在礦井建設和生產過程中,各種類型的地下水進入采掘工作面的過程稱為礦井涌水。礦井涌水的形式有緩慢的進入,也有突然的涌入。后者因水量大、來勢猛,故稱礦井突水,危害極大。

當礦井涌水超過正常排水能力時,就會發生水災。水災的危害極大,不僅可能淹沒工作面、巷道,甚至可能淹沒整個礦井,造成傷亡事故。

防治礦井水的目的首先是為了防止水災事故的發生,保證礦井建設和生產的安全,同時也是為了減少礦井正常涌水量,從而降低生產成本。為了經濟有效地預防水災,首先應查明礦井的涌水水源。

一、礦井涌水水源

1、地表水

地表水體包括河流、湖泊以及水庫、山洪等,這些水源一旦進入井下都可能形成水災。地表水具有明顯的季節性特點,雨季降雨量猛增,河、湖水位上漲,山區就可能形成洪水,威脅礦山生產。因此,應向氣象部門咨詢并進行深入的調查研究,及時掌握雨季來臨的時間、地區最大降雨量、歷史洪水位標高和波及范圍等,同時要弄清地表水與礦體的相對關系,以及水體下部巖石的透水性等。

在開采距地表近的上部礦體時,地表水有淹井的危險,它多從井口和塌陷區進入礦井,有時雨水和黃泥一起涌入采場,對生產和安全造成嚴重威脅。地表水如通過斷層,裂隙,石灰巖溶洞等與巷道相通。則可能造成突然透水事故。

2、含水層水

含水層水包括孔隙水、裂隙水和巖溶水。是礦井涌水最直接最常見的主要水源,特別是巖溶水。其水量大、水壓高、來勢猛、涌水量穩定、不易疏干。因此其危害性大,應予以特別注意。

在礦區范圍內有石灰巖層,礫石層及流砂層時。都有可能含有大量的地下水、特別是厚的純質灰巖,巖溶現象十分發育。含有更多的積水,如奧陶紀石灰巖,長心組及茅口組灰巖都是主要強含水層、當掘進巷道時。遇到這種積水就會造成突然透水事故。

3、大氣降水的滲入

大氣降水是很多礦井涌水的補給水源。特別是開采地形低洼埋藏深度較淺的礦體更是如此、大氣降水的滲入量與地區的氣候,地形,巖石性質,地質構造有關。當成為礦井涌水水源時礦井涌水的程度與地區的降水量大小、強度和延續時間有關,礦井涌水量隨氣候具有明顯的季節性變化。

4、廢舊巷道及空區積水

過去的采空區及廢棄巷道由于長期停止排水而常常有大量積水,這種涌水的特點是:水量大、來勢猛、破壞性大、酸性強、具有腐蝕性。而且常伴隨有毒有害氣體涌出。是防水災工作中應重點注意的防治對象。

對某一礦井來說可能是上述某一種水源在起作用,也可能是多種水源同時起作用。因此在分析礦井涌水水源時。應進行充分的調查研究,找出主次關系以便對癥下藥。

二、礦井涌水通道

礦井水只是構成礦井涌水的一種潛在威脅,礦井是否涌水關鍵還取決于是否有通路把水源和礦井溝通。一般來說礦井涌水通道有以下幾種、

(1)、巖層的孔隙巖層孔隙的透水性能取決于孔隙的大小和連通的情況。

(2)、巖層的裂隙巖層的各種裂隙包括風化裂隙、成巖裂隙和構造裂隙都能構成礦井涌水的通路。對礦井威脅最大的是構造裂隙(斷裂),其中包括各種節理、斷層和巨大的斷裂破碎帶。構成斷裂不僅本身具有較強的富水性而且往往是導致各種水進入礦井的良好通道,因此其危險最大,應予以高度重視。

(3)、巖層的溶隙溶隙主要出現在碳酸巖類巖石中沿斷裂、節理裂隙的層面。其中可賦存大量的水或溝通其它水源,當巷道接近或揭露它們時易造成突水事故。

(4)、人為因素造成的通道如勘探中一些未封閉或封孔質量不高的鉆孔,可能把礦層頂、底板含水層或地表水體溝通引起礦井水量增大,又如采礦活動使巖層頂板產生冒落從而使上覆含水層中的地下水甚至地表水流入坑道。

三、影響涌水量大小的因素

1、覆蓋層的透水性和圍巖出露條件

覆蓋層的透水性好則補給水量和井下涌水量大,一般認為礦區內若分布有大于5米的穩定的弱透水層時,就可有效地阻擋地表水和大氣降水的下滲;透水的圍巖在地表出露面積越大,則接受降水和地表滲水就越多,井下涌水量也越大。

2、地形條件

礦區位于當地侵蝕基準面以上時涌水量通常較小,由于排泄條件良好,水可以由平硐流出,補給水滲透對礦井涌水的影響也不大。而開采深度低于當地侵蝕基準面的礦體,或位于河谷凹地以及地形低洼地區的礦床時,涌水量會比較大,特別是在暴雨期間,礦井涌水量可能大為增加。

3、地質構造條件

斷裂面力學性質的不同和同一構造體系不同部位對礦井涌水的影響程度是不一樣的,如張性斷裂面對礦井涌水的影響大于壓性斷裂面的影響,又如斷層交叉點導水性好,突水性強。

四、地面防水

地面防水的主要任務是防止地面河流、池沼等積水以及暴雨季節的洪水突然灌入井下,防止或減少大氣降水和地表水滲入井下。

1、制定防水計劃、建立防汛組織

在制定防水計劃時,必須進行大量的調查研究工作,對礦區的地貌、地質構造、地面水流系統、降雨量、融雪量以及山洪的水流分布、最高洪水位等都要作詳細的調查,也要探明各種透水通路,建立由礦領導負責的專門防汛隊伍,其職責是向領導提出各種可能發生水患因素的調查報告和防水計劃,并且要組織防水工程的施工以及準備防洪搶險的物資和設備。

2、合理確定井口位置

礦井的井口、平硐出口以及礦井出口的標高、以及地面主要建筑物的地基的標高、都應高于歷年最高洪水位、以免在雨季山洪暴發時地面洪水灌入井內或沖垮地面建筑物。如果受其它條件限制,井口標高在最高洪水位以下時,必須修建防洪堤壩、排水溝等工程,確保井筒和地面建筑物的安全。

3、修建引洪工程

為了截斷山洪、防止大量雨水匯集礦區、可在礦區邊緣或漏水區的上方迎著來水方向修建人工河道和引水工程,把山洪引出礦區。

4、河流改道

當礦區地表有河流經過時、河流滲水會對井下構成威脅,河流改道是防止河水滲入井下的最有效的方法。所謂河流改道、就是在河流流入礦區以前、選擇合適的地點修筑堤壩,截斷原有河道,使河水繞開礦區而行,但是河流改道的工程量大、投資多、影響面大,要慎重考慮,要注意河流改道后河水不會再滲入井下。所以壩址和人工河道的位置都要選在礦區隔水巖層的上部或外側,修建人工河道時要注意河道的坡度不宜過大或過小,以免沖刷或淤塞。在確定河流改道方案時,還應考慮礦區的發展遠景和工農業布局,要考慮礦區工農業和生活用水問題。

在不能或不宜采用河流改道方法時,則可在漏水地段鋪設人工河床。人工河床一般由三個分層構成:底層是防漏層、用黃土壓實而成,中間層是伸縮層、其作用是防止底層翻漿,在冬季干枯時則可防止河床凍裂、用砂夾石(砂石比為3:7)鋪設而成,上層是水泥砂漿及河卵石構成、能抗水流的沖刷。

5、填堵漏洞和排除積水

對可能通向井下的裂隙、洞穴、廢棄的鉆孔以及小范圍的塌陷坑,可以用土填堵、夯實并使其稍高出地面,防止水流滲入。對于面積較大的塌陷洼地,可開鑿疏水溝渠、修筑圍堤,必要時可安設水泵排干積水,消除威脅。

6、留安全礦柱

如果礦區地表有河流、水庫等地表水體不能排出或疏導時,可考慮留安全礦柱的方法隔斷透水通路。

五、地下防水

在采掘過程中有可能掘透壓力大和固定水源相溝通的含水層和水體,形成突然大量涌水。因此應該在坑道內采取防水措施,防止災害的發生。

1、查明水源

地下水源在沒有揭露以前是看不見的。因此應通過詳細的勘測工作,掌握礦區水文地質資料,了解含水層及老窿積水情況,查明地下水源。

為查明地下水源,應通過地質水文資料,弄清沖積層的厚度及其組成,各分層的含水透水性能,掌握斷層的位置、錯動距離、延伸長度、含水及導水性質、破碎帶的范圍,查明礦井含水層和隔水層的數量、厚度、含水性能,以及含水層及隔水層與采掘工作面的距離,了解老窿的開采時間、深度、范圍、積水區域及其分布狀況等。收集地面氣象資料,降水量和河流水文地質資料,查明地表水的水量和分布范圍。在開采過程中,應觀測頂板破壞和地表陷落情況,分析涌水變化并進而判斷透水的可能性。通過對探水鉆孔和水文觀察孔中的水壓、水位和水量變化的觀測,了解礦井水來源,礦井水與地下水和地表水的補給關系等。

2、超前探水

超前探水,是指在井下采掘工作面用打超前鉆孔的方法,對掘進與回采工作面頂板、底板、側幫和前方端頭的地質構造,含水層及廢棄坑道積水的具體位置,產狀和突水的可能性等做事先探查工作。當采掘工作面接近溶洞、含水層、導水斷層、可能有積水的廢舊井巷或空區以及其它可能突水的危險區時,都必須打超前探水鉆孔,探水前進。

一般在距可疑突水源70米以外,在推進中的工作面打探水鉆。鉆孔深度應經常使工作面前方保持5-20米厚的巖壁,鉆孔數目一般不少于3個(斷層水和強含水層水可用1個),成扇形布置。鉆孔直徑應小于75mm,以便遇水時能及時加以控制。

探水作業要加強安全管理,施工中要注意下列安全事項:

(1)、探水巷道一般為雙巷交替前進,便于通風和搶險。要加強巷道支護,保證探水地點、避災路線、泄水巷道不會發生冒頂事故。

(2)、清理好泄水路線的排水溝,配置一定容量的水倉和排水設備,以便及時排出涌水。安排好避災路線,以便出現險情時作業人員能及時撤出。探水地點和相鄰工作點以及井口調度室要保持信號聯系,一旦出水、要馬上通知受水害威脅地區的工作人員撤離危險地區。

(3)、準備好木塞,以便必要時堵塞鉆孔。在積水量多水壓大的地方探水時,要設套管。鉆桿通過套管打探水孔,套管上安有水壓表和閥門,探到水源后利用套管放水。

(4)、探水地點隨時可能涌出二氧化碳硫化氫等有毒有害氣體,因此要保證通風良好,加強對有害氣體的檢查,有害氣體的突然出現,往往是接近積水區的先兆。

(5)、在鉆進中、要密切注意鉆孔情況,如發現孔內顯著變軟沿鉆桿向外流水以及沖洗液突然增加等透空征兆時,應立即停止鉆進,但不能取鉆、以防有害氣體和大量積水突然涌出,人員不要直沖鉆桿站立,待情況查明各項安全措施準備完畢確認無危險后,才能用旋轉鉆桿的方法,慢慢把水放出。

3、堵水

堵水的目的是堵截水源使其不能涌向工作區或者使局部地區的涌水不致波及其它地區,經常采取的堵水措施是安設水閘門或水閘墻。

水閘門是用于防止井下突水威脅礦井安全而設置的一種特殊閘門,一般設在可能發生涌水需要截斷而平時仍需行人和行車的巷道內,如井底車場水泵房和變電所的出入口等地點。水閘門正常情況下應不妨礙運輸通風和排水,一旦井下發生水害就可關閉,阻斷水流把水流控制在一定范圍內。

4、留設防水礦柱

對于地面或地下的各種水源、當不能或不宜堵塞或疏干時可考慮采用留設防水礦柱的方法防水。即在可能突水處的外圍保留一定寬度的礦體不采、用于防止積水突然涌入礦井中。這種為保證采掘工作正常進行不發生突水而留設一定寬度的礦體叫防水礦柱。

在遇到礦體直接位于地表水體和含水層之下而水源又無法疏干或者地表水體和強含水層通過斷層和裂縫對礦體開采構成威脅,以及在被淹沒的井巷之下或之上進行采掘,而被淹沒的井巷中的積水又不可能排出等情況時應考慮留設防水礦柱。此外當相鄰礦井開采同一個礦體時、在礦井交界處必須留設防水礦柱。

5、灌漿堵水

灌漿堵水是將預先制成的漿液通過管道壓入地層的裂縫,經過凝結,硬化后達到堵隔水源的目的。

6、疏放水

疏放水是指借助于專門的工程如疏水巷道、放水鉆孔等,有計劃有步驟地使影響采掘工作安全的含水層中的地下水位降低或使其局部疏干。

六、排水

礦山排水是排除礦井水所采取的方法和措施的總稱。在礦床充水沒有得到徹底疏干的情況下,必須依靠礦山排水為采掘正常生產創造條件。礦山排水是礦山建設和生產時期防治水害的重要手段之一。

七、透水預兆

采掘工作面透水前往往都有預兆,作業人員應了解工作面透水前的各種征狀,以便及時發現危險。爭取時間采取防范措施,迅速撤離危險區。工作面透水前通常有以下一些征狀:

(1)、巷道壁出現“掛汗”或“掛紅”現象。積水透過微孔裂隙凝聚于巷道壁表面而呈水珠狀。這種現象稱為“掛汗”。當積水中有金屬氧化物時,水珠呈紅銹色這種現象稱“掛紅”。

(2)、工作面溫度下降,空氣變冷,出現霧氣。這是因為積水溫度較低,巷道接近水體時溫度降低。而巷道進風溫度相對要高,因而產生霧氣。

(3)、頂板淋水加大,出現壓力水流。這是距水區已經很近的征兆、若出水清凈,說明離水源稍遠;若出水混濁,表明已很接近水源。

(4)、工作面突然出現有害氣體。如瓦斯,二氧化碳及硫化氫等。

(5)、巖層里出現水叫聲、水吼聲或空洞泄水聲。這是積水流動或擠壓巖縫產生的。屬于險期征兆。

此外。不同類型的礦井水源。其透水征兆也有自己的特點。

(1)、老空洞水一般年代長久,水量補給少,流動性差。所以通常會出現“掛紅”、酸度大和水味發澀等現象。

(2)、斷層水通常補給比較充分,多屬活水,因此很少出現“掛紅”和水味發澀現象。由于斷層附近巖層破碎,工作面地壓和淋水增大,有時在巖縫中能見到淤泥。

(3)、溶洞水通常呈黃色或灰色,帶有臭味。這種水多在石灰巖中遇到、工作面有時會出現頂板來壓、柱窩滲水、裂縫浸水等現象。

(4)、沖積層水一般開始水量較小,發黃,帶有泥沙,以后水量變大,在淺部掘進井筒時通常會遇到這種水。

八、透水事故的處理

1、透水時的措施

(1)、當發現工作面有透水預兆時、要立即停止作業,撤出人員,同時迅速報告有關部門,及時采取處理措施。

(2)、當進行探、放水工作時,事先要作好有關準備。要準備好避災路線,保證一旦發生透水時,能組織人員迅速撤離。

(3)、礦領導接到透水報告后,應立即通知礦山救護隊,同時根據事故地點和可能波及地區,迅速通知有關人員撤離危險區域、關閉有關地區的水閘門。

(4)、當下部中段被淹時,應盡快關閉巷道防水閘門。人員撤至井底車場后,再關閉井底車場的防水閘門,以保護水泵房。

(5)、井下排水設備、在透水后應全部啟動排水。

2、被淹井巷的恢復

礦井被淹沒后,排除積水的工作是很復雜的,首先必須對水源、礦井靜水容積和動態儲量進行調查研究,然后制定恢復方案,選擇適當能力的排水設備,組織力量進行排水和恢復工作。在涌水量不大或補給水源有限的情況下、可采用增加排水能力的辦法、直接排出礦井內的積水。

如果井下涌水量(動儲量)特別大,用增加水泵能力不能將水排干時,則必須先堵住涌水通路,截住水源,然后再排水。在整個恢復工作時期、必須十分注意通風工作,因為在被淹井巷內通常積存有大量的二氧化碳、硫化氫等有害氣體,當水位降低后,壓力解除,上述有害氣體即大量涌出。因此必須在排水過程中加強對有害氣體的檢查,并用局扇進行局部通風,排除有害氣體。

在井筒內安裝排水管或進行其它作業的工作人員、必須佩帶安全帶和自救器。在修復井巷時、要特別注意防止冒頂和墜井事故的發生。

篇2:水災防治措施

采坑附近沖溝較發育,雨季來臨溝內有水,煤礦煤層上部覆蓋多屬頁巖基黃土,遇暴雨坑邊易受沖刷,暴雨持續時間長會給坑內造成大的流沙或有淹沒設備的危險。因此雨季前采取以下措施:

1、防洪系統有薄弱環節,應及時加高加寬,以保證防洪需要,并在雨季來臨前準備好必要的防洪材料,以備現場使用。提前安排好防洪設備和組織好防洪突擊人員。

2、采坑邊坡如遇大的雨情,應采取筑壩疏通等臨時性措施,防止雨水淹沒設備及工作面。

3、雨季施工隊要保證晝夜與礦值班室保持聯系,有雨情及時匯報以便防洪領導小組根據實際情況盡快采取措施。

4、要準備足夠的排水設備。

5、一旦發生險情應采取以下措施:

①、坑下人員立即撤出并匯報礦值班室同時觀測判斷水情在不危及人員安全時立即組織人員把設備撤離到安全地點。

②、盡快組織防洪力量沿堤壩巡視,發現薄弱環節立即采取加固措施。

③、洪水暫退時期,要增設現場值班人員晝夜觀測水情,發現異常情況立即報告礦領導和值班室。

④、如遇暴雨沖刷,邊坡遭到破壞,有大量雨水泄入時,要將坑下設備轉移到地形較高處并加強排水和疏通工作。

篇3:礦井水災防治措施

礦井建設和生產過程中,常有滲水或涌水現象,這種水量如果超過礦井正常排水能力,礦井采場巷道可能會被淹,造成礦井水災。導致生產中斷,采礦設備、設施被淹,人員傷亡。據歷史資料統計,礦井內發生的各類事故中,平均每起死亡的人數,透水事故最多,因此,做好礦井水災事故的預防工作極為重要。

造成礦井水災事故的水源有兩類:地表水和地下水。地表水的范圍有:地面的江河、湖?泊、池沼、水庫、廢露天坑和塌陷區的積水,以及自然降雨和冰雪融化水等。地下水包括地下礦巖含水層、斷層裂隙水和老采空區積水等。這些水源通過各種徑流通道進入礦井。據統計,礦井水災事故中,有85%~90%的水源來自于地下水。

一、地面防水措施

為了防止地下水對礦井的威脅,必須對地下水進行綜合治理,治理措施如下:

(1)必須弄清礦區及其附近地表水系統和受水面積、河流溝渠匯水情況、疏水能力、積水區和水利:工程情況,以及當地降雨量、歷年最高洪水位。并結合本礦區特點建立防、排水系統。

(2)每年雨季前,必須由主管領導組織一次全面性的防水大檢查,發現隱患應在雨季前整改完畢。

(3)礦井(豎井、斜井、平硐等)井口的標高,必須高于當地歷史最高洪水位1m以上。

(4)礦區及其附近積水或雨水有可能侵入井下時,必須根據具體情況,采取如下措施:

①易積水的地點應修筑泄水溝。泄水溝應避開露天、裂隙和透風層,不能修筑溝渠時,可用泥土填平壓實,范圍較大無法填平時,可安裝水泵排水。

②礦區受河流、洪水威脅時,應修筑防水堤壩。

③漏水的溝渠和河流,應及時防水、堵水或改道。

④排到地面的井下水,應引出礦區外。

⑤雨季應設專人檢查礦區防洪情況。

⑥地面塌陷、裂隙區的周圍,應設截水溝或擋水圍堤。

⑦礦井疏干放水有可能導致地表塌陷時,必須事前將塌陷區的居民遷移、公路改道,才能進行疏干排水。

(5)有用的鉆孔,必須妥善封蓋。報廢的豎井、斜井、探井、鉆孔和平硐等,必須封閉。

(6)礦石、廢石和其他堆積物,必須避開山洪方向,以免淤泥堵塞溝渠和河道。

二、礦井防水措施

(1)礦山地質測量部門必須調查核實礦區范圍內的小礦井、老井、老采空區,現有礦井生產中的積水區、含水層、巖溶帶、地質構造等詳細情況,并繪制礦區水文地質圖。應查明礦坑,水的來源,掌握礦區水的運動規律,摸清礦井水與地下水和大氣降水的水力關系,預測礦井突然漏水的可能性。

(2)在積水的舊井巷、老采空區、江、河、湖、海、沼澤、含水層、巖溶帶和流沙層等附近開采,應留出防水礦柱或劃出安全地段,制定預防突然涌水的安全措施,方準采礦。礦柱或安全地段的距離,應根據地質構造情況確定。

(3)對于地質條件復雜的礦山,在接近水體而又有斷裂層通過的地區或與水體有聯系的可疑地段,必須堅持“有疑必探,先探后掘”的原則。鉆探水孔的位置、方向、數量、孔徑,每次鉆進的深度和超前距離,應根據水勢的高低、巖石結構與硬度等情況而定。

(4)探水前應做好如下準備工作:

①檢查鉆孔附近坑道的穩定性。

②清理巷道、準備水溝或其他水路。

③在探水工作地點或附近安裝通信設施。

④巷道及其出口要有良好的照明及人行通道。

⑤對斷面大、巖石不穩定、水位高的巷道進行探水,必須制定安全措施經主管礦長批準后,方可實施超前探水。

(5)在通往含水帶、積水區、放水巷道和有突然涌水可能的地點建筑防水閘門和防水墻。防水閘門和防水墻的具體要求如下:

1)防水閘門

巷道內設防水閘門,防止發生透水事故。防水閘門應設置在通往水害威脅地段的巷道匯合處,閘門應向來水方向打開。

2)防水墻

防水墻是用不透水材料建筑的封閉的擋水設施,應符合下列標準:

①建墻地點的巖石堅固,沒有裂隙;

②具有足夠的強度,能承受涌水的壓力;

③不透水、不變形、不移位;

④應裝有測定水壓的放水管和儀器。

(6)相鄰的礦井或礦塊,如其中有一個涌水危險則應在礦井或礦塊間留出隔離安全礦柱。

(7)打探水孔時,如發現巖石變軟(發松),或沿釬桿向外流水超過正常鉆孔供水量等現象,必須停止鉆孔。此時,不得移動鉆桿,除派專人監視水情外,應立即報告主管礦長采取安全措施。

(8)在掘進工作面或井巷其他地點發現透水預兆,如工作面“出汗”、頂板淋水加大、空氣變冷、發生霧氣、掛紅、有水叫聲、井底板涌水或其他異常現象,必須立即停止工作,并報告主管礦長,采取措施,如情況緊急時,必須立即發出警報,撤出所有受水威脅地點的人員。

(9)探水、放水工作,應派有經驗的人員擔任。

(10)為預防被水封住,有害的氣體逸出造成危險,在進行排水的被淹井巷、探水和放水工作地點,必須事先采取通風安全措施,并使用防爆燈具照明。

三、礦井排水設施

(1)井下主要排水設備,應由同類型的三臺泵組成,其中任一臺的排水能力,必須在20h排出一晝夜的正常涌水量;兩臺同時工作時,能在20h內排出一晝夜的最大涌水量。井筒內應裝設兩條排水管,其中一條工作,一條備用。

(2)礦井最大涌水量超過正常涌水量一倍以上的礦井,除備用水泵外,其余水泵應在20h內排出一晝夜最大涌水量。

(3)井底主要泵房的出口應不少于兩個,其中一個通往井底車場,出口處應裝設密閉防水門;另一個用于斜井與井筒連通,斜井巷上出口應高出水泵房地面標高7m以上,水泵房地面標高,應高出井底車場軌面o.5m。

(4)水倉應由兩個獨立的巷道系統組成。涌水量較大的礦井,每個水倉的容積,應能容約2~4h的正常涌水量。一般礦井主要水倉總容積,應能容納6—8h的正常涌水量。