矿井水害防治

矿井水害防治（通用10篇）

矿井水害防治 篇1

0 引言

中国矿井水害主要分布在华北和华南地区。大部分地区矿井水文地质条件复杂, 水害情况十分严重。随着煤炭资源的不断开采, 开采深度也越来越深, 矿井水文地质条件也变得更加复杂, 水害的发生概率也加大, 防治难度也越来越高, 严重影响煤矿的生产安全。中国矿井水害可分为以下几个区域:华北石炭二叠系岩溶—裂隙水害区、华南晚二叠统岩溶水水害区、东北侏罗系裂隙水水害区、西北侏罗系裂隙水水害区、西藏—滇西中生界裂隙水水害区和台湾第三系裂隙—孔隙水水害区。近年来, 水害事故频繁发生, 造成了很大的人员伤亡和经济损失, 随着煤矿资源的整合, 水害事故发生率虽然有所下降, 但是发生规模较大水害的概率在变大。因此, 做好井下水害防治工作尤为重要。

1 地下水基本知识

1.1 地下水的概念

地下水是指埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。通常以多种形式存在:1) 气态水;2) 吸着水;3) 薄膜水;4) 毛细水;5) 重力水等。重力水是我们研究的主要对象。

1.2 地下水的分类

按埋藏条件可分为:1) 上层滞水;2) 潜水;3) 承压水。按含水层空隙性质可分为:1) 孔隙水;2) 裂隙水;3) 喀斯特水。

2 矿井充水条件

在矿井开拓、采掘过程中, 因井巷、工作面接近或直接沟通充水水源 (含水层、地表水体、老空) 或充水通道 (导水裂隙带、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等) , 各种水渗入、滴入、淋入、涌入和溃入井巷或工作面, 简称矿井充水。影响矿井充水的主要因素包括:矿井水的来源、通道和充水强度。掌握这些资料, 对计算涌水量、预测矿井突水的可能性及制定防治水措施具有重要意义。

2.1 矿井充水水源

矿井充水水源主要有:大气降水、地表水、地下水和老空积水。地表水体包括江、河、湖、海、水库、沼泽、水渠等, 地下水体包括孔隙水、裂隙水、岩溶水等。水源不同其性质和特点也不同, 影响因素也不同, 对矿井产生水害的概率和影响程度也不同。

2.2 矿井充水通道

矿井水源是发生矿井充水的根源, 但是要发生矿井充水, 还得有矿井充水通道。常见的矿井充水通道有:1) 构造断裂带;2) 冒落裂隙带;3) 含水层的露头区;4) 煤层底板岩层采动破坏带;5) 封闭不良钻孔;6) 导水陷落柱和地表塌陷。通道不同充水的特征也不同, 其危害性也不一样。因此, 充分了解充水通道很重要, 根据不同的充水通道采取相应的防治措施, 才能有效避免水害的发生。

2.3 矿井充水强度

地下水储存在不同的充水含水层中, 含水层的埋藏条件不同和岩石性质不同, 决定了它们含水强度的不同, 当掘巷一旦接近或揭露含水层时, 涌入矿井中的水量是不一样的, 有的很大, 有的却很微弱, 在煤矿生产中, 把地下水涌入矿井内水量的多少称为矿井充水程度, 用来反映矿井水文地质的复杂程度。

矿井充水程度的大小一般可以用含水系数和矿井涌水量来表示。根据含水系数的大小, 将矿井充水程度划分为4个等级:充水性弱的矿井、充水性中等的矿井、充水性强的矿井和充水性极强的矿井;根据涌水量大小也可分为4个等级:涌水量小的矿井、涌水量中等的矿井、涌水量大的矿井和涌水量极大的矿井。影响矿井涌水量大小的因素有:1) 充水岩层的出露条件和接受补给条件;2) 矿井的边界条件;3) 地质构造条件。

3 矿井水害防治

3.1 矿井水害产生的原因及总体防治要求

矿井水害发生的原因主要有:地面防洪措施不当、井下水文地质资料不清盲目施工、井巷位置设计不合理、探放水设备没有效发挥作用、施工措施不力工程质量差、乱采挖破坏了防水煤柱、井下排水系统不到位、麻痹大意违章作业和管理不重视。

矿井防治水工作应该以坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据具体的水文地质条件, 选择有针对性的防治水措施进行综合治理。

3.2 地面防治水措施

地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施, 以防止井筒灌水、地表渗水和地面积水, 从而减少矿井涌入量, 防止井下灾害事故的发生。具体措施有:挖沟排截洪、河流改道、整铺河底和堵塞通道。

3.3 井下防治水措施

煤矿井下水害防治措施是结合地质勘查资料和井下检测工作, 采用采掘前的钻孔探水, 防水闸门、防水墙或注浆阻断水源, 排水疏干降压等方法。

排水疏干降压方法包括地面钻孔疏干、井下钻孔疏干、利用巷道疏干。根据地下水位、水量和补给条件, 确定疏干层段和顺序, 控制排水流量, 排水前加固巷道, 正式排水前进行水压和透水实验, 发现问题应及时处理。

3.3.1 井下探放水

探放水是指采矿过程中用超前勘探方法, 查明有采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等, 目的是为有效的防治矿井水害做好准备。主要包括:探放老空水、探放断层水、探放陷落柱水、导水钻孔的探查与处理和探放含水层水[1]。

3.3.2 顶、底板含水层中水的疏放

当煤层上覆或下伏有含水层, 并对采掘作业有威胁时, 可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁, 以保证采掘作业的正常进行。通常有巷道疏放、放水钻孔和疏放降压钻孔。

3.3.3 井下设防水柱、防水闸门和防水墙

在井下水害高发地段, 留有一定宽度和高度的煤层不得开采, 目的是使采煤工作面和水体隔离开来, 并保持一定的距离, 从而起到隔水的作用, 这部分不采的煤层叫防水煤柱。根据防水煤柱所起的作用可分为:井田隔离煤柱、被淹井巷之间的煤柱、断层防水煤柱、防止潜水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出入口设置防水闸门和防水闸墙[2]。

3.3.4 注浆堵水

注浆堵水是将注浆的材料配制成浆液, 用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化, 以此达到加固堵漏的目的。按注浆材料划分通常有水泥注浆、化学浆液注浆和粘土注浆。

4 结语

在实际煤矿开采过程中, 针对水害的防治措施往往不是单一的, 而是综合防治措施。提高防治意识和管理水平, 加大水害预测技术的应用, 才能从根源上减少水害事故的发生。同时要做好井下水害应急预案, 一旦发生水害, 把人员伤亡和经济损失降到最低。

参考文献

[1]张学军.矿井水害治理实践与探讨[J].给水排水, 2005 (2) :31-33.

[2]袁长青.矿井水患的防治[J].煤炭技术, 2007 (4) :55-57.

矿井水害防治 篇2

2015年1至3月份全矿井放假，4至7月份矿井建设工作正常，目前我矿是建设矿井，还没有形成采面。从建矿到现在没有发生水害事故，杜绝因水情水害出现的安全事故，防治水工作取得较好成绩。现将防治水工作总结如下：

一、为了加强矿井防治水工作，特成立了以矿长为组长，总工程师、副矿长为副组长的防治水机构，2015年3月并下发了《关于成立防治水工作领导小组的通知》，建立了探水队，增加了探水队力量。并且根据实际情况，各科室的管理人员及区队管理人员为成员，划定了工作范围，进一步明确了各自的责任。通过认真细致地安排工作，保证我矿汛情安全建设正常进行，矿井防治水管理工作遂步走向制度化、规范化。

二、本，我矿探放水原则，采用物探、钻探相结合，实现掘进工程的安全工作正常进行。

三、今年以来，一直对井下各个涌水点的涌水进行了定期和不定期的观测，从观测的涌水量数据来看，全矿井的涌水量为5m/h,雨季时可能达到10-15m/h，涌水量较小，对矿井危害性不大。

四、针对雨季水增多讯期阶段，开展了“雨季三防”检查工作，根据矿井实际情况制定了“雨季三防”工作计划，成立了以矿长任组长，副矿长任副组长为“雨季三防”领导小组，5月份下发了《关于成立“雨季三防”工作领导小组的通知》。组织人

33员开展了全矿隐患排查，对检查出的隐患，制定并实施整改方案，每天安排人员对地面防洪进行巡查工作。并确保井下通讯线路、防尘洒水管路、压风管路“三条生命线”的畅通。要加强矿井防治水技术管理工作，认真执行水害防治“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，杜绝违章指挥，违章作业。

五、4月份组织了地质钻孔检查，得知钻孔封孔良好，对矿井掘进无影响；5月20日进行了一次矿井全排试验，根据数据显示，我矿中央泵房一切正常。水仓水沟和地面防洪沟定期清理，保障排水畅通。

六、定期对邻近国宝煤矿进行了解调查，水患分析，确定国宝煤矿的水没有威胁到本矿的掘进工作。目前老系统的积水是通过巷道自流排出地面，故矿井新的开采范围内无水害威胁。

七、我矿也存在一些不足之处，主要是水文地质技术人员的不足，业务水平有待提高等。

整体来说，今年以来我矿的地质及水害防治工作做得较好，今后应该继续发扬煤矿工人不怕苦不怕累的精神，克服人员不足的实际情况，努力学习，积极工作，提高业务水平，尽心尽力把我矿的防治水工作做得更好。

生产技术科

分析矿井主要水害及防治措施 篇3

关键词矿井水害分析;防治措施

中图分类号TD文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)111-0098-01

1矿井主要水害分析

1.1雨季地表水威胁

1)地表河流水的威胁。在绝大部分煤矿的附近都存有不同程度的河流、水库、湖泊,在雨季的时候,由于河流、湖泊水位的暴长,溃堤决口致使水流倒灌矿区,造成地表低洼地区积水或直接通过井口溃人井下造成水灾。

2)由于许多地区煤炭开采历史较长,矿区低洼地点、古井、塌陷区较多,矿井周围井口多。浅部的部分小煤矿超上限开采,造成地表斑裂,这些都是地表水导入井下的通道。

1.2老空水威胁

1)采空区积水。采空区内的低洼点逐步积水,对下部距离比较近的煤层的开采或同一层的下部采掘工作面带来威胁。

2)巷道内的积水。①废弃的下山巷道逐步积水,不能正常及时填图,给以后的采掘活动留下隐患;②平巷口或者上山巷道的下口的密闭没有留设泄水孔,密闭内如果逐渐积水,随着积水的增多,最终可能突破密闭造成突水事故;③不少煤矿立井井筒下部存有积水,其水位经常超过罐笼的过放距离位置,如果发生罐笼过卷,可能造成罐笼内的乘员被淹。

3)矿区的积水威胁。不少报废和被关闭的矿井,内存有大量积水,与周边附近生产矿井有直接或间接相通关系,亦或填图不及时,图纸交换不正常,对生产矿井构成重大威胁。

4)挡水墙封闭的高压老空水威胁。部分煤矿在生产区域之上(矿井的浅部)为控制涌水量而对部分采空区使用挡水墙进行了封闭,当采空区水积满以后该区域就成了高压水包,由于其生产区域和作业人员都在封闭的积水区以下,一旦挡水墙出现意外,有可能造成重大损失。

5)复采区域局部滞留的老空水威胁。部分煤矿在原煤层的采空区内有复采活动,采空区的低洼地点和老巷道可能滞留部分老空水,如果探查不细有可能造成事故。

6)古空水威胁。很多煤矿处在煤层露头下部开采,露头浅部不同程度的存有古井、古采区,下部的生产矿井遭受古空水威胁。

1.3承压水、顶板水、断层水威胁

1)底板承压水威胁。部分煤矿在开采下组煤时,在煤层底板不完整或遇有小断层的情况下受底板含水层承压水和断层水威胁。

2)顶板水威胁。主要是煤层上部含水层的威胁。有的含水层属于洞穴裂隙承压水,内部赋存水量较大,一旦揭露或导通了这些裂隙和洞穴就容易出现突水。

3)断层水威胁。有的煤层距离含水层比较近,断层有可能导通含水层造成威胁。另外一些落差较大的断层可能导水,在揭露断层时易出现突水。

1.4岩溶陷落柱的水害威胁

岩溶陷落柱是埋藏在煤系地层下部的巨厚可溶岩体,在地下水溶蚀作用下,形成巨大的岩溶空洞。强充水型陷落柱内充填物未被压实,柱内水力联系良好,直接导通奥灰等高压水,沟通了煤系地层各含水层,采掘工程一旦揭露就发生突水,对矿井造成灾难性的淹井事故。

1.5相互沟通不能实现相互隔离的问题

很多矿区由于煤炭开采历史较长,小矿多,开采关系复杂,基本矿矿相通,但又没有或不能相互隔离,一个矿井发生水害事故,其他矿井也会遭受影响。

2水害防治措施

1)深入开展隐患排查活动,充分认识隐患排查对于避免水害事故的重要性,努力找到水害事故隐患的蛛丝马迹,认真加以治理,真正做到防患于未然。

2)加强雨季期间调度和值班工作。在雨季,煤矿主要负责人要在岗在位,不能远离。

3)要主动与气象、水利、防汛等部门联系,建立灾害性天气预警和联合预防机制,及时收听收看天气预报,掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息,及时主动采取措施。与周边相邻矿井沟通信息,当矿井出现异常情况时,立即向周边相邻矿井进行预警。

4)建立雨季巡视制度。煤矿企业在雨季要安排专人负责对本井田范围内的可能威胁矿井安全的废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙以及湖泊、河流、涵闸、堤防工程等部位进行巡视检查,特别是接到暴雨灾害预警信息和警报后,要实施24h不间断巡视。矿区每次降大到暴雨时和降雨后,必须派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。

5)建立重大水害应急预案和及时撤人制度,并授予调度值班人员紧急处置权,明确撤人的指挥部门和人员以及撤人的程序等,24h降雨量超过50mm,以及发现暴雨洪水灾害严重、可能引发淹井时,必须立即停产撤人。

6)准确、及时地将矿井的采、掘工程绘制到采掘工程平面图等图纸上,定期收集相邻煤矿和关闭废弃的老窑情况,及时与相邻矿井交换图纸,并在井上、下对照图上标出其井口位置、井田开采范围、开采年限和地表水情况,准确掌握矿井受水患危险的情况。

7)对地表采动裂缝及塌陷坑要及时进行治理;对关闭废弃的煤矿井简要充实填死;煤系地层露头部位有漏水时,要及时注浆加固处理。凡可能和井下有水力联系的低洼地点,设置防洪站,保证随时排除积水。同时对排水沟及时巡查维护,保证河道畅通,防止河水倒灌。

8)安装和完善井下职工的“三条生命线”,保证“三条生命线”安全可靠。在矿井生产水平水仓人口、可能的突水地点、可能的过水通道等处安设摄像头,保证安全监测系统能够对水情变化进行实时监控。

9)开采下部层位煤层受上部采空区积水威胁的矿井,要认真核对上层煤巷道和采空区的低洼地点,把可能的积水范围和积水量,标绘在上层煤采掘工程平面图上。在开采下层煤之前实行探放水,将上层煤的积水放净。

10)生产和在建矿井完善排水系统,坚持正常排水,严禁有任何超层越界违法开采行为,相邻矿井之间要及时互通信息,建立联合预警机制;加强对井下各防水闸门、墙的日常管理,水闸门要确保备件齐全、开启便捷,定期作关闭试验,做好涌水观测工作。

11)对于生产区域上部存在高压积水的:①属于单道挡水墙的,在外部重新增设一道挡水墙,作为第二重保险,预留闸阀,平时观测水情。②对挡水墙及其周围的围岩情况以及涌水情况实行定期的观测。有条件的要在挡水墙前安设摄像头和水文自动观测系统,实行实时监控。发现问题及时撤出危险区域的人员。③挡水墙附近禁止进行任何采掘活动。

12)对于存在复采活动的矿井,实行有采掘必探。采用正规采煤法,有计划的逐步退出复采区域的采掘活动,消除复采区域水害、顶板等灾害的威胁。

13)对于开采下组煤的矿井,要开展对承压水水文地质的探查和研究,弄清承压含水层的水压、富水性、隔水层的厚度和完整性等水文地质情况,要采用疏水降压的办法,将承压含水层的水头值降到安全范围,再行开采。对强含水层,在掘进时应加强探放水工作,在巷道过这些含水层时,必要时采用预注浆方式。

14)加强岩溶陷落柱的防治。对于准备开拓的新采区,在设计前应采用三维数字地震勘探,探清断层、褶曲、陷落柱等地质构造和煤层赋存情况,以便及时采取措施。

15)相互连通矿井,按照有关规定应实行隔离开采,已经被破坏的防隔水煤柱,必须注浆加固并建立隔水闸墙等设施。同一区域的煤矿之间要相互合作,相互之间互保安全,出现问题及时相互通知。

3结语

矿井防治水工作是一项复杂而艰巨的长期性工作,不断采用新技术、新设备等手段对矿井水害进行预测和治理,采取行之有效的综合防治水措施,是保障矿井生存和安全生产的基础。

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浅析矿井水害的防治 篇4

当巷道或工作面接近或接通含水带就会造成矿井水过量, 引起矿井透水威胁。矿井排水设施有限, 排水量一般恒定, 当矿井水涌入过大时, 矿井排水条件远远达不到要求, 给工作面造成水患, 严重影响煤炭正常开采。当涌水量超大时, 就会酿成淹井及人员伤亡事故。在各种矿井灾害中, 突水灾害造成的人员伤亡及财产损失都较为严重, 所以水害治理与预防尤为重要。通过对突水事故分析, 抓住防治水患要点, 进而采取措施预防和处理突水事故。

1 矿井发生突水原因分析

地面水流入井下及地下水溃入井巷都能引起矿井突水事故的发生。不管何种原因, 都是由于对矿井及其附近地区水文地质的忽略造成的。具体考究可以分为以下方面。

1.1 地表水涌入矿井

由于对矿区及其附近的地域环境不很了解, 致使在煤炭开采过程中, 接通了地面的湖水或河水, 导致大量地表水进入井下, 造成淹井威胁。另外, 雨季来临时, 如果雨水过大而没有及时进行疏导, 雨水就会灌入矿井, 酿成水害。

1.2 地下水渗入矿井

地下水引起矿井水患的原因较多, 主要有:a) 由于矿井附近水文地质复杂, 未能彻底了解水文地质情况就开始回采, 导致开拓的巷道位置接近含水层, 随着开采进行, 受上覆岩层压力及含水层水压共同作用, 致使巷道顶底板漏水, 进而发生突水事故;b) 有些矿井不遵守作业规程, 有突水预兆也不采取治水措施或治理不当, 就是这种懈怠心理导致水害发生;c) 由于过去小煤矿乱建巷道, 且没有成熟治水技术, 导致很多废弃巷道中存有大量积水。从而使得现在的大煤矿在推进过程中, 容易与那些巷道联通, 导致大量积水流入工作面;d) 有些煤矿只注意自己的煤炭年产量, 而忽视隐患预防工作, 致使有些机械或设施未得到良好保养而发生损害。例如不能及时对水仓清理, 水仓沉积了大量煤渣和矸石等混合物, 储水能力大打折扣;防水闸门未得到好的维护, 失去防水作用, 洪水来时起不到应有作用[1]。

2 矿井突水的危害分析

2.1 不能进行安全生产

矿井生产过程必须要把工作面积水排出, 这样工序的进行才不会受干扰。当涌水量过大时, 其无法及时排出矿井, 就使得工作面被淹或到处是泥水, 工人在潮湿环境工作, 不但影响工作效率, 而且严重危害工人身体健康。工作面积水也会使一些机电设备无法正常工作或有漏电现象, 存在很大隐患[2]。

2.2 增加了煤炭生产成本

矿井涌水量突增增加了对排水量的要求, 从而排水电费增加, 排水泵功率要求增高。且在潮湿环境下, 机械寿命缩减, 需经常保养和维修, 使得吨煤成本增加, 经济效益降低。

2.3 工作面回采和掘进困难

当工作面矿井水较多时, 给工人施工带来不便。涌水过程中巷道顶板和底板都遭到破坏, 且涌水持续进行时, 破坏程度更加厉害, 给巷道维护工作带来困难。在回采过程中, 给回采阶段煤的运输增添了难度, 严重制约了煤矿采掘过程。

3 对矿井水患防治技术研究

矿井水患防治技术就是对矿井水害的预防及出现水患后的治理技术, 基于水患造成损失巨大, 可采取以下技术措施进行防治。

3.1 水化学探测和物探等技术

采用水化学探测和物探等技术, 对矿井所处水文地质条件情况分析。

3.1.1 岩层含水率及层位探明

摸清矿井所处区域的岩层含水率及其透水性, 以便在附近回采时, 采取相应措施预防积水和突水事故。探明含水层和隔水层之间的距离, 及其层数和层位, 明确待采煤层与它们的关系。在回采过程中, 由于受采动影响, 使得顶板岩层产生“三带” (垮落带、弯曲下沉带、断裂带) , 对断裂带和弯曲带不裂隙发育程度进行检查, 使其构不成导水带, 这样便可避免突水事故发生。拥有完善的观测系统, 以随时对地表水和地下水的动态变化进行把握, 以便于煤矿安全地进行回采。

3.1.2 加强水文监测

矿井水来源很多, 要预防矿井突水, 就要明确当地河流水量资料, 而且了解季节性降水量, 总结其规律。通过探水钻孔和水文观测孔, 分析地下水所在岩层层位, 进而合理规划巷道布置, 避免矿井受水灾侵害[3]。

3.2 河流改道和铺设河床

3.2.1 进行河流改道措施

为了防止地表水对矿井的影响, 首先要考虑井筒位置的选择, 保证井口标高较高, 不会被地表水淹井。但当河流在矿区附近, 河道汛期来临时有可能淹井。必须进行人工挖河道, 截断原有河道, 以期河流远离矿区。但河流改道需要巨大经济投入, 实施前需做经济技术比较, 所关注的问题如下:

a) 人工开挖河道要在隔水层上进行, 避免河水渗入地下, 对矿井产生隐患;

b) 河道修改将长期服务于矿区, 要求对人们生活不会产生不便影响, 煤矿回采工作也不受影响;

c) 投资要较合理, 使河道改道后, 矿区经济效益增加。

3.2.2 铺设河床

在河流改道不合理的情况下, 可采用水泥、石膏等粘结剂和沙子、矸石等骨料混合在一起, 对河床进行加固, 防止水渗入井下。

3.3 修排水沟

矿区雨季来临时, 地表水量突然增加, 使得地表水向矿井中流入, 所以修1条排水沟是必然的。在矿井井口附近修排水沟, 使得降水不会涌入矿井。例如山东省在7月份—9月份是雨季, 降水量增加, 给矿区地表水治理带来困难, 修筑排水沟就行之有效[4]。

3.4 矿井增设防水闸门和防水墙

在距离奥灰岩较近的煤层设防水闸门和防水墙, 将煤层进行分区隔离, 一旦有采区发生突水事故, 不至于影响其它采区正常采煤工作, 减小受灾害面积。

3.5 留设防水煤柱

在以下情况需留设防水煤柱:

a) 采区地面有湖水或河水等地表水;

b) 煤层距离含水层较近;

c) 在相邻煤矿开采时, 为防止巷道连通或老积水危害发生, 需留设防水煤柱;

d) 巷道接近断层。为防止断层接通含水层, 需留一定距离的防水煤柱。

3.6 条带开采技术

随着开采深度不断增加, 上覆岩层压力越来越大, 致使岩层裂隙较大, 很可能导通含水层, 造成水灾。若采用条带开采就能有效降低围岩压力的影响, 有效防止突水事故产生。

3.7 合理匹配排水设施

矿井都应依据其水文地质条件配设排水设施, 这样可使矿井水含量保持不变, 且在发生突水时, 也能采取一定的加强措施将水排出。

3.8 注浆堵水技术

注浆堵水技术能使工作面涌水量大大减小, 间接保护地下水资源, 也减小了矿井排水量, 具体可用于以下几个情况:

a) 当矿井井筒或工作面产生裂隙, 造成水渗入过多时, 可采用注浆技术填补裂隙, 保证好的工作环境;

b) 当巷道必须通过含水丰富的岩层时, 需要注浆技术对水源堵截;

c) 对于日常排水量大的矿井, 为减小成本投入, 采用注浆技术减小矿井水含量;

d) 在地质构造较多的地带, 为防止出现导水带, 也可采用注浆技术加固岩层形成隔水层[5]。

注浆技术在永煤集团公司车集矿得到广泛运用, 该矿采用间歇注浆法和小流量注浆法, 缓解矿井水涌入量, 降低了排水费用, 也降低了矿井发生水灾的可能性, 具有重大借鉴意义。

4结语

基于煤矿水患给矿井带来巨大经济损失和人员伤亡, 对煤矿水患的预防和治理工作尤其重要。通过对矿井水灾害的产生原因和危害进行分析, 以矿井水来源分为地表水和地下水为起点对矿区水文地质进行探测, 然后采用相应技术和措施对矿井水涌入量控制。矿井水害不仅影响企业生产效益, 而且对国家煤炭资源造成浪费和破坏, 加强矿井水治理, 是矿井必须关注也必须执行的工序环节。结合矿区水文地质条件, 对矿井突水预防要采取综合治理措施, 以期改善工作面环境, 煤矿得以安全生产。

摘要：为使矿井有一个良好工作环境, 充分利用当前技术防治矿井突水发生, 分析矿井突水原因及危害, 提出多种技术措施相互结合的手段对矿井水进行综合治理。

关键词：矿井水患,突水危害,防治技术,工作环境

参考文献

[1]郭启文.煤巷及采煤工作面突水快速治理配套技术[J].煤炭科学技术, 2006, 29 (2) :26-28.

[2]董书宁, 靳德武, 冯宏.煤矿防治水实用技术及装备[J].煤炭科学技术, 2008, 36 (3) :8-11.

[3]刘一凡.矿井水灾的成因分析与防治探讨[J].科技情报开发与经济, 2011, 21 (4) :180-181.

[4]王亚博, 徐东耀.煤矿矿井水处理与综合利用[J].节能, 2006, 3 (5) :54-55.

矿井水害预测预报制度 篇5

水害预测预报是煤矿生产建设中重要的基础工作，也是提高矿井防排水保障的重要手段。为进一步强化矿井防治水工作，特制定本制度。

一、职责划分

煤业公司技术（地测）科职责：

（一）负责水害、水情预测预报日常工作，制定并落实《水害预测预报管理办法》。

（二）编制矿井、季度、月度、每周《水害预测预报》及临时预报，并跟踪验证分析和总结。

（三）负责《水害预测预报》的编审并向公司安检部、调度室、生产技术部、地测防治水部上报备案。

（四）负责督促施工按照水害预测预报编制作业规程或施工安全技术措施。

（五）负责施工队组织超前探放水、地质钻探、物探等指令性工作任务的安排及施工工作。

调度室职责：

（一）负责井下采掘开工作过程中出现地质条件变化时信息的传递。

（二）负责地质构造、探放水、物探施工的有关协调工作。通风科职责：

（一）负责提供各采掘开头面实测瓦斯和二氧化碳涌出量数据、预测结果，用来作为水文地质预测预报资料。

（二）负责复采区采掘工作面探放水区域的瓦斯、二氧化碳等有害气体的监测，保证超前探放水工作正常进行。

施工队职责：

（一）根据水害预测预报编制作业规程及施工安全技术措施，并负责落实执行。

（二）根据职能部门的指令安排，负责（配合）本单位采掘工作面超前探放水、地质构造的钻探施工工作。

（三）负责在掘进或回采过程中水文发生异常时，及时向矿调度室和技术科汇报。

二、预测预报的主要依据 水害预测预报的依据：

（一）根据《水文地质报告》中已经查明的地质构造，包括断层、陷落柱、冲刷带、褶曲、采空区等查明的水文地质情况进行预测预报。

（二）根据现有井巷工程排查探明的地质构造，井田范围内主要是落差≥3m的断层、直径≥25m的陷落柱、褶曲、冲刷带和报废矿井井筒及采空区积水情况进行预测预报工作。

（三）根据巷道在掘进、回采过程中实际揭露水文地质情况，利用地质构造和水文地质的规律，对相邻巷道及采空区的积水涌水量进行预测预报。

（四）利用现有的物探设备，在井下巷道进行超前物探，结合井田地质构造发育规律对富水性地层、复采区积水等物探异常区进行预测预报。

（五）根据超前钻探探查结果，发现地质构造或富水区，进行补充临时水文地质预报。

（六）根据精查地质勘探查明井田水文地质情况进行预测预报。

（七）根据井巷施工过程中实际揭露巷道顶底板淋水情况进行预测预报。

（八）根据矿井区域内探明老窑采空区的积水和采掘工作面实际开采时涌水情况进行预测预报工作。

（九）探查井田地质构造的导水性，总结地质构造的导水规律，预测预报矿井涌水情况。

三、预测预报工作及程序要求 预测预报工作要求：

（一）技术（地测）科按《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》的要求，按照煤炭公司防治水工作计划安排，及时收集当月地面降水量、矿井水文地质、矿井复采区采掘施工涌水等原始资料，作为开展预测预报的基本工作内容。

（二）技术（地测）科在年、季、月初根据矿井采掘接替安排，编制、季度、月度《水害预测预报》，各有关业务科室会审后经矿总工程师签字，于下一、季度、月度的第一个月3日前报送有关职能部门及矿领导，同时上报公司安检部、调度室、生产技术部、地测防治水部。

（三）技术（地测）科对上、季度、月度《水害预测预报》进行总结，评价预报准确率，分析预测预报不准确的原因，于下一、季度、月度的第一个月3日前报送矿有关业务科室，同时月度总结上报公司安检部、调度室、生产技术部、地测防治水部。

（四）根据施工单位及调度室的反馈信息，施工现场出现地质构造富水区域时，技术科水文地质专业技术人员应及时深入现场观测，编写临时水文地质预报并发放施工队、班组及相关职能科室。

（五）各施工单位技术员要认真参照水害预测预报，并纳入到作业规程或安全技术措施中，及时向职工学习贯彻，使生产作业人员了解工作面的水文地质情况。学习要有记录、签字。技术科要不定期检查贯彻学习记录。

（六）相关施工队班组在预报下发后要严格按水害预报执行，当采掘工作面水文地质情况发生异常变化时，必须及时向技术（地测）科反馈现场情况。

（七）水文地质专业技术人员必须跟踪收集水文地质资料，现场情况变化较大时，及时跟踪补充预报。

（八）技术（地测）科要严格按防治水工作安全要求，及时收集编录原始地质资料、涌水资料，并分析总结规律，做好预测预报工作。预报的结果应保证矿井正常安全生产，要积极推广先进的技术装备和预测预报手段，提高预测预报的水平及准确度。

（九）《水害预测预报》必须在综合分析各种资料的基础上提出，要做到及时、准确，能够有效指导生产。

四、预测预报内容要求

（一）基本预测预报内容

1、采掘工作面（巷道）名称，现采掘位置，下月（季）计划采掘范围。

2、顶底板岩性，顶板裂隙发育程度。

3、地质构造情况。

4、对影响采掘的断层、陷落柱、冲刷带等地质构造要进行专门临时预报。

5、采掘工作面距老空区、积水区和探水线的实际位置。

6、根据预测内容提出相应的建议或处理意见。

（二）含水断层预报预测内容

断层位置、性质、产状、落差、影响范围、含水性、导水性、建议或处理意见。

（三）水文预测预报内容

地面日降水量有多少毫米、沿河洪水水位，井下充水因素分析：预测复采区（老空区）积水范围、积水量；预测涌水范围及涌水量大小。根据预测内容提出相应的建议或处理意见。

五、奖惩和其它

（一）技术（地测）科未按规定提供水害预测预报，每次对责任水文地质技术员处罚200元，对防治水负责人处罚100元。

（二）有关职能业务部门未按规定向技术科提供相关资料，对责任单位负责人处罚200元。

（三）施工单位未按照水害预测预报编制或补充完善作业规程或安全技术措施，对施工单位技术员处罚100元，对单位负责人处罚100元，对技术（地测）科分管井巷工程的负责人处罚200元，对技术（地测）科长（副总）处罚200元。

（四）职能业务科室及施工单位必须设专人保管预报，建立学习贯彻签字记录，未贯彻学习地质水文预测预报，对单位负责人处罚200元。

（五）对施工队班组在探放水或钻探地质构造过程中推诿扯皮不创造施工条件、延误工作的，对责任单位处罚1000元。

（六）对在水害预测预报工作中作出贡献的单位及个人进行奖励。

保德煤矿矿井水害防治技术浅析 篇6

关键词：水害隐患,煤矿,防治技术,探放水

1 概况

神东煤炭集团保德煤矿属天桥岩溶水系统, 为补给、径流和排泄完整的全排型水文地质单元, 单元面积约13 921.5 km2。灰岩地下水的补给来源以奥陶系灰岩大面积裸露及半裸露区接受大气降水为主, 同时还接受上覆第四、三系松散孔隙含水层、石炭二叠系裂隙含水层及地表水的入渗补给。该区岩溶水的运移属于渗入-径流-排泄型循环, 即水量基本上不消耗蒸发, 径流排泄可看做唯一的排泄方式, 各种水量的关系为:补给量=径流量=排泄量。区内地下水由北东、东和南部向天桥泉群方向径流。8#煤底标高在905～520 m之间, 大部地区8#煤底板低于奥灰水水头。采掘位置8#煤底板所承受的奥灰水压为0～3.2 MPa, 突水系数为0～0.038 MPa/m, 均小于无导水构造时的临界突水系数0.06 MPa/m, 整个采掘范围正常情况下不具有突水威胁[1], 但采掘过程中揭露了大型导水构造时仍可发生突水事故。随着开采深度的加深, 保德煤矿矿井用水量大幅增加, 特别是深部区“带压”开采带, “奥灰水”问题已经成为制约保德煤矿安全生产的主要因素。

2 矿井水害情况分析及带压开采评价

2.1 水文地质类型划分

根据地质报告、生产实际揭露、《煤矿防治水规定》的要求及神东地测公司对保德煤矿水文地质类型划分组织审定, 保德煤矿矿井水文地质类型划分为“中等”[2]。

2.2 矿井突水危险性评价

(1) 奥灰水与8#煤层厚度关系。8#煤距离奥灰岩顶面平均厚为110 m, 最薄厚为91.87 m。

(2) 目前开采的带压情况。保德煤矿奥灰水头水位+839 m, 目前两个综采面中81304综放面、81502综采面煤层底板标高最低均为+770 m, 在奥灰水压上;三盘区掘锚二、五队掘进标高最低为+660 m, 在奥灰水位下159 m (1.56 MPa) ;五盘区目前掘进标高最低为五盘区大巷最深点标高+542 m, 在奥灰水位下297 m (2.91 MPa) 。

(3) 突水危险性范围划分。根据《煤矿防治水规定》, 用突水系数法将矿区突水安全性进行分区, 临界突水系数确定为0.06 MPa/m。突水系数小于0.06 MPa/m为非危险区, 突水系数大于0.06 MPa/m为危险区[3,4]。

2002年10月由煤炭科学总院西安研究院所做的《山西保德县孙家沟煤矿水文地质勘探综合成果报告》, 结合保德煤矿实际, 综合考虑底板岩石物理、力学性质指标、导水裂隙和构造等的影响因素, 将矿井突水安全性非危险区又划分为安全区 (突水系数小于0.04 MPa/m) 和过渡区 (突水系数介于0.04～0.06 MPa/m之间) 。根据8#煤层采掘规划及目前已延伸到位巷道实测, 最大采掘深度为+540 m, 水头高度约300 m。通过计算, 8#煤底板承受的水压在0～2.94 MPa之间, 最大水压为2.94 MPa。

3 保德煤矿防治水工作对策

我国在奥灰水害防治方面已有了比较成熟的技术和措施, 如疏水降压、注浆堵水、突水预测和探放水等[5,6,7,8]。应用成熟的堵水截流新技术, 是煤矿防治水工作的发展方向, 可以减小矿井涌水量、提高矿井安全系数和生产效益、减小疏排水对地面环境的影响。

堵水截流是我国矿井防治水害的重要方法, 在静水与动水条件下注浆封堵突水点、矿区外围注浆帷幕截流等都有比较成熟的方法和经验[9,10,11,12], 在多种不同水文地质条件下的灰岩地层中成功地建造了大型堵水截流帷幕, 取得了良好的堵水效果。为此对提出了掘进面“先掘后探”、五盘安装防水闸门及建立井下强排系统等“探、防、排”综合技术措施。

3.1 掘进工作面“先探后掘”

为了预防在掘进过程中遇断层、陷落柱等地质构造带, 造成奥灰水上涌形成水害, 危及矿井安全生产, 保德煤矿掘锚队在掘进巷道前严格执行先探水后掘进规定, 具体内容如下: (1) 单巷掘进, 巷道里每230 m掘进一个钻场进行探放水, 每个钻场布置3个钻孔, 扇形布置, 一个沿煤层掘进方向, 另两个向掘进底板方向及巷道两侧方向并保证终孔位置距煤层底板不小于20 m, 距帮不小于20 m, 钻孔长300 m, 下组钻孔施工与巷道掘进作业同时进行, 并保证下组钻孔施工完毕后, 前组钻孔综孔超前掘进头不小于20 m, 即钻孔超前距不小于20 m, 单巷掘进时探水施工平面图如图1所示。 (2) 双巷延伸时, 探放水钻场布置超前巷道里, 每隔250 m布置一个钻场对两条巷道进行探放水, 每个钻场布置四个钻孔, 扇形布置, 一个沿煤层掘进方向, 另两个向掘进底板方向及巷道两侧方向并保证终孔位置距煤层底板不小于20 m, 距帮不小于20 m, 钻孔长300 m, 下组钻孔施工与巷道掘进作业同时进行, 并保证下组钻孔施工完毕后, 前组钻孔综孔超前掘进头不小于20 m, 即钻孔超前距不小于20 m, 双巷掘进时探水施工平面图如图2所示。

每个探放水钻孔施工前都必须预先用直径133 mm钻头扩孔, 预先安装直径108 mm管止水套管, 止水套管长度根据《煤矿防治水规定》第九十八条 (二) 沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时, 按表1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。

止水套管采用马丽散固结, 使套管和煤体成为一体, 套管下放凝固30 min后, 进行扫孔, 然后进行压水耐压试验, 试验压力必须大于预计水头压力, 稳压时间不小于30 min, 孔口周围不漏水, 孔口关牢固不活动, 即为合格, 否则, 重新固结, 重新做耐压试验, 直到合格后, 方可进行钻孔。钻孔开孔孔径为153 mm, 孔深13 m, 下DN10套管, 使用马丽散固结孔口管, 如图3所示。

施工探水钻孔时, 钻进和退钻应采用反压和有防喷装置的方法进行钻进和控制钻杆, 如图4所示。

3.2 安设五盘区防水闸门

二盘区未采区域与五盘区共用五盘区大巷, 受承压水威胁最大, 故选择先在五盘区大巷施工防水闸门。保德煤矿五盘区防水闸门安设在四条大巷内200～300 m之间, 共需要安设防水闸门4套, 能承受水压3.0 MPa, 断面要求宽×高=4 m×3.2 m。其中五盘区辅运大巷安设一套防水闸门, 需要保证辅助运输车辆正常通行;五盘区一、二号回风大巷分别安设一套防水闸门, 需要保证正常的回风断面;五盘区胶运大巷安设一套防水闸门, 需要保证胶带运输机胶带的正常运行。

3.3 建立井下强排系统

目前保德矿井总排水系统完全满足全矿最大涌水量时的排水需求, 但考虑到保德煤矿8#煤层标高处于奥灰水水位以下, 在发生重大突水灾变的情况下, 为了给井下作业人员逃生及抢险救灾争取时间, 设计在保德煤矿五盘区集中巷尾部较低处 (也是矿井开采区域内最低的位置) 设置潜排电泵排水系统, 总排水能力为2 200 m3/h。

4 结论

保德煤矿主要水害隐患为奥灰水、老空积水和地表水3种类型, 通过收集矿井水文地质原始基础资料, 分析研究, 查明存在的水害隐患, 制定有针对性的掘进面“先掘后探”、五盘安装防水闸门及建立井下强排系统等“探、防、排”综合技术措施, 能有效防止矿井水害事故的发生。为矿井后续开采煤层及其他邻近矿井防治水工作提供了一定的参考。

参考文献

[1]淮南煤炭学院.矿井地质及矿井水文地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1985

[2]国家安全生产监察局, 国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009

[3]范福生.中小煤矿防治水工作[J].河北煤炭, 1999 (4) :5-8

[4]张敦伍, 杨靖.新集三矿1煤底板灰岩放水试验[J].能源技术与管理, 2009 (6) :56-58

[5]刘生优.骆驼山煤矿16煤大巷奥灰突水封堵工程设计[J].煤炭工程, 2011 (10) :37-42

[6]白海波, 茅献彪, 吴宇, 等.高压奥灰水大型逆断层下盘煤层安全开采研究[J].岩石力学与工程学报, 2009, 28 (2) :246-252

[7]王进尚, 胡耀青, 韩德虎, 等.鹤壁矿区奥灰水水害分析和防治对策[J].山西煤炭, 2011, 31 (3) :24-26

[8]王宏.梧桐庄矿奥灰水水害分析及综合治理[J].河北煤炭, 2010 (2) :21-24

[9]李彩惠.矿井特大突水巷道截流封堵技术[J].西安科技大学学报, 2010, 30 (3) :305-308

[10]何雪峰.帷幕注浆治理钻孔井下错位突水[J].淮南职业技术学院学报, 2004, 4 (3) :22-24

[11]杨朝维, 张建立, 薛峰峰, 等.“三软”厚煤层井下动水注浆堵水技术研究[J].能源技术与管理, 2007 (6) :85-86

祁南煤矿矿井水害防治体系研究 篇7

1 水文地质与水灾类型

祁南井田位于宿南箱状向斜西翼南部的转折端, 新生界松散层覆盖于二叠系煤系地层之上, 厚度80.45m~866.70m。新生界松散层划分四个含水层 (组) 和三个隔水层 (组) 。三隔厚度大, 分布稳定, 隔水性能好, 是井田内重要的隔水层 (组) 。四含直接覆盖在二叠系煤系地层之上, 是矿井充水的主要补给水源之一。二叠系煤系地层可划分为三个含水层 (段) 和四个隔水层 (段) , 主采煤层顶、底板砂岩裂隙含水层是矿井充水的直接充水水源。太灰和奥灰均隐伏于新生界松散层之下, 灰岩埋藏较深, 径流和补给条件较差, 富水性弱~强, 差异较大。

祁南煤矿在煤炭生产过程中, 存在顶板水害、底板水害、老空水害等多种水害威胁。顶底板砂岩含水层突水次数最多, 但涌水量不大, 以静储量为主, 易于疏干。底板灰岩水虽然突水次数较少, 但同属同一水文地质单元的桃园矿发生过最大涌水量达565m3/h的太灰突水事故。因此作为高承压、富水强的底板灰岩水是开采10煤的重大威胁。老空水突水次数少, 且水量少, 对矿井安全生产威胁不大。

2 矿井水害防治的技术保障

祁南煤矿防治水的总体原则是:关键问题超前探测, 所有问题有疑必探。根据类型确定防治方案, 保证矿井安全生产。根据本矿的水文地质特征, 防治水工作要遵循从地面到井下, 从全面到异常, 先探查后防治的技术路线。

2.1 顶板水害的预防治理方法

2.1.1 留设防水、砂煤煤柱

依据实测分析, 四含水主要沿煤层浅部露头带或导水裂隙带渗入矿井, 对煤层的安全开采造成较大的威胁。根据钻孔资料和抽水试验, 查明四含水的富水性的强弱及其补给条件、基岩面起伏情况及其岩性条件, 合理留设防沙、防水煤柱。

2.1.2 探放四含水

当工作面的设计靠近防砂煤柱时, 四含水就会沿煤层浅部露头带或采空冒裂带渗入矿井, 对生产造成影响。因此, 必须布置探查钻孔, 利用探查钻孔取芯及出水情况, 查明基岩面的高度、上限煤层覆岩岩性、四含厚度及其岩性和四含的富水性、补给水源。经探查与疏放查明了工作面四含富水性相对强弱、补给条件后, 布置疏放钻孔, 同时采取有针对性的防治水和安全回采措施, 具备安全回采条件后, 才能进行回采。

2.2 底板水害的预防治理方法

2.2.1 查清条件

(1) 根据矿井勘探及生产期间施工的勘探钻孔和电法勘探资料分析, 查明煤底板至太灰顶间距、隔水层岩性组合特征、灰岩含水层富水性; (2) 统计工作面附近见二灰钻孔情况, 分析工作面周边钻孔见一、二灰时出水量、一灰至二灰厚度及厚度变化情况、一灰与二灰之间的岩性条件。

2.2.2 防治水原则

根据《煤矿防治水规定》及实施细则的要求, 10煤层工作面的防治水应达到工作面回采时, 正常开采区域突水系数小于0.06。

2.2.3 防水措施

根据附近区域的放水观测结果, 结合10煤层已开采工作面的防治水经验和附近工作面的水文地质条件, 确定按照富水低阻异常区和局部构造薄弱带打钻探查和注浆充填加固, 改造含水层为隔水层, 提高底板有效隔水层厚度及整体性和强度, 回采期间局部疏水限压开采的方法进行防治水工作。 (1) 对工作面已查明的异常区进行钻探验证, 查明隔水层厚度、岩性及1~2灰的富水性; (2) 对工作面异常区和构造薄弱带采取底板注浆加固, 充填砂岩裂隙, 提高底板隔水层的整体性及强度; (3) 注浆充填一灰、二灰, 改造含水层为隔水层; (4) 疏放降压, 合理施工放水孔, 回采期间实施疏水限压开采, 将灰岩水水位降至安全水头以下。

2.3 老空水害的预防治理方法

2.3.1 查清条件

查明积水的位置填绘在矿井充水性图和采掘工程平面图上, 标明积水区范围、最低点位置及标高、积水外缘标高及预计积水量, 积水线外推60m用红线圈出积水警戒线, 以平面图、剖面图确切反映积水区与采掘工作面的空间关系。

2.3.2 防水措施

(1) 掘进巷道接近警戒线必须先探后掘。对于积水边界清楚可靠的积水区可以掘至距实际积水边界20m处时再采取探放措施; (2) 沿空掘进或留窄煤柱掘进巷道时, 要分析上阶段老空积水情况, 若上阶段老空积水, 必须先探后掘; (3) 巷道贯通前, 必须排除对方积水、淤泥, 并有防止再积水的措施。如无法直接排除, 需要探放水时, 必须在距积水边界至少30m处停止掘进, 制定措施进行探放水; (4) 当上、下煤层间距小于下煤层回采导水裂隙带高度时, 在下煤层回采前必须打钻疏干上煤层的老空积水; (5) 老区复采工作面有积水或积水情况不清时, 必须超前20m探水。上山巷道必须双巷掘进, 每20m做联络巷, 探水孔超前距不得小于20m。

3 结论

(1) 通过对祁南煤矿的地质和水文地质条件的分析总结, 并根据祁南矿已有的突水案例, 认为祁南煤重点水害为松散层水、太灰水及老塘水等水害类型。

(2) 通过两带高度计算和“四含”水危险分区图分析, 认为“四含”水的危险区主要分布在矿井的浅部。通过突水系数计算和太灰危险区分区图分析认为:本矿井10煤开采在大部分地区受到了太灰水的威胁, 开采是不安全的, 须进行必要防治工程和措施。

(3) 祁南煤矿松散层水害的主要防治对策是留设足够的防水煤柱, 太灰水的防治对策是底板加固或疏干降压, 老塘水的防治对策是边掘边放, 有水必放。

(4) 为保证矿井安全, 建立一套适于祁南矿的防治水体系是十分必要的。防治水体系包括水害探查、水害治理等技术保障, 还包括工作制度、人员职责等管理保障。

摘要：煤矿水害防治是一个多专业、多部门的工作, 通过探讨构建一个科学、有效的综合防治水工作体系, 对于预防煤矿水害事故发生, 确保矿井安全生产至关重要。本文以祁南矿水害防治为例, 并结合本矿区其他矿井防治水工作的先进经验, 探讨了祁南煤矿矿井水害防治体系的具体模式, 对本矿和其他矿区的防治水工作具有重要的指导意义。

矿井水害防治 篇8

1 矿井水文地质分析

荥巩矿区岩溶水是一个四周基本封闭的岩溶水系统,岩溶水主要赋存于寒武—奥陶系白云岩、灰岩岩溶裂隙含水层中,岩溶裂隙发育,有利于岩溶水的赋存。寒武—奥陶系灰岩出露于嵩山背斜北翼,出露面积349 km2,大面积出露有利于大气降水入渗,构成荥巩岩溶水系统的补给区。山前丘陵地区东西向构造带发育,构成了岩溶水地下强径流带,天然状态下,岩溶水自南向北、自西向东径流,经过新中—三李一带的岩溶水强径流带。新中—王河—徐庄—三李一带是岩溶水强径流带和富集带,王河矿处在山前奥灰含水层最富水的区域,因此,王河矿是水文地质条件最复杂的矿井之一。王河矿矿井排水量最大,约占全矿区总排水量的30%,在新中矿西翼到王河矿之间,已经形成岩溶水的水位降落漏斗,漏斗中心最低水位-22 m。

1.1 含水层

(1)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

奥陶系灰岩岩溶裂隙较发育,但不均匀,在断层破碎地段,岩溶裂隙发育,富水性强。根据钻孔揭露,顶面以下30 m范围内岩溶较发育,岩溶形态包括溶孔、溶蚀裂隙和小溶洞,富含岩溶承压水,上距一1煤层底板10 m左右,是威胁煤矿安全开采的直接充水含水层。王河矿多次发生以奥灰水为水源的突水,最大突水量1 500 m3/h。

(2)太原组L1-2灰岩含水层。

由石炭系太原组L1-2灰岩构成,厚度为10.34~14.37 m,平均10.00 m。岩溶发育程度一般,除浅部风化带及断裂带附近岩溶较发育和富水性较强外,L1-2灰岩距离奥陶系灰岩较近,与奥灰水水力联系密切。

1.2 隔水层

隔水层由位于一1煤层底板的本溪组铝土泥岩组成,层位基本稳定,厚度一般为3~10 m,局部厚度较大。该隔水层虽然有一定隔水作用,但由于三方面的原因,隔水效果有限。主要原因为:①铝土泥岩厚度较小,抗压强度较低;②在采动影响下,隔水层受到破坏,有效隔水层厚度减小;③矿区构造裂隙十分发育,大裂隙常能将煤层与顶底板含水层相互沟通。

2 矿井水害

(1)矿井水害状况。

王河矿自建井以来深受水患威胁,共发生大的突水51次,最大突水量1 500 m3/h。突水造成淹井2次,淹采区4次。历年来主要突水情况:①1979年10月23日,105采区工作面在回采过程中,因底板破碎,致使奥灰水突出,突水量为550 m3/h,由于排水能力不足,造成淹井。②1998年3月23日,西翼大巷掘进和12080工作面回采过程中,同时发生煤层底板奥灰水突水,突水量分别为1 000,1 500 m3/h,造成矿井被淹。③2003年3月以来,113采区113080工作面和113070工作面回采过程中,相继发生4次突水,水源为奥灰水,突水总量达到550 m3/h,加上原有零散涌水量,总水量达到800 m3/h。由于排水能力不足,造成113采区和111采区被淹。④2004年11月,在106060工作面回风巷掘进过程中,遇到顶板大型裂隙,造成突水,突水量为1 000 m3/h,因采区临时排水阵地排水能力不足,导致106采区被淹。⑤2005年11月,在掘109070回风巷时L1-3顶板突水,标高-89 m,突水量在250 m3/h左右。⑥2006年8 月,在109020回风巷掘进时遇裂隙突水,标高在-62 m,突水量80 m3/h左右,小于30 m3/h突水经常出现。⑦2007年,109070工作面连续3次突水,最大突水量550 m3/h左右,工作面被迫切停产6个月。⑧2008年5月-162 m回风巷遇落差1.5 m断层裂隙滞后突水,突水量300 m3/h。

(2)矿井水害分析。

①王河煤矿自建井以来频繁发生突水,其主要原因是一1煤层底板隔水层厚度不够,含煤岩系及下覆奥陶系地层受徐庄滑动构造影响,岩层裂隙发育,致使井巷工程出现逢掘必突水、见裂隙必突水的局面。②矿井防治水基础工作薄弱,对地质构造引起承压含水层水力联系研究分析不够,矿井防治水工程投入不足,矿井排水系统有待进一步完善。

3 矿井防治水对策及措施

3.1 奥灰水害的防治策略

(1)建立奥灰水位(水压)动态观测网,及时掌握日常及突水后水位动态,为预防和治理奥灰水害提供水文地质依据。

(2)采用物探与钻探相结合、地面与井下结合并最后由钻探验证的方式,探查井田奥灰顶面以下50 m岩溶裂隙发育情况和富水性,进行抽(放)水试验,了解奥灰含水层的水文地质参数。

(3)长期开展水文地质动态观测,注意收集突水地点、突水点标高、突水量、水压、隔水层厚度、突水通道等数据,通过对历史资料的分析研究,确定本井田构造正常区底板突水系数的安全临界值。

(4)在106,108,109,111及113采区尚未采掘的区域,进行地面瞬变电磁物探,重点探查奥灰含水层富水区带。采掘生产过程中,采用井下直流电法与钻探相结合的方法,进行超前探测。对有奥灰水突水危险的工作面,回采之前,采用井下瞬变电磁探测工作面顶底板岩溶水分布情况。

3.2 L1-2灰岩岩溶水突水的防治策略

L1-2灰岩含水层富水性较差,补给有限,其补给主要来源于奥灰水的垂向补给,并与奥灰水水力联系密切。单纯以L1-2灰岩岩溶水为水源的突水,突水量一般不大,突水持续时间较短。相对奥灰水害来说,L1-2灰岩岩溶水害不严重。L1-2岩溶水水害的防治仍以疏水降压为主。

3.3 老窑水害的防治策略

106采区深部的井田边界附近、108采区西南部及西部的井田边界处,均分布有小煤窑,存在跨越王河井田边界采煤现象,采空区积水严重威胁两采区安全生产。当前,急需进行两方面工作:

(1)采用地面瞬变电磁或地震勘探手段,查明采空区以及积水范围;

(2)106采区下山-150 m排水泵房、108采区设计或施工时,必须留足防水煤柱。

3.4 防治水主要措施

(1)预防为主,有疑必探,探治结合,探采结合,先探后掘,先治后采;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)顶板灰岩水的防治以合理受控疏放为主,局部封堵加固为辅;对底板奥灰水则采取疏水降压与堵水加固相结合的策略。

(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,在106采区与108采区之间的-150 m水平巷道、109采区与111采区的-162 m水平巷道设置水闸门。

(6)荥巩矿区奥灰岩溶水是可以疏降的,但由于同属一个岩溶水系统,仅依靠王河矿排水,不仅难以达到降压的目的,而且经济上不合理。对奥灰水仍要采取疏水降压与堵水相结合的策略。发生大型奥灰突水后,要坚决注浆封堵。井下具备施工条件时,在井下注浆,否则,在地面注浆。

(7)建立水害安全保障体系的整体规划,设计整体目标及阶段目标,防治水工程与矿井采掘工程相结合,分阶段实施。探测和监控相结合,合理避让,防治小窑采空水水害。

4 结语

矿井水害防治 篇9

中国资源丰富, 地域辽阔, 煤矿作为重要自然资源之一, 目前在很多生产领域发挥着不可替代作用, 在新形势下, 煤矿开采力度不断加大, 人们对于煤矿安全生产的问题也愈发重视, 首先对煤矿水文地质特征做了分析和介绍, 进而对常见矿井水害进行了研究, 并提出了相关防治技术, 希望能够为人们提供一些帮助[1]。

1 煤矿的水文地质特征及其评价标准

这里所说的水文地质条件是指自然界中地下水的各种变化和运动现象。全面了解矿区水文地质特征, 是保证煤矿生产顺利进行及人们生命安全的前提。在市场对煤矿需求量不断增大形势下, 合理、有效地对矿区地下水文地质条件进行分析研究是非常必要的。

进行煤矿开采过程中, 需要依据地下水情况及其循环规律, 同时结合地质特点, 为开采工作提供依据, 进而保障生产安全, 确保生产稳定、有序进行。a) 准备好矿区水文地质条件资料, 为安全生产做准备;b) 结合自然因素与相关资料对矿井地下水进行综合分析, 矿井建立要依据地下水分布特点及其是否具有腐蚀性等情况进行, 通常情况下, 不同土质和岩层地下水对于土体和岩石的腐蚀程度也不同, 因此, 我们需要根据实际情况进行分析, 然后对其开采安全性做出准确预测评价, 从而确定矿井主系统建立位置。

对于承压含水层的水动力应该提早进行测算, 煤矿开采是否带压对安全影响是很大的, 所以提前估算是十分必要的。具体开采前, 就需要考虑人工活动影响, 还需要进行渗透和富水测试等一系列相关工作。

在地下水与岩土之间相互作用和影响下会使岩土呈现出不同性质, 使得岩土形态和强度都会有所变化。岩石物理性质变化会直接影响到煤矿生产过程是否安全, 那么对岩土层的勘查工作就显得极为重要。目前, 矿井实际施工中对此项工作的勘察存在很多问题和缺陷, 由于施工中的各种因素和条件制约与影响, 导致很多煤矿施工前对岩土的地质评价不够全面, 会使水文性质和岩土性质存在明显差异问题[1]。

2 矿井水害发生的原因

煤矿开采是一项综合性较强的工作, 由于其工作环境复杂, 其灾害治理难度也相对较大, 煤矿水害治理也是如此, 中国在这个领域研究多年, 也取得了一些成绩, 但是近些年来, 中国的煤矿水害事故频繁发生, 对于这种情况我们必须要加以重视, 造成中国矿井水害的原因有以下几个方面:

a) 全面掌握矿区的地下水文情况是建立矿井的基本前提, 但是目前中国很多矿井在建设之前, 没有对其进行充分了解和分析, 匆忙选址, 盲目施工, 从而造成事故发生;

b) 造成矿井水害的原因还包括对矿井位置、分布及地质特点的预测, 勘探不全面, 勘探精度达不到要求, 这是一个最主要原因。导致煤矿水害的最主要因素有水源、水量及导水通道。含水层主要是水源和水量的关键, 它的补给和排放具有地域性, 因此技术人员必须要对其进行全面勘测和掌握, 但是, 从目前中国矿井对这些因素的勘测情况来看, 效果并不乐观, 并且对于开采前的勘测工作执行并不彻底, 勘测设备也相对陈旧, 勘测手段单一, 无法达到实际要求, 从而降低勘测精度, 导致了人们对于地下水动态的了解存在误差, 进而造成矿井水害;

c) 在多雨季节, 地面积水就会过多, 如果对地表水处理不好, 也会导致积水过多灌入地下井内部, 从而造成水害, 在矿井井下, 需要建设必备防水设施, 如果建设数量不够, 管理人员的管理力度薄弱, 那么就极其容易出现水害问题;

d) 矿井露头区域老空 (老窑) , 年代久远, 面积、积水量等资料不清, 隐蔽性较强, 日常调查、勘测比较粗劣, 一旦思想上放松警惕就会造成重大水害事故。

3 矿井水害的防治措施

煤矿开采工作是一项危险系数较高的工作, 由于地质环境复杂, 多发水害, 因此其安全问题是人们一直关注的热点问题, 这就需要相关部门和管理人员, 加大管理力度, 在煤矿开采之前, 严格执行相关规定, 对矿区的地下水文特征进行全面勘测, 尤其是对地下水的分布特点和位置, 要全面掌握, 从而最大限度降低矿井水害的爆发, 具体措施如下:a) 煤矿开采工作对工作人员的专业技能要求较高, 为了保障生产安全和工作效率, 在上岗之前, 企业需要对煤矿工人组织岗前培训, 以采矿过程中的技术问题及安全问题为重点, 对水害危险性及水害识别进行普及, 并使矿工掌握一定自救、互救知识;b) 进行煤矿开采之前, 技术工作人员需要对矿区地质水文情况进行全面, 系统勘测, 同时做好记录, 将水害威胁区域进行标记, 从而加强防范力度, 降低危险指数;c) 建立完善管理体制, 矿工在采矿过程中, 要严格按照规定进行开采, 严禁违法乱采, 这样才能够做到防患于未然, 保障自身的生命安全;d) 进行水量观测时需要对水的位置、深度、流向、压力、水质等进行全面检测和记录, 同时对通风情况和瓦斯也要全面检查, 保持排水畅通, 各个部门、施工单位随时要保持联系。对于防水煤柱的预留工作落实责任, 确定严禁开采防隔水煤柱这根红线, 这是目前使用最为普遍的一种防预措施, 水害爆发时, 由于工作位置与水害位置中间留有防水煤柱, 足够的安全岩柱就能有效阻隔水源接近工作人员, 从而避免人员伤亡;e) 运用堵截的方法治理矿井水患。堵截就是使用堵水材料对出水位置及相关通道进行围堵, 这种方法能够将水拦截住, 避免水源接近人群, 从而降低危险性, 这种方法在中国矿井水害的防治中曾经有所使用, 效果比较让人满意;f) 建设相应水闸墙和水闸门。水闸门作用在于矿下发生水灾时, 可控制水流并把水害控制在一定范围内, 使得其它开采区免受水灾, 并且可保护矿井中的中央配电室等设备机房的安全。水闸墙有两种形式, 一是临时的, 二是永久性的。顾名思义, 临时性就是暂时抢险作用, 事后需要重修;永久性就是永久关闭的挡水建筑墙;g) 对雨季地表水的防治。地表水治理是保证矿井安全的首要防线, 可在地表修筑排水设施, 防止雨季时大量地表水渗入矿井中。所以在每年雨季来临时, 都会成立防洪小组, 组织做好这一工作;h) 老空 (老窑) 积水的主要防治对策就是严格执行探放水制度以根除水患。在特定条件下可先隔后放, 排水系统允许时进行疏干。

煤矿资源分布辽阔, 结构复杂, 不但会阻碍煤矿生产, 同时还会对人们的生命财产安全造成一定威胁。对煤矿的水文地质特征进行全面了解分析, 做好预测和防范工作, 这样就能够最大限度避免水害事故的发生, 保证职工生命安全, 维护企业和职工利益。

4 结语

煤矿作为中国重要自然资源, 在人们生产和生活中随处可见, 这足以证明其在中国的地位和重要性, 煤炭为中国创造了巨大经济效益, 同时也为人们的生活带来了巨大便利, 但是由于目前中国市场经济改革深入, 市场需求不断增加, 使得传统开采手段无法与当今社会的要求相适应, 因此, 必须要进行改革和创新, 煤矿开采与水文地质联系紧密, 并且水害已经成为一个多发事故, 为了保障煤矿安全生产, 提高勘测水平及监管力度, 提高工人技能及安全意识, 是必然之举。

摘要：对煤矿的水文地质特征、评价标准、矿井水害发生原因进行了研究, 提出矿井水害的防治措施。在煤矿生产过程中, 技术人员需要对其水文地质特征进行全面分析和研究, 从而有效规避矿井水害, 降低采矿风险, 进而保障作业人员的生命财产安全。

关键词：煤矿,水文地质特征,矿井水害

参考文献

矿井水害防治 篇10

关键词：煤层底板,注浆加固,安全开采,水害防治

1 矿井基本情况及地质特征

1.1 矿井概况

龙王庄井田位于三门峡市陕县和渑池县交界处, 井田位于陕渑煤田中部, 西部以F10断层与石壕井田为界, 东部以F15断层与窑井田为界, 浅部以+300水平与英豪煤矿梁家洼小井为界, 深部达陇海铁路附近、以-200m水平为界。南北走向长8km, 东西宽1.8-2.5km, 井田面积11.4306km2。矿井开拓方式采用一对立井单水平上、下山开拓, 水平标高+70m。初期采用中央并列式通风, 副井进风, 主井回风, 后期风井拟设在井田两翼北部, 与副井形成中央对角式通风系统。

1.2 矿井地质特征

井田内断层分为近南北和北西、近东西向三组, 其中, 近南北向较发育。断层主要分布在井田两侧, 落差大于30m的断层主要分布在井田两端。矿区内构造复杂程度属中等类型, 地层、煤层走向140°, 倾角9~32°, 局部被断层切割, 历次施工井田内均未发现岩浆岩侵入。

2 区域水文地质特征

陕渑煤田位于近东西向的渑池向斜之北翼, 在其北至西北部由寒武、奥陶系组成本区一级分水岭, 形成黄河与洛河水系的分界。本煤田属洛河水系, 区内无大的地表水体, 地下水主要补给来源为大气降水。由于区内地形切割强烈, 冲沟发育, 利于地表迳流的排泄。

区内各含水层间由于受构造等因素的影响, 相互间可以发生水力联系, 在松散覆盖区及风化带内, 深部承压水尚受到浅部孔隙潜水的补给。

本区地下水的运动方向大致由东南向西北运移, 平均水力坡度0.6‰, 处于层流状态。自然状态下, 地下水的排泄以泉水排泄为主, 甘豪泄水带为区域地下水的排泄中心, 排泄量80-100m3/h。另外, 矿井的长期开采、排水, 成为地下水排泄的另一途径, 在其径流带上形成了人工降落漏斗。

3 矿井充水因素分析及老空区分布情况

3.1 煤层顶板砂岩裂隙承压水

开采煤层时, 煤层顶板砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源, 含水层为中、细粒砂岩, 裂隙不发育, 富水性微弱, 水量不大, 地下水以静储量为主, 易于疏干。矿井实际揭露时, 砂岩裂隙承压水以线状涓流、不规则散流、串珠状滴流等方式进入巷道, 并随开采面积的增大而增大。但随着采掘时间的延续, 掘进巷道一个月后水量逐渐变小, 变为滴水或无水状态。在正常地层块段内砂岩裂隙水基本不影响矿井安全生产, 但在褶曲、断层等构造发育处, 掘进巷道和回采工作面有顶板滴、淋水及底板渗水现象, 需要进行配备水泵排水。顶板砂岩裂隙水, 受雨季影响不大。

3.2 太原组灰岩岩溶裂隙承压水

太原组灰岩岩溶裂隙承压水是开采山西组煤的主要直接接充水水源。厚0.97~9.62m, 平均6.30m, 富水性弱且不均一, 距煤7.65~39.45m, 平均17.98m, 由泥岩、粉砂岩及薄层砂岩组成, 分布广泛, 厚度变化小, 正常情况下, 阻隔了太原组灰岩与煤底板砂岩含水层之间的水力联系, 所以在正常地层块段内, 突水系数小于0.06MPa/m时不存在突水的可能性。但在一下几种情况下, 会发生太原组灰岩突水:一是在富水性较强且隔水层较薄的区域, 灰岩水可能突破隔水层溃入采场, 造成突水。二是遇落差大于30m断层, 灰岩水也可能通过断层溃入采场, 造成突水。三是在小断层密集区, 地层完整性受到破坏, 煤层底板抗水压能力降低, 也可导致太原组上段灰岩水突出, 影响工作面生产。四是工作面回采初期, 老顶初次来压造成对煤层底板的扰动破坏, 使煤层底板的完整性遭到破坏, 造成煤层底板有效隔水层厚度及强度大大降低, 在高压灰岩岩溶承压水水头的作用下, 通过裂隙直接进入采场。矿井生产中发生的太原组上段灰岩突水均属此类。

3.3 井筒淋水

龙王庄煤矿主、副井筒由于井筒深, 穿过多层流砂层和砂岩层, 地下水常沿裂缝以淋水方式充入坑道内。其中主井井筒涌水量在20m3/h左右, 副井井筒涌水量在24m3/h左右。

3.4 井田充水因素分析

通过龙王庄煤矿及其邻近矿井的采掘生产实践证明, 一般情况下, 掘进工作面受底板灰岩水的威胁不大。但当在导水断层附近作业或灰岩水存在较大的原始导高时, 仍存在突水的可能。因此在掘进施工过程中必须坚持“有疑必探, 先探后掘, 不探不掘”的原则施工。但对于回采工作面而言, 在形成回采系统后, 必须进行物探, 查明富水性, 进行疏水降压或注浆封堵, 在确保水压降至可靠的前提下, 进行带压开采。

3.5 封闭不良不祥钻孔

由于历史原因, 我矿井田内封闭不良不祥钻孔较多 (1966年前施工的16个和1979年的1个) , 资料不完整或质量低劣。对普、详查阶段施工的钻孔, 由于施工质量较差, 在今后的生产过程中, 应防止松散孔隙水, 特别是揭穿石炭系太原组灰岩、奥陶系灰岩的钻孔, 因封闭不良或断层导通而引起突水事故。

4 项目的实施情况

2010年对龙王庄矿井所有回采工作面进行疏水降压工程施工, 取得了极佳的治理效果:大大降低了工作面底板出水量, 提高了单产, 降低了原煤水份。同时由于解除了水害威胁, 使得工作面能够沿底板回采, 提高了煤炭回采率。疏放的底板水已作为矿区饮用水源得到了充分的利用。

5 推广应用前景与措施

项目推广前景:龙王庄井田位于陕渑煤田中部, 与周边矿井水文地质情况相近, 在开采主采煤层煤时, 共同存在带压开采的问题, 受底板太灰水及其奥灰水威胁严重, 矿井严重水灾经常发生。同时随着煤矿开采深度的增加, 地下水位逐年下降, 矿区供水问题日渐突出, 该项目的成功实施, 已引起了周边矿井的关注, 技术交流频繁, 因此该项目有着很好的推广前景;项目推广应用的措施:首先要建立直线隔水边界附近的疏水降压模型, 根据不同的疏降结果, 对未来矿区的水害情况做出分析。其次根据可靠度分析的“JC”法, 建立矿床疏水降压开采分析的极限状态方程, 结合具体采煤工作面对疏水降压开采的风险概率进行预测计算, 分析各种参数的影响。最后要取得好的疏放效果, 还要针对工作面的水文地质特点和生产情况, 经过多方案对比选择出疏水降压的防治水方案。围绕这一方案, 又要以力学分析法确定了最佳放水点, 根据给定的时间和排水能力确定出最佳放水量和放水方法。

参考文献

[1]王成彦.底板奥灰水的防治方法[J].煤矿开采, 2005, 10 (2) :65-67.[1]王成彦.底板奥灰水的防治方法[J].煤矿开采, 2005, 10 (2) :65-67.

[2]李丽, 程久龙.基于信息融合的矿井底板突水预测[J].煤炭学报, 2006, 31 (5) :23-626.[2]李丽, 程久龙.基于信息融合的矿井底板突水预测[J].煤炭学报, 2006, 31 (5) :23-626.

[3]张心彬, 程久龙, 李丽, 薛重生.多源信息融合技术在矿井奥灰突水预测中的应用[J].测绘科学2006, 31 (6) :146-148.[3]张心彬, 程久龙, 李丽, 薛重生.多源信息融合技术在矿井奥灰突水预测中的应用[J].测绘科学2006, 31 (6) :146-148.