担水沟煤矿防治水技术

中煤高级工程师蒋XX煤矿防治水技术一、煤矿防治水技术二、井田地质含水层立体成像技术三、矿井水文自动检测报警系统四、现代化安全综合监测、管理系统一、煤矿常见的水灾分析二、发生矿井水灾的原因三、井下透水的征兆四、不同水源的透水特点五、哪些情况下要探水六、探放水作业安全措施七、上山巷道探水注意事项八、平巷及下山探水掘进注意事项九，疏放水原则十，截水技术十一、透水后的安全措施一、煤矿常见的水灾分析•开采江、河、湖、水库等地表水影响范围内的煤层时，一旦雨季因洪水爆发水位高出拦洪堤坝或冲毁井口围堤，水便会直接由井口灌人矿井。•在顶板破碎的煤层中掘进巷道，因放炮或支护不好发生冒顶；或回采工作面上部塌陷坑、防水岩柱尺寸不够，当冒落高度或导水裂缝与河湖等地表水或强含水层沟通时，会造成透水。•巷道掘进时与断层另一盘强含水层打通，就会造成突水。断层带岩石破碎，各种破裂面及石灰岩裂隙溶洞较发育，突水威胁较大。•由于采掘地点离含水层太近，隔水岩柱的抗压强度小，抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用，巷道掘进后经过一段时间的变形，引起底板破裂承压水突然涌出。•石灰岩溶洞塌落形成的陷落柱内部，岩石破坏，胶结不良，往往构成岩溶水的垂直通道。当巷道与它掘通时，会引起几个含水层水同时大量涌人，造成淹井。•地质勘探时打的钻孔封孔质量不好，就成为各水体之间的垂直联系通道，当巷道或采面与这些钻孔相遇时，地表水或地下水就会经钻孔进入矿井，造成强烈涌水。•回采工作面或巷道遇到老空或旧巷道的积水区时，会在很短时间里涌出大量的水，也是煤矿常见且破坏性很大的一种水灾。有时也会造成人身伤亡。二、发生矿井水灾的原因•发生矿井水灾的根源，在于水文情况不明、设计不当、措施不力或管理不善；人的思想麻痹也是一个原因。具体有以下几个方面：•1，地面防洪、防水措施不周详，或有了措施不去认真执行，暴雨山洪冲破了防洪工程，致使地面水灌人井下；•,2，水文地质情况不清，井巷接近老空、充水断层、陷落柱、强含水层，未事先探放水，盲目施工，造成突水淹井或人身事故；•,3，井巷位置设计不合理，接近强含水层等水源，施工后在矿山压力和水压共同作用下，发生顶底板透水；4，小煤窑乱采乱掘，破坏了防水煤、岩柱，或者施工质量低劣，平巷掘进腰线忽高忽低，造成顶板冒落，接通了强含水层透水；5，积水巷道位置测量错误或资料遗漏、不准，新掘巷道与它打通；或是巷道掘进的方向与探水钻孔的方向偏离，超出了钻孔控制范围，就可能与积水区掘透；6，井下未构筑防水闸门，或虽有防水闸门但未顺利及时关闭，在矿井发生突水的情况下，不能起堵截水的作用；7，井下水泵房的水仓不按时清理，致使容量减少，或者水泵的排水能力不足，在矿井发生突水时，涌水量大于排水能力，持续的时间长，矿井就可能被淹没。。8，麻痹大意。没有严格执行探放水制度，注浆质量不高。三、井下透水的征兆煤层或岩层出水之前，一般都有一些征兆，如工作面变得潮湿，顶板滴水或淋水，岩石膨胀、底板鼓起，工作面压力增大，片帮冒顶，巷道断面缩小，支架变形等等。此外，比较明显的征兆还有：1，煤层里有“吱吱”的水叫声，甚至有向外滋水的现象，这是因为附近有压力大的含水层或积水区，水从煤层的裂缝向外挤出造成的。这是即将透水的危险征兆。2，煤层“挂汗”，就是煤层上结成小水珠，说明前面有地下水。3，工作面发潮，甚至有淡淡的雾气，由于水分蒸发吸热而使空气变冷，一进去就有阴凉的感觉，前面不远可能有地下水。4，闻到工作面有臭鸡蛋气味，用舌头尝渗出来的水感到发涩，把水珠放在手指间摩擦有发滑的感觉，就可以肯定前面有老空水；另外，老空水发红，很像铁锈水，如果发现煤壁上“挂红”，也是出水信号。5，以上说的这些征兆，并不是每个工作面透水之前都一定要全部出现，有时可能发现一个两个，个别情况下征兆不明显，这就要求我们仔细观察，认真辨别。如果事先发现了这些征兆，就应该把它们的位置在采掘工程图上标示出来，并与地质测量部门取得联系，请他们进一步探查清楚。6，如果在掘进或采煤过程中突然出现了出水征兆，有透水危险，要采取果断措施，撤离人员，躲避到安全地点，并及时向矿调度室汇报。7，出现压力性流水。煤壁的冷凝水是半圆球形，压力水水线呈尖型。挖去一层煤壁，里面无水的是冷凝水汽。8，淋水加大，顶板来压，底板鼓起，或者产生裂缝并出现渗水。9，有害气体含量增加。积水区经常有瓦斯、二氧化碳、硫化氢伴随逸散。10，煤层发潮，变暗。挖去一层煤壁，里面依然发潮，变暗的需要警惕。四、不同水源的透水特点井下有时会发生各种不同的突水现象，突水有大有小，情况各有不同。一旦遇有不正常出水现象，应当根据出水的特点，以便分析判断水源，尽早采取措施。1，老空水涌出，一般都从上而下，水有色有味，有浅红、浅黄、浅灰等颜色。煤壁挂红。由于老空水在地下封闭积存时间较长，流出时有臭味，用口品尝，不清谈不爽口，有涩味。突出时瞬时水量很大，其后水量迅速减小。•2，地表水渗入井下，其颜色随地表水的颜色而定，雨季洪水渗入井下一般浑黄，有时带有泥沙或地面的杂物，洪水来临时（稍滞后一段时间）水量变大，雨水过后水变清、水量渐小。注意观察降雨气象。•3，断层水突水。由于自然条件千差万别，其出水情况多种多样。弱含水层突水一般从岩层裂缝中涌出，水量小，水质清澈透明，无味，水量达到一定数值后开始稳定，如果不进行封堵，此水会变成长年流水，从而增加矿井涌水量。4，强含水层突水多发生在深部，工作面靠近断层、岩层破碎带、陷落柱（一种竖向穿透诸多煤层、充填无序的大圆柱形堆积体）周围。强含水层突水一般也有水量由小变大的过程，有的先产生底鼓，从岩石裂隙中渗水，随底鼓和岩石裂缝加大水量变大，水有压力，翻水，由于周围岩石的摩擦开始水里灰白色，时而变清，时而变灰白色。底板稳定后水变清，水无色无味，清凉可口。随突水口通道的加大，水量急剧上升，随高压水的大量喷出会再次造成岩层破裂，并伴有岩层和水交杂产生的巨响。这时在现场人员要尽快撤离。五、哪些情况下要探水？在有水害威胁的矿井，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，是防止井下水害事故的有效措施。在有水害威胁的地区进行采掘工作，由于勘探手段和客观认识能力有限，对地下含水条件掌握不清，都要坚持超前钻探，不可粗心大意。《煤矿安全规程》第286条规定：井下生产过程中，采掘工作面遇到下面任何一种情况时，必须确定探水线进行探水：(1)接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时。(2)接近溶洞、导水断层、含水层（流沙层、冲积层、各种承压含水层）或导水陷落柱时。(3)打开隔离煤柱放水时。(4)接近有出水可能的钻孔时。(5)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。(6)接近有水的灌浆区时。(7)接近其他可能出水地区时。六、探放水作业安全措施•井下探水是用钻机进行的。探水作业的好坏，不仅直接关系到探水人员的安全，而且影响到探放水周围地区甚至整个矿井的安全。所以，应该按照《煤矿安全规程》的要求，施工中特别注意以下事项：•1，探水工作面要加强支护，防止高压水冲垮煤壁及支架；•2，事先检查并维护好排水设备，清挖水沟和水仓，以便在出水时使水仓有相当大容积的缓冲余地；•3，在探水工作面或工作面附近安设专用电话，遇有水情及时同矿井调度室汇报；•4，探水工作面要经常检查瓦斯，发现瓦斯超过1%时要立即停止打钻，切断电源，撤出人员，然后加强通风吹散有害气体；5，在水压较大的地点探水时，应预先开掘安全躲避硐，规定好联络信号及人员的避灾路线；6，打钻时钻孔中水压、水量突然增大，以及出现冲顶钻具等异常情况时，不要移动或拔出钻杆，应马上将钻杆固定。还应派人监视水情和报告矿井调度室，不得擅自放水。如果情况危急时，要立即撤出受水威胁地区的所有人员，然后采取措施，进行处理；7，探水钻机后面和前面给进手把活动范围内不得站人，以防止高压水将钻杆顶出伤人，或者手把翻转打人；8，钻眼内水压过大时，应该采用反压、防压和安设防喷装置的方法钻进，控制钻杆不被高压水猛然冲出，确保钻探安全。七、上山巷道探水注意事项采掘煤层有老空威胁的地区上山掘进必须探水，因为水害威胁较大，施工必须十分小心。按探水设计，上山煤巷掘进的探水孔应布置成扇形，扇形群孔每组孔之间的夹角不能太大、也不能太小，一般以100～150为宜。中间沿巷道前进方向一组，两侧各两组，煤层厚度大于2米时一般每组孔数不少于3个，煤厚增大时孔数还要增加。沿顶板掘进的煤巷，探水孔除有平行顶板的钻孔外，其余钻孔应依次向下斜，并最少有一个孔见到煤层底板。沿煤层底板掘进的巷道，钻孔应依次向上斜，并保证要有一个钻孔见到煤层顶板。探水的起点：1，采空区、老塘、老巷、废弃硐室积水区位置准确，水压不超过918kPa，探水起点最小距离煤层中不小于30m，岩层中不小于20m米。2，推断可能有积水区，但不能确定边界时，最小距离不小于60米。3，掘进附近有断层或陷落柱，探测距离不小于20米。4，石门揭开含水层前，探水距离不小于20米。钻孔深度与超前距离煤层中钻孔超前距离不小于20米，岩层中钻孔超前距离5—10米。钻孔深度一般40米，每打一次钻，可以掘进20-30米。•探水钻探过程中应时刻注意钻孔内情况，发现煤岩变软，钻杆推进突然感到轻松，或顺钻杆出水增大时，要特别注意，立即停止钻进，不要拔出或移动钻杆。现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果拔出钻杆，钻眼会被流水冲大，水量无法控制，造成透水事故。•当探水孔孔深小于5米时孔内大量出水，说明距离积水已经很近；如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定，在巷道正前打牢点柱，保护煤壁和顶板，不使煤壁被水冲垮。人员应尽快撤离现场，另选安全地点对此处积水进行探放。•探水过程中如发现钻孔透老空无水，应支即检查是否有有害气体喷出。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》规定，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。八、平巷及下山探水掘进注意事项在倾斜煤层中掘进平巷时，一般都采用双巷掘进、单巷超前探水的方法。也就是用上方靠近老空的巷道超前探水，超前下巷一段距离。探水钻孔一般向正前方和上帮方向打孔。巷道坡度多采用正坡施工，为使水流畅通，不要随意改变坡度。探水区平巷，一定要按设计腰线施工，如果腰线掌握不好，容易产生积水，严重时还能堵死巷道。如果煤层倾角很小，所有平巷都应探水，探水孔数量也应加多。在平巷掘进过程中遇到断层，必须慎重对待，向断层另一盘打钻探水，不可冒险掘过断层。下山巷道掘进，除注意工作面和两帮来水外，要特别防止背后出水。同一采区同时有很多掘进巷道在施工，在高处施工的掘进工作面或探水孔，必须保证不向下山灌水。如果上面工作面有突水的可能、并且不能保证下山工作人员安全时，下山工作面应停止工作，不得有人员停留。回采工作面一般不容易出水，因此常常被人们忽视。但在长壁沿走向开采的情况下，一旦发生工作面出水，上安全出口同时也被堵塞，这时工作面的人员将无路可退。所以，必须保证工作面特别是上顺槽的规格质量，上安全出口要通畅无阻。九，疏放水原则在探明矿井水源之后，根据水源类型不同的疏放水方法，有计划、有准备地将威胁矿井安全生产的水源放干。防治矿井水灾最有效。1）采空区水的疏散方法（I）直接放水。当水量不大，不会超过矿井排水能力时，可以利用钻孔直接放水。（2）先堵后放。采空区与溶洞或其他水源有联系，动水储量大，应该先堵住出水点，然后排放。（3）先放后堵。补给源不大时采用的方法。(4)先隔后放。当采区位于不易泻水的山洞或沙滩洼地之下，雨季渗水量过大，应暂时隔离，做好排水准备工作后再排放。2)含水层水疏放方法。(1)地面疏放。在地面打钻孔或大口径水井，利用潜水泵抽排。(2)利用疏干巷道进行疏放。如果煤层顶板有含水层，可把采区巷道提前掘出，使含水层的水通过其空隙和裂隙疏放出来。(3)利用钻孔疏放。若含水层距煤层较远或含水层较厚．可在疏水巷道中每隔一定距离向含水层打放水钻孔进行疏下。(4)若在煤层下部，岩层的储水能力大于上部含水层的泄水量时。