水松散层覆盖时,按下式留设防砂煤(岩)柱H防=十H保(2)煤层露头被松散富含水层覆盖时:H防=H裂十H保式中H防——防水(砂)煤(岩)柱高度,m;H冒——采后冒落带高度,m;H裂——采后导水裂隙带高度,m;H保——保护层厚度,m。根据上式计算的煤(岩)柱高度,不得小于20m。2.含水或导水断层防隔水煤柱的留设A——安全系数(一般取2~
本文标题:第六章矿井水的防治
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2159768 .html