礦井防治水

一、地麵水防治技術 1. 慎重選擇井筒位置 井口（平硐口）和工業廣場內主要建築物的標高應在當地曆年最高洪水位以上。 2．河流改道 在礦井範圍內有常年性河流流過且與礦井充水含水層直接相連,或河水滲漏是礦井的主要充水水源時，可在河流進入礦區的上遊地段築水壩，將河流截斷，用人工另修河道使河水遠離礦區。 3．鋪整河底 礦區內有流水沿河床或溝底裂縫滲入井下時，則可在滲漏地段用粘土、料石或水泥鋪墊河底，防止或減少滲漏。 4．填堵通道 礦區範圍內，因采掘活動引起地麵沉降、開裂、塌陷而形成的礦井進水通道，應用粘土、水泥或凝膠予以填堵。 5．挖溝排（截）洪 地處山麓或山前平原區的礦井，因山洪或潛水流滲入井下構成水害隱患或增大礦井排水量，可在井田上方垂直來水方向布置排洪溝、渠，攔截、引流洪水，使其繞過礦區。 6．排除積水 有些礦區開采後引起地表沉降與塌陷，長年積水，且隨開采麵積增大，塌陷區範圍越廣，積水越多。此時可將積水排掉，造地複田，消除水害隱患。 7．加強雨季前的防汛工作 做好雨季防汛準備和檢查工作是減少礦井水災的重要 措施。 二、井下防治水技術 礦井防治水可歸納為“查、探、放、排、堵、截”六個字。 （一）做好礦井水文觀測與水文地質工作 1．做好水文觀測工作 （1）收集地麵氣象、降水量與河流水文資料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水體的分布、水量和補給、排泄條件；查明洪水泛濫對礦區、工業廣場及居民點的影響程度。 （2）通過探水鑽孔和水文地質觀測孔、觀測各種水源的水壓、水位和水量的變化規律， 03manbetx 水質等。 （3）觀測礦井湧水量及季節性變化規律等。 2．做好礦井水文地質工作 查明礦井水源和可能湧水的通道，為防治水提供依據。為此必須： （1）掌握衝擊層的厚度和組成，各分層的透水、含水性； （2）掌握斷層和裂隙的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶範圍及其含水和導水性能； （3）掌握含水層與隔水層數量、位置、厚度、岩性，各含水層的湧水量、水壓、滲透性、補給排泄條件及其到開采礦層的距離，勘探鑽孔的填實狀況及其透水性能； （4）調查老窯和現采小窯的開采範圍、采空區的積水及分布狀況，觀測因回采而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動對湧水量的影響； （5）在采掘工程平麵圖上繪製和標注井巷出水點的位置及水量，老窯積水範圍、標高和積水量，水淹區域及探水線的位置。探水線位置的確定必須報礦總 工程師批準。采掘到探水線位置時，必須探水前進。 （二）井下探水 井下探放水是防止水害的重要手段之一，“有疑必探，先探後掘”是防止井下水害的基本原則。 1．探水起點的確定 為了保證采掘工作和人身 安全，防止誤穿積水區，在距積水區一定距離劃定一條線作為探水的起點，此線即為探水線。通常將積水及附近區域劃分為三條線，即積水線、探水線和警戒線，並標注在采掘工程圖上，如 4-2-1所示。

（1）積水線。即積水區範圍線，在此線上應標注水位標高、積水量等實際資料。 （2）探水線。應根據積水區的位置、範圍、地質及水文地質條件及其資料的可靠程度、采空區和巷道受礦山壓力破壞等因素確定。進入此線後必須進行超前探水、邊探邊掘。 （3）警戒線。是從探水線再向外推50～120m 計為警戒線，一般用紅色表示。進入警戒線時，就應注意積水的威脅。要注意工作麵有無異常變化，如有透水征兆，應提前探放水，如無異常現象可繼續掘進，巷道達到探水線時，作為正式探水的起點。 2．探水鑽孔的布置方式

l）探水鑽孔的主要參數確定 探水鑽孔的主要參數有超前距、幫距、密度和允許掘進距離。 （1）超前距。探水時從探水線開始向前方打鑽孔，在超前探水時，鑽孔很少一次就能打到老空積水，常是探水一掘進一再探水一再掘進，循環進行。而探水鑽孔終孔位置應始終超前掘進工作麵一段距離，該段距離稱超前距。如圖 4-2-2所示。

（2）允許掘進距離。經探水證實無水害威脅，可 安全掘進的長度稱允許掘進距離。 （3）幫距。為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的 安全距離，即呈扇形布置的最外側探水孔所控製的範圍與巷道幫的距離。其值應與超前距相同，即幫距一般取20m ，有時幫距可比超前距小1～2 m。 （4）鑽孔密度（孔間距）。它指允許掘進距離終點橫剖麵上，探水鑽孔之間的間距。 2）探水孔布置方式 （1）扇形布置。巷道處於三麵受水威脅的地段，要進行搜索性探放老空積水，其探水鑽孔多按扇形布置，如圖4-2-3所示。 （2）半扇形布置。對於積水區肯定是在巷道一側的探水地區，其探水鑽孔可按半扇形布置，如圖圖 4-2-4所示。 3．探水與掘進之間的配合

（1）雙巷配合掘進交叉探水。當掘進上山時，如果上方有積水區存在，巷道受水威脅，一般多采用雙巷掘進交叉探水，如圖 4-2-5所示。

（2）雙巷掘進單巷超前探水。在傾斜煤層中沿走向掘進平巷時，一般是用上方巷道超前探水，探水鑽孔呈扇形布置， （3）平巷與上山配合探水。如圖 4-2-6所示。

（4）隔離式探水。如巷道掘進前方的水量大、水壓高、煤層鬆軟和裂隙發育時，直接探水很不 安全，需要采取隔離方式進行探水。在掘進石門時，可從石門中探放積水，如圖4-3-7（a）所示，或在巷道掘進工作麵預先砌築隔水牆，在牆外探水，如圖4-3-7（b）所示。

4．探水鑽孔的安全裝置 在探放水工作中，在水量和水壓不大時，積水可通過鑽孔直接放出，但在探放水量和水壓都很大的積水區（包括其它水源）時，為了確保安全，做到有 計劃地放水並取得放水資料，必須在孔口裝置安全套管閥門，如圖 4-2-8所示。 5．探放水作業安全要點

（1）加強鑽孔附近的巷道支架，背好頂幫，在工作麵迎頭打好堅固的立柱和攔板，並清理巷道浮煤，挖好排水溝； （2）在打鑽地點或其附近安設專用電話，探水地點要與相鄰地區的工作地點保持聯係，一旦出水要馬上通知受水害威脅地區的工作人員撤到安全地點。若不能保證相鄰地區工作人員的安全，可以暫時停止受威脅地區的工作； （3）確定主要探水鑽孔的位置時，應由測量和負責探水人員親臨現場，共同確定鑽孔方位、角度、鑽孔數目以及鑽進深度； （4）打鑽探水時，要時刻觀察鑽孔情況，發現煤層疏鬆，鑽杆推進突然感到輕鬆，或順著鑽杆有水流出來（超過供水量），都要特別注意。這些都是接近或鑽入積水地點的征兆。 （5）鑽眼內水壓過大時，應采用反壓和防噴裝置的方法鑽進，必要時還應在岩石堅固地點砌築防水牆，然後方可打開鑽眼放水； （三）疏放排水

1．疏放含水層水 1）地麵打鑽抽水 （1）環狀孔群。如圖 4-2-9所示。 （2）排狀孔群。如圖4-2-10所示。

2）巷道疏水 （1）疏放頂板含水層 如果煤層直接頂板為水量和水壓不大的含水層，常把采區巷道或采煤工作麵的準備巷道提前開拓出來，利用“采準”巷道預先疏放頂板含水層水（圖 4-2-11）。

（2）疏放底板含水層 當煤層的直接底板是強充水含水層時，可考慮將巷道布置在底板中，利用巷道直接疏放底板水。如湖南煤炭壩某礦，開采龍潭組的下層煤，底板為茅口灰岩，它和煤層之間夾有很薄的粘土岩隔水層，原來將運輸巷道布置在煤層中，由於水量和水壓都較大，所以巷道難以維護。如圖 4-2-12所示。 3）井下鑽孔疏水

（1）疏放煤層頂板水

A．在巷道中每隔一定距離向頂板打鑽孔，使頂板水逐漸泄入巷道，通過排水溝向外排出。 B．在巷道中群孔放水。為了防止井下突然湧水，創造良好的作業條件，必須對煤層頂板水進行大麵積疏幹，在巷道內布置一係列群孔疏排地下水，如圖 4-2-13所示。 C．立井泄放孔。建井期間，如有一個井筒已到底，並開鑿了車場、硐室，有一定的排水能力，另一井筒尚在掘進，湧水量大、施工困難，這時可從掘進中的井筒向下打泄放鑽孔穿透已掘井筒的井底銅室，進行泄放。如圖 4-2-14所示。 （2）疏放煤層底板水 2．疏放老空水 （1）直接放水。當水量不大，不超過礦井排水能力時，可利用探水鑽孔直接放水。 （2）先堵後放。當老空區與溶洞水或其它巨大水源有聯係，動力儲量很大，一時排不完或不可能排完，這時應先堵住出水點，然後排放積水。 （3）先放後堵。如老空水或被淹井巷雖有補給水源，但補給量不大，或在一定季節沒有補給。在這種情況下，應選擇時機先行排水，然後進行堵漏、防漏施工。 （4）用煤柱或構築物暫先隔離。如果水量過大，或水質很壞，腐蝕排水設備，這時應暫先隔離，做好排水準備工作後再排放；如果防水會引起塌陷，影響上部的重要建築物或設施時，應留設防水煤柱永久隔離。 3．疏放水時的安全注意事項 （1）探到水源後，在水量不大時，一般可用探水鑽孔放水；水量很大時，需另打放水鑽孔。放水鑽孔直徑一般為50～75mm ，孔深不大於70m。 （2）放水前應進行放水量、水壓及煤層透水性試驗，並根據排水設備能力及水倉容量，擬定放水順序和控製水量，避免盲目性。 （3）放水過程中隨時注意水量變化，出水的清濁和雜質，有無有害氣體湧出，有無特殊聲響等，發現異狀應及時采取 措施並報告調度室。 （4）事先定出人員撤退路線，沿途要有良好的照明，保證路線暢通。 （5）為防止高壓水和碎石噴射或將鑽具壓出傷人，在水壓過大時，鑽進過程應采用反壓和防噴裝置，並用擋板背緊工作麵以防止套管和煤（岩）壁突然鼓出，擋板後麵要加設頂柱和木垛，必要時還應在頂、底板堅固地點砌築防水牆，然後才可放水。 （6）排除井筒和下山的積水前，必須有礦山救護隊檢查水麵上的空氣成分，發現有害氣體，要停止鑽進，切斷電源，撤出人員，采取通風 措施衝淡有害氣體。 （四）截水 1．防水煤（岩）柱的留設 目前，在 煤礦生產中確定防水煤柱尺寸，主要采用以下方法： 1）經驗比擬法 此法在目前使用廣泛。即根據不同情況。選用水文地質條件相似的經驗數據，作為 設計防水煤柱的尺寸。 （1）當煤層露頭直接被疏鬆含水層掩蓋時，根據華北地區一些 煤礦的經驗，衝積層下急傾斜煤層，應留煤柱一般為 80 m，如圖4-2-17a所示；

（2）煤層受斷層切割直接與充水強含水層接觸時，安全防水煤柱寬度應不小於 20 米，如圖 4-2-17b 所示； （3）當煤層因受逆斷層切割而被強含水層掩蓋時，留設煤柱應考慮煤層開采後的塌陷裂隙，最好不要波及到上部的強含水層，如掩蓋寬度為 L 米，其斷層下盤防水煤柱的寬度要大於 L 米，如圖 4-2-17c所示； （4）當巷道接近導水斷層時，應留設 30—40 m防水煤柱，如圖4-2-17d 所示。 2） 03manbetx 計算法 （1）煤層直接和強含水層、導水斷層相接觸（圖 4-2-17b 、d），煤層頂底板岩層無突水可能，即防水煤柱主要是順層受壓時，常用以下公式計算煤柱寬度（僅考慮抵抗水壓力）：

（2）低角度斷層使煤層底板岩層與強含水層接觸，如圖 4-2-18所示。在這種情況下，應按以下方法計算防水煤柱的尺寸：

第一步，先按煤柱本身不因順層水壓而遭受破壞的情況，計算所需煤柱寬度B _C，B _C值應用（4-2-1）式求得。式中的P 即為圖 4-3-18中的H ₁, H ₁是B點的實際水頭壓力。 第二步，再用煤層底板岩層不發生突水這一條件來校核煤柱寬度B _C值是否安全。其方法是：從煤柱端點 A 作斷層的垂線，與斷層麵交於C點，令。然後，用以下公式計算 C 點的安全水頭壓力 H _安：

（3）頂底板隔水層或斷層帶隔水層煤柱寬度的確定
第一步：確定最小安全岩柱厚度(最小垂直距離 ，如圖4-2-19 所示)t可按下式計算：

第二步：當計算的安全厚度t小於實際隔水層厚度時，可不留防水煤柱；否則需按岩柱厚度t、裂隙帶高度h 和岩層移動角β初步定出的煤柱寬度，具體分如圖4-2-19所示的4種情況。

第三步：當按岩柱厚度t、裂隙帶高度h 和岩層移動角β所定出的煤柱寬度與按煤柱強度算出的煤柱寬度不等時，取其大者。

2．水閘牆（防水牆） 水閘牆的構造如圖4-2-20所示（縱剖而圖）。為了支撐水壓，在巷道頂底板和側壁開鑿截口槽 1 ，牆上安有放水管 3 和水壓表 2 ，放水管用柵欄 4 加以保護，防止泥沙堵塞。在水閘牆上還安有細管 5 ，以供密閉以後從管中放出氣體。

在水壓很大時，則采用多段水閘牆，如圖4-2-21所示。這種水閘牆的截口槽之間隔有一定距離，以加強其堅固性，並在來水方向伸出錐形混凝土護壁a ，將水壓通過護壁傳給圍岩，以減少滲水的可能性。 3．防水閘門 （1）防水閘門位置的選擇 （2）防水閘門的分類 （五）礦井注漿堵水 礦井注漿堵水，一般在下列場合使用 （1）當湧水水源與強大水源有密切聯係，單純采用排水的方法不可能或不經濟時。 （2）當井巷必須穿過一個或若幹個含水豐富的含水層或充水斷層，如果不堵住水源將給礦井建設帶來很大的危害，甚至不可能掘進時。 （3）當井筒或工作麵嚴重淋水時，為了加固井壁、改善勞動條件、減少排水費用等，可采用注漿堵水。 （4）某些湧水量特大的礦井，為了減少礦井湧水量，降低常年排水費用，也可采用注漿堵水的方法堵住水源。 （5）對於隔水層受到破壞的局部地質構造破壞帶，除采用隔離煤柱外，還可用注漿加固法建立人工保護帶；對於開采時必須揭露或受開采破壞的含水層，對於溝通含水層的導水通道、構造斷裂等，在查明水文地質條件的基礎上，可用注漿帷幕截流，建立人工隔水帶，切斷其補給水源。
關鍵詞：礦井