防治水綜合安全技術措施
煤礦水害是礦井五大災害之一,往往造成突水淹井或淹沒整個工作面的惡性事故。根據礦井水的來源可分為地下水害、地表水害和老窯積水水害。防治水是防止礦井水害事故發生,減小礦井正常涌水,降低煤炭生產成本,在保證礦井建設和生產的安全前提下使國家的煤炭資源得到充分合理的回收。為防止水害事故給礦井的正常安全生產造成影響,特制定礦井防治水綜合安全技術措施。
一、水文地質情況
我公司礦區位于沁水盆地南緣低山丘陵區,水文地質單元屬延河泉域中北部。根據含水層巖性和地下水賦存特征,本區地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑鹽類裂隙水、碎屑夾碳酸巖類巖溶裂隙水、和碳酸鹽巖類巖溶水四種。
1、礦區水文地質條件
礦區松散巖孔隙水含水巖組主要賦存于第四系上更新統地層,含水巖組一般厚為0-10米,富水性差,為透水而不含水層;碎屑巖類裂隙水、碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙巖溶水,富水性弱;碳酸鹽巖巖溶水在本區埋深較深,據山西煤田地質勘探144隊,1996年提交的本礦地質報告,區域水位標高為450-560米,高于本礦現開采3#煤層底板標高79-122米,3#煤為帶壓開采,但奧陶系灰巖頂界至3#煤層間距為120余米,可起一定的隔水作用,構成3#煤底板突水危險性小,但該含水層富水性強,具不均勻性,開采過程中,若遇斷層,在斷裂連通導水的情況下,不排除有突水的可能,因此在開采過程中應堅持“預測預報、有掘必探,先探后掘、先治后采”的原則。本區與煤層開采有關的地下水類型主要有二疊系、石炭系碎屑及碳酸鹽類巖溶水。
1)?主要含水層
①石炭系、二疊系巖裂隙含水層
含水層主要為山西組K7砂巖和下石盒子組底部的K8砂巖。
K7砂巖為山西組與太原組的分界標志層,巖性以中細、中粗粒砂巖為主,局部為粉砂巖,具有近似垂直于層面的裂隙帶。據鄰區抽水試驗,單位涌水量為0.0004-0.003L/s·m,水位標高567.12米,為弱富水含水層。
K8砂巖是山西組與下石盒子組分界標志層,巖性以中細粒巖為主,局部
地段為粗砂巖,裂隙較發育。
②奧陶系巖溶水含水層
含水層主要有上、下馬家溝組灰巖和峰峰組灰巖組成,上、下馬家溝
組灰巖溶發育,局部可見1-2米的溶洞,富水性強,單井最大涌水量為1900m3/d,介由于巖溶發育不均一,富水性也不均勻;峰峰組在覆蓋層薄的地段內,巖溶發育極普遍,多為透水層,隨埋深增加巖溶發育減弱。據鄰區鉆孔抽水試驗,單井涌水量為0.0015-41.85L/s·m,富水性不均勻,區域水位標高在450-560米間,成為礦區下伏的主要充水含水層。
2)?主要隔水層
①石炭系上統及下疊系隔水層
主要由具有可塑性的泥巖、砂質泥巖級成,各層砂巖間及灰巖間均有
泥巖分布,一般厚度2至數米不等,可起到良好的層間隔水作用。
②石炭系中統本溪組隔水層
該層巖性以鋁士質泥頁巖為主,一般為10米左右,裂隙不發育,透水
性差,為煤系地層較好的區域隔水底板,隔斷了與下伏巖溶水的水力聯系。
2、礦坑充水因素:
可能進入礦坑的水源有:大氣降水、地表水、地下水和采空積水等。
①大氣降水對礦坑充水的影響
大氣降水入滲量具有明顯的季節性、多年同期性的變化規律,且隨著
降水量的改變而改變,降水入滲對地形低洼淺埋礦床的充水影響最明顯,但隨開采深度的增加,影響逐漸降低,且涌水高峰值出現滯后現象。
②地表水對礦床充水的影響
由于礦區內無大的河流,平時溝谷干涸無水,但存在季節性河流,一
般洪水來猛去速,持續時間短,凡井口不在歷年洪水位置內,就不會發生洪水涌入坑內事故,對礦床充水影響小。
③地下水對礦床充水的影響
本礦現開采3#煤,煤層賦存于石炭系山西組地層中,其直接充水含水
層以頂板砂巖充水為主,其次為開采過程中產生的塌陷裂隙帶,在局部地段接受下石盒子組底界K8砂巖充水補給,該層砂巖富水性弱,滲透系數K=0.032m/d。另據本礦地質報告,該地區區域巖溶水水位標高在450-560米,而本礦3#煤底板標高為328-481米,低于突、灰水水位標高79-122米,由于奧陶系灰巖頂界至3#煤層間距為120余米,可起一定的隔水作用,對3#煤開采影響較小,但在今后的采煤中,若遇斷層,在斷裂連通導水的情況下,可形成間接充水含水層,對礦山開采影響大。
④老窯、采空區積水
本區采煤歷史較久,礦區內及周邊有老窯及采空區分布,采空內或有
積水,對采礦構成直接威脅,為礦區突水的隱患區,其危害性極大,所以在煤礦開采過程中,一定要加強探放水工作。
3、礦區水環境
1)?原生水環境
礦區內無地表水體,松散巖類孔隙水水量貧乏,碎屑巖夾碳酸鹽巖類
裂隙巖溶水富水性弱。已不能滿足當地用需求。
2)?含水層疏干、地下水位下降
礦區煤層之上含水層受煤礦礦坑排水及煤層開采后頂板冒落、裂縫下沉、松弛擾動影響,含水層結構遭到破壞,呈半疏干-疏干狀態。
煤層下伏巖溶水,水位也呈逐漸下降趨勢。
3)?水資源污染
礦區廢水一般用作井下防塵,對地表水以及淺層地下水不造成污染。
?4、礦坑涌水量
據地質報告,礦井目前正常涌水量為35m3/d,最大50m3/d。
二、礦井水害水源分析
1、地下水
地下水是指賦存于地表以下巖層空隙中的重力水,巖層的空隙是地下水存在的先決條件,也是地下水儲存和運動的場所。地下的巖層分為隔水層和含水層,由于隔水層和含水層的存在并具備一定的隔水界面與之相組合時,就會形成儲水構造。該種模式決定了含水層中的地下水承受靜水壓力,稱之為承壓水。
地下水根據含水巖空隙性質不同可以分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。大氣降水是地下水的主要補給來源。
2、地表水
地表水體包括河流、湖泊、池沼和水庫等,大氣降水也是地表水的水源。其水源可能通過井口、采后冒裂帶、巖溶塌陷坑、斷層帶及封閉不良、鉆孔充水或導水進入礦井。
3、老窯積水
古代的小煤窯和近代煤礦的采空區及廢棄巷道由于長期停止排水而保存的地下水,稱為老窯積水。尤其是年代久遠缺乏足夠資料的這種老窯積水,是煤礦生產建設中最危險的水患之一。
三、礦井水害監測
1、地下水
地下水的觀測內容包括礦井、煤層、采掘面的涌水量觀測及各類水文地質鉆孔、地質孔的水量、水壓、水質、水溫的動態觀測。井下突、涌、淋、滴、滲水點的觀測內容包括:出水時間;出水地點;出水層、厚度、巖性,喀斯特裂隙發育情況,出水形式、出水點頂底板圍巖壓力的顯現變化情況;出水點水的顏色、溫度、透明度、口感、氣味等物理性質,并取樣進行水質分析;周圍出水點和觀測孔的水量、水壓變化情況等。
2、地表水
收集當地的氣象資料,掌握降水量、蒸發量、氣溫、濕度等數據。調查礦區內的湖泊、池塘、水庫、塌陷積水區的水位、水量、庫容等數據。礦區范圍內有河流通過時,應在河流出入礦區地段,含水層露頭過河地段,斷層過河地段、河下采煤處,支流入口處、地表塌陷處,溶洞發育地段,以及嚴重滲漏地段的上下方設立水文觀測站,定期觀測水位、流量。觀測時間一般為每月一次,雨季或暴雨后根據需要增加觀測次數。
3、老窯積水
對周邊煤礦進行調查,收集其井口坐標、標高、井深,了解現開采的范圍、充水特征、出水量、老空充水區、充水巷道的位置。調查了解因周邊煤礦開采而引起危害礦井的可能的充水因素等。周邊煤礦開采結束后,要收集報廢井筒的封閉日期、封填材料及深度等資料。
對小煤礦、老窯、老空積水區的觀測,必須安排兩人,嚴禁單人進行觀測。
四、礦井突水預兆及突水量估算
1、一般預兆
1)煤層變潮濕、松軟;煤幫出現滴水、淋水現象,且淋水由小變大;有時煤幫出現鐵銹色水跡;
2)工作面氣溫降低,或出現霧氣或硫化氫氣味;
3)有時可聽到水的“嘶嘶”聲;
4)礦壓增大,發生片幫、冒頂及底臌。
2、工作面底板灰巖含水層突水預兆
1)工作面壓力增大,底板臌起,底臌量有時可達500mm以上;
2)工作面底板產生裂隙,并逐漸增大;
3)沿裂隙或煤幫向外滲水,隨著裂隙的增大,水量增加,當底板滲水量大到一定程度時,煤幫滲水可能停止,此時水色時清時濁,底板活動時水變渾濁、底板穩定時水色變清;
4)底板破裂,沿裂縫有高壓水噴出,并伴有“嘶嘶”聲或刺耳水聲;
5)底板發生“底爆”,伴有巨響,地下水大量涌出,水色呈乳白色或黃色。
3、松散孔隙含水層水突水預兆
1)突水部位發潮、滴水、且滴水現象逐漸增大,仔細觀察可以發現水中含有少量細砂;
2)發生局部冒頂,水量突增并出現流砂,流砂常呈間歇性,水色時清時混,總的趨勢是水量、砂量增加,直至流砂大量涌出;
3)頂板發生潰水、潰砂,這種現象可能影響到地表,致使地表出現塌陷坑。
突水發生后,水量的估算是一項必不可少的重要工作。常用的方法有:浮標法、水泵標定法和容積法。
五、水害防治安全技術措施
1、地下水防治
防治地下水害,要從整體上查明礦井水文地質條件,采取疏水降壓或截源堵水等措施進行處理。
礦井疏水過程可分為疏水勘探、試驗疏水和經常疏水。疏水方式包括三種:地表式是從地表進行疏干;地下式是在地下進行疏干;聯合式是同時采用上述兩種方式或多井同時疏干。
1)地表疏干
地表疏干主要用在預先疏干階段,是在地表鉆孔中用潛水泵預先疏降充水含水層的水位或水壓的疏干方式。
2)地下疏干
地下疏干主要應用在并行疏干階段,通常采用巷道疏干和井下鉆孔疏干的方法。
3)聯合疏干
聯合疏干常應用于礦井水文地質條件比較復雜的礦井。
?疏干工程包括地面疏干井和疏干巷道
2、地表水防治
地面防水是指在地表修筑各種防排水工程,防止或減少大氣降水和地表水涌入工業廣場或滲入井下,它是保證礦井安全生產的第一道防線,特別是以大氣降水和地表水為主要充水水源的礦井尤為重要。
地表水害防范措施
1)充分調查當地的地形、地貌條件,編制地形地質圖和基巖地形地質圖,掌握基巖充水含水層出露及隱伏露頭情況,正確確定地表分水嶺、充水含水層的補給區,計算評價每一水系或排洪溝渠的匯水面積,結合實際情況,進行礦坑充水條件分析。
2)掌握不同降水強度下的地表和地下徑流模數,一般要根據一流、定流域范圍的巖層條件,進行連續幾個水文年的小流域水均衡觀測,以便取得實際資料。
3)根據煤層開采的“上三帶”理論和導水冒落裂隙帶發育高度規律以及開采盆地巖移塌陷規律,確定采動盆地裂縫角影響范圍內的含水層的破壞情況,分析地表水和大氣降水的入滲補給條件和范圍,結合井上下實際觀測資料,設計地表防治水的具體工程。
4)要充分利用當地氣象資料,根據大氣降雨規律及降雨強度,比較準
備地預測防洪渠、堤壩、橋涵的瞬時流量,以確定防洪的標準和斷面。
5)掌握和圈定礦區歷史最高洪水位的洪水淹及范圍,并做好汛期前的調查和汛期中的巡回觀察。
6)根據水利工程的要求,設計溝渠堤壩的抗洪強度和排泄能力。
地面防水方法
1)?河流改道
礦區范圍內有常年性河流流過且與礦井直接充水含水層接觸,河水滲漏量大,是礦井的主要充水水源,會給生產帶來影響。屬該情況可在河流進入礦區的上游地段筑水壩,將原河流截斷,用人工河道將河水引出礦區。若因地形條件不允許改道,而河流又很彎曲,可在井田范圍內將河道截彎取直,縮短河道流經礦區的長度,減少河水下滲量。
2)?鋪整河底
礦區有季節性河流、沖溝、渠道,當水流沿河或溝底裂縫滲入井下時,則可在滲漏地段用黏土、料石、水泥修筑不透水的人工河床,制止或減少河水滲漏。如四川南桐煤礦長興灰巖出露地表且溝谷發育,通過鋪整河底、修筑人工河床,雨季涌水量減少了30%-50%。
3)?填堵通道
礦區范圍內,因采掘活動引起地面沉降、開裂、塌陷等,經查明是礦井進水通道時,應用黏土或水泥填堵,對較大的溶洞或塌陷裂縫,下部填碎石、上部蓋以黏土分層夯實,且略高出地面,以防積水。
4)?挖溝排(截)洪
地處山麓或山前平原區的礦井,因山洪或潛水流入井,構成水害隱患或增大礦井排水量,可在井田上方垂直來水方向沿地形等高線布置排洪溝、渠攔截洪水和淺層地下水,并通過安全地段引出礦區。
5)?排除積水
有些礦區開采后引起地表沉降與塌陷,長年積水,且隨開采面積增大,塌陷區范圍越廣,積水越多,此時可將積水排掉,造地復田,消除隱患。
防止地面水侵入工業場地和礦井的措施
《煤礦安全規程》第255、256、257條的規定是針對井口、工業廣場和礦井免受洪水侵入而制定的安全措施。執行時,可分如下幾種情況:
1)?井口和工業場地建筑物防泄洪
井口(包括風井)及主要建筑物(配電所、絞車房)的高程必須高于當地歷年最高洪水位,低于者必須加高于洪水位之上或修筑堤壩防洪;位于山區時還必須避開可能發生泥石流、滑坡的地段;坡面匯水地區應修建防洪堤壩或截水溝;內澇區和洪水季節有河水倒流現象的礦區與工業場地,應在泄洪總溝的出口處建立水閘,設置排洪站,以備河水倒灌時落閘、向外排水;嚴禁將矸石爐灰、垃圾等雜物棄于山洪、河流能沖刷地段,以免淤塞河床、溝渠造成洪水泛濫。
2)?露頭帶截洪防滲
留夠并嚴禁開采煤層露頭防水煤柱,以減少大氣降水或地表水沿煤層露頭帶滲入礦井;在露頭帶以外,垂直來水方向修筑攔洪溝攔截洪水,并根據地形條件將水引出防護區。
3)經過塌陷區或透水巖層的河流、溝渠的處理
漏水渠道、河床應及時堵漏。位于塌陷區的,則在塌陷穩定后地段,
采用整鋪河底的方法防漏;河底與導水裂隙帶相通的河流,整鋪河底無效時,可根據地形、地質、水文地質情況因地制宜,將河床局部改道。
滑坡泥石流的防范措施
1)?不在古滑坡和可能形成新滑坡的地點興建工程建筑;
2)?不在易形成滑坡的巖體上堆積矸石、剝離的土方,增加其負荷量;
3)?興建工程建筑時做好工程地質和水文地質勘察,設計上要防止開挖可能誘發滑坡的溝渠或阻塞某些溝渠,引起地表水或地下水徑流方向的改變;
4)?采礦時要運用開采沉陷的巖移規律,盡可能避免形成與滑坡方向一致的巖移;根據具體條件在礦井劃分、開拓水平和采區劃分上有針對性的安排,使沉陷盆地的形成和采動巖移向著不利于滑坡的方向發展。
3、老窯積水
對老窯積水的主要防治對策就是要嚴格執行探放水制度,以根除水患。
1)高度警惕有掘必探
老窯積水不論大小,必須執行有掘必探,采掘工程有作業就必須進行探水,探放水工作必須由專人負責。
2)認真調查分析
對老窯積水資料的調查,一定要嚴肅認真,深入細致,確切地加以記錄。依據資料的可靠程度,本著“留有余地、以防萬一”的原則,在有關圖紙上圈出積水線、積水線外推50-150米劃定探水線,采掘工程進入探水線必須超前探水,對于大片積水區,必要時還要沿探水線外50-100米作為警戒線。采掘工程進入警戒線,必須向不同方向打警戒性探孔,初步控制層位、構造和積水的可能性。
3)嚴密組織探水掘進
在探放老空水前,要根據掌握的老窯水情況,制定合理的探放水設計,留設的防隔水煤柱要適當加大。根據積水層的賦存條件和采掘巷道的相互關系,探水鉆孔必須在巷道的前方、兩幫和頂、底都有布置,保證有足夠的掩護距離和密度,防止從探水鉆孔之間漏過老窯。
4)接近積水老窯時,發現近距離探到積水,必須迅速加固鉆孔周圍及巷道頂幫,另選安全地點,在較遠處打孔放水或掃孔沖淤。在掘透老窯區時,必須在放水孔周圍補打鉆孔,保證在平面和剖面上都不漏掉積水硐子,各鉆孔都能保證進出風,證明確無積水和有害氣體后,方可沿鉆孔標高以上掘透。
4、井下防治水
井下防水主要是預防井下突然涌水的應急措施,有防水閘門、防水墻和防水煤柱等。由于本礦區水文地質條件簡單,所以著重對防水煤柱進行加強。
1)?防水煤(巖)柱的種類及留設原則
防水巖柱的種類。根據防水煤(巖)柱所處的位置,可以分成不同種類,常用的防水煤(巖)柱有:
①?煤層露頭風化帶的防水煤柱;
②?在地表水體、含水沖積層下和水淹區鄰近地帶的防水煤(巖)柱;
③?與強含水層間有水力聯系的斷層或強導水斷層接觸的煤層的防水煤(巖)柱;
④?有大量積水的老窯和老窯區防水煤(巖)柱;
⑤?導水、充水陷落柱防水煤(巖)柱;
⑥?分區隔離開采界防水煤(巖)柱。
2)?防水煤(巖)柱留設原則:
①?有突水威脅又不宜疏通地區,采掘時必須留設防水煤(巖)柱;
②?防水煤(巖)柱留設應在安全可靠的基礎上,把煤柱寬度降到最低程度以提高資源利用率;
③?一個井田或一個水文地質單元內的防水煤(巖)柱,應在總體開采設計中確定,即開采方式和井巷布局與各種煤柱留設相適應,避免在以后煤柱留設中造成困難;
④?留設防水煤(巖)柱所需數據必須就地選取,鄰區或外區數據僅供參考,若需采用時應適當加大安全系數。
3)?井下探放水
井下掘進、回采工作面在施工前,必須進行探放水設計,制定適應生產要求的探放水作業規程。在作業過程中,要嚴格按探放水規程進行施工,留足足夠的安全距。接近老窯水或已知水體的探放水要制定專門的安全技術措施進行探放水。
5、井下探放水安全措施
1)?堅持“有掘必探,先探后掘”的探放水原則。
2)?探水前首先加固探水工作面支護,背好幫頂,以免壓力沖垮煤壁和支柱。
3)?挖好排水溝,準備好相應容量的水倉和排水設備。
4)?探水工作地點要安設專用電話,一旦發現透水而又無法控制時,可立即通知受威脅的險區人員及時按防水路線標志撤離危險地區。
5)?清理巷道,保證安全撤退路線暢通無阻。
6)?打探水鉆孔時,如發現煤巖松軟或沿鉆桿向外流水超過正常打鉆供水量,必須立即停鉆,但不得移動或拔出鉆桿,派人監視水情,并立即報告礦調度室;如果情況危急,必須立即通知所有受水威脅地點撤人,并采取應急措施。
7)?探水工作面要有專職瓦斯員經常檢查瓦斯及其它有害氣體。如發現有害氣體超過規定時,必須停鉆、停電、撤人,并報告調度室處理。
8)?鉆孔接近老空區時,估計有可能涌出瓦斯或其它有害氣體時,必須有專職安瓦員在現場值班,檢查空氣成分,發現有害氣體超過規定時,立即停鉆、停電、撤人,并報告調度室處理。
9)?探水時,在水量小、水壓不高的地區,可不設孔口管,積水通過鉆孔直接流出。在水量和水壓較大的地區或強含水層中要下置孔口管,下置孔口管時套管要下在堅硬完整的巖層中,套管下置深度、固結方法及耐壓試驗,必須符合設計要求;止水套管的接頭必須用棉絲、鉛油嚴加密封,防止漏水;下套管遇阻時,禁止猛墩套管;套管固結后,必須進行耐壓試驗,試驗時間不少于30分鐘,以套管不松動、不漏水為合格,然后安裝水壓表及止水閘閥。防備探到水源后,好利用孔口管放水。
10)?探到水源以后,如果水量不大,一般可利用探水鉆孔放水;水量很大時,必須另打放水鉆孔。放水鉆孔的直徑一般為50-70mm,孔深不大于70m。
11)?鉆孔放水前,必須估計積水量,根據礦井排水能力和水倉容量,控制放水流量,放水時,必須設專人監測鉆孔出水情況,測定水量、水壓,做好記錄。若水量突然發生變化,必須及時處理,并立即報告調度室。
12)?放水過程中要隨時注意水量的變化,出水的清、濁及水中含有的雜質情況,同時還要密切注意有無有害氣體的涌出和特殊的聲響等,一旦發生異常,應立即采取措施處理并報告調度室。
13)?做好應急準備,在萬一的情況下人員按防水路線標志進行撤離,沿途要有良好的照明和保證路線暢通。
14)?在井下水泵和變電所的出入口以及有涌水互相影響的采區之間,都必須設置防水閘門。
篇2:地測防治水科科長安全生產責任制
地測防治水科科長是技術管理的第一責任者,對地測防治水科的技術管理工作全面負責。必須熟練掌握煤礦安全專業知識并依法經過培訓、取得安全資格證。
第1條貫徹落實國家有關煤礦安全生產法律、法規、行業標準和技術規范。
第2條執行安全生產責任制和各項管理制度,并協助技術礦長按規定進行考核。
第3條參加編制職工安全技術培訓計劃,搞好業務培訓,不斷提高從業人員的安全操作技能。
第4條落實礦井安全質量標準化、安全生產“雙基”建設、煤礦安全程度評估工作。
第5條參加礦井長遠規劃、生產接續、作業計劃、災害預防處理計劃、事故應急預案、和生產安全費用計劃編制。
第6條組織技術方案制定、工程設計、作業規程和安全技術措施的審查,并對落實執行情況進行監督檢查。
第7條實時掌握采掘工程的進度等情況,分析影響安全因素,對生產技術管理的薄弱環節進行重點控制。
第8條參加礦井重大安全隱患排查,有針對性地提出整改方案和措施,對落實執行情況進行監督檢查。
第9條參加礦井重大事故的調查、分析。
第10條組織做好分管范圍內的技術統計、臺賬管理,按規定及時向有關單位提供或上報各種數據、資料和報表及臺賬。
第11條積極推廣新技術、新材料、新工藝、新設備,開展安全探放水科研攻關。
第12條工作中必須盡心盡責,經常深入井下,檢查施工現場的安全隱患,制止“三違”。
篇3:煤礦總工程師防治水安全生產責任制
1.負責組織編制礦井防治水中長期規劃,組織、監督落實防治水工程計劃落實情況,并協助礦長解決防治水出現的重大問題。
2.負責組織編制防治水工程設計、地質說明書及防治水相關的技術措施。
3.負責組織對受水威脅地點的水情水害排查預報,具體組織防治水工程設計、計劃、防治水安全技術措施的現場落實,做好防治水工程的施工管理,質量監督檢查工作。
4.負責組織制定、貫徹水災預防和處理計劃。
5.負責按時組織召開礦井防治水技術例會,對本單位存在重大安全隱患及時分析研究,及時解決安全生產中的重大安全問題,對本單位無能力解決的重大安全隱患,按權限規定向上級有關部門報告。
6.礦井發生重大透水、突水事故時,必須立即到現場指揮救災工作。
7.負責組織礦井防治水事故調查分析、處理工作,組織制定防范措施,防止類似事故發生。