空隙水防治水（精选12篇）
空隙水防治水 篇1
引言
北京江南广德矿业投资有限公司拟开采湖南省道县后江桥铁锰矿区的铁锰矿床, 该矿床属岩溶充水矿床, 水文地质条件极为复杂, 开采前需详细查明矿区的水文地质条件, 在此基础上提出矿山防治水措施与建议。
1 基本情况
1.1 地理位置
矿区位于湖南省道县县城东南约20 km后江桥一带, 涉及该县的蚣坎镇、驷马桥镇横岭瑶族自治乡等, 其地理坐标为:东经111°42′18″～111°44′22″, 北纬25°20′17″～25°23′41″。开采标高:+375～-140 m;采矿区面积:4.558 km2。
1.2 交通
矿区交通方便, 道县至插花坪、驷马桥, 道县至横岭-洪塘营等公路纵横矿区, 县城有公路直通永州市, 直线距离110 km。
1.3 气候
该区域属亚热带大陆性气候, 严冬期短, 春寒阴湿, 春夏多雨, 夏秋多旱, 无霜期长, 气温高, 湿度大, 雨量充沛, 大气降水是区域地下水的主要补给来源。
2 矿区水文地质条件
2.1 矿区地层岩性
矿区出露地层有第四系、三叠系或侏罗系、石炭系、泥盆系等, 主要由泥盆系碳酸盐岩组成, 出露面积约占65 %。
2.2 矿区地质构造
矿区位于驷马桥复式向斜西翼北端, 为一平缓单斜构造, 岩层倾向东, 倾角15°～30°, 地层走向大致南北, 略有偏转, 略呈一反“S”形, 褶皱构造简单, 断裂构造比较复杂。
2.3 含 (隔) 水层
矿区范围内地层分布由西向东 (单斜倾向) 从棋子桥组、佘田桥组、锡矿山组依次分布。棋子桥组为一套隔水岩层;佘田桥组为一套可溶性的碳酸岩沉积地层, 厚度大, 岩溶化强烈, 含水丰富, 为矿坑主要充水岩层;锡矿山组富水性中等至弱, 夹相对隔水层。
2.4 可溶岩水文地质特征
矿区可溶岩层有泥盆系上统佘田桥组 (D3s) 灰岩、白云质灰岩、白云岩、隐晶质微粒灰岩;锡矿山组下段D3X1白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩;石炭系下统大塘阶下段 (C1d) 灰岩和石炭系下统岩关阶下段 (C1y1) 灰岩、泥灰岩。总厚度在520.27～825.23 m。
(1) 佘田桥组 (D3s) 岩溶含水层岩组, 为矿区内的主要含水层, 矿体亦赋存于该层中。
(2) 锡矿山组下段2～4层 (D3X1-2～D3X1-4) 岩溶含水层, 呈带状分布于矿区东部D3X1-5～D3X1-1地层之间, 本层岩溶发育, 含富水性中等的裂隙溶洞水。
(3) 锡矿山组下段第6层 (D3X1-6) 岩溶含水层, 呈带状分布于矿区东部边缘, 本层岩溶发育, 含富水性中等的岩溶裂隙水。
(4) 岩溶发育规律。①水平方向:矿区南端一带, 为矿区岩溶地下水的补给、径流区。其特点是:出露地势高, 大片岩石裸露, 属于裸露型岩溶区。地表岩溶形态发育, 有溶洞、溶槽、漏斗、落水洞、溶浊洼地等。地下溶洞以标高100～200 m最为发育。地表岩溶往往与地下溶洞、暗河相通。矿区北端大部分地区属于覆盖型岩溶区, 地下岩溶极为发育, 主要为溶洞、暗河及溶蚀裂隙, 且发育下限深度很大。②垂直方向:除了高角度断层带之外, 正常地段内矿区的岩溶发育一般遵循由浅而深、由强至弱乃至消失的规律。据相关资料统计, 共探出274个溶洞, 发育垂深多在360 m以内, 以标高统计多在标高220～0 m之间, 往下逐渐减弱于标高-150 m以下, 溶洞发育稀少。③构造断裂关系:矿区内, 南北向、北西向、北北东向断裂及其影响带上岩溶最为发育。
2.5 矿坑充水因素及充水途径
大气降水、地表水体水、第四系松散岩类孔隙水、矿体顶底板及围岩岩溶水、矿体水、矿区周边地下水、地面塌陷使大气降水, 地表径流会通过塌陷洞直接灌入矿坑、废弃开采通道及老窿积水。除上述因素之外, 还有矿区西北部车子江河水倒灌、断层浅部导通矮坝河水回流等充水因素。
2.6 边界条件
(1) 北边界:
万岗寨—后江桥断层于螺丝岭以东NE段, 上盘出露岩层为D3X2泥灰岩、泥岩、砂质页岩, 底部为薄层砾岩, 由区内隔水岩层与断层隔水角砾岩共同组成了NE段隔水边界。而断层螺丝岭以西的SW段, 由于断层上盘出露地层为下石炭统灰岩岩溶含水层与断层角砾岩相接触, 且上部被第四系松散层含水层覆盖, 故该段自地面向下约50 m以内为透水边界, 50 m以下的隔水性好。
(2) 东边界:
在未来矿坑开采条件下, 由于矿区地下水大幅度下降, 上述边界上的锡矿山组下段第1层 (D3X1-1) 岩隔水层已起不到隔水作用, 边界东侧佘田桥组灰岩含水层中的地下水可以自东向西流入矿区。
(3) 西边界:
矿区西侧被车子江切割, 河水沿佘田桥组灰岩与棋子桥组砂岩接触带流动, 河水与地下水关系密切, 且河水水位长期保持稳定。矿区西边界为供水边界。
(4) 南边界:
矿区的佘田桥组灰岩含水岩组分布面积广, 北起万岗寨-后江桥断层, 南可沿至老屋地—李子坳一带分水岭, 汇水面积约30 km2。
2.7 矿坑涌水量预测
预测矿坑涌水量采用解析法、均衡法与数值法。解析法和均衡法主要用于对初勘阶段成果的复核, 数值法采用有限差入数值方法, 运用“Visual Modflow 4.2”软件对道县后江桥铁锰矿区的地下水渗流场进行模型识别, 并预测不同条件下的矿坑涌水量。根据矿坑涌水量计算要求, 分别预测了平水期、丰水期和特丰水期的矿坑涌水量, 矿坑涌水量预测结果为5 000～7 000 m3/h。
3 防治水措施与建议
3.1 矿坑充水水源途径
根据矿区水文地质条件, 矿坑充水水源途径主要有:①车子江河侧向补给;②地下水系统内静储量, 矿区岩溶、裂隙发育, 同时矿体呈松散状, 为地下水提供了良好的储存空间;③大气降水入渗;④稻田渗漏;⑤矿区地表池塘、溪沟渗漏;⑥在疏干排水条件下, 矿区四周均会发生侧向径流补给矿区;⑦老窑水;⑧岩溶塌陷引发新的入渗等。
3.2 矿坑充水防治措施
根据矿坑充水水源、充水途径, 矿坑充水防治的原则是截源堵途, 即减少矿坑充水水源的补给量, 切断地下水流入矿区的途径, 同时对进入矿区的地下水进行疏干。根据矿区的实际情况, 矿坑充水采用以下方法防治。
(1) 地下水侧向补给包括车子江河在疏干排水条件下反补矿区, 以堵为主, 即阻断地下水渗透途径, 具体方法有帷幕注浆、河流改道等。
(2) 地下水系统静储量以疏干排水方式处理, 设置疏干排水井或采用坑道进行排水, 也可以联合运用。
(3) 大气降水入渗防治。为减少降水入渗, 应对地表进行处理, 如在地表设置排水系统, 设截水沟、排水沟, 大气降水在地表形成径流后, 利用截水沟截住水流并引入排水沟, 迅速排出矿区, 防止降水长时间入渗地下, 以减少大气降水的入渗量。在矿区南部, 还可以在降水入渗途径中设平硐截流引水, 以减少降水的入渗。对洼地、漏斗、落水洞可采取防渗措施, 对新出现的塌坑、塌洞及时回填防渗等。
(4) 稻田渗漏的防治。目前, 矿区内普遍种植水稻, 而且水稻生长季节属地下水丰水期。减少稻田入渗的办法只能是在矿区范围内减少水稻的种植面积, 改种耐旱农作物。
(5) 对矿区内的沟渠进行修整并保持顺畅, 对沟渠底进行防渗处理, 如采取硬化、设置防渗薄膜等措施。
3.3 防治水方案
(1) 完全疏干方案。
利用坑道系统疏干地下水, 将地下水水位降至坑道面以下。完全利用坑道排水可能会给施工带来不便, 特别是在初期, 应在工作面附近设置降水井, 协助坑道系统疏干排水。
(2) 全围帷幕堵水方案。
根据矿体平面分布以及开采方案, 在矿体周围采取防渗帷幕堵水。帷幕墙内进行地下水疏干, 将地下水位降至坑道面以下。
帷幕堵水方案可分为整体帷幕方案、分矿体帷幕方案和分段、分块帷幕方案。整体帷幕根据各矿体的分布范围将所有矿体围在中间, 此方案造价高, 施工工期相当长, 一次性投入过多。第2种帷幕方案即按单矿体分别进行帷幕。第3种帷幕方案是根据矿体分布选取有利地段进行分割分段帷幕。此方案见效快, 前期投入较小, 但总的投入相对于单个矿体帷幕费用要高。
(3) 排堵结合方案。
根据前述矿坑涌水预测结果分析, 矿山开采过程中的矿坑涌水量主要来自车子江河水的侧向补给, 因此, 防止车子江河水进入矿坑系统是治水的关键。其他方向的来水量较小, 在此方案中对其采取防渗措施的意义不是很大。
沿车子江设地下防渗帷幕, 防止车子江河水沿第四系卵石层和佘田桥组灰岩含水层的侧向补给。地表加固堤防, 防止洪水期车子江河水漫堤后渗入矿坑。帷幕深度必须穿越岩溶发育深度。矿床开采时利用坑道系统进行疏干排水, 将地下水降至开采面标高以下。
(4) 河流改道或防渗与排水相结合方案。
将车子江河流进行改道, 或者将车子江河床进行防渗铺砌, 防止车子江河水与地下水发生水力联系。在车子江河川采用防渗铺砌方案时, 应特别注意河床底部铺砌工程质量, 防止底部可溶岩产生岩溶塌陷造成的破坏。河流改道可以采用明渠形式或隧道形式, 矿区利用坑道系统将地下水疏干。
3.4 方案比较
(1) 完全疏干方案。
其优点是:由于大范围的矿区疏干排水, 矿山开采过程中突水突泥淹矿的危害性小。其缺点一是排水费用极高;二是矿区内范围疏干引起的环境问题特别突出, 会出现岩溶塌陷、生产生活用水困难、河流断流等。
(2) 全围帷幕堵水方案。
其优点是:帷幕坑排水量小, 排水费用低;对环境的影响相对较小。其缺点是:由于帷幕的深度极大, 帷幕质量难以控制, 帷幕孔容易出现孔斜, 易造成帷幕墙出现错位, 相邻孔出现过水通道;溶洞充填物难以处理, 水泥浆难以注入, 即使注入, 由于溶洞充填物中结合体强度不够, 不一定能经受住内外水头差的压力, 容易出现突水突泥, 帷幕一旦发生渗透变形, 对矿坑的危害是巨大的甚至是毁灭性的。而且帷幕工程量大, 成本高。
(3) 排堵结合方案。
其优点是:由于大范围的矿区疏干, 矿山开采过程中突水淹矿的危害性小;沿车子江的防渗帷幕由于其深度不大, 帷幕容易施工, 帷幕质量易于控制;矿山开采过程中的排水量有较大幅度减小。其缺点是:防渗帷幕的工程量较大, 帷幕费用相对较高;矿区内大范围疏干引起的环境问题突出, 当地的生产生活用水受到较大影响;岩溶塌陷问题严重, 甚至影响居民的生命财产安全。
(4) 河流改道或防渗与排水相结合方案。
其优点是:由于大范围的矿区疏干, 矿山开采过程中突水淹矿的危害性小;矿山开采过程中的疏干排水量有较大幅度减小;施工质量易于控制。其缺点是:采用铺砌防渗方案, 若清基不彻底, 疏干时可能引发地面岩溶塌陷, 河水直灌矿坑, 引起淹矿事故;采用明道改道方案, 受位置所限, 现有地表水系统需重新设置, 若采用隧道施工方案, 施工难度大, 成本高。
3.5 方案选择建议
根据矿区的水文地质条件, 从工程的可行性和安全的角度出发, 推荐排堵结合方案, 即以排水为主、防渗为辅。若采用堵水方案, 则应认真进行防渗帷幕设计, 严格控制防渗帷幕的施工质量。帷幕完成后, 建议采用多种方法检验帷幕质量。同时建议对拟帷幕位置加强勘探工作, 包括采用物探、钻探、抽水试验等多种手段, 查明各地段岩溶、裂隙分布规律及发育情况、导水性情况, 确定帷幕需重点处理的地段和一般地段, 从而达到节约帷幕成本、缩短工期的目的。
参考文献
[1]张伟.抽水岩溶地面塌陷的形成及防治[J].河北地质学院学报, 1996, 19 (1) :46-51.
空隙水防治水 篇2
改
方
案
二〇一三年十月三十日
晋能有限责任公司矿井地质防治水大会诊一行专家组，于2013年10月28日上午莅临我公司进行地质防治水专项大会诊检查。对现场管理、地面资料软件进行细致检查。
一、主要存在问题
1、防治水中长期规划中的隐患分析、防治水思路与研究重点内容简单，无针对性；年度防治水计划中，无年度计划工程区域的水害预测预报和计划内容；副斜井井筒的水害水情预报、探放水设计、地质说明书未编制。
2、地面物探已列入计划正在进行中。
3、采掘工程平面图、充水性图采空区、井田内小窑井筒和开采范围及周边四邻关系标注不清。井田及周边矿井调查记录，记录不全面，不详细。
4、专业技术人员少，不能满足防治水工作要求。
5、已关闭的原马连洼煤矿采掘范围几种图纸上反映情况不一致。
二、成立整改方案领导组
组长：焦培军（总经理）
常务副组长：季玉秋（总工程师）
副组长：穆子雍（安全副经理）、张巍（生产副经理）韩军（机电副经理）、李飞（通风助理）
戎占海（副总工程师）
组员：侯圣（地测科科长）、王鹏（生产技术科长）、郭宙青（机电科长）、张海（通风副科长）
杨如生（调度室主任）、栗福明（安检处长）
三、领导组职责
组长职责：负责检查存在问题整改的全面工作。
常务副组长职责：负责检查存在问题整改技术的指导工作。副组长职责：负责检查存在问题整改的监督落实工作。
组员职责：按各科室的职能负责检查存在问题整改的具体实施工作。
四、整改方案
根据晋能有限责任公司“关于开展矿井水文地质及瓦斯管理专项大会诊的通知”（晋能地防函[2013]113号）的精神，2013年10月22日集团公司组织专家对我公司的水文地质相关资料和防治水工作进行了技术会诊，针对我公司的防治水工作提出了5条重要问题，对于专家所提出的问题，我公司高度重视，逐条进行了分析，并且制定了整改方案，整改方案如下：
1、防治水中长期规划中的隐患分析、防治水思路与研究重点内容简单，无针对性;
整改措施：尽快修编中长期防治水规划（计划委托山西煤炭地质115勘查院修编完善）、年度计划、井筒水害预测预报，完善三条井筒地质说明书、探放水设计等技术文件。
2、地面物探已列入计划正在进行中；
整改措施：由山西煤炭地质115勘查院中标后尽快组织人员负责地面物探3.47km2。
3、采掘工程平面图、充水性图采空区、井田内小窑井筒和开采范围及周边四邻关系标注不清；井田及周边矿井调查记录，记录不全面，不详细；
整改措施：详细调查采空区、井田内小窑井筒和开采范围及周边四邻关系并在采掘工程平面图、充水性图详细标注、采空区详细标注（责任人：侯圣时间：7天）井田及周边矿井调查记录，要做到全面详细并记录在台账。（责任人：郝辉时间7天）
4、专业技术人员少，不能满足防治水工作要求；
整改措施：已上报集团公司待招聘。
（责任人：戎占海时间：2天）
5、已关闭的原马连洼煤矿采掘范围几种图纸上反映情况不一致；整改措施：以储量核定后现有采矿许可证标明范围为准，认证核对已采空区范围在现有图纸上标明为准，原图作废。（责任人：王鹏时间：7天）
6、鉴于该矿井2号、3号煤已采空，埋藏深度较浅，地表裂隙发育接受大气降水和地表径流补给；主采煤层7-1（局部开采）、7-2号煤，下部11-
1、11-
2、13号煤大部开采，存在蹬空区。矿建工程施工前，总结地质报告、水文地质类型分类报告、矿井老系统井巷实测资料，结合井巷工程设计，完善各分层采掘工程平面图和充水性图，分析研究上覆采空区的富水规律、下伏煤层的开采情况。（负责人：总工程师季玉秋）
7、建立健全各种防治水制度，把握一期工程期间的防治水重点，理清防治水工作思路。（负责人：戎占海）
8、回风立井做好预计各分层揭煤点的探放水、主副井扩刷先利用瞬变电法侧向物探，探明两帮原见煤点煤层的含水性，制定专门的探放，在副井扩刷浇筑处2#、3#层交接点做好泄水闸阀。（负责人：地测科：侯圣项目部：黄朝长）
9、详细调查了解各相邻矿井及小煤窑开采情况，特别是已关闭的原马连洼煤矿开采范围，为矿井开采提供有利的依据。（负责人：侯圣）
10、实体巷道掘进过程中要疏放上覆2、3号煤层老空区积水，首采工作面在回采前要对上覆及本层老空水进行专项探放，开采期间要制定防上覆及本层老空区积水安全措施和应急预案。（负责人：季玉秋）
11、蹬空区上覆井巷工程施工过程中，要采取加强探放水、强化支护强度措施。（负责人：戎占海）
五、安全措施
1、严格矿领导入井带班管理制度。
2、认真组织学习“防治水规定”及严格执行集团公司“十项严禁”。
3、加强施工现场防治水预测预报严格执行探放水规定。
4、施工作业人员必须服从公司相关人员的管理，不得违章作业，不得违反劳动纪律。
妙用花椒水防治蚜虫等 篇3
刘佳伟
一、问题的提出
我们家的院子里每年都要栽好多盆菊花，十月国庆，鲜花盛开，分外好看!但有一个让人头疼的问题就是，在菊花形成花蕾的七八月间，叶面和花蕾处有好些黑乎乎的小点缠住花蕾，使花蕾长得很慢。
我去询问老师，老师告诉我这是蚜虫，可以用敌敌畏兑一定比例的水进行喷施。于是我到县保植站买了一小瓶敌敌畏和一个小喷枪，按比例加水配制喷了一次。可那个药味使人感到恶心头疼。奶奶说，以后千万不要再给它喷敌敌晨了，这样下去香花都变成臭花了!
有没有一种没有药味的东西喷在菊花上祛除蚜虫呢?这一问题让我苦恼了好几天。
突然有一天，我在妈妈往晒好的毛毯、毛衣里放花椒时得到启发。妈妈告诉我，放上几包用纱布包好的花椒袋，就可以防治小虫蛀食衣服。于是我想，能不能用花椒来灭虫呢?
在老师的指导下，我开始了用花椒水防治菊花蚜虫的实验。
二、实验过程
在前几天中，我选用新鲜花椒25克、35克、45克，分别加入500mL水，浸泡15分钟后，再放入锅中，熬成250mL的花椒水溶液。待其冷却后，用手压式小型喷雾器分别喷在三组菊花上(每组3盆)，中间间隔3天，再用上述配方喷一次。
过了三天后检查，其中35克花椒熬制的花椒水杀灭蚜虫率达100％，效果最佳；用45克花椒水熬制的花椒水虽然能将蚜虫全部杀死，但对部分幼嫩菊花叶片有伤害，加之花椒用量大，不宜采用。
接下来的两个月中，选用35克花椒配制的花椒水用在蔬菜上，如最易发生蚜虫的西葫芦、豆角、黄瓜等，实验表明，杀灭蚜虫率达95％～100％。
三、实验结果
35克花椒熬制的花椒水溶液对菊花、西葫芦、豆角、黄瓜上的蚜虫杀灭率可达95％～100％。喷药时间应选在下午4点以后，此时喷洒的花椒水不易蒸发，驱杀效果好。
四、收获与体会
(1)采用花椒水溶液代替化学农药，无药物残留，不污染环境，对人畜安全。
(2)花椒原料易得，操作简单，容易推广。
(3)本实验只是对菊花及蔬菜蚜虫防治进行了初步探察，花卉和蔬菜的病害有很多，还需要做进一步的实验进行研究。
自己动手做酸奶
钱薪云
平时，我们常常喝酸奶，但是怎么做我们却不会。今天，我在书上看见了做酸奶的方法，于是我决定星期天自己动手做酸奶。
星期天下午，我先拿来两瓶牛奶，一瓶是纯牛奶，另外一瓶是酸牛奶。我将纯牛奶倒入空盆中，再加入两勺酸牛奶。我闻了闻，有一股奇特的味道。我又从橱柜里拿出白糖，用勺子盛了一勺。呵，初步完成了，就加热吧，于是，我把牛奶放进微波炉里，加热后，放进保温杯4—5个小时。
都8点了，我迫不及待地想看到自己的“杰作”如何。我打开保温杯子，便尝了尝，味道酸酸的，比普通的酸牛奶味浓。对了，为什么这牛奶会是酸的呢?起初我也不知道，后来上网查了之后才知道，原来，这酸牛奶中有种细菌叫乳酸菌，在40多度的温度下，一秒钟能变许多个，几个小时就能有成千上万个乳酸菌了，所以原来的纯牛奶当然就变成酸的啦。呵呵，酸奶里也有这么多科学知识呀!
空隙水防治水 篇4
关键词：井筒,掘砌,工作面预注浆,化学浆,孔隙,微裂隙
平煤天安六矿位于平顶山市西北部, 距市区约8 km, 北二进风井距工业广场北约6 km。井口锁口标高+141.30 m, 井筒中心坐标X=3 745 615.0 m, Y=38 430 850.0 m, 净直径7.5 m, 井筒深1 020 m。井筒支护方式:表土和风化基岩段 (0～79 m) 为钢筋混凝土井壁, 壁厚800 mm;基岩段采用素混凝土支护, 强度为C25, 壁厚500 mm。
1 北二进风井水文地质概况
(1) 第四系含水层。
第四系含水层埋深12.5～74.8 m, 该含水层水直接接受大气降水的补给, 涌水量受大气降水的影响较大, 根据注浆孔施工期间冲洗液的漏失情况, 预计单孔涌水量约10 m3/h。
(2) 三叠系刘家沟组砂岩含水层。
三叠系刘家沟组砂岩含水层埋深74.80～263.80 m, 水位标高为+146.408 m。裂隙十分发育, 具有良好的导水和储水空间, 单位涌水量q=0.235～0.430 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.176 8 m/d, 井筒涌水量为245.5 m3/h。
(3) 二叠系平顶山砂岩及甲组砂岩含水层。
揭露平顶山砂岩及甲组砂岩含水层埋深385.17～507.90 m, 该段地层主要由肉红色中—粗粒长石、石英砂岩组成, 裂隙极为发育, 导水性强, 水位埋深3.39 m, 标高+137.018 m, 单位涌水量q=0.043 7～0.049 8 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.040 3 m/d, 井筒涌水量为100 m3/h。根据井筒所穿含水层情况, 决定采取地面预注浆、工作面预注浆方式进行堵水, 同时严格按照“有疑必探, 先探后掘”的防治水原则防治水。
2 地面预注浆
井筒地面预注浆是在井筒开凿之前, 在地面围绕着井筒的四周钻进一些注浆孔至含水层, 然后注浆至裂隙含水层中堵水, 达到封水的目。井筒地面预注浆的适用条件是当裂隙含水层的厚度较大且距地表较近 (<500 m) 时, 或裂隙含水层较薄但层数较多和集中时, 采用地面预注浆的方法, 进行多台钻机同时作业。这种注浆方法的优点是不占建井工期, 井筒的掘砌工作可以连续进行, 速度快。
采取地面预注浆堵水, 可防止在井筒施工过程中发生涌水、坍塌等影响施工安全、工程质量及工程进度的现象。
地面预注浆共施工8个注浆孔, 浆液材料采用以黏土水泥浆为主、单液水泥浆为辅的2种浆液类型。六矿三水平进风井井筒地面预注浆工程原设计浆液注入量为32 061 m3, 实际完成注浆量32 629 m3, 比原设计多注568 m3, 其中基岩段注浆 29 956 m3, 第四系乱石层段完成注浆加固工程量2 673 m3。在井筒掘砌过程中, 表土段基本无水, 并且原胶结较松散的乱石层在地面预注浆作用下固结较好。但下部的主要含水层地面注浆的效果不尽人意。
3 工作面预注浆
3.1 工程概况
六矿北二进风井井筒于2007年10月开工, 2008年2月23日已施工至183 m位置。施工探眼时, 发现工作面底板下5 m位置出现涌水, 单孔水量 (钻头Ø42 mm) 达60 m3/h, 于是开始进行井筒注浆。该层埋深为67.0～251.8 m, 该层总涌水量约250.0 m3/h, 其中183.4～228.1 m含水量丰富。
据井筒预想地质剖面可知, 183.4～228.1 m之间的岩石为一层厚为45 m的紫红色厚层中细粒砂岩, 钙质胶结, 裂隙发育。①上部183.4～198.0 m之间为15 m厚的溶蚀发育, 内含大量的黄泥、细砂等杂质的岩层;②下部198.0～228.1 m之间为30 m厚的细微裂隙发育的砂岩, 被细微裂隙切割的砂岩体内富含细微孔隙, 细微裂隙为涌水通道, 细微孔隙为储水的空间。
该含水层段主要是受南部山区砂岩露头接受的大气降水补给, 含水层为动储量, 受大气降水影响较大, 水位标高+146.4 m。井筒施工前虽经过地面预注浆, 水量有所降低, 但该段岩石裂隙发育, 整体性差, 局部为泥质灰岩, 内含大小不一的溶蚀孔隙, 孔隙内含大量的黄泥、细砂等杂质, 不排除因地面预注浆没有进行有效的充填而导致出现大的涌水的可能。
3.2 水泥浆注浆施工
根据水文地质情况, 以及刘家沟组砂岩段水文地质和赋水情况, 决定采用预留岩帽进行工作面预注浆的施工方案, 将上述约45 m厚的砂岩段作为注浆段, 材料使用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥—水玻璃双液注浆, 以单液浆为主, 共注69个孔, 孔深22 m, 共注入水泥约1 400余t, 水玻璃60余t。
2008年7月8日开始掘进, 施工成巷8 m之后向下探水时, 工作面向下约6 m开始出水, 至14 m时单孔水量25～30 m3/h;又开始进行工作面注浆, 使用材料为普通硅酸盐水泥—水玻璃双液注浆, 该层含水层主要特点是上压快, 注入量小。单孔最大注入量为7 t, 其余大部分在0.5～1.0 t, 截至7月23日共注入普通硅酸盐水泥约25 t, 水玻璃3 t。
7月23日4:00班开始试注超细水泥。该材料注入量与普通硅酸盐水泥相比, 上压时间稍微延长, 但压力上升后, 会快速升压, 且高压 (15 MPa) 能持续一段时间。截至8月13日, 共注入此材料36 t。通过该材料的使用, 每孔的涌水量由25～30 m3/h降至平均10 m3/h, 效果不理想。8月9日, 通过工作面取心知道, 现工作面6～9 m段岩石较为破碎, 裂隙发育, 见浆液充填的迹象。9～14 m段岩心完整, 见水平层面但数量很少且很细微, 未见浆液充填的迹象, 没有发现裂隙存在, 大部分为红色中粗粒砂岩, 该种岩石颗粒较粗, 孔隙发育。
3.3 化学浆注浆
根据现场情况分析, 在6～9 m裂隙发育段采用普通或超细水泥浆效果很明显, 基本上封堵了该层的裂隙砂岩水, 但对细微裂隙水泥浆已经很难注入, 且封堵效果不理想。经过查找资料和认真研究, 最终得出结论:对此类特殊罕见的砂岩细微裂隙+孔隙水, 只有化学浆液才能够注入到内部, 形成帷幕, 达到封堵涌水的目的。决定对下部183～213 m之间30 m厚的细微裂隙和孔隙发育的岩层用化学浆液注浆。
3.3.1 深孔注浆
(1) 注浆设备及布置。
选用2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵。在井口配制浆液, 在工作面搭设高度为1.0 m的工作台, 放置1台注浆泵及操作开关。另需存放3个0.2 m3的铁桶, 分别存放甲液、乙液和清水。用潜孔钻机打眼造孔。
(2) 注浆孔布置 (图1) 及要求。
注浆孔孔底超过荒断面周边2.5 m, 孔深14 m, Ø95 mm。注完浆后再在注浆孔之间打检查孔, 如果无水则注入适量水泥浆液并在达到终孔要求时封孔, 有水则重新用化学浆液注浆, 直至达到终孔要求。孔数按照2.5
m的扩散半径来布置, 注浆孔和检查孔共21个。
(3) 钻孔设备。
造孔采用潜孔钻机, Ø50 mm×1.0 m钻杆, Ø95 mm的钻头造孔。
(4) 注浆材料选择。
注浆采用高分子化学双液浆液, 为甲液和乙液2种溶液。
(5) 注浆参数选择。
开始注浆时, 甲液与乙液的比例为10∶2, 后期根据实际情况, 比例控制在10∶2～10∶5。
(6) 注浆压力。
经研究并根据经验值, 综合以前注浆的参数压力值, 此次工作面注浆瞬间最大压力以不超过15 MPa为宜, 视具体情况依以上原则而定。
(7) 注浆方式。
注浆采用下行式注浆, 当水量大于5 m3/h, 即停止打孔, 提钻注浆, 达到封孔要求后封孔, 然后再扫孔, 再注浆, 依此类推, 直至该孔达到孔深要求。每个注浆循环完毕后, 向下掘进时允许进尺18 m, 预留不小于7 m的超前距, 然后再按上述方案继续注浆, 依此类推, 直至该层含水层施工完毕。
3.3.2 注浆结果
通过对183～213 m之间30 m厚的细微裂隙和孔隙发育的砂岩含水层进行化学浆液注浆, 共注入甲液11.3 t、乙液3.4 t, 打检查孔单孔最大涌水量2 m3/h, 揭露后井筒总涌水量12 m3/h, 历时37 d通过该段30 m厚的含水层。在揭露该段含水层时, 发现含水层岩块层面、细微裂隙面和孔隙内均有化学浆液结石体, 结石体有效封堵了地下水源的流通通道, 达到了堵水目的。说明化学浆液在沟通性差的细微裂隙面和孔隙内渗透能力还是较强的, 化学浆液可以渗透到超细水泥不能达到的细微空间。
4 结语
六矿北二进风井井筒工作面预注浆从2008年2月23日开始, 至10月23日, 历时8个月, 在地面预注浆+工作面预注浆的前提下才通过刘家沟砂岩的下部45 m含水层, 可见立井施工在通过含水量大、补给水源充足、细微裂隙发育、孔隙发育含水层的困难程度。
(1) 立井施工在揭穿含水量大的厚含水层前, 利用地面预注浆进行堵水, 对裂隙发育、沟通性好的含水层效果比较明显, 对表土层堵水和加固效果尤为明显, 但对细微裂隙或孔隙含水层则效果不佳。
(2) 对大的通道和裂隙应优先考虑使用水泥浆进行封堵, 而对待细微裂隙或孔隙等应优先采用化学浆液进行封堵, 注浆孔布置时应穿过尽量多的裂隙等过水通道。
(3) 注浆前, 应先弄清含水层岩石裂隙的沟通性和裂隙发育情况, 根据含水层实际情况确定注浆材料和施工工艺。若裂隙串通较差, 则考虑进行双注浆机和双钻机平行作业, 以加快施工速度。
矿井防治水规划 篇5
防治水计划
为保证矿井基建期间安全，对我公司基建期间防治水作如下计划。
一、加强领导、落实责任、确保矿井防治水工作的落实，成立防治水领导机构，加强对防治水工作的领导，组织专门的防治水队伍。
组长：史常青
副组长：刘光增张宏飞李大桂张仕包 成员：耿文友李培明李沁标
办公室：设在生产科
副主任：生产科副科长、探放水对队长
成员：生产科及探放水对有关人员
二、2012年认真开展水文地质调查
矿技术负责人雨季来临前组织相关人员进行一次水文地质调查，并形成文字报告，作为基建期间依据。
三、认真做好地面及井下水害隐患排查工作
矿井每季度至少组织一次矿井防治水隐患排查工作，每年雨季来临前必须对地面排洪沟、井下排水沟进行清理，根据季节不同，分别有重点的进行水害隐患排查，对查出的隐
患问题要逐条制定整改措施。
四、认真做好水害预测预报工作
水害预测预报工作按年、季、月对每一采掘点逐一进行，根据划定积水线探、水线、警戒线进行探水，必须坚持有掘必探先、探后掘的探水原则，探放水钻孔施工必须有现场监督人，探放水报告单上施工负责人及监督人必须签字，超前安全距离不得低于20米。
五、专门成立地测防治水科室。
六、配备探放水设备。
山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司
凿井期立井井筒防治水浅析 篇6
【关键词】凿井；井筒；注浆；措施
0.引言
副井井筒凿井前期，该矿针对水文地质条件提出采用地面预注浆，工作面预注浆和冻结法施工三种施工方案。专家组从技术、安全、经济三方面对比分析，决定采用地面预注浆法施工。专业预注浆队伍经过多方面注浆实践，均未取得有效成果。专家组认定，井筒施工过程中穿过的地层含水均为孔隙水，普通水泥无法通过比其颗粒还小的空隙或微裂隙进入受注岩层。在现有注浆工艺和注浆材料不能满足的情况下，地面注浆达不到预期的注浆堵水效果。采用化学试剂堵水成本高，技术还不成熟，投资风险大。最终建设单位采用普通钻爆法施工方案，当含水层涌水量大于20m3/h时采用工作面预注浆，含水层涌水量小于20m3/h时采用壁后注浆，井筒掘砌到底后，自下而上对全井筒进行壁后复注浆，将井筒总漏水量控制在6m3/h之内。
1.概况
该矿位于陕西咸阳长武县境内，矿区内有福银高速公路及S312国道通过，交通较为便利。副立井井筒设计净径6.5m，混凝土支护厚度350，井筒深度571m。
矿井水文地质，从工业广场所处的地形条件看，为山间盘地形的汇水地形，从地层条件和沉积相分析，地下水类型应为承压孔隙水。根据井筒综合柱状图和井检孔提供的水文资料，副井井筒共穿过13个含水层，遇到的含水层主要集中在280m以上。其中：2#含水层从井深62.7m-66.9m，含水层厚度4.2m，涌水量28.26m3/h；7#含水层从井深167.95m-233.25m，含水层厚度65.3m，涌水量99.81m3/h；9#含水层从井深241.05m-278.55m，含水层原厚度37.5m，涌水量33.2m3/h；12#含水层从井深381.4m-386.8m，含水层厚度5.4m，涌水量27.04m3/h。预计副井井筒涌水量为336.26m3/h。
2.井筒防治水方案及施工方法
2.1防治水方案选择
由于地面预注浆未取得实质效果，工作面预注浆受井下空间、环境条件限制，预计注浆也不会产生好的结果。井筒防治水方案采取强行穿过，分段注浆堵截，至井筒掘砌到底后，自下而上对全井筒进行壁后复注浆，将井筒总漏水量控制在6m3/h之内。
注浆段高划分：以井筒遇到的主要含水层划分为六个段高，第一段高自0--100m；第二段高自100m--160m；第三段高自160m--235m；第四段高自235m--280m；第五段高自280m--380m；第六段高自380m--390m。
2.2施工方法
井筒开挖自8.5m有少量出水；至32m，井筒涌水量13.4m3/h；至92.5m，井筒涌水量增加到35.4m3/h，被迫停止掘进。在此之前掘进一直采取强行穿过法施工，掘进过程中对井筒涌水、井壁渗水采取以下防治水方法。
（1）在掘进期间，围岩出现渗水，涌水量小于8.0m3/h，采用快速堵漏剂直接喷向岩帮，封闭围岩出水部位。一般初凝时间3min，终凝时间不迟于5min，15min后抗压强度达到10mpa。
（2）在掘进期间，围岩出现涌水，涌水量大于10m3/h，采用堵漏剂堵水效果不明显时，在掘进的裸体井筒围岩设置防水板，在防水板下端设pvc集水管导水，出水口预留4个，以便后续壁后注浆之用，确保衬砌支护强度。防水板型号 LDTE，厚1.2，采用射钉枪直接固定在围岩帮上。
对于围岩集中处水点涌水，采取预埋pvc管导水，pvc管规格：Φ50mm。
（3）随着掘进深度的不断增加，涌水量的加大和上述防水效果的不足，井壁淋水已严重影响井下职工身体健康，掘进进尺降低，工程质量无法保证。采取井壁设置截水槽，将水导入吊盘水箱，然后用吊泵排到地面。
井下工作面，每循环掘进均在井筒中央形成一个漏斗形积水坑，采用排沙水泵将积水打入吊盘水箱，再导至地面。
2.3壁后注浆
由于井筒涌水量增加到35.4m3/h，逼迫停止掘进。必须进行井筒壁后注浆。
（1）井筒壁后注浆采用分段下行式注浆。井壁渗水主要在32.6m--58.7m区段， 62.7m--91m区段。
（2）注浆孔布置一般为环形，间距1.0m，孔深600，孔径42，在井壁支护接茬部上、下500处。施工中可根据井壁状况适当调整。对预留注浆管，应重新套孔，眼深至600mm。
（3）采用单液水泥浆液，水泥采用R32.5#新鲜普通硅酸盐水泥，单液水泥浆水质比为3：1---1：1。
（4）注浆压力强度不低于4mpa，集中出水孔注浆终压为水头有压力的1.2---1.5倍。
（5）每孔浆液注入量：
根据公式 Q浆=λπR2扩Hn·β/m
Q浆=浆以注入量m3
R扩=浆液扩散半径，取1.5m
n：岩层裂隙率取1.5%
λ：材料损耗系数，取1.2
H：注浆段高，总注浆段高度179.2米
β：浆液充填系数？取0.95
m：水泥浆 取0.85
Q=25.5m3
（6）注浆泵选YSB-250/120型；浆液搅拌机选700L卧式砂浆搅拌机；输浆管路选用Φ89×4.5mm管路；选用YK-1型抗震压力表，测量范围QN160kg/m3。
（7）注浆工艺。
a注浆前通过对含水层压水试验。了解受注地层裂缝（孔）隙发育情况，判断含水层受注能力，了解注浆的浆液的起始浓度和泵量大小。
压水试验时泵量从小到大。压力由低到高。最终压力可略超过注浆降压5kg/cm2压水时间一般为20--30分钟。
b压水试验完成后，根据压力、泵量。确定浆液种类和浆液起始浓度，之后开始注浆，在注浆过程中值班技术人员要根据井下孔口压力情况及时间对浆液的压力流量，浓度等参数进行调整和控制，以期得到较好的注入效果。
c采用单液注浆养护时间不得低于6小时。
d在井壁蜂窝、麻面处布孔注浆，注浆压力一次不能达到要求，我们采取初次注浆压力控制在2mpa左右注浆，待井壁蜂窝充浆凝固，具有抗压能力后，再补孔加压注浆。
e针对大面积麻面出水情况，均因荒径有出水孔，井壁支护前没有效的导水，造成水泥浆液被冲跑，我们采取风镐开凿成倒楔型，压Ф1寸L=500带丝扣导水管，在井壁上钉上防水板，然后绑扎钢筋网片，进行喷射砼处理，待24小时过后，井壁超过4mpa抗压强度，再利用导管注浆堵水。
3.注浆效果
通过对井筒壁后注浆，首先封堵井壁出水点；其次有效地封闭爆破松动圈裂缝，阻止上部含水层水下串至工作面对施工造成困难；第三阻止了浇筑混凝土时局部水泥浆液被冲刷，而出现的砼交结不良、蜂窝、麻面和渗漏；第四井筒涌水量由注浆前35.4m3/h降到7.3m3/h。尽管与预期效果存在差距，但是通过这次壁后注浆，使我们有了分析、论证、总结和提高的基础，要求在下一步掘砌中，应先在井壁设截水槽，防止顺帮水流入模板内，确保混凝土支护质量；其次在实施壁后注浆时，根据含水层部位，采用上下布孔，分段截水治水，确保每个注浆孔注浆效果。 [科]
【参考文献】
空隙水防治水 篇7
1 地质构造
王河井田位于荥巩煤田中部, 属低山丘陵地形, 基岩大面积被第四系掩盖, 仅有零星露头, 钻孔揭露的地层有:奥陶系马家沟灰岩 (O2m) 、石炭系本溪组 (C2b) 、太原组 (C3t) 、二叠系山西组 (P1sh) 、下石盒子组 (P1x) 、上石盒子组 (P2s) 、地表零星出露有二叠系石千峰组 (P2sh) 、三叠系下统圈门组 (T1q) 。现简述如下。
(1) 构造。
王河煤矿位于秦岭纬向构造带北亚带——嵩山隆起带东端北缘, 荥密背斜北翼, 井田处在徐庄滑动构造范围内, 受其影响, 井田范围内二1煤层大面积缺失, 在二1煤层上下形成2个截然不同、互不协调的构造层。井田内有徐庄滑动构造F26-1、F312、F313、F317及F1断层, 褶曲有双楼背斜。徐庄滑动构造控制着井田范围内地层、煤层展布及其产状。
(2) 含水层与隔水层。
王河矿区分布的主要含水层有:中寒武—奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系太原组下段灰岩含水层 (L1-3) 、石炭系太原组上段灰岩含水层 (L7-9) 、二1煤顶板砂岩含水层、二叠系砂岩含水层组、第四系松散沉积物孔隙水含水层组。王河矿主采太原组一1煤层, 其顶板为石炭系太原组L1-2灰岩, 岩溶裂隙较发育, 富水性较强。一1煤底板之下8~10 m分布有奥陶系灰岩, 岩溶十分发育, 富水性强, 承压水压大, 富含岩溶水。威胁一1煤安全开采的含水层主要有煤层顶板的L1-3灰岩含水层和煤层底板的奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。王河矿一1煤层顶底板含水层柱状如图1所示。
2 矿井突水状况
王河煤矿开采石炭系太原组一1煤层, 煤层顶板为L1-3灰岩含水层, 间接底板为奥灰强含水层, 煤层底板与奥灰之间的隔水层铝土质泥岩厚度平均9.15 m, 由于底板隔水层厚度不够, 易造成奥灰突水淹井事故。该矿自建井以来深受水患的威胁, 发生较大突水事故51次, 其中顶板突水9次, 底板奥灰突水42次;最大突水量1 500 m3/h。突水造成淹井2次, 淹采区4次。
3 突水规律分析
王河矿处于荥巩岩溶水系统的山前强径流排泄带上, 岩溶水丰富, 水压大。随着采掘深度的增加, 煤层底板承受的水压增大, 突水危险越来越大, 顶底板岩溶水水害是制约安全生产的严重隐患。
(1) 突水点分布规律。
①突水点密集区与岩溶裂隙密集区一致。在±0大巷上山西翼和东翼各有1个岩溶裂隙密集区, 而这2个区域是突水多发区, 显然, 突水与岩溶裂隙的发育有密切关系。②突水点呈条带状展布, 且展布方向与矿区岩溶裂隙走向基本一致。突水点有3个条带状的集中分布区, 从东往西依次为113采区、111采区至109采区之间、±0大巷上山西翼。3个条带状集中分布区的展布方向为北北东向, 与矿区裂隙展布方向大致相同 (图2) 。③±0水平下山水害较上山严重。上山开采时虽然多次发生突水, 但水量不大, 而采掘转入到±0水平下山以来, 106采区、113采区和111采区均发生过中—大型突水, 相继被淹。
(2) 突水水源。
①大气降水和地表水。根据调查, 开采一1煤层和二1煤层的矿井, 雨季涌水量比旱季涌水量一般增加30%~50%, 有的矿井雨季涌水量甚至是旱季的1~2倍, 大气降水对矿坑充水有较大的影响。②地下水。根据历年来王河矿突水情况分析, 煤层顶板太原组L1-2灰岩岩溶水和煤层底板奥陶系灰岩岩溶水是矿井充水主要来源。一般说来, 以L1-2灰岩水为水源的突水, 突水强度较小, 突水持续时间较短, 不易造成大的突水事故。而以奥灰水为水源的突水, 突水量多在500 m3/h以上, 最大突水量达1 500 m3/h, 水压大, 是造成淹井事故的主要水源。③老窑、老空积水。王河矿北部、南部和西部边界分布有多个小煤窑, 这些小煤矿均有跨越王河井田边界采煤行为。因此, 这些煤矿的老空积水对矿井构成突水威胁。处在西翼边界附近的小煤矿, 因防治水能力低, 雨季爆发洪水时, 存在洪水直接溃入井下或井下突水的可能。
(3) 突水通道。
采掘生产过程中, 除偶尔揭露落差小于1 m的断层外, 揭露最多的构造是裂隙。裂隙走向以北东向为主, 常成群密集出现, 平面上呈条带状分布。王河矿区有2个裂隙密集区, 分别是±0大巷上山西翼裂隙密集区、±0大巷东翼111采区至109采区之间裂隙密集区, 许多突水点集中出现在这2个区。采掘过程中遇岩溶裂隙, 一般都会出现滴水、淋水甚至突水现象。因底板松软破碎, 发生突水, 突水量约150 m3/h;东北走向的大裂隙是顶底板岩溶水的突水通道。
(4) 突水强度。
在王河矿已发生的51次较大突水中, 水量小于60 m3/h的突水共有25次, 占总突水次数的50%;水量在60~600 m3/h的突水18次, 占总突水次数的34%;水量超过600 m3/h的突水8次, 占总突水次数的16%。突水点在平面上呈条带状分布特征, 说明奥灰含水层岩溶发育程度和富水性也具有空间不均匀性和分区带发育性。表现在:①随着开采深度的加大, 突水危险性增大, 突水强度增加。从王河矿突水点分布可以得知, +50 m水平以上突水次数少, 突水强度低, 以小型突水为主。采掘进入到±0大巷下山后, 突水频率增高, 突水强度加大。在已经发生的8次大型突水中, 6次发生在西翼。②突水强度呈现西翼高、东翼低的特征。西翼突水次数少, 但突水强度大, 已经发生过多次大型突水。
4 矿井防治水对策
(1) 对地面物探和钻探探测出来的低阻异常区 (富水区) , 原则上应预留防水煤柱或对含水层进行预注浆处理。
(2) 采面如位于奥灰富水区之上, 每米隔水层所承受的水压超过《矿井水文地质规程》提供的安全临界值时, 发生突水的危险性极大, 不能安全开采, 原则上应作为防水煤柱保存下来。
(3) 巷道掘进或工作面回采过程中, 发现裂隙、小断层等构造或突水征兆时, 必须停止掘进或回采, 经探水确定无突水危险后, 方能继续生产。
(4) 提高矿井排水能力, 保证矿井在发生大型突水事故后, 能及时将水排出地面, 不至于淹井或淹采区。
(5) 各采区实施分区隔离, 设置水闸门。
空隙水防治水 篇8
天山公司俄霍布拉克煤矿水文地质条件较为复杂, 东翼有火烧区, 西翼有已关闭的小煤矿, 北部有天山雪融水经第四系冲积层潜流进入矿区, 并向矿区下游排泄。2009年5月12日当1106工作面推进到Ⅳ-Ⅴ线之间时, 发生突水事故, 初期最大水量在1 335 m3/h, 以后长期稳定在510 m3/h左右。突水后, 经过分析, 确认水源来自天山的雪溶水经矿区第四系地层呈潜流通过, 矿井东翼采区浅部工作面开采时顶板冒落带导通第四系含水层, 而第四系水顺着裂隙带渗入井下, 导致井下工作面突水。为治理矿井东翼采区各煤层的水隐患, 降低矿井总涌水量, 先在东翼采区北侧沿下8煤施工放水巷, 然后打钻放水, 井下在矿井东翼第一个综采面1106面材料道导水裂隙带范围内向顶板以一定的方位和角度施工钻孔。经过以上方法对矿井水害进行综合治理, 效果很明显, 井下水量明显变小。根据井下水量明显减小的情况, 可得知该方案是有效、切实可行的。
1 矿井东翼采区概况
根据俄霍布拉克煤矿地质条件、煤层赋存情况, 以主斜井为中心将井田分为东西两个区域, 西翼采区和东翼采区。东翼位于天山褶皱带的南麓, 塔里木地块北缘的山前凹陷地带。该区域内揭露地层主要有第四系、中侏罗统克孜勒努尔组、下侏罗统阿合组 (J1a) 和塔里奇克组 (J1t) 。该区含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组 (J1t) , 煤系地层总厚度为326.58 m。含煤15层, 煤层平均总厚37.58 m。其中下1、下5、下7-2、下8为主要可采煤层, 目前在该区域主要回采煤层为下1煤, 下5煤还没开采, 该区域目前为矿井煤层储量丰富, 主要可采区域;由于该区受南北方向挤压应力作用, 岩层运移速度有差异, 又该区多脆性岩层, 故多发育高角度走滑断层, 对矿井东翼回采有一定的影响。
矿井东翼主要充水因素为第四系含水层, 而第四系松散冲洪积卵砾砂石孔隙潜水受天山降雨和雪融水的补给, 浅部煤层开采后, 冒落裂隙带导通第四系松散层, 并在地表形成条带状地裂缝, 为第四系下渗提供了导水通道, 是矿井的主要充水水源。
2 工作面水文地质条件
1106工作面为东翼采区最浅部的工作面, 由于北部离露头、风化带较近, 露头带地层透水性强, 第四系潜水丰富, 可称作为自然地下河流, 且该面正上方冲洪沟穿过。水文地质条件复杂, 主要充水因素为天山雪融水-补给第四系潜水-补给下覆地层砂岩裂隙水-补给构造裂隙水。掘进期间揭露了几条导水断裂构造, 巷道顶板多处出现淋水现象, 由于该面回采时冒落带和导水裂隙带高度可达到第四系潜水层, 回采后, 第四系潜水会沿裂隙及冒裂带渗入工作面。
3 疏水截流方案
3.1 疏水截流方案的确定
1106工作面突水后, 经过分析, 确认水源来自天山的雪溶水经矿区第四系地层呈潜流通过, 1106工作面开采顶板冒落导通第四系含水层, 回采后, 第四系潜水会沿裂隙及冒裂带渗入工作面。经过上级部门和专家论证, 确定了第四系水防治方案:第一帷幕注浆进行治水, 但效果不明显;为治理1106工作面突水点的涌水, 降低矿井总涌水量, 改用第二治理方案, 施工放水巷 (下8煤层露头施工巷道进行疏水截流、高位放水) 。
3.2 疏水截流方案的实施概况
根据矿井水文地质条件和井下1106工作面的突水情况, 经过分析, 将放水巷布置于矿井东翼的东北侧沿着下8浅部煤层露头带、矿井东翼勘探Ⅲ~Ⅷ线北部, 在突水工作面1106材料道北侧平距596 m位置东西方向, 如图1所示。
该巷道顶板距地表垂直距离30~77 m。按3‰的流水坡度, 于2010年11月分东西两头进行施工。设计总长4 070 m, 前期3 500 m, 后期570 m, 局部直接为冲刷的第四系冲积层, 其余均为煤巷。采用架棚支护、锚杆支护、锚杆支护加套棚支护三种支护形式, 炮掘工艺施工。放水巷西头于2011年10月14日施工至1 100 m接近冲积层时, 出现冒顶掉水, 水量由大到小, 起初掉水时最大水量达700 m3/h, 一个月后稳定在120 m3/h, 井下水量随之减小, 而放水巷东头于2011年12月9日施工至1 900 m接近冲积层时, 为防止冒顶, 影响掘进, 采取先停头注浆、管棚法再恢复掘进的施工方法, 为了保证注浆效果, 同时在东头施工了2个钻机窝并在钻机窝内进行打钻放水作业, 共施工放水钻孔77个, 总出水量为330 m3/h, 历时2 a多的时间, 该巷道两头于2013年1月22日贯通, 该巷道实际施工长度4 371.5 m。在巷道施工过程中, 第四系冲积层揭露带长度183 m, 放水巷总出水量570 m3/h。
3.3 1106材料道布置并施工探放水孔情况
通过放水巷取得效果后, 为了查明矿井东翼古冲沟水系径流方向, 经过详细分析和研究, 决定在矿井东翼第一个综采面1106面材料道导水裂隙带范围内向顶板以一定的方位和角度施工探放水钻孔。2007年12月28日, 1106材料道掘进到371 m时迎头顶板掉水, 当时最大涌水量达到46 m3/h, 正常涌水量24 m3/h, 直到2012年6月8日为止, 一直保持20 m3/h。2012年6月8日开始, 在1106材料道打钻探放水, 详细情况如下:
1106材料道距地表平均垂直距离127 m, 此范围第四系冲基层厚度约75 m, 本次探放孔布置在1106材料道, 设计每间隔50 m施工1个探放水钻孔, 方位角在67°~305°之间, 以交叉式布置, 仰角65°, 共25个孔, 通过探放水孔出水情况, 出水孔都在掘进揭露的导水裂隙带内, 均施工至第四系砂砾层, 总工程量1 660 m, 其中出水钻孔13个出水, 钻探过程中单个最大出水量53 m3/h。1106材料道探放孔布置如图2所示。
3.4 放水巷现阶段效果分析
目前放水巷总出水量570 m3/h, 随着放水巷出水量的增大, 井下和南大井水量有所减小, 如1106工作面老塘水由原来的510 m3/h减小到目前的178 m3/h, 减小了332 m3/h, 而南大井水量由原来的298 m3/h减小到77 m3/h, 减小了221 m3/h, 井下水量合计减小了553 m3/h, 以此初步推断, 放水巷的水系与1106老塘水水系和新大井的水系有水力联系;并由此可见, 施工放水巷在截断水源通道, 疏放古冲沟涌水减少矿井突水威胁, 大幅降低矿井水害对矿井安全的危害程度方面起到了很大的作用, 验证了放水巷疏放达到预期效果, 并充分证明了放水巷方案的可行性和可靠性, 为该矿节约用电463万k W/a, 相当于为企业节约232万元/a。
3.5 井下1106工作面经过打钻放水效果分析
通过1106材料道探放水钻孔分析可以看出, 钻孔出水后, 1106工作面老塘水无变化, 仍保持原来的水量, 相邻钻孔钻进出水后, 前一个钻孔水立即减小, 无水钻孔还有吸风现象, 证明该范围导水裂隙带是相互联通的, 但1106材料道导水裂隙带水系与1106工作面老塘水系和放水巷古冲沟水系没有直接水力联系。
4 结论
犊牛水中毒的防治 篇9
一、病因
主要原因是一次性暴饮。6月龄内的犊牛处于断奶前后, 采食干物质和精料量增加, 当供水不足、饮水受到限制时, 常会发生一次性暴饮, 一般是气温高、腹泻、发热或秋凉、冬凉改饮温水等引起。
二、发病机理
正常情况下, 机体摄水不足, 导致尿液排出的速度、排出量降低和减少;反之, 饮水过多, 则尿排出量增加。肾脏排水受垂体后叶的抗利尿激素控制, 机体大量饮水使体内水分过多, 导致血中抗利尿激素减少, 尿的浓度下降, 尿液增多。暴饮后, 因大量水不能以尿的形式排出, 造成水在组织内蓄积, 水分子迅速穿过细胞膜, 进入血浆, 改变渗透压, 引起水的转移。水进入细胞后, 引起红细胞溶解, 血红蛋白从尿中排出而出现血尿。
三、临床症状
尿浅红而透明, 或暗红、紫红, 排尿次数多、尿量少。腹痛, 起卧不安, 排稀粪。流涎、口吐白沫, 眼结膜苍白或发绀, 鼻干, 耳尖凉。体温正常或偏低, 呼吸、心跳加快。严重时昏迷, 肌肉震颤, 有的出现短暂角弓反张, 惊厥, 个别出汗。一般几小时内恢复或死亡, 个别可延至2～5天。
四、诊断要点
犊牛一次性暴饮大量的水 (10～20千克) 后1～4小时发病。从尿中排出血尿蛋白尿, 即可确诊。
五、治疗
治疗原则是强心利尿, 抗菌消炎。加强饲养管理, 做好犊牛的饮水供应与喂量。
轻度中毒不用药物治疗, 只需立即停止饮水, 便能自愈;严重的病例, 可采用50%葡萄糖溶液、10%安钠加注射液、速尿、青霉素、40%乌洛托品等药物治疗。药物的用法与用量应根据犊牛的病情和日龄合理选择。
矿井防治水技术研究 篇10
伴随煤矿产量的不断提升, 开采深度日益提高, 水害事故也时有发生, 造成严重的人身与经济损失, 影响了煤矿的安全生产与和谐稳定。所以, 开采时如何妥善应对水害, 尽可能地防止出现水害事故。
1 煤矿概况
某矿是1967年3月建立的, 已经开采很长时间, 矿井资源不断减少, 目前有1对生产矿井 (竖井) , 其核定生产能力达到361万t/a。井下包括2个开采水平, 主要通过走向长壁后退式综采放顶煤工艺, 顶板管理通过全部垮落法进行。
2 主要充水因素
某矿充水水源包括煤层顶板含水层水、地表水、老空水等几方面。而其矿充水通道涉及到采动裂隙、孔隙、陷落柱等。
3 水文地质问题
通过以前的勘探, 掌握了煤矿的隔水层与含水层、具体的发育状况, 经研究确定为水文地质中等类型。伴随开采的深入, 大量水文地质问题暴露出来, 主要问题有:采空区积水、顶板含水层水、陷落柱导水等。
4 矿井防治水技术综合研究
4.1 同层老空水防治
因老空积水主要是人为采掘施工而产生的, 它的分布特点非常复杂, 很难全面弄清楚, 隐蔽性相对较大。按照过去的经验以及具体的生产实际, 防治过程中需要认真贯彻落实探放水制度, 具体按照“有掘必探、先探后掘”的指导思想进行, 提前制定科学的防治策略, 并且要按照老空积水的实际状况、矿井生产实际以及所具有的排水能力等诸多方面, 开展科学的控制探放, 保证积水尽快放出。确定有效的时间放水, 尽可能不要在涌水高峰阶段或者雨季进行。探放后或许会给煤矿造成一定的排水负担。此时, 需要适当的加以控制, 按照实际的水害现状, 煤矿在进风巷中设置6个探放水钻孔, 工程量总共达到291 m, 2010年4月到2011年9月期间, 总共排出12.2万m3采空积水, 并且于三下山补胶带运输巷测量水位标高, 然后根据探放水钻孔打压具体状况, 了解积水水位, 为水害防治提供参考依据。
4.2 上部采空积水防治
因14#和8#两个煤层距离为67.5 m, 14#和2#之间的距离是109.8 m, 要是于14#煤层之中钻孔进行探放水, 将面临工程量大、水头压力大、钻孔质量不高等困难。所以, 该矿确定于14#煤层工作面走向高抽巷之中对其上方面的8#和2#采空积水实施探放。2010年9月到2014年6月, 按照煤矿整体安排, 先后于在高抽巷之中进行探放水工作, 总共钻孔16个, 总工程量达到922 m, 疏放水总量达到212 868 m3。
4.3 顶板含水层水防治
该采区上面的顶板岩层富水差异很大, 不管其富水范围或者含量大小都没有相关资料。为保障回采工作面处于安全状态, 在开采之前通过瞬变电磁法实施勘探, 接着按照水文物探获得的结果有目的对富水异常区施工钻孔、排水。
4.4 导水陷落柱的防治
4.4.1 掘进过程中的治理方案
1) 施工绕巷将陷落柱绕过, 且于陷落柱外侧大约29 m位置施工补切巷;于进风巷停头退100 m位置设置进风绕巷, 绕过之后依旧按照过去的设计掘进, 陷落柱和绕巷总计有53.8 m预留煤柱, 预留补切巷。当工作面达到进风绕巷的时候, 缩短工作面。达到补切巷之后, 继续原来的设计倾斜长度, 预留煤柱弃采。
2) 于进风巷安排打钻, 对上方8#煤层采空积水进行疏放, 将其减小到8#煤隐伏陷落柱的下部, 从而能够将陷落柱导水水源切断。
3) 实时观测进风巷陷落柱涌水状况, 尽快了解涌水的动态。
4) 注胶加固陷落柱。采用上述防治方法以后, 实际效果明显: (1) 涌水量有所降低。 (2) 其范围有所降低。 (3) 进风巷得到充分贯通, 同时没有影响到回采运输出煤系统。综合分析之后, 确定工作面硬过该陷落柱, 同时还准备了针对性的防治水方案。
4.4.2 回采过程中的治理方案
1) 是否存在新积水, 另一个用来探明注胶固结效果。
2) 预先使用注胶工艺, 利用这种方式来充实陷落柱和附近裂隙, 对其与附近煤体、顶板进行加固。
3) 回采期过程中切实强化巷道超前维护与端头支护, 避免其出现抽冒。同时, 其四周15 m区域中不放顶煤。并且一定要配置排水设备。回采前依次钻孔6个, 总的工程量达到271m, 排水量达到161 m3。既检验了陷落柱导水状况与注胶加固的实际成效, 还为选择回采工艺奠定了基础。
通过对导水陷落柱实施上述的诸多防治策略, 确保了整个掘进工作的安全高效进行, 并为安全回采做好铺垫, 减小了任务量, 缩减了大约30 d的跳采搬家、安装等工期, 同时降低了原方案引起的煤炭损失, 采出量增加了大约4.26万t, 效益非常明显。
4.5 探放水钻孔封孔技术
打钻探放是煤矿防止水害过程中非常普及的方法。但是, 探放水钻孔在排放积水的基础上, 还属于人为的导水通道, 后期还会发展成新的危险隐患。开展探放水时, 特别是探放上部采空积水时, 因采空积水体具有相对较高的水头压力, 在这种情况下, 要是在施工的时候或透孔后疏放水的时候, 因封孔效果相对较差, 使得止水套管被其上部采空积水冲击而落下或者其附近出现漏水, 这样会对施工人员的安全产生威胁, 还将因为不能有效控制上方采空积水, 使得探放水使用的设备被积水覆盖, 有时候巷道、采区均会被积水覆盖, 造成人为水害事件。所以, 探放水的时候, 封孔工艺、质量属于其中尤其关键的内容。
按照《煤矿防治水规定》相关内容, 在预计水压超过0.1 MPa的位置进行探水的过程中, 提前固结套管, 其口部配备相应的闸阀。但该矿在进行防治水的时候, 涉及到的全部探放采空积水项目的水头压力大约0.15~0.69 MPa范围内, 都比0.1 MPa高得多。利用过去的马丽散反应膨胀原理来实施封孔操作, 无法符合封孔质量的要求, 一定要探索新的工艺来进行, 以提高封孔质量。
根据长期的探放水经验以及现场状况, 煤矿设计出一个新的封孔工艺, 其中, 使用11.5 m长的止水套管, 其材料为4英寸优质铁管, 主要包括四个部分, 其中间具有丝扣, 通过管箍来进行连接, 单孔图具体如图1所示。为进一步提高密封质量, 我们还于止水套管顶部29 mm位置焊接了一个法兰盘, 盘上打孔, 然后通过木螺丝紧固1个密封圈, 此外, 还于其底部大约500 mm的位置焊接了一个法兰盘 (其在安装止水套管之前通过棉丝等进行缠绕) 。为使得封孔料可以送到止水套管顶部后再汇合反应, 在其顶端和底部分别于止水套管管壁的两边焊上2个量筒。将4英寸标准法兰盘焊在止水套管底部, 主要是用来安装阀门。为提高止水套管和封孔管卡两者间的摩擦系数, 还辅以焊点在止水套管底部150 mm位置。
5 结语
综上所述, 本文根据各种水害选择相应的方法加以防范, 制定科学有效的防治方案, 取得非常不错的效果, 对类似水害具有一定的借鉴作用。
参考文献
煤矿井下防治水技术与施工实践 篇11
【关键词】煤矿；井下作业；防治水；施工实践
在煤矿的生产过程中，随着矿井开采深度和范围的持续加大，矿井受到水的威胁的程度会相应的增加。尤其在一些水文地质条件相对复杂的地区，加大煤矿井下的防治水工作已经迫在眉睫。这是因为，能否做好这一工作不但与矿井本身和矿工的生命财产安全有关，该直接关系到国家资源的安全和人民的切身利益。所以，需要我们经过持续的研究与实践，不断的对煤矿井下的防治水工作进行持续的关注，找到水灾发生的规律，并综合运用先进的防治水技术，对其施工建设进行综合防治，最大限度的消除矿井的水害威胁。在煤矿井下水害治理过程中，相关的技术包括疏放水、截水、注浆堵水等方法，至于选择其中的哪一种，需要通过矿井与水害情况的综合分析之后进行选择。
一、煤矿井下水害形成的原因分析
（1）矿压破坏带引发的水害。在煤矿井下水害的形成原因上，矿压破坏带引发的水害是十分典型的。在煤层底板采动的过程中，极易破坏其中的导水带，而当因采动了失去阻水能力的那部分岩体，将会对水害的防治工作带来较大的困难。其中的原理在于，该破坏活动实际上是削弱了岩层的阻水功能，使其阻水能力得到了降低。这样一来，极易使相对较小的断层最终发展成为较大的断裂带，原来的阻水构造最终发展成为一个特殊的导水通道，突水事故也就因此而发生。（2）不良钻孔引发的水害。作为由于人类活动遗留下来的点状垂向导水通道，不良钻孔对井下水害的发生会产生直接的影响。这类导水通道的隐蔽性较强，加之是以垂向进行导水，因此畅通性较好。在这种情况下，不但能使垂向上不同层位的含水层之间发生水力关联，尤其在井下采矿活动揭露或者接近钻孔的时候，容易产生突发性的突水事故，由此形成严重的水害。此外，因为不良钻孔会在垂向上方面串通大量的含水层，因此，基于这一类型的导水通道的突水事故一旦发生，不但在突水初期会形成较大的水量，更会在后期出现十分稳定的补给量，对水害的防治和抢救工作形成较大的压力。
二、煤矿井下防治水工作的相关技术与实现途径
（1）防治水工作的特点。在我国煤矿井下作业的过程中，一般会依照井下采掘工程的阶段性特征，把井下防治水工作分为多个不同的阶段加以实施：首先，在掘进之前，要进行地面物探，建立与完善防治水系统，并为此制定出合理的避灾路线；其次，在掘进过程中，要进行全程的超前物探和钻探，及时做好预测和预报工作；再次，在回采之前，要进行井下的综合物探，通过全面注浆等操作对工作面的内部和外侧煤层底板隔水层进行加固，以此来保证工作面的外侧防水煤柱的安全；最后，要探查工作面的外侧小煤矿越界老空区范围，在回采中和回采后要进行水质和水量的监测，保证矿井的生产安全。（2）井下防治水工作的相关技术。煤矿井下防治水的相关技术涉及到较多的方面，而其中的关键在于要查清井下、采区和工作面的充水水源以及导水通道等情况，在主要的技术方面，一般包括以下几种：一种是常规的水文地质试验分析技术，该类技术通过物理技术实现对井下水害的预测和预防，另一种是则是将机械和电子技术应用其中的综合性防治水技术，它们分别是地球物理勘探技术、传感器技术以及钻探机具和工艺等，这些技术在不同类型的矿井水害探查和监测以及治理过程中都得到了不同程度的实际应用，取得了良好的使用效果。（3）煤矿井下防治水工作的实现途径。一是掘进前的防治水过程。在这一环节，需要对工作面所在的地区进行地面三维地震技术、三维三分量地震勘探技术的全面覆盖，目的在于最大限度的查明采区的地质构造；此外，对于那些地震勘探中的异常地区，还应该进一步的通过直流电法和瞬变电磁等进行全面的覆盖，最大限度的查明其构造的导水性与含水层的赋水规律。二是掘进过程中的防治水过程。在这一环节，要将地面物探异常区视为重点区域，对其进行全程超前物探与超前钻探。对于在超前物探中出现的异常区，要考察其富水问题，在经过钻探验证之后，确定是否要保留出一定的安全距離之后再进行正常的掘进；一旦确定了钻探水文异常，就需要对查明的垂向导水构造完成注浆加固。三是回采前的防治水过程。在这一工作环节，需要对工作面进行圈定，之后，要通过瞬变电磁侧向探测、直流电测深和音频电透视探测以及坑透综合探测，实现对底板的注浆加固。这样做的目的在于对煤层底板至奥灰的隔水层进行加固，最大限度的提升隔水层的有效厚度与完整性，实现安全带压开采。四是回采中的防治水过程。在这一环节，要构筑防水闸墙，并通过底板突水监测预警技术对水害进行预测和预报，同时，要针对采面底板方面可能存在突水危险区，设置相关的井下监测分站，并进一步的通过突水监测系统，对采动过程中煤层底板的应力、应变、水压、水温参数的变化进行实时的检测，在对这些监测数据进行计算与综合分析之后，实现对可能发生突水危险区的突水的提前预报。
三、煤矿井下防治水工作的施工实践
（1）通过技术手段进行防治水工作。在发生水害之后，要通过专门制备的浆液——堵水材料经过钻孔压入到地层的裂隙和溶洞或者断层破碎带之中。这种堵水方法相对简便，也能起到良好的效果。在当前情况下，防治水技术已经发展的较为完善，无论在防治水材料的选择、设备工艺的确定以及相关的检测方面，都已经达到了相对完善的程度。只需在施工实践中注重经济性和安全性即可。（2）明确应急处置基本原则。在煤矿井下作业时，一旦发生了水灾事故，应该第一时间组织相关人员撤出受灾地区，并第一时间通知灾区可能波及区域的全部人员要随时准备撤离；在这一过程中，要及时有效的查明水还事故现场与突水的实际情况，组织相关的专家与工程技术人员对水害形成的原因进行分析论证，寻找事故的突水水源、明确矿井的充水条件、确定过水通道以及事故可能造成的危害和下一步的发展趋势，以便及时的采取针对性的措施，将事故的影响限定在一定的范围之内。（3）明确组织机构及职责。为了最大限度的将井下防治水工作落到实处，需要明确组织机构及职责，在煤矿设立相关的应急救援指挥部，并根据工作的需要，进一步的确定相关的抢险组、专业技术组和救援组等，而最为重要的是要明确其责任，以便在发生灾情时，能够对其进行综合的分析，及时的查找出事故的根源以及发生的时间、地点等；当然，为了最大限度的将灾情所产生的影响降到最低的限度，要全面的制定出井下抢险救灾方案，有效的降低损失。
四、结语
煤矿水害已经成为煤矿井下生产过程中的常见灾害，在过去的一段时间我国的煤矿生产时而遭受这一方面的威胁，并且在可预见的将来还看不到能够扭转的迹象。因此，为了保证煤矿井下工作的生产效率，防止影响生命财产安全的恶性事故的发生，需要通过相应的技术手段和管理手段，加强防治水工作的实践，煤矿安全生产工作的顺利进行。
参 考 文 献
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[2]彭中鑫，陈永现.东庞矿北井下组煤试采防治水技术研究[J].河北煤炭.2012（4）：11
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空隙水防治水 篇12
申家庄煤业井田位于高平市城区北约10 km处, 含神农镇张家山、中村, 永录乡马家庄、段家沟, 三甲镇姬家、靳家、北城办孟家等自然村。地理坐标为北纬35°49'37″-35°54'57″, 东经112°53'36″-112°56'19″。目前, 国家批准为开采3#—15#煤层, 井田范围面积为31.504 7 km2。井田呈不规则多边形, 东西最宽约3.9 km, 南北最长约9.9 km。该井田属沁水煤田晋城煤炭国家规划矿区东北部, 地处太行山西南边缘, 为剥蚀侵蚀的中低山丘陵地貌。总观井田, 以中部南北向蜿蜒山梁为分水岭, 大小沟谷向东西两侧呈树枝状展布, 井田内沟谷纵横, 梁岭绵延, 地形复杂, 总的地势为北高南低。地形最高点为北部边界山梁, 标高1 215.9 m, 地形最低点为井田西南边界处, 标高854.3 m, 最大相对高差361.6 m。3号煤层井下一般涌水量720 m3/d, 最大800 m3/d。随着经济发展的需要和煤层开采力度的加大, 会导致煤层底部的水压增大, 造成煤层底部板岩融水能力不足, 致使矿井突水的频繁发生[1,2]。现如今, 众多井田突水事故的频繁发生, 已经给人民生命和国家财产带来了巨大的损失, 因此, 找出矿井突水规律和探索解决突水方案是重要的, 也是势在必行的[3,4]。
2 井田地质特征
井田位于沁水煤田晋城煤炭国家规划矿区东北部, 井田内中部大范围出露二叠上统上石盒子组、下统下石盒子组、山西组地层, 两侧局部出露石炭系上统太原组地层, 其余大部分为第四系黄土覆盖, 根据区域资料及钻孔、井筒揭露情况, 将本区地层由老至新为奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、第四系。井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组、石炭系上统太原组, 分别为:二叠系下统山西组 (主要出露在井田东西部, 为陆相沉积。底部以K7砂岩与太原组分界。本组岩性主要为灰黑色泥岩、灰色砂岩和煤层组成。) 、石炭系上统太原组 (零星出露于井田东、南部, 主要为一套海陆交互相沉积。岩性由灰黑色泥岩、砂岩及11层煤组成, 其中9号、15号煤层稳定可采, 夹有5层石灰岩) 。可采煤层为3号、9号、15号煤层, 3号煤层位于山西组下部, 厚度3.85~5.29m, 平均4.74 m。该煤层赋存区稳定可采。下距9号煤顶50.53 m, 井田东西侧及南部均有煤层露头。该煤层结构简单, 含0~1层泥岩夹矸。顶板以泥岩、砂质泥岩、砂岩为主, 局部发育薄层泥岩伪顶。底板岩性多为灰黑色泥岩。9号煤层位于太原组中部, 厚度为0.98~1.87 m, 平均1.30 m, 结构简单, 一般无夹矸, 局部含1层夹矸, 赋存区可采, 稳定。15号煤层位于太原组底部, 厚度2.74~5.99 m, 平均3.96 m。结构简单—较简单, 含0~2层夹矸, 夹矸厚度0.19~0.67 m。可采煤层地质特征如下表1所示。
3 井田水文特征
井田内含水层主要有第四系松散沉积物孔隙含水层, 地层岩性为粉土含卵石、砾石及粉质粘土, 出露厚度不等, 一般为5~10 m。区域内孔隙水含水岩组受地貌条件限制, 含水层的富水性较差, 一般为接受大气降水入渗的通道。二叠系上、下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水层, 目前主要以潜水形式赋存。地下水动态变化较大, 富水性一般较差。石炭系太原组砂岩、灰岩岩溶裂隙含水层, 岩性为浅灰色细砂岩、较破碎的砂质泥岩和青灰色含燧石灰岩, 以多层灰岩为主, 呈层状分布且被泥岩隔水层分隔, 相互间水力联系较弱。中奥陶统岩溶裂隙含水层, 钻探揭露该层厚度为97.68 m, 上部的峰峰组地层含水微弱, 地下水位埋藏深度在峰峰组地层以下。井田内主要隔水层可分为本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层组和石炭系灰岩、砂岩及二叠系砂岩含水层之间的层间隔水层。前者由15号煤底板至奥陶系灰岩顶面, 为一套以泥质岩为主的细碎屑岩地层, 平均厚度11.5 m左右, 岩性致密, 不透水, 特别是本溪组的铝土泥岩, 质地细腻, 具有极好的隔水性能, 为矿区主要隔水层组, 对下伏奥灰水起到了重要的阻隔作用。后者在石炭系灰岩、砂岩及二叠系砂岩含水层之间, 均分布有厚度不等的泥岩、砂质泥岩等泥质岩层, 其岩性比较致密, 不透水, 阻隔了各含水层之间的水力联系, 起到了层间隔水作用。但在近地表段, 由于受风化作用以及构造、断裂与裂隙发育的影响, 不同程度地破坏了其隔水性能。
4 井田充水及突水因素分析
4.1 井田充水分析
井田充水的条件一般可以从其来源和外部动力进行探讨。对申家庄煤矿而言, 大气降水可以通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑, 成为矿坑充水的间接但重要的补给来源。矿坑涌水量受降水的季节变化影响, 具有明显的动态变化特征。申家庄煤矿曾经在1988年和1996年均因雨季地表水的大量渗入而造成工作面被淹停产一个月的矿井事故。在雨季河水较大的时间段, 洪水期水位骤然增高, 可通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑, 具有明显的动态变化特征。地下水也会对矿井充水带来一定的影响。二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含多层中的细粒砂岩, 局部裂隙较发育, 矿井巷道顶板冒裂带将沟通其影响高度范围内各含水层之间的水力联系, 使地下水进入井巷, 成为矿区矿井充水的主要来源。另外, 二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层, 直接能够接受大气降水补给和上部第四系松散孔隙水渗透补给, 该含水层及第四系松散孔隙水含水层构成煤层的间接充水水源。再者, 开采 (古) 空区如同“水库”一样存蓄地下水时, 在矿井采采空区顶板岩石冒落导水裂隙带等不同沟通渠道的作用下, 可对各自下方的煤层矿坑产生不同程度的充水。
4.2 矿井突水影响因素分析
矿井突水是指煤矿在开采或巷道开拓的过程中, 处于含水层部位的水突然间涌入井田内部的地质水文现象。它不仅与水压力、矿山压力、地应力有关, 而且还与含水层富水性、地质构造、隔水层特性以及开采空间和操作措施有关。由于对不同矿井而言, 其上述因素不同, 因此矿井的突水机理和突水形式也多种多样[5]。申家庄煤矿主要以开采3号、9号和15号煤层为主, 不同的煤层有着不同的地质和水文条件, 对3号煤层来讲, 充水主要来源为顶板砂岩裂隙含水层和采空区积水, 特别是在采空区附近进行采掘活动, 采空区积水会对矿井生产造成影响。另外, 在井田内煤层埋藏较浅地段, 导水裂隙带能够到达地表, 使地表水渗入井下, 对井下开采造成一定的影响。在井田内浅埋区第四系松散层孔隙含水层和基岩风化带裂隙含水层对矿井充水也有一定影响, 雨季大气降水和沟谷河流、水库渗水, 对矿井充水也有一定影响。随着9号煤层的进一步开采, 3号煤层大面积的采空区顶板垮落, 煤层上覆隔水层被破坏, 上下含水层被沟通, 在煤层埋藏浅的地方可能沟通第四系松散岩类含水层, 可能会引起突水事件的发生, 当9号煤层的开采过后, 对15号煤层的开采同样也面临着采空区顶板垮落, 煤层上覆隔水层破坏, 而导致突水事件的发生。
4.3 矿井涌水量分析
申家庄煤矿突水量受地表降水量影响较大, 雨季突水量增加, 旱季突水量减小。因此, 可根据矿井生产规模、富水系数、正常突水量和最大突水量来综合分析矿井的突水量。对3号煤层而言, 实际正常涌水量为432 m3/d, 雨季可达600 m3/d, 矿年产原煤30万t, 日出煤量为909 t左右 (每年实际出工330d) , 吨煤出水系数为0.475~0.660 m3/t, 随着生产能力提升到120万t/a, 日出煤3 636 t左右, 预计涌水量为1 727~2 400m3/d。对9号煤层而言, 井下实际正常涌水量为480 m3/d, 雨季可达720 m3/d, 涌水来源主要为顶板含水层和井筒渗漏。按照目前该矿生产规模30万t/a, 采用含水系数法计算其涌水量, 该矿原年产原煤30万t, 日出煤量为909 t左右 (每年实际出工330 d) , 吨煤出水系数为0.528~0.792 m3/t, 随着生产能力提升到120万t/a, 日出煤3 636 t左右, 预计涌水量为1 920~2 880 m3/d。对15号煤层而言, 由于导水裂隙带可沟通上部含水层地下水, 使之成为矿井直接充水含水层, 因此, 采用大井法, 选用承压转无压完整井涌水量公式进行计算分析如下:
式中:K-渗透系数 (m/d) , 取ZK2-2钻孔计算结果平均值0.234 m/d;
H-水柱高度 (m) , 为ZK2-2钻孔恢复水位标高 (892.94 m) 至预算范围内15号煤层最低标高 (720.00 m) 的间距, 取172.94 m;
M-含水层厚度 (m) , 为ZK2-2钻孔值38.98 m;
S-最大降深 (m) , 与H相同取172.94 m。
视计算范围近似为圆形, 引用半径 (r') 由式r'= (F/π) /2 (F—坑道系统面积, 即井田面积31 520 800 m2) 确定, r'=1 459.14 m。
经计算, 15号煤层上部含水层总涌水量为37 483.6 m3/d。
5 防治水对策
要做好防治水工作, 需要从井上防治和井下防治两方面采取措施。对井上而言, 需要掌握当地年降水量及最大洪水位资料, 结合井田具体条件建立防水、排水系统, 对地面裂缝塌陷地点必须填塞, 排到地面的井下水, 要妥善处理, 避免倒渗井下。另外, 要加强防汛设施的检查。对井下防治措施而言, 要加强对奥灰含水层的勘查工作, 查明带压区内断层、陷落柱的发育情况和导、富水性, 并做好相应的防治措施, 防治奥灰水对矿井生产造成威胁。按照矿井设计, 留足各处防水保安煤柱, 针对相邻矿井要留设防水隔离煤柱。每年汛期前对井下排水的所有设施进行二次检查检修, 并做联合排水试验, 经常进行检查和维护。另外, 及时收集相邻矿井的采掘, 水文等技术资料。每次降大雨或暴雨后, 及时检查井下水文变化情况。做好井下巷道测量与巷道密闭工作, 做好井下地质与水文地质记录与观测工作, 井下应有每日矿坑涌水量实测的记录日志, 分析涌水量变化与降雨, 以及开采地质条件的变化关系, 一旦发现异常, 应及时分析原因, 采取果断的技术措施。采空区面积的增大所造成的地面塌陷和地裂缝是沟通地表溪流水和雨季洪水的通道, 要及时进行防治。采空区积水及周边矿井采空区积水对矿井产生突水事故的可能性不能轻视, 开采靠近采空区时应加强注意, 必须进行探放水工作, 并在井下采煤时, 要掌握突水征兆, 防止突水事故的发生。
摘要：随着经济和社会的发展, 对煤炭资源的需求和开采程度也逐渐加强, 煤矿安全生产成为了关乎矿工生命和国家财产的首要问题。井田突水作为煤矿生产中的安全隐患问题之一, 需要生产部门掌握其发生规律来预防突水事故的发生。以山西科兴集团申家庄煤矿为例, 分析了其井田地质和水文特征, 在此基础上, 探讨了申家庄煤矿井田充水、突水的条件和成因, 并对井田的涌水量进行了分析计算。同时, 针对井田突水事件提出了预防方法和对策, 为今后煤矿的安全生产指明了方向。
关键词：申家庄,高平,突水,对策研究
参考文献
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