煤礦防治水安全技術

煤礦水害是與瓦斯、煤塵、頂板、火災等并列的五大災害之一,其嚴重程度僅次于瓦斯列第二。我市地方煤礦隨著開采深度和開采條件不斷變化,特別是兼并重組后,由于地質資料不清,煤礦受采空區、古空區、奧灰水威脅越來越嚴重,給礦井水害防治工作帶來極大困難,因此,煤礦水害已成為影響我市煤礦安全生產的重大關鍵問題,所以,搞好水害防治是我市地方煤礦的重點。

一、我市地方煤礦水害基本情況

煤礦兼并重組后,我市共有煤礦110座。其中,受水害威脅的礦井44余座,主要水害類型為古空水、采空區水、奧灰水等。其中,受古空及上覆煤層采空區積水影響的礦井32座;帶壓及局部帶壓開采的礦井12座。2000年以來,我市共發生水害事故12起,死亡43人。其中,3人以上事故6起,死亡33人,占全市3人以上(24起)事故總死亡人數的30.5%。分析近幾年發生的水害事故,主要原因為:一是防治水主體責任不落實;二是水文地質資料不清楚;三是探放水措施不落實;四是防治水專業技術人才嚴重缺乏。針對上述存在的問題,我們各級煤炭管理部門、煤礦企業安全管理人員和從業人員必須要有緊迫感、責任感,將煤礦各項防治水措施落到實處。

二、礦井水害類型

造成礦井水害的水源有:大氣降水、地表水、地下水和老空水。

按照水源把礦井水害分成以下幾種:

(一)地表水水害:主要水源為大氣降水、地表水體(江河、水庫、溝渠等);

(二)老空水水害:主要水源為古井、小窯廢巷及采空區積水;

(三)孔隙水水害:主要為第三系、第四系松散含水層孔隙水、流砂水和泥砂等。

(四)裂隙水水害:主要為砂巖、礫巖等裂隙含水層的水;

(五)巖溶水水害:主要為華北石炭二疊紀煤田的太原群薄層灰巖巖溶水等;

三、煤礦水害防治技術現狀

煤礦水害與其形成的條件有直接對應關系。礦井充水三個條件即“礦井充水三要素”包括充水水源、涌水通道和充水強度(涌水量)。

(一)水文地質探查技術

1、水文地質試驗技術

水文地質試驗技術的基本方法是以水文地質理論為基礎,以水文地質鉆探、抽(放)水試驗、底板巖石力學試驗為主要手段,探查含水層及其富水性、主要含水層水文地質邊界條件、各含水層之間的水力聯系等。

2、地球物理勘探技術

(1)地震勘探:包括二維和三維地震勘探。主要應用于以下幾個方面:

查明落差大于5米的斷層;

查明區內幅度大于5米的褶曲和直徑大于20米的陷落柱;

探測采空區和巖漿浸入體。

(2)瞬變電磁探測技術:是地面探測含水層及其富水性、構造及其含水情況,老窯及其積水多少的主要手段。

(3)高密度高分辨率電阻率法探測技術:是地面及其地下洞體的首選方法。

(4)直流電法探測技術:屬于全空間電流勘探,可在地面及井下使用。主要應用于以下幾個方面:

巷道底板富水性探測;

底板隔水層厚度,原始導高探測;

掘進頭和側幫超前探測,導水構造探測;

潛在突水點、老窯積水區、陷落柱探測。

(5)音頻電穿透探測技術:一般應用于井下,主要探查:

采煤工作面內的底板下100米內的含水構造及其富水區域平面分布范圍,并進行富水塊段深度探測;

工作面頂板老窯、陷落柱、松散層孔隙內含水情況探測;

掘進巷道前方導水、含水構造探測。

(6)瑞利波探測:主要探測斷層、陷落柱、巖漿巖侵入體等構造和地質異常區等,探測距離80-100米;

(7)鉆孔雷達探測技術:通過鉆孔探查巖體中的導水構造、富水帶等;

(8)坑透:回采工作面形成后,使用坑透儀查明工作面內的構造發育情況。

3、地球化學勘探技術

主要通過水質化驗、試驗等方法,利用不同時間、不同含水層的水質差異,確定突水水源,評價含水層水文地質條件,確定各含水層之間的水力聯系。

4、鉆探技術:地面鉆機、坑道鉆機主要用于地面、井下探放水,探測構造及不良地質體(陷落柱、巖溶塌洞),以及水文地質勘察,注漿堵水成孔等。

(二)煤礦水害防治技術

礦井水害防治方法主要有以下幾種:

地面防治水、井下探放水、疏干降壓、注漿堵水、突水預測等,下面重點介紹地面防治水,井下探放水。

1、地面防治水

地面防治水是指在地面修建各種排水工程,防止和減少大氣降水(洪水)和地表水涌入煤礦井下的技術和方法。

(1)搞好地面防洪調查工作

A、查清礦區及其附近地面水流系統的匯水、滲漏情況和疏水能力;

B、查清有關水利工程情況,熟悉當地水庫、水電站大堤、河道大堤及河道中障礙物等;

C、查清當地歷年降水量和最高洪水位資料;

D、查清疏水、防水和排水系統情況;

(2)井口和工業場地的設計

A、煤礦井口和工業場地內建筑物的高程必須高于當地歷年最高洪水位;

B、在山區,煤礦井口和工業場地內建筑物必須避開可能發生泥石流、滑坡的地段;

C、煤礦井口和工業場地內建筑物高程低于當地歷年最高洪水位時,必須修筑堤壩、溝渠或采取其它防排水措施;

(3)地表水體治理

在地表水體治理上采取“疏”、“截”、“擋”、“堵”、“渡”、“排”等綜合治理措施;

A、疏—-是指用溝渠、管道等方法將地表水、大氣降水疏通引出礦區以外;

B、截---是指用修筑堤壩的方法將河水截斷,使水流改道,從礦區外圍流走;

C、擋---是指用構筑建筑物的方法將洪水擋在煤礦井口和工業場地以外;

D、堵---是指堵住漏水通道。

對地表的老窯、采空區的裂縫、塌陷坑等用砼等材料進行堵塞。

對使用中的鉆孔,要安裝孔口蓋。對報廢的鉆孔要及時封孔,防止地表水流入井下。

E、渡---是指經過積水區的水溝或水渠用流水渡槽或架空管道方法渡過;

F、排---是指將凹地形無法疏導的積水安裝水泵進行排放,防止積水滲入井下;

(4)嚴禁開采防隔水煤柱

根據《煤礦防治水規定》,礦井防隔水煤柱一經確定,不得隨意變動,嚴禁破壞或開采。

(5)加強雨季“三防”(防洪、防排水、防雷電)工作

煤礦企業要建立健全預防暴雨洪水引發煤礦透水事故的組織機構和工作機制。成立以礦長為組長的雨季“三防”領導小組,編制雨季“三防”工作計劃,明確雨季“三防”任務和責任。按照《煤礦防治水規定》的要求進行雨季前的檢查。

2、井下探放水

井下探放水是指礦井在采掘過程中運用超前勘探方法,查明采掘工作面頂底板,兩幫和前方的含水構造(包括陷落柱、含水層、積水老空區等水體和導水通道的具體位置、產狀),并將水體中的積水疏放出來。

(1)井下透水的預兆

A、煤層發潮發暗

由于水的滲入,煤層變得潮濕,光澤變暗淡。如果挖去一層仍是這樣,說明附近有積水。

B、巷道壁或頂板“掛汗”

這是積水通過巖石微小裂隙時,凝聚于巖(煤)壁表面的一種現象。

C、煤層變涼

煤層含水時能吸收人體的熱量,用手觸摸時有發涼的感覺,并且手放的時間越長感到越涼。

D、工作面頂板淋水加大或出現壓力水頭。

E、工作面溫度降低。

工作面可見到淡淡的霧氣,人感到陰涼。

F、水叫

煤巖層裂縫中有水濟出,發出“嘶嘶”聲,有時還可聽到像低沉的雷聲。

G、工作面有害氣體增加。

因積水區有害氣體向外散出,使工作面空氣中的二氧化碳、硫化氫氣體的含量明顯增大。

H、煤壁或巷道壁“掛紅”。

老空水一般積存時間較長,水量補給少,通常稱為“死水”,所以酸性大,水內有含鐵的氧化物或硫化礦物,滲透到煤壁上會出現“掛紅”,這是接近老空水的征兆。

(2)井下探放水設計

采掘工作面探水前,必須編制探放水設計,確定探水警戒線,并采取防治瓦斯和其它有害氣體危害等措施。探放水鉆孔的布置和超前距離,應當根據水頭高低,煤(巖)層厚度和硬度等確定。探放水設計由礦防治水機構編制或委托有資質的單位編制,經礦總工程師組織審定同意,嚴格按設計探放水。

A、探放水設計的內容

①探放水地區的水文地質條件。主要包括老空積水范圍、積水量、水頭高度(水壓)、正常涌水量、老空與上下采空區、相鄰積水區、地表河流、建筑物及斷層構造的關系,以及積水區與其它充水含水層的水力聯系程度等。

②探放水巷道的開拓方向、施工秩序、規格和支護形式。

③探放水鉆孔組數、個數、方向、角度、深度、施工技術要求和采用的超前距與幫距。

④探放水施工與掘進工作的安全規定。

⑤受水威脅地區信號聯系和避災路線的確定。

⑥通風措施和瓦斯檢查制度。

⑦防排水設施。

⑧附有老空位置、積水區與現采區的關系圖,探放水鉆孔布置的平面圖、剖面圖、探放水鉆孔結構圖和避災路線圖。

B、探放水起點的確定

根據一些煤礦的經驗,將調查和勘探(包括物探)獲得的小窯、老空的分布資料,按照積水線、探水線和警戒線三條線來確定探放水起點。(已執行有掘必探,所有掘進前工作必須探水)

積水線

積水線是指經過調查核實后的積水邊界線,也就是采空區的邊界范圍,其深部界線應根據小煤窯的最深下線劃定。

探水線

探水線是指沿積水線向外推移一定距離而劃出的一條界線。

探水線是探放水的起點。當巷道掘進到探水線位置時,開始進行探放水工作。

探水線外推距離的大小根據積水線的可靠程度、水量和水壓大小、煤層厚度和硬度以及礦山壓力大小等因素確定,一般為20-100米。

根據實踐經驗,探水線位置確定如下:

a、對本礦井開采造成的老空、老巷、水窩等積水區,其邊界位置準確,水壓不超過1MPa的,探水線位置一般在煤層中外推30米以上,在巖層中外推20米以上。雖有圖紙資料,但不能確定積水邊界的準確位置時,探水線一般外推60米以上。

b、對有圖紙資料可查的老窯,探水線處推60米以上,對沒有圖紙資料可查的老窯,可根據已了解到的礦井開采最低水平,作為預測的可疑區,或者進行物探控制可疑區,探水線由可疑區外推100米。

c、對已知的斷層、陷落柱的探水線,可根據斷層、陷落柱所留設的防隔水煤(巖)柱外推20米以上。

警戒線

警戒線是指探水線向外推移一定距離而劃出的一條界線。警戒線外推距離根據積水區的位置、范圍、水文地質條件及其資料的可靠程度等來確定,一般為50-150米。

當掘進巷道到達警戒位置時,應該注意掘進工作面迎頭水情異常變化,如發現有透水預兆,立即提前實施探放水工作,如無異常變化則繼續前進。

C、探放水鉆孔布設要求

①探放老空水、陷落柱水和鉆孔水等鉆孔,應成組布設,并在前方的水平面和垂直面內呈扇形。鉆孔終孔位置以滿足平距3米為準,厚煤層內各孔終孔的垂距不得超過1.5米。

②探放斷層構造水、巖溶水等鉆孔,必須沿掘進方向的前方及下方布設,且底板方向的鉆孔不得少于2個。

③上山巷道探水時,應采取雙巷掘進,其中1條超前探水、匯水,另1條用來安全撤人。雙巷間每隔30-50米掘進1道聯絡巷并加設擋水墻。

D、探放水鉆孔的主要參數及布置方式

探水鉆孔的主要參數:

①超前距

超前距是探放水鉆孔終孔位置與掘進巷道超前距離。

當巷道掘進到探水線時,從探水線開始向掘進前方布置鉆孔,進行探放水。探放水鉆孔的終孔位置始終保持超前巷道一定距離,超前距一般采用20米,薄煤層一般8米。

②允許掘進距離

允許掘進距離是經過探水后,證明前方無透水危險的巷道掘進的安全長度。

③幫距

幫距是指探放水鉆孔中最外側斜孔到巷道幫的距離。幫距實際是指最外側斜孔所控制的范圍,其距離與超前距相同,一般不少于3米。

④鉆孔密度

鉆孔密度是指在允許掘進距離的終點位置。

鉆孔密度一般不得超過3米,防止漏掉前方、兩側和頂底板積水的老巷。

E、探放水鉆孔布置方式

探放水鉆孔的布置方式根據巷道類型、煤層厚度與產狀確定,主要布置方式有扇形和半扇形布置。

扇形布置主要應用在巷道處于三面受水威脅的地區。

半扇形布置方式主要是在積水區肯定位于巷道一側時。

(三)礦井防治水主要名詞解釋

1、煤礦防治水十六字原則

煤礦防治水十六字原則:預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采。

預測預報---指查清礦井水文

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。