矿山防治水

   2025-12-05 70
核心提示:一、 矿井水的来源(一)地表水源大气降水、冰雪融化是地表水的主要来源。在开采地形低洼且埋藏较浅的矿体时,地表水容易从井口

一、 矿井水的来源

(一)地表水源

大气降水、冰雪融化是地表水的主要来源。在开采地形低洼且埋藏较浅的矿体时,地表水容易从井口、低洼地带、旧钻孔或采空区形成的地面塌陷区流入矿井。大气降水有明显的季节性,并与开采深度、地质构造、采矿方法等有关。如果井下巷道有断层、裂隙、石灰岩溶洞,矿区井田附近的江河、湖泊、池沼、水库、废弃的露天凹地等地表水可能进入井下。

(二)地下水源

地下水是矿井充水最经常最主要的水源。大气降水等地表水也是补给地下水的来源。流入矿井的地下水大致可分两部分:一是静储量,它是岩石孔隙中已存在的水量,只有静水量的矿井涌水,随着不断的排水而不断减少,甚至可能被疏干。二是动储量,即静储量减少后,地表水或其它水流不断补给的水量。若地下水的补给条件好,动储量大,排水量长期不会减少。

地下水按其含水层的空隙性质及其埋藏条件又可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水、潜水和自流水。

1、孔隙水

存在于岩层孔隙中的地下水,主要是流砂层和砾石层中的水,一般分布在第四纪松散岩层中,也可存在于部分疏松第三纪沉积物和基岩风化壳中。孔隙水多为潜水,对建井,露天开采和浅部开采都有一定的影响。

2、裂隙水

存在于基岩裂裂隙的水。基岩中的裂隙有原生裂隙、风化裂隙和构造裂隙。原生裂隙主要出现在某些岩浆岩中;风化裂隙主要分布在基岩浅部;构造裂隙分布广、延伸远,特别是在脆性岩石中比较发育,对矿井充水有一定影响。断层破碎带以及岩浆岩与围岩接触带,有时可存大量地下水,而且成为地表水和地下水流入矿井的通道,尤其是断层破碎带,对矿井采掘工作影响较大。

3、岩溶水

存生于岩石溶洞中的地下水。在石灰岩和白云岩等可溶性岩层中,都含有岩溶水,它的特点是水量大,运动快,在垂直和水平方向上都具有分布不均匀的特性,有时可形成地下河。在人类生活中它是良好的水源,在矿山生产中则是矿井充水、危害安全生产的重要因素。

4、潜水

埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上的地下水。

5、自流水

充满两个隔水层之间的地下水。当钻孔从地面打穿隔水顶板时,自流水便涌入孔内,并不断上升,直至一定高度保持稳定或喷出地表。这说明自流水具有压力,所以又称承压水。自流水多靠大气降水等地表水、潜水补给。自流水(尤其是岩溶自流水)是威胁矿井生产安全的主要隐患。

6、老空水

是古代和近期的采空区及废弃巷道,由于长期停止排水而积存的地下水。老空水象是一个个地下水库,一旦巷道揭露或巷道与老窑之间的矿(岩)柱强度小于它的静水压力时,就会象水库大坝垮了一样,突然淹没“下游”,同时伴有硫化氢、二氧化碳、放射性气体和沼气等有毒有害气体涌出。


二、矿井水害

矿井水害是指在矿井基建和矿床开采的过程中,由于开采工作引起岩层的移动、破坏,产生与水源相通的裂缝。掘进井巷时,穿透含水层或溶洞。加上矿床水文地质资料掌握不详或测量错误,盲目施工而穿透积水旧巷,井巷出口位于洪水水位以下和地表水、雨雪水通过各种渗漏通道进入井下等原因,造成矿井积水、涌水。当水量超过矿井企常排水能力时,则酿成水患。

矿井水害有透水、涌水、突水三种

常见的水害有:

开采江、河、湖泊、水库地表水影响范围内的矿脉时,以及雨季洪水暴发水位高出拦洪堤坝或冲毁井口围堤时,水直接灌入矿井。

井筒在冲积层或经含水层中开凿时,如果事先不进行处理,就会涌水,特别是从砂砾层、水砂层一齐涌出时,可造成井壁塌陷、沉陷、井架偏斜。

 在顶板破碎的矿林中掘进巷道,因放炮或支护不好发生冒顶,或回采工作面上方防水岩柱尺寸不够,当冒落高度和导水裂缝与湖泊河流等地表水或强含水层沟通时,便会造成透水。

巷道掘进与断层另一盘强含水层打通,就会造成突水。若断层带岩石破碎,各种破碎面或石灰岩裂隙溶洞较发育,突水威胁就更大。

由干隔水岩柱的抗压强度抵杭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,往往构成岩溶水的垂直通道。当巷道与它掘通时,几个含水层的水同时大量涌出,造成淹井。勘探钻孔封孔质量不好,成为各水体之间垂直联系的通道。当巷道或采场与这些钻孔相遇时,地表水或地下水就会经钻孔进入矿中,造成涌水。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。导水通道包括哪些?
导水断层、裂隙、溶洞、陷落柱、采空塌陷坑、采动裂缝、井筒、封堵不严的钻孔等。引发透水事故的主要原因有哪些?(1)对矿区水文地质情况特别是对老空积水情况掌握不清,这是多年来导致透水事故发生的最重要原因。(2)破坏防水矿柱或未按设计要求留设防水矿(岩)柱。(3)没有坚持做到“有疑必探,先探后掘”制度。并下防水工作比较复杂,要根掘矿井的实际水患,采取具体的防治措施。如矿井在深部开采时,主要的水害是含水层和断层裂隙的水;而浅部开采时,主要水害则是古井老窑和地面水体的水。因此,要根据矿井各自的具体情况,采取相应措施,预防矿井水害的发生。为了防止井下突然透水事故,结合采掘工作具体情况所采取的防水措施,可以概括为查、探、堵、放四个方面,即查明水源,调查老采空区探水前进超前钻孔隔绝水路,堵挡水源;放水疏干,消除隐患。(一)掌握矿井水文地质及古井老密分布的情况(1)对含水层的涌水量及古井老窑的范围、积水情况要详细调查、掌掘在采掘过程中,做到心中有数,防范措施有力。(2)掌握可能出水的断层与裂隙的分布位置。(3)在矿井采掘平面图上,,标明隔水矿柱和安全采掘区域的边界,即在图标上标出积水线、探水线和警戒线,这对探放古井老窑积水,有特殊意义。(4)在井下防水过程中,要将分析水文地质资料和调查、测量老空区范围,及探水、放水、排水等工作,密切结合起来,进行综合防水。(二)掌握识别透水前的预兆掌握识别透水前的预兆,是预防井下水害的一个重要措施。根据煤矿的经验,透水前的预兆主要是:
(1)煤层发潮变暗。正常情况下的煤干燥、亮,如有水渗入,会变得潮湿无光泽。遇到这种情况,可将煤壁挖去一薄层,如果仍然发潮变暗,证明附近有积水。
(2)煤壁出汗。因为煤层是隔水层,如果煤层里面或上面存有高压水,会使煤壁湿度低于巷道中空气的温度,煤壁表面就会出现小水珠,像人出汗一样。
(3)煤壁变冷。当人用手抚摸含水煤层时,感到发凉,时间越长感觉越凉。这是因为人体的热量被含水煤层吸收了。(4)工作面气温降低。煤层含水后,不但煤层温度降低,同时吸收巷道空气中的热量,使空气温度下降。当入进人工作面后就会感到发冷时间越长感觉越冷。
(5)巷道中出现雾气,由于含水煤层温度低当温度较高的风流经过时,便产生冷热交换现象,巷道空气中湿度增加,便出现雾气。(6)顶、底板异常。因为含水而产生的压力,造成顶板来压,出现淋水、煤壁片帮掉渣、底板鼓起、渗水等。(7)淋水有特殊变化。淋水突然增大,水呈红色,水味发涩,或有腐臭味和臭鸡蛋味,水混浊及出现煤壁挂红等现象,均是老空积水的象征。断层水和流沙层水常出现甜味,水呈黄色成夹有泥沙溶洞水常略带臭味,水呈黄色。(8)煤层里发生水叫声。如果煤层附近含水,水就会在果动压力的作用下,产生水气交换的“咕、咕”和“嘶、嘶”的挤水声。(9)有害气体增加。因为积水区域往往同时积存有害气体,当采掘工作接近积水区域时,空气中瓦斯和二氧化碳含量将增加,井可能出现硫化氢气体上述预兆是不可能同时出现的,但是,一旦发现有透水预兆,应立即停止工作,采取措施进行处理。如情况危急,则必须立即发出警报,撤出所有受水害威胁地点的人员。(三)超前探水和放水当掘进工作面接近含水层、被淹井巷、断层、溶洞、老空积水等地点,或遇有可疑水源,以及打开防水隔离煤柱时,都必须探水前进多年来的实践证明,“有疑必探、先探后掘、边探边掘”是防止矿井水害的正确原则。1.探放水设计当打超前钻孔前,必须进行探放水设计设计中除分析积水范围外,对如何进行探放水,要有具体的措施。当打超前钻孔时,探水起点、探水深度和超前距离、帮距等,要根据水文地质资料的可靠程度和积水区的水头压力积水量、岩层和矿体厚度等,在设计中做出明确规定2.探水时的安全措施(1)探水巷道应当双巷交替掘进,联络眼间距不宜过大,便于通风和抢险(2)探水工作面及其附近巷道的支护工作应加强,必要时可靠近工作面构筑水闸墙,或打上迎面支架,探水作业在墙外或支架外,通过墙上的小孔进行;(3)钻孔口用套管加固,安设放水阀,并准备好木塞,以便必要时堵孔用(4)清理好排水沟,并准备相应容量的水仓和排水设备;(5)安排好撒人路线,探水地点要设置电话,便与井口调度室联系;(6)探水地点应设水闸门,以防一旦大量涌水时,迅速关闭;(7)探水地点应有专人检查有害气体,以防二氧化碳硫化氢和瓦斯大量涌出使人窒息、中毒(8)注意观察水情,如发现钻孔水量增大或探水钻钻进时推进手柄松动(快透老空或断层的预兆),应立即停止打钻,进一步现察如果已经钻透老空或断层水,不要将钻杆退出,应加固套管和钻机附近的支架,做好放水的准备。3.放水如果探明有水,对涌水量不大,又无补给水源的积水,要有计划有准备地将水直接放出,解除水的威胁。对有水源补给的积水,靠直接排放是很困难的,如不先堵住补给水源,在短时间内是不可能将水排放完的,甚至长期也排放不完。这时应设法先封堵出水点隔绝水的补给,然后按矿并排水能力,排放积水。放水时应注意如下事项:(1)根据探测到的积水区水压、水量,结合矿井水仓储水量和水泵排水能力,控制放水量;(2)放水时要有专人管理,随时观测水压和水量的变化,并经常检查放水钻孔有无杂物堵塞及有害气体变化情况(3)利用钻杆放水时,不要轻易拔出钻杆,只有确认积水已经流净时,再拔出钻杆;(4)钻眼停止出水时,在巷道下部再打一个钻眼,看是否还有积水,直至确认无积水时,才能进行采掘工作。


 
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