河 南 理 工 大 學(xué)采煤概論精品課程,第17章 礦井防水和排水,本章主要內(nèi)容,第17章 礦井防水和排水 第一節(jié) 礦井水源和涌水通道 第二節(jié) 礦井防水 第三節(jié) 礦井排水,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，地面水和地下水都可能通過(guò)各種通道涌入礦井，我們把所有涌入礦井的水，統(tǒng)稱為礦井水。為了保證礦井建設(shè)和生產(chǎn)正常進(jìn)行。必須采取有效措施防止水進(jìn)入礦井，或?qū)⑦M(jìn)入礦井的水排至地表。前者稱為防水，后者稱為排水。 當(dāng)?shù)V井涌水超過(guò)正常排水能力時(shí)，就可能造成水災(zāi)，給礦井建設(shè)和生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重后果，甚至威脅井下人員的生命安全。因此礦井水防治必須堅(jiān)持“以防為主，防排結(jié)合”的方針。 井下涌水的發(fā)生，必須具備礦井水源和涌水通道兩個(gè)條件，因此一切防水措施都應(yīng)以消除水源和杜絕涌水通道兩方面著手。,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,一、礦井水源 ，按其來(lái)源分為地面水和地下水兩類。 1、地面水 地面的江、河、湖、溝、渠、池塘里的積水或季節(jié)性的雨水和山洪都叫做地面水。地面水往往可通過(guò)井筒、塌陷裂縫、斷層裂隙、溶洞和鉆孔等直接進(jìn)入井下造成水災(zāi)。 2、地下水 地下水分為含水層水、斷層水及老空水等。 （1）含水層水。把礦井下的礫石層、流沙層、石灰?guī)r層等含水比較豐富的巖層稱為含水層。若含水層與地面水相連通時(shí)，對(duì)礦井威脅更大。 （2）斷層水。由于斷層附近的巖石通常較破碎，易于積水，同時(shí)，由于斷層容易將若干個(gè)含水層導(dǎo)通，形成較強(qiáng)的水力通道，因此，把積存與斷層附近或通過(guò)斷層導(dǎo)通涌出的含水層水稱為斷層水。 （3）老空水。井下采空區(qū)和廢舊井巷里常積有水，稱為老空水。老空水一般都在生產(chǎn)區(qū)的上部，所以靜水壓力很大，來(lái)勢(shì)兇猛，且常含有有害氣體。因此采掘工作面接近這些地區(qū)，必須提高警惕，采取措施，以防止發(fā)生井下透水事故。 一般來(lái)說(shuō)，上述水源不是孤立存在的，往往是互相溝通，互相補(bǔ)給。,第一節(jié) 礦井水源和涌水通道,二、涌水通道 水源進(jìn)入礦井的可能通道有：斷層破碎帶、采掘過(guò)程形成的裂縫、井巷、封閉不好或沒(méi)有封孔的舊鉆孔等。對(duì)某一具體礦井來(lái)說(shuō)，上述因素不一定同時(shí)具有充水作用，而往往只是其中個(gè)別因素或幾個(gè)因素起著主導(dǎo)作用。所以，必須抓住主要因素加以分析，以便采取有效的措施，防止礦井水災(zāi)事故發(fā)生。,第二節(jié) 礦井防水,一、造成礦井水災(zāi)的原因 1）井田內(nèi)的水文地質(zhì)等資料不清。 盲目開采。如果對(duì)井田范圍內(nèi)的含水層數(shù)目，含水層與地表水的關(guān)系，水的循環(huán)條件，巖層的透水性、斷層、裂隙及其與水源和煤層的關(guān)系，古井、小窯的分布以及采空區(qū)塌陷情況等水文地質(zhì)資料掌握不清，就盲目進(jìn)行開采，有可能使地下水或地表水經(jīng)透水通道涌進(jìn)開采區(qū)而造成水災(zāi)。 2）井筒位置選擇不合理 如對(duì)礦區(qū)地形、地貌及氣象資料掌握不足將井口位置選擇在當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位以下的河谷或洼地，一旦遭受暴雨襲擊引起山洪暴發(fā)，就可能造成淹井事故。 3）技術(shù)決定不正確 由于技術(shù)決定上的錯(cuò)誤，也能造成水災(zāi)，例如在斷層附近，生產(chǎn)礦井與廢棄礦井之間，新采區(qū)與采空區(qū)之間，沒(méi)有留隔水煤柱或所留煤柱尺寸太小等技術(shù)上的失誤也會(huì)造成水災(zāi)。 4）麻痹大意，喪失警惕 某礦務(wù)局對(duì)19561966年的10年淹井事故統(tǒng)計(jì)分析表明：由于勘探資料不足，對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造、水文情況不清而造成的水災(zāi)占20；由于沒(méi)有執(zhí)行探放水“有掘必探”制度，在構(gòu)造破碎帶違章作業(yè)，以及注漿質(zhì)量不高等原因造成的透水事故占80。,第二節(jié) 礦井防水,二、礦井水災(zāi)的預(yù)防 1）地面水的防治 (1)防止井口灌水。所有礦井的井口標(biāo)高，都應(yīng)在本地區(qū)歷年最高洪水位以上。如果因受地形限制，難以找到合適的井筒位置。則應(yīng)修筑堅(jiān)實(shí)的高臺(tái)，以使井口標(biāo)高高于歷年最高洪水水位。 (2)防止地面滲水。對(duì)井田范圍內(nèi)的河流、溝渠等。應(yīng)將其疏干或改道，移到礦區(qū)之外如不能將河流改道，則應(yīng)修筑護(hù)河堤壩，加固河床，以防向井下漏水或汛期河水出潮對(duì)礦井的危害。 (3)加強(qiáng)地面防水工程的檢查。在雨季到來(lái)之前，應(yīng)對(duì)整個(gè)地面防水工程進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 2）井下防水 (1)掌握礦井的水文地質(zhì)資料。水文地質(zhì)資料是制定防水措施的依據(jù)，因此、必須掌握井田范圍內(nèi)井上、下水源及涌水通道等情況，并將有關(guān)資料標(biāo)注在采掘工程平面圖上，劃定安全開采范圍。 (2)井下探水。當(dāng)掘進(jìn)巷道接近地下水源、被淹井巷或遇到可疑水源以及打開隔水煤柱放水時(shí)，都必須貫徹執(zhí)行好“有掘必探、先探后掘”的原則。 探水作業(yè)不僅直接關(guān)系到探水作業(yè)人員的安全，而且關(guān)系到探水區(qū)域甚至整個(gè)礦井的安全。 因此探水作業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定。 (3)井下放水。掌握和探明地下水源之后，應(yīng)采取一定的措施將威脅礦井安全生產(chǎn)的水有計(jì)劃地放出，并排出地面。 (4)井下堵水。對(duì)于井下水源若不能將具疏干就需要留一定寬度的煤柱或巖柱隔水，對(duì)局部涌水通道進(jìn)行充填?；蛟谟克锏乐性O(shè)置水閘墻(水閘門)進(jìn)行堵水。,第二節(jié) 礦井防水,三、礦井透水事故的預(yù)兆及處理 1）透水的預(yù)兆 (1)煤層發(fā)潮、發(fā)暗。煤層本來(lái)是干燥光亮的，由于水的滲入，就變得潮濕發(fā)暗了，如果挖去一層還是這樣。就說(shuō)明附近有積水。 (2)巷道壁或煤壁“掛汗”。這是由于壓力水滲過(guò)微小的裂縫和裂縫凝結(jié)于巖石或煤層表面造成的現(xiàn)象?？瓷先ゾ秃孟衩罕诨蛳锏辣诔龊顾频?。 (3)煤壁或巷道空氣變冷。煤層含水時(shí)，能吸收大量的熱，所以用手摸煤壁時(shí)感到發(fā)涼，巷道的空氣也會(huì)較正常時(shí)低。 (4)頂板壓力及淋水增大，或底板鼓起并向外滲水。 (5)出現(xiàn)壓力水流(或叫壓力水線)且水質(zhì)渾濁這是離水源已經(jīng)很近的預(yù)兆。 (6)有水聲出現(xiàn)。 一種是水受擠壓發(fā)出的“嘶嘶”聲，另一種是空洞泄水聲，這些都是離水源很近的危險(xiǎn)預(yù)兆。 (7)有硫化氫、二氧化碳等氣體逸出。工作面的有害氣體增加。 (8)煤壁或巷道壁“掛紅”，酸味大水味發(fā)澀，有臭雞蛋味。這些都屬于積木年久，水中溶解許多雜質(zhì)的原因。含鐵能使水變成紅色酸性水發(fā)澀，合硫化氫的水有臭雞蛋味。,第二節(jié) 礦井防水,2）透水時(shí)采取的措施 (1)盡快掌握透水事故的地點(diǎn)、水量、已經(jīng)淹沒(méi)或可能淹沒(méi)的巷道用不同方法盡快通知井下可能受威脅的一切人員撤到安全地點(diǎn)。 (2)組織所有力量，采取一切有效措施，迅速搶救遇險(xiǎn)人員。 (3)加強(qiáng)通風(fēng)，排除透水帶來(lái)的有害氣體，必要時(shí)先通風(fēng)后組織搶救人員。 (4)排水期間，要經(jīng)常檢查有害氣體的變化情況，并應(yīng)時(shí)刻警惕再次透水。 3）恢復(fù)被淹礦井的方法 (1)直接排干法。對(duì)于水量不大、水泥有限或與其它水源無(wú)通道聯(lián)系的被淹井巷，可以通過(guò)增加排水設(shè)備，加大排水能力的方法，直接排干被淹井巷。 (2)先堵后排法。當(dāng)井下涌水特別大，單純采用排水方法無(wú)法恢復(fù)時(shí)，則可先進(jìn)行堵水，截?cái)嗨丛龠M(jìn)行排水。,第三節(jié) 礦井排水,一、排水方式 礦井排水通常是指將涌入礦井的水流集中起來(lái)并排至地面。礦井排水方式可分為自流式和揚(yáng)升式兩種。在地形許可的條件下，利用平硐自流排水是最經(jīng)濟(jì)、最可靠的方法。但它受地形條件限制，多數(shù)礦井沒(méi)有這種條件，需要采用揚(yáng)升式排水。 揚(yáng)升式排水是借助于水泵將水排至地面。揚(yáng)升排水可分為固定式和移動(dòng)式兩種。井下水泵房一般采用固定式；在平巷掘進(jìn)時(shí)，采用移動(dòng)水泵，在巷道低洼處開掘水窩將水排除；在掘進(jìn)豎井和斜井時(shí)，把水泵吊在專用鋼絲繩上，隨掘進(jìn)工作面前進(jìn)而移動(dòng)。 二、排水設(shè)備和管路 目前，礦井所采用的排水設(shè)備，多為臥式電動(dòng)離心式水泵。 單級(jí)離心式水泵包括外殼和葉輪（亦稱動(dòng)輪），下面裝有吸水管，上面裝有排水管。當(dāng)揚(yáng)程低時(shí)采用單級(jí)水泵，當(dāng)揚(yáng)程高時(shí)，采用多級(jí)水泵，即在一根軸上串聯(lián)若干個(gè)葉輪，最多時(shí)可串聯(lián)1112個(gè)葉輪。 排水管路一般采用焊接鋼管或無(wú)縫鋼管，當(dāng)壓力小于1MPa時(shí)可采用鑄鐵管。 水泵的排水能力及臺(tái)數(shù)以及排水管路的敷設(shè)，均應(yīng)符合規(guī)程有關(guān)規(guī)定。 水泵安設(shè)在井下中央水泵房，排水系統(tǒng)。,第三節(jié) 礦井排水,17-1,17-2,思 考 題,1井下涌水發(fā)生的條件是什么？ 2礦井水源按其來(lái)源分為哪兩類？ 3. 造成礦井水災(zāi)的原因是什么？如何預(yù)防？ 4. 礦井透水事故的預(yù)兆有哪些？防治礦井透水的 措施主要有哪些? 5礦井排水方式可分為哪兩種？,