安康-毕业设计

毕业设计(论文)（2015～2016学年第一学期）题目：浅谈矿井水害防治技术与方法系别：铁道工程系专业：矿山地质班级：矿山3131学生姓名：安康指导教师：杨宫印完成日期：2015年12月陕西铁路工程职业技术学院毕业设计成绩评定表姓名安康班级矿山3131学号03307130151设计题目浅谈矿井水灾害防治技术与方法成绩设计评分答辩评分总成绩评语：指导教师：月日目录1矿井水的基本概念.....................................11.1矿井水的概念...............................................11.2矿井水害对煤矿安全生产的影响...............................12矿井水害发生的规律...................................22.1矿井水害的基本条件.........................................22.2矿井水灾的影响因素.........................................42.3造成水灾的主要原因.........................................52.4水灾的预兆.................................................63矿井水害的防治.......................................93.1地表水害防治................................................93.2老窑水害的防治..............................................93.3松散孔隙水灾防治............................................93.4煤层顶板水灾防治............................................104主要防治水技术.......................................114.1预设防水煤岩柱..............................................114.2井下探放水..................................................124.3疏干降压开采................................................134.4防水闸门与水闸墙............................................154.5矿井防排水系统..............................................165水害事故的处理.......................................185.1发现透水预兆的紧急处理......................................155.2矿井突水事故的抢救处理......................................155.3主要注意事项................................................166.结语................................................17１我国是一个煤炭资源丰富的国家，在我国煤炭资源储量中，有很大一部分受水害威胁。煤矿水害给国家和人民生命财产造成的损失是巨大的，是煤矿生产的重大灾害之一。本文依据矿井水基本概念和基本理论，重点论述矿井水治理的基本技术、防治矿井突（透）水的技术和水害事故的处理方法。1矿井水的基本概念1.1矿井水的概念凡是在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，统称为矿井水。凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故，称为矿井突水。凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的、增加吨煤成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井水，统称为矿井水害。1.2矿井水害对煤矿安全生产的影响水害是煤矿重大灾害之一，在煤矿生产建设过程中，经常会遇到水的威胁。水害轻者会增加煤炭企业的负担，影响经济效益；重者会直接危害职工生命安全和给国家财产造成损失。具体表现在以下几个方面：（1）如果矿井排水系统不畅通，涌水任意流，巷道到处是泥水，必然恶化井下作业环境，不利于文明生产；（2）由于矿井水的影响，可能造成顶板淋水，使巷道内空气的湿度增加，影响工人身体健康；（3）在生产建设过程中，矿井水量愈大，安装排水设备和排水电费就愈高，这不仅增加原煤成本，也给煤炭企业管理工作增加一定的难度；（4）矿井水的存在，对金属设备、钢轨和金属支架，将会产生腐蚀作用，缩短生产设备的使用寿命；（5）矿井水量一旦超过排水能力或突然涌水，轻者会造成矿井巷道或采区被淹，导致停产，重者会矿毁人亡；（6）由于矿井受到水的威胁，有时就需要留设保安防水煤柱，这必然会影响煤炭资源的充分利用，有的甚至难以开采。因此，必须严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，加强矿井水文地质条件的调查研究，做好矿井防治水工作，杜绝水害事故发生。２2矿井水害发生的规律2.1矿井水害的基本条件形成矿井水害的基本条件：一是必须有充水水源，二是必须有充水通道。两者缺一不可。要避免矿井水害的发生，只需切断上述两个条件或其中一个条件即可。2.1.1生产矿井水灾的水源煤矿建设和生产中常见的水源有大气降水、地表水和地下水（潜水、承压水、老空积水、断层水等）。（1）大气降水从天空降到地面的雨和雪、冰雹等溶化的水，称为大气降水。大气降水，一部分再蒸发上升到天空；另一部分流入地下，即形成地下水；剩下的部分留在地面，即地表水。大气降水、地表水、地下水，互相补充，互为来源，形成自然界中水的循环。（2）地表水地球表面江、湖、河、海、水池、水库等处的水均为地表水，它的主要来源是大气降水，也有的来自地下水。煤矿在开采浅部煤层时，地表水经过有关通道会进入煤矿井下，形成水患，给生产和建设带来灾害。（3）潜水埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水，称为潜水。潜水一般分布在地下浅部第四纪松散沉积层的孔隙和出露地表的岩石裂隙中。潜水主要由大气降水和地表水补给。潜水不承受压力，只能在重力作用下由高处往低处流动。但潜水进入井下，也可能形成水患。（4）承压水处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水）。承压水具有压力，能自喷。自流井和喷泉都是承压水形成的。煤矿地层中，石灰岩裂隙及溶洞中的水为承压水，它具有很大的压力和水量，对煤矿生产威胁极大。（5）老空积水３已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水。它很像一个“地下的水库”，一旦巷道或采煤工作面接近或沟通了积水的老空区，则会发生水灾。老空积水往往带有酸臭味。因此，在井下遇到酸臭味涌水时，要警惕老空积水的危害。（6）断层水断层水是指处于断层带（岩石错动形成）中的水。断层带往往是许多含水层的通道，因此，断层水往往水源充足，对矿井的威胁极大。断层附近突水占煤矿突水事故的70～80％。2.1.2发生矿井水灾的通道（1）煤矿的井壁地表水直接流入井筒，造成淹井事故。地下水穿透井巷壁进入井下，也能给煤矿建设和生产造成重大灾害。（2）构造断裂带断裂构造是加大岩层导水性能的重要因素，特别是断层密集的地段，岩层支离破碎，失去隔离水性能，成为地下水赋存的场所和运移的通道。当井下采掘工程揭露或接近这些地带时，地下水就会进入井巷，严重的可造成突水淹井事故。（3）冒落裂隙带煤层开采后，其上方的裂隙有时可与含水层或地表水沟通，造成矿井突水；当覆盖层厚度较小时，采空区上方形成裂缝与地面相通如果不及时处理，雨季洪水就会沿裂缝涌入井下。（4）含水层的露头区含水层在地表的露头区起着沟通地表水和地下水的作用，成为含水层充水的咽喉与通道。含水层出露的面积越大，接受大气降水补给量越多。（5）煤层底板岩层突破地下水水头压力很大的地段，在矿山压力的作用下，承压水可突破煤层底板隔水层而涌入矿井，使矿井涌水量突然增大，有时可导致淹井事故。（6）封闭不良的钻孔在煤田勘探和生产建设中，井田内要打许多钻孔，虽然钻孔的深度不同，但有部分钻孔会打穿含水层，于是钻孔就成为沟通含水层及地表水的人为通道。由４于对其封闭不良，在开采揭露时，就会将煤层上方或下部含水层以及地表水引入矿井，造成涌水甚至突水事故。（7）导水陷落柱和地表塌陷有些陷落柱胶结程度极差，柱体周围岩石破碎，并伴生有较多的小断裂，这就可能成为沟通地表水或地下水的良好通道，当采掘工作面揭露或接近这些导水陷落柱时，就会造成井下涌水或突水事故。2.2矿井水灾的影响因素2.2.1自然因素（1）地形若地面的地形坡度大，则大气降水不易停留和渗入地下，而是沿着地表流走，这样对地下水的补给及矿井的充水影响就很小。反之，若地形平缓，则降水不易沿地表流走而多渗入地下，成为矿井充水的水源。（2）岩石的性质影响矿井充水的岩层包括煤层、煤层的顶底板及覆盖于煤系之上的岩层。岩石性质对矿井充水的影响主要表现在岩石的空隙和裂隙中的水进入巷道。因为地下水是大气降水和地表水通过岩石空隙和裂隙渗入地下而形成的，所以地下水的来源就必然与岩石的性质有着密切的关系。（3）断裂构造主要是指断层而言，因为有的规模较大的断裂破碎带本身可以含水，而断层是沟通地表水与含水层之间发生水力联系的过水通道，所以断裂构造往往是矿井突然大量涌水的主要因素之一。我们对断层也要做具体分析，并不是所有断层都是导水的，有的断层破碎带有充填物的粘土，这样的断层不仅不导水，甚至还起着隔水的作用。2.2.2人为因素影响矿井充水的人为因素主要为采空区顶板塌陷，废弃的旧勘探钻孔以及矿井开采面积的扩大和长期排水等因素。（1）采空区顶板塌陷煤层被开采后，使上覆岩层产生裂隙，地表发生深陷，所造成的裂隙就可成为降水或地表水渗入矿井的良好通道。因此一定要注意，煤层顶板岩石，虽然原来是隔水的，但在开采后产生塌陷裂隙，则可成为透水的。（2）废弃的旧勘探钻孔５在地质勘探过程中，每打完一个钻孔都要用粘土或水泥砂浆进行水封孔。如果没有封孔或封孔质量不好，钻孔本身就可能成为地下水流入矿井的良好通道，将含水层中的水以及地表水引入到坑道中来。（3）开采面积和矿井长期排水的影响矿井涌水量随着开采面积的增大和矿井的长期排水，在各个不同的时期也有变化。流入矿井的地下水，包括静储量和动储量两部分：静储量是指巷道未揭露含水层之前，实际储存在含水层中的水量（不包括其他补给水源）。动储量是指矿井初期排水以后，及时补给含水层的水量。一般以静储量为主的矿井，开采初期其涌水量是随着开采面积的增大而增加，这是由于采掘系统及采空区所揭露的含水层的层数及面积逐渐增大的缘故。但当矿井达到设计产量之后，虽然开采面积不但增加，而矿井的涌水量一般情况下却大致保持在某一相对稳定数值（因动储量补充的结果）或涌水量逐渐减少，这是由于静储量有被疏干的趋势。而已动储量为主的矿井，一般到一定的阶段涌水量就大致保持某一稳定值。上述影响矿井冲水的各种因素，都不是孤立存在的，而是综合作用互相影响的，在某种情况下，某一因素起主要作用，而在另一种情况下，这些因素却又可能属于次要地位，因此在研究矿井充水条件时，必须全面综合地看问题，针对具体情况加以分析，正确地确定影响矿井充水的主要和次要因素，以便采取正确的预防措施。2.3造成水灾的主要原因矿井水害事故的原因是一个极为复杂的课题，它涉及煤田形成的地质历史环境，以及后期的地质构造、地质作用的改造，出现了各煤田含水的巨大差异。即使条件近似的煤田，也因设计、技术、管理、素质差异而导致矿井水害的原因不同。（1）地面防洪、防水措施不当。防洪设施失效，或地