(精品)矿井水文地质与防治水--教学

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 矿井水害基础知识,第二章 矿井水害发生规律及类型,第三章 矿井水害防治基本措施,内 容 提 要,矿井水文地质与防治水,矿井水文地质规程（试行）,第一章 总 则,第,1,条,矿井水文地质工作是保证煤矿煤矿安全生产建设的一项重要技术基础工作。为做好矿井水文地质工作，掌握矿井水文地质规律，研究和解决矿井生产建设中的水文地质问题，防治水害，保护和利用地下水资源，特制定本规程。,第,2,条,矿井水文地质工作的基本任务：,一、开展矿区（井田）水文地质补充调查、补充勘探和水文地质观测工作。,二、为矿井建设、采掘、开拓延深、改扩建提供所需的水文地质资料或专门报告。,三、在采掘过程中进行水害分析、预测和防探水。,四、开展矿区（井田）专门防治水水中的水文地质工作。,五、为补充和改善矿区（井）生产、生活供水，进行调查、勘探，提供水源资料。,六、根据需要开展老矿区环境水文地质调查和研究。,汲取王家岭矿难教训，总结经验。,思考题,什么叫矿井水害？,矿井水害对煤矿安全生产有什么影响,?,矿井水害是怎样导致的？,矿井水害事故发生有什么规律可循？,矿井水害应该怎样进行防治？,矿井水害事故发生后如何应对？,第一章 矿井水害基础知识,第一节、矿井水害的概念,一、矿井水：,在矿井开拓、采掘过程中，渗入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，通称矿井水。,二、矿井水害：,影响矿井正常生产活动，对矿井安全生产构成威胁以及使矿井,局部,或,全部,被淹没的矿井涌水事故，都称之为矿井水害（灾）。,第二节、矿井水害的危害,一、恶化工作环境,二、缩短生产设备的使用寿命,三、引起巷道变形（增加开采成本）,四、降低资源开采率（保安防水煤柱）,五、易引起瓦斯积聚、爆炸或中毒,六、失控易造成淹井及人员伤亡,第三节、矿井水害发生的条件,一、充水水源,二、充水途径,三、充水强度,四、失控,一、充水水源,1,、大气降水：,雨、雪、冰雹等,分水岭形大气降水充水矿床示意图,喀斯特塌落洞型大气降水充水矿床示意图,洼地汇水型大气降水充水矿床示意图,2,、地表水,是指矿井附近表面的湖泊、河流、沼泽、池塘、水库、水池、采后塌陷区等处积蓄的水,。,3,、地下水,按充水形式,，可分成两类：,间接充水水源：,直接充水水源：,底板灰岩通过断层间接充水,直接顶板含水层间接充水,按含水层空隙性质,可分成三类：,1,、孔隙水：储存于疏松岩层孔隙中的水,2,、裂隙水：埋藏于基岩裂隙中，可分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水,3,、岩溶水,4,、老空积水,5,、断层,二、充水途径,1,、构造通道：,断层、裂隙等。,1980,年峰峰二矿,2671,工作面断裂导通突水结构示意图,Q=1310m,3,/h,大型底板突水,2,、采矿扰动导水通道：,顶板垮落带、底板破裂、煤柱击穿等。,Q=1620m,3,/h,3,、人类工程类导水通道：,封闭不良钻孔、小煤窑等,4,、其他：,陷落柱、卡斯特溶洞等,冒顶塌落突水,三、充水强度,一、含水层与隔水层,透水性的强弱取决于土或岩石中孔隙和裂隙的大小，透水性的强弱以渗透系数,K,（,m/d,）或（,cm/s,）来表示。,透水层：能被水透过的岩层,含水层：透水性能好且含地下水的岩层,隔水层：透水性能差的岩层,实验室测得某些岩石的渗透性系数,二、含水系数,含水系数,K,B,又称富水系数，指生产矿井在某时期排出水量,Q,与同一时期内煤炭产量,P(t,),的比值。矿井充水程度划分：,充水性弱：,K,B,2m,3,/t,充水性中等：,2m,3,/t K,B,5m,3,/t,充水性强：,5m,3,/t K,B,10m,3,/t,充水性极强：,K,B,10m,3,/t,三、突水点突水量的等级标准,1,、小突水点：,60m,3,/h,2,、中等突水点：,60,600m,3,/h,3,、大突水点：,600,1800m,3,/h,4,、特大突水点：,1800m,3,/h,四、失控,失控：,是指对矿井充水水源和充水通道的管理达不到预定的要求，导致淹井停产甚至人员伤亡等情况的发生。,第四节、矿井水害发生的原因,一、地面防洪措施不当,二、井下水文资料不清，盲目施工,三、井巷（筒）位置设计不合理,四、探放水设备未有效发挥作用,五、施工措施不力，工程质量差,六、乱采乱挖破坏了防水煤柱,七、井下排水系统管理不到位,八、麻痹大意、违章作业,九、管理不重视,第二章,矿井水害发生规律及类型,第一节 矿井水害发生的预兆,一、一般预兆（,规程,266,条）,1,、煤层变潮湿、松软；,2,、煤帮出现滴水、淋水现象；,3,、有时煤帮上出现铁锈色水迹；,4,、工作面温度降低、有雾气或有臭鸡蛋气味；,5,、有时可以听到水声。,二、不同类型水源的透水特点,1,、冲积层水：开始涌水量较小，,夹带泥沙，水色发黄，,之后水量急剧增大；,2,、断层水：当采掘工作面接近断层时，,常出现工作面来压，淋水增加；有时可在岩缝中见到淤泥；多属,“,活水,”,补给充分，,一旦突水，来势凶猛，涌水量大；持续时间长；在不封堵水源的情况下不易疏干；,混蚀，多为黄色，很少,“,挂红,”,，水味不发涩,；,3,、老空水：,属于,“,死水,”,，所以有,“,挂红,”,、酸度大，水味发涩的特点。,一旦突水，来势凶猛，涌水量大，破坏性强；持续时间短，易疏干；一般伴有害气体涌出；,4,、,岩溶水：,多为灰色，带有臭味，有时也有,“,挂红,”,现象；当采掘巷道接近时，可出现顶板来压、柱窝和裂缝渗水现象；,当岩溶范围小，与其他水源无水力联系时，虽然来势凶猛、破坏性强，但持续时间短，易于疏干。但如岩溶范围大，与其他水源有水力联系时，则持续时间长，不易疏干。,第二节 矿井水害的类型,根据涌水量情况分为四类：,指单位时间内正常涌入矿井的水量,Q,（,m,3,/min,）,涌水量小的矿井：,Q,2m,3,/min,涌水量中等的矿井：,2m,3,/min Q,5m,3,/min,涌水量大的矿井：,5m,3,/min Q,15m,3,/min,涌水量极大的矿井：,Q 15m,3,/min,怎样进行井下涌水量观测？,溪（河）水倒灌型,大强度降水涌入型,上部老窑透水,水害事,老窑透水型,侧向老窑透水,故类型,岩溶突水型,断层突水型,冒顶塌落突水型,根据突水事故发生的原因分为六类,：,一、暴雨引发地表水倒灌型,防治技术与措施：,规程,253,条规定,1,、慎重选择井筒位置,规程,255,条,2,、挖沟排（截）洪,在井口上方垂直来水方向布置排洪沟、渠，拦截洪水，使洪水绕过矿区。,3,、,掌握不同降水强度下的地表和地下径流情况,4,、,充分调查,当地的地形、地貌条件，编制地形地质图和基岩地形地质图，掌握基岩充水含水层出露及隐伏露头情况，正确确定地表分水岭、充水含水层的补给区，计算评价每一水系或排（防）洪沟渠的汇水面积，结合实际情况，进行矿坑充水条件分析。,5,、要充分利用当地气象资料，根据,大气降雨规律及降雨强度,，比较准确地预,测防（排）洪渠、堤坝、桥涵的瞬时流量,，以确定防（排）洪的标准和断面。,6,、掌握和圈定矿区,历史最高洪水水位的水淹范围,，,发现有陷落迹象的，应立即事前加以围堵。,合理设计沟渠堤坝的抗洪强度和排泄能力。,二、老窑透水,重特大水害事故的涌水来源分析,上部老窑透水,侧向老窑透水,启发：,1,、四川省废弃小煤窑较多，且对,废弃小煤窑调查不够详细,，没有,在矿图上标出小煤矿和老窑的井口位置、开采范围、开采年限、关闭时间、关闭原因、积水情况等，并估算积水量,。,2,、,在雨季，每次,降雨时和降雨后,，必须派专人检查矿区及其附近的地面有无裂缝和老窑陷落等现象。发现漏水情况，必须及时处理。,3,、,克服麻痹心理，避免疏忽大意。,必须坚持“,全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有疑必探,”的基本原则。合理留设防水煤岩柱。,4,、制定合理有效的防治对策。简单的讲老窑积水的主要防治方法就是“探放”，但是怎样探，怎样放。是要考虑到全局的利弊，,根据实际情况而定,。,三、岩溶突水,特点：,岩溶暗河赋水性极不均一，承压水头高，水文地质勘探和矿井防治水难度,大,1,、我省,晚二叠煤系,地层易发生岩溶突水,2,、部分矿井与,嘉陵江组（,T,1,j,）,、,飞仙关组（,T,1,f,）、长兴组（,P,2,c,）,岩溶含水层有关，仍易发生岩溶突水。,3,、部分矿井埋藏有,岩溶陷落柱,，采掘揭露时，易发生岩溶突水。,主要措施：,加强超前探查，物探技术,类别,水源,水源进入矿井的,途径或方式,岩溶水水害,薄层灰岩水水害,主要为华北石炭,二叠纪煤田的太原群薄层灰岩岩溶水（山东省一带为家庄灰岩水），并往往得到中奥陶系灰岩水补给,采后冒裂带、断层带及陷落柱，封孔不良的老钻孔，或采掘工作面直接揭露薄层灰岩岩溶裂隙带突水,厚层灰岩水水害,煤层间接顶板厚层灰岩含水层，并往往受地表水补给,采后冒裂带、采掘工作面直接揭露或地面岩溶塌陷坑,煤系或煤层底板厚层灰岩水，对煤矿开采威胁最大，也最严重,采后底臌裂隙、断层带、构造破碎带、陷落柱或封孔不佳的老钻孔和地面岩溶塌陷坑吸收地表水,案例,1,：,龙滩矿井“,10,、,4”,突水事故,四、断层突水,以断层为采掘边界，断层另一侧（盘）为岩溶强含水层，易发生岩溶,-,断层突水,五、顶、底板突水,1,、在煤矿开采过程中，煤层底板受采动影响产生破坏，底板隔水层应力场、应变场也会相应发生变化，并在受采动压力和承压水的共同作用下使原有裂隙进一步扩张或产生新的裂隙，地下水便沿裂隙“导升”，导致煤层,底板裂隙水,的水压和水温发生相应变化，最终导致,底板突水事故,。,2,、当,导水裂隙带,发育高度与上部强含水层导通，将形成,顶板突水事故,六、其他突水,无效水闸门、电路故障、排水功能不足、测量严重误差等原因，易导致淹井事故。（主要针对井下排水设备的安全管理）,1,、水泵,2,、水管,3,、水仓,4,、配电设备,1,、水泵,(1),必须有工作、备用和检修水泵，其中：,工作水泵：,20,小时内排出矿井,24,小时的,正常涌水量,备用水泵：,不小于工作水泵的,70,工作水泵和备用水泵的总能力：,20,小时内排出矿井,24,小时的,最大涌水量,检修水泵：,排水能力应不小于工作水泵能力的,25,水文地质复杂或有突水危险的矿井：主泵房预留水泵位置,(2),工作水泵和备用水泵台台完好,(3),安全保护检测装置完善、动作灵敏可靠,2,、水仓,主要水仓：要有主仓和副仓。,新建、改扩建矿井或生产矿井的,新水平,：,(1),正常涌水量在,1000m,3,/h,以下时：,主要水仓的有效容量应能容纳,8h,的正常涌水量。,(2),正常涌水量在,1000m,3,/h,以上时：,主要水仓的有效容量,V,2(Q+3000),，,Q,为矿井每小时正常涌水量。,但,主要水仓的总有效容量：不小于,4h,的,矿井,正常涌水量；采区水仓的有效容量：应能容纳,4h,的,采区,正常涌水量,。,3,、配电设置,应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵,4,、排水管路,必须有工作、备用的水管，工作能力应与泵相匹配,5,、主排水设备的安全管理和维护,6,、规章制度技术资料和司机的安全管理,思考题：,某矿为平硐、暗斜井开拓，测得正常涌水量为,25m,3,/h,，最大涌水量为,40m,3,/h,，,计算：,1,、工作水泵的能力,2,、备用水泵的能力,3,、工作和备用水泵的总能力,4,、检修水泵的能力,5,、工作水管的能力,6,、工作和备用水管的总能力,7,、主要水仓的有效容量,8,、若矿井正常涌水量为,1100m,3,/h,，主要水仓有效容量不得少于多少（注意：主要水仓的总有效容量不得小于,4h,的矿井正常涌水量）,第三章 矿井水害防治基本措施,第一节 地面防治水,一、防止井筒灌水,二、防止地表渗水,三、防止地面积水,第二节 井下防治水,一、水文观测与矿井地质工作,(,查,),二、井下,探,水,三、放水,(,疏,干,),四、,截,水,五、注浆,堵,水,第一节 地面防治水,一、建立强大的疏、防、排水系统。,规程,254,条 煤矿企业必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，疏水能力和最高洪水位资料，建立,疏水,、,防水,和,排水系统,。,1,、疏水：,是在矿区内部修筑水渠道或构筑泄洪隧洞，将矿区内的汇集水引至矿区以外。,2,、防水：,井口和工业场地应选择在不受洪水威胁的地点、矸石、炉灰及施工上方必须避开山洪和河流的冲刷方向。对低于当地理念最高洪水位的建筑物，或民用建筑沿河布置收到河水威胁时，应修筑防洪堤坝。,3,、排水：,对于内涝区和洪水季节河水有倒流现象的矿区及工业场地，应在泄洪总沟的出口处建立水闸，设置排洪站，向外排水，或可用水泵排水，防止水渗入井下。,二、防止井筒灌水,1,、慎重选择井筒位置,规程,255,条 井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位，并避开可能发生泥石流、滑坡的地段。,2,、挖沟排（截）洪,在井口上方垂直来水方向布置排洪沟、渠，拦截洪水，使洪水绕过矿区。,三、防止地表渗水,1,、河流改道,2,、铺整河流,3,、堵塞通道,四、防止地面积水 将积水排掉，造地复田，消除水害隐患,五、建立地表水防治工程 编制地表水防治工程计划，并认真组织实施,六、加强雨季前、雨季间的 “三防”准备和检查工作,第二节 井下防治水,主要有五个措施：,1,、查,2,、探,3,、放,(,疏,),4,、截,5,、堵,二、结合井下防治水十六字方针,井下避灾路线图,识读井下避灾路线图，首先应仔细地阅读图名、图号、比例，然后根据图样表示内容、图例、技术说明，按以下顺序进行识读：,识读矿井开拓开采巷道系统及采掘工作面的布置。,识读矿井进风巷道、回风巷道系统，即新鲜风流、污浊风流流动的方向及路线。,识读采掘工作面、采区、水平及矿井安全出口的位置及相互联系。,识读井下采掘工作面发生瓦斯、煤尘爆炸，煤（岩）与瓦斯突出、火灾时的避灾路线。,识读井下采掘工作面发生突水事故时的避灾路线。,识读井下安全设施名称及位置。,如果采煤工作面发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾事故的避灾路线为：采煤工作面工作面运输巷行人进风斜巷岩石集中运输巷运输大巷平硐地面。,事故区回风流中的人员，应就近迅速通过调节风窗（门）进入进风巷道，再撤到地面。掘进工作面和其他地区的人员发生事故时，应迎着新鲜风流方向迅速撤到地面。,如果采煤工作面发生水灾事故的避灾路线为：采煤工作面工作面运输巷（工作面回风巷）行人进风斜巷（行人回风斜井）岩石集中运输巷（岩石集中回风巷）总回风巷斜风井地面。,掘进工作面和其他地区的人员应迅速通过总回风巷、斜风井撤至地面。,课后作业：,1,、矿井水害发生的原因？,2,、煤矿水害的主要预兆？,3,、井下水害防治措施有哪些？,