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1、专门水文地质学-第八章矿井水防治 Still waters run deep.流静水深,人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望矿井防治水目的：防止矿井水害事故发生，减少矿井正常涌水，降低煤炭生产成本，在保证矿井建设和生产的安全前提下，使国家的煤炭资源得到充分合理的回收。为达到上述目的，根据产生矿井水害的原因，采取不同的对策措施。煤矿安全规程规定：“煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件，编制中长期防治水规划和年度防治水计划，井组织实施。矿井水预防坚持“以防为主，防治结合”的原则。必须建立在弄清水文地质情况的基础上。若矿区(井)水文地质条件不
2、清，防治水工作就带有一定的盲目性，达不到预期效果。煤矿在建设之前，虽分阶段(普查、详查、精查)进行了勘探，提出了地质报告但由于受地质条件复杂性和勘探技术条件的限制，所获水文地质资料与实际不符的情况还有遗留问题较多给煤矿建设发展带来不良后果，造成淹井、停建等被动局面。矿井水预防做好矿井水预防工作具体要做好以下几点：1.安排合理的开采布局2.掌握矿井水变化规律3.熟悉各种突水征兆矿井水预防1.安排合理的开采布局井筒位置的选定，要尽量避开水患，这是因为：1.井筒和井底车场是矿井要害基地，一些防排水及其他重要设施都在这里。2.井筒是首先开拓的基础设施，施工时防排水能力还很弱，无法应付突水事故。矿井水预
3、防1.安排合理的开采布局井筒位置选定条件1.要力求避免穿过强含水层或富水带；2.井筒所选定地点岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；3.距离可能突水的因素要有足够的安全距离，其相对隔水层厚度达到一定要求。矿井水预防1.安排合理的开采布局合理的开采布局从防治水角度来说：总的原则是流入井巷、采区的水量最小，即不会使开采条件人为地复杂化。先开采水文地质条件简单的、涌水量小的地段。这样矿井开拓时施工进度快，早见成效；同时利用其探索和积累防治水经验；同时为开采水文地质条件复杂地段起到疏降作用，以达到减少复杂地段开采初期的涌水量。矿井水预防2.掌握矿井水变化规律在查明天然条件下矿井主要充水含水层、相
4、对隔水层、断裂构造和老窑积水等内容的基础上，还要进一步了解在开采过程中它们的变化趋势，以及由此引起的水文地质和工程地质问题。矿井水预防2.掌握矿井水变化规律为此，在勘探的基础上，在矿井建设与生产中必须建立健全地下水动态长期观测网，监视水情变化，借以查清水位、水量、水质的变化规律，从而掌握地下水的补给、排泄条件及其它水文地质特征。矿井水预防 某年某年7 7月月7 7日，观测人员日，观测人员发现观测孔内水位突然下降发现观测孔内水位突然下降1 1米，这是井下突水的明显预米，这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导兆。观测人员立即向矿领导做了汇报，随后采取了紧急做了汇报，随后采取了紧急措施，将回采
5、工作面的人员措施，将回采工作面的人员立即全部撤出，第二天果然立即全部撤出，第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌大量的地下水夹杂着泥砂涌入井下；入井下；一一个个钻钻孔孔的的水水位位变变化化，准准确确地地预预报报了了透透水水事事故故的的发发生生，为为保保证证煤煤矿矿安安全全生生产产起起了重大作用。了重大作用。华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，冲积层下部分布着很厚的华北某矿，煤层被百余米厚冲积层所覆盖，冲积层下部分布着很厚的卵石层，含水极其丰富；为了开采冲积层下面的急倾斜煤层，避免冲积层卵石层，含水极其丰富；为了开采冲积层下面的急倾斜煤层，避免冲积层水突然流入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观
6、测孔，派专职人员水突然流入矿井而造成事故，在采煤工作面上方打了观测孔，派专职人员进行水位观测工作；进行水位观测工作；河河南南某某矿矿，为为了了查查明明断断层层导导水水性性，在在断断层层的的两两盘盘分分别别布布置置了了观观测测孔孔，观测断层两盘同一含水层的水位变化；观测断层两盘同一含水层的水位变化；经经过过对对两两个个钻钻孔孔水水位位的的长长期期观观测测，发发现现水水位位差差别别很很大大，说说明明断断层层两两盘盘没有直接的水力联系，此断层实际不导水；没有直接的水力联系，此断层实际不导水；由由于于断断层层的的导导水水性性问问题题得得到到解解决决，施施工工就就果果断断大大胆胆了了。巷巷道道穿穿过过断
7、断层层时果然无水。时果然无水。2.掌握矿井水变化规律同时，随着矿井建设和生产的发展，要进一步加强水文地质试验工作，诸如井下升压试验、连通试验等，以查明矿井的充水水源、水路和水量，充分掌握水情，找出它们的规律性，为防治水提供资料。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆一般突水事故可归纳为两种情况，一是突水量小于矿井一般突水事故可归纳为两种情况，一是突水量小于矿井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发力，造
8、成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发生之前，均可能表现出多种突水预兆。生之前，均可能表现出多种突水预兆。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆煤层、岩层在突水前出现的一般征兆有：煤层发潮发暗。正常情况的煤层是干燥光亮的，当有水渗入时变潮湿而失去光泽变暗。如果挖去一薄层，仍是如此，说明附近有积水。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆煤壁出汗当煤层附近存有积水时，使煤壁温度低于巷道中空气温度，在冷热交替作用下，煤壁表面会凝成小水珠如同人出汗一般。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆煤层变冷煤层不传热。当用手抚摸时，前方无积水的煤层，开始感觉凉，很快就不凉了；当煤层靠近积水时，手摸煤层发凉，时间越长越凉，这是人体
9、的热量被含水层吸收去了。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆工作面温度低，迎头必有积水区煤层渗透进水后，吸收巷道空气中的热量，温度降低，人进入工作面时感觉冷的厉害，甚至发抖。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆巷道雾气生，近有含水层当采掘工作面气温较高时，从煤壁渗出的积水，会被蒸发而形成雾气。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆淋水底鼓，快防水突由于附近高压含水层的存在使底板塑性岩层变形，或者采掘破坏上覆岩层其导水裂隙高度波及含水层出现淋水，都是突水的征兆。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆煤壁挂红，毒气增生，注意老空积水年久，煤质变松，裂隙面生锈。由于积水天长日久渗入裂隙中挤出气体，这些有毒气体（如硫化氢、沼气等
10、）在未采掘前被压缩于裂隙中，巷道开拓时获得释放，溢入巷道。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆掌子面咕咕叫煤层附近有含水体时，往往具有较大水压力，当采动后，顶板在压力下急剧下沉、破裂，发生“放炮”声。同时，底板在矿山压力作用下变形，产生裂隙水从岩石裂隙中挤出，水与岩壁摩擦发出“咕咕”、“嘶嘶”声。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆工作面底板灰岩含水层突水征兆有：（1）工作面压力增大，底板臌起（2）工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；（3）沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清；矿井水预防3.熟悉
11、各种突水征兆工作面底板灰岩含水层突水征兆有：（4）底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并有“嘶嘶”或刺耳水声；（5）底板发生“底爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈黄色。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆冲积层水的突水征兆有：（1）突水部位发潮、滴水，滴水逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂；（2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；（3）顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。矿井水预防3.熟悉各种突水征兆一旦发现上述突水征兆，应立即报告有关部门及时组织查明情况，以便及早采取有效措施，妥善处理。矿井水
12、预防矿井水防治方法矿井水防治方法可归纳为：抽排法堵截法疏降法每一种方法都需要一定的工程量和防治水设施。矿井水防治方法抽排法由于采掘活动使水涌入矿井，影响生产，甚至威胁矿井安全。为了保证煤矿井正常生产，必须把矿井水用水泵抽排至矿井以外。抽排法就是在矿井中建立起可靠的排水系统，把涌入矿井的地下水汇集于井底水仓，用水泵抽排至地表。通常采用的排水方法有直接排水和接力排水两种。选用哪一种方式，需要根据矿井涌水量大小、采掘深度和抽排设备能力来确定。抽排法一般适用于水压和水量不大的矿井中。矿井水防治方法抽排法应用抽排法要具备下列三个条件：1.矿井涌水量预测较准确；2.矿井排水能力较强，井中设有大排量设备；3
13、.矿区水文地质条件和矿井充水条件简单。矿井水防治方法抽排法应用中应注意事项在矿井井筒建成之后，应及早建立水仓、泵房，安装水管和配电设备等防水设施；随着生产的发展，在一些主要采区和下山采区，应建立临时泵房和水仓。主要水仓必须有主仓和副仓。水仓的容积是按矿井预测的正常涌水量的8h总量设计，其它一些临时的水仓容积也应按相应采区的正常涌水量的4h总量进行设计。这样既考虑到涌水量，又考虑了停电或水泵突然事故等因素。矿井水防治方法抽排法应用中应注意事项泵房安装的泵组排水量，在任何时候都不准小于能在20h内排出矿井24h的正常涌水量。在主要泵房中，备用水泵的能力不应小于工作水泵能力的70%，并要求工作水泵和
14、备用水泵的总能力应在20h内排出矿井24h的最大涌水量。还必须有相应的备用排水管路。以防管路发生故障时，仍能够排出全部水量。为保障水泵正常运转，最好设置二个沉淀池，交替使用清理泥沙，减少水泵的磨损。同时，在流水巷内设置滤水篦、溢水墙，防止水仓淤塞，满足水泵对水中含砂量的要求。矿井水防治方法堵截法堵截法主要是利用自然或人造相对隔水层，来分隔开煤层和含水体之间的水力联系，达到矿井水排水及安全采煤的目的。它分为地表防治（导流防漏）和井下防治（探水截流）。堵截法一般应用于水量大且进水口很窄的矿井。采用的先决条件是要查清构造及相对隔水层特征，从而避开断层、裂隙密集带等富水地段，并沿断裂带留设防水煤柱，以
15、及在井巷中装置水闸门。这种方法不要求较高的机械设备，可节约费用，但从安全角度来看，效果要差于疏降法。矿井水防治方法疏降法疏降法又称矿床疏降。它是以降低水位、调节水量控制漏斗的方式，达到安全采煤的目的。根据含水层的富水性、导水性和埋藏条件，在井下可采用巷道放水或是巷道配合钻孔放水方式，统称井下放水；在地表打大孔径钻孔，设地面泵站将含水层中的水通过钻孔抽到地表，达到疏降目的，称为强排深降。矿井水防治方法疏降法这种方法采煤安全可靠，但需要较多的机械设备和巨大的排水费用，若把矿井排水与供水结合起来，会大大提高经济效益。适用于含水层压力大、水量大的矿井和露天矿中。通常，井下放水方式用于富水性较弱、埋藏又
16、深的含水层；强排深降方式用于富水性较强、埋藏较浅的含水层。矿层赋存形式不同，采用的降低水位方法也不相同。如当煤层赋存呈鸡窝状时，用强排深降方式为好，因为孔群集中排水易形成降落漏斗。矿井水防治方法疏降法在某些情况下，采用单一的矿床疏降措施，效果可能很差。如一些岩溶充水矿井，有可能越疏降涌水量越大，带来严重的后果。因此，疏降法一般要与其它防治方法配合使用，以减轻地下水对矿井的威胁，同时减少排水费用，并阻止降落漏斗的继续发展，防止地表塌陷。采用疏降法一定要事先做好地面防渗工作。矿井水防治方法在生产中，上述防治水方法常相互配合使用，并结合矿井具体情况有所侧重。一般在矿井开拓初期，即泵房、水仓未建成前，
17、防排水能力较弱，要以防为主，结合堵水截流，尽力避开含水体；当矿井防排水设施修筑好后，则常以疏降、抽排为主，并充分利用隔水层，包括在矿井边界外围采取一切措施，如堵洞防漏、截流堵水，以防止地下水进入矿井。除以上矿井水防治方法外，从采矿工程方面采取必要的防治水措施也很重要。如加强顶板管理，合理使用采煤方法以及采取措施控制矿山压力对隔水层的破坏等。矿井水防治方法使用各种防排水措施时，要对矿井水源、水路和水量有正确的了解和认识。首先要根据矿井水文地质条件是否可能，其次要考虑经济上是否合理，还要考虑这些措施实施的后果与影响，只有全面考虑综合利用，才能达到最好的效果。矿井水防治方法地表防治大气降水和地表水的
18、下渗，往往是矿井涌水量剧增的重要因素。尤其是以降水为主要充水水源的矿井，在地面修筑防治水工程，把降水与地表水导出矿区就显得更为重要。地表防治是指在地面修筑防排水工程和采取一定的隔水防渗措施，即导流防漏，包括：地表水下渗通道的堵塞汛期洪水导流矿区积水的排除河道的修补改道等。地表防治一、堵塞通道对于溶洞、废钻孔、老窑以及采矿活动产生的地表塌陷坑、地表裂缝等，尤其是当它们位于汇水地形、地势低凹处时，往往是降水和地表水直接或间接的下渗通道。大洞（坑）在其下部以碎石充填，上部以粘土夯实，顶部要略高出地表。小洞一般用粘土夯实。地表防治二、挖沟排洪位于山麓或山前平原的矿区，雨季常有山洪或潜流侵袭，淹没矿区局
19、部地区或沿煤层、含水层露头带及采空塌陷裂隙渗入井下，使矿井水急剧增加。在矿区上方，垂直来水方向开挖大致沿地形等高线布置的排（截）洪沟，拦截洪水和浅部地下水，并利用自然坡度将水引出矿区。地表防治三、排除积水矿区低洼区或塌陷区，不易填平时，要设泵站，将区内积水妥善排除，以防内涝。当井田内有大的湖泊、池塘时，一般采用隔断其补给，改善排泄条件的方法。只有十分必要时，才采用筑坝排水、补漏等措施，以减少地表水下渗量。地表防治四、改修河道应遵循技术上可能、经济上合理的原则。一般有以下几种情况：1.河流改道当矿区内有河流通过，并严重影响生产时，采用此方法。在河流上游、矿区以外的适当地方筑坝拦水，让河流流入矿区
20、之外的人工河道中。减少矿区地表水下渗，便利附近农田灌溉，兴利除弊。地表防治四、改修河道2.裁弯取直将河流截直，疏通河道，加大地表水的水力坡度，使其快速流经矿区，减少渗漏。另外，河流弯曲摆动往往压煤量很大，裁弯取直后，少留煤柱，一举两得。地表防治四、改修河道3.人工引流当两河临近，其中一条流经矿区时，可在该河上游适当地点筑坝截流，将其引至相邻河流河道中。地表防治四、改修河道4.修底补漏在流经矿区的河道漏水地段，用水泥石料等人造隔水层修补河道，以防渗漏。地表防治总之，地表防治水措施应根据矿区的地形、地质、气候、水文地质和开采条件，因地制宜采取综合措施，才能取得明显效果。实例：徐州贾汪矿区，井田距山
21、近，地面坡度大，在雨量集中时，一次洪峰侵袭可使井下涌水量由7.3m3/min增至75.3m3/min。地表防治井下防治井下防治水主要任务是预防矿井突水和处理意外的突水事故，以确保矿井生产安全。主要方法有：超前探放水筑防水闸门（墙）预留煤柱井下防治一、探放水在水文地质条件复杂的矿井中，为了确保掘进的安全，在危险地段施工时应采取超前探放水措施，以待探明水情，将水放出消除突水威胁，而后才能继续掘进，即“有疑必探，先探后掘”的防水害措施。采掘中探放水工作是矿井水文地质工作的重要内容，在有水害威胁的地区，通过钻机探明工作面迎头的水情以保证安全生产。井下防治一、探放水1、超前探水下列情况下应考虑超前探水：
22、接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前。打开隔离煤柱放水前。接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时。接近可能涌（突）水的钻孔时。井下防治一、探放水1、超前探水下列情况下应考虑超前探水：接近有水或稀泥的灌浆区时。采动影响范围内有承压含水层或含水构造，或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。接近矿井水文地质条件复杂的地段，采掘工作有涌（突）水预兆或情况不明时。采掘工程接近其它可能涌（突）水地段时。井下防治一、探放水1、超前探水超前探水施工前应注意的事项：准备堵水材料。在探水地点附近安全地带，
23、准备好足够的坑木、麻袋、木塞等堵水材料，以便出水时立即使用，加固巷道。检查瓦斯。为保证安全作业，探水地点的风流中瓦斯量达1.5%时，停止施工，待改善通风后再继续工作。检查煤壁。对较松的煤壁，应打柱架上木垛加固，防水冲垮。加固支架，使之牢固可靠，避免发生冒顶和片帮。修整水沟，以保证探水钻孔出水畅通。选好退路，清除障碍，万一发生水害时保证工作人员安全撤离。井下防治一、探放水2、超前钻为探明采掘工作面附近水情，往往采用直径小于60毫米的钻机打孔，进行探放水，以保护采掘工作向前推进的钻探工程，称为超前钻。根据矿井水害预测、井下突水预兆，探明工作面附近含水层及围岩中含水体的具体位置、涌水量大小，以便酌情
24、采取有效措施。井下防治一、探放水2、超前钻超前钻应布置在巷道轴线方向上，向煤层顶、底板和两帮成45度角方向钻进。在水压较大时，超前钻孔需安装孔口导管，在危险性大的巷道中掘进时应在掘进头及其两旁修筑3040cm厚的水泥墙，然后利用导管打超前钻。井下防治一、探放水3.探老窑水探老窑水，是打超前钻探水的具体应用。探水起点矿井中给老窑区定出三条线，从外到里依次为：警戒线、探水线和积水线。积水线由老窑矿井资料或者物探方法确定。积水线外推60150m的一条线为探水线。巷道进行到此时就要开始探水。具体外推距离各矿依具体情况而定，应考虑积水区的水量、水压、煤层厚度及相对隔水层的抗压、张强度等。井下防治一、探放
25、水3.探老窑水探水线再向外平行推移50100m的线称为警戒线，当掘进巷道进入此线，就要警惕积水的威胁，一旦发现有透水征兆，应提前探水。井下防治一、探放水3.探老窑水探水孔的超前距、帮距和密度探水钻孔应保证适当的超前距、帮距和密度。探水往往与掘进交替进行。探水为掘进查明一段安全掘进的距离，称为超前距。探水孔一般不少于3组，每组13个，一组为中心眼，另两组为斜眼，与中心眼呈一定角度布置。目的是对巷道前方中心及上下左右都能控制。中心眼终点与外斜眼终点之间的距离称为帮距。井下防治一、探放水3.探老窑水探水孔的超前距、帮距和密度超前距和帮距愈大，安全系数愈大，探水工作量了大，影响掘进速度；超前距和帮距过
26、小，则不安全。因此，超前距和帮距必须合理确定。可用下式计算：井下防治一、探放水3.探老窑水探水孔的超前距、帮距和密度由于老窑水和承压水压力大，生产实践中超前距多采用20m，薄煤层可适当缩短，但不能小于8m，帮距和超前距大小相同，或略小12m。由于裂隙、岩溶发育分布的不均匀性和定向性以及古巷道的分布特点，决定了探水过程中在超前距和帮距控制范围内要求有一定的钻孔密度，因此规定探水掘进面上有一定的探水钻孔数目。井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式探水效果如何，与钻孔布置方式有很大关系，常用的探水方式有以下几种：控制性探水搜索性探水深孔控制浅孔搜索隔离式探水井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式控制
27、性探水采用一个钻孔向掘进方向探水，超前距保持1020米，只有必要时，才打斜眼孔，控制一定的帮距。一般是积水区离采掘工作面较远，胸中有数，为“以防万一”时，采用这种方式。优点是，不影响掘进速度；缺点是，探水孔密度不够，若先前资料有较大误差时，会漏掉古巷道。为弥补这一缺点，当掘进、探水过程中一旦发现有透水征兆，则需加密探水孔，或改为搜索性探水。井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式搜索性探水采用57个钻孔，在掘进方向上成扇形布置，具体布置方法如下：a.双巷掘进、单巷超前探水：沿着煤层走向掘进的两条平等巷道，靠近老窑一侧的巷道布置探水钻孔，并超前掘进20米；另一巷道平行前进，通常不必探水。井下防治一
28、、探放水3.探老窑水探水方式搜索性探水b.双巷掘进、穿插探水：在上山掘进巷道时，采用探水和掘进交叉作业，主巷掘进，副巷探水；副巷掘进，主巷探水。施工时，一条巷道向两侧打钻并略为超前掘进；另一条只要打斜眼，补足帮距，两巷道的探水孔相互利用，相互配合，省去部分探水工程。井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式深孔控制浅孔搜索当积水量大、水压高，近距离探水不安全时，采用深孔控制浅孔搜索的方法。每次探水时，布置12个深孔，尽量深延，力争早打到老窑区，以便放出积水降低水压。同时布置浅孔，搜索老窑区，掩护巷道掘进。井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式隔离式探水当煤巷打探水钻不安全，如老窑区水量大、水压高、
29、煤层松弱、裂隙发育，倘在煤巷打钻，水会沿节理裂隙溅出甚至冲溃工作面，很不安全。此时要采用隔离式探水。通常采用下列方式：a.掘专门探水石门b.隔层探水c.砌筑隔水墙探水井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式隔离式探水a.掘专门探水石门专门掘进一段石巷（称探水石门），然后在岩石巷道中布置钻孔进行探水。同时，为了放水时安全和有计划有目的地收集水文地质资料，必须在探水孔口安装孔口管。井下防治一、探放水3.探老窑水探水方式隔离式探水b.隔层探水专门掘进一段石巷（称探水石门），然后在岩石巷道中布置钻孔进行探水。同时，为了放水时安全和有计划有目的地收集水文地质资料，必须在探水孔口安装孔口管。井下防治一、探放
30、水3.探老窑水探水方式隔离式探水c.砌筑隔水墙探水井下防治一、探放水4.探断层水探断层水及其它水源的方法与探老窑水相同，应特别注意的是，探断层水的钻孔，往往与探断层构造孔结合起来，在探明位置、产状、破碎带宽度的同时，查明断层带的充水情况、与含水层接触关系、水力联系、静水压力和涌水量大小等，以期达到一孔多用的目的。井下防治二、筑防水闸门（墙）为了预防采掘过程中发生淹井事故，常需要在井下适当地点设置水闸门或水闸墙，以便在突水时隔离巷道或封闭采区，避免波及全矿井。使用条件水文地质条件复杂的矿井，在开拓延伸时，必须建成防水闸门后方可开拓掘进。矿井在水下采煤，用大冒顶开采，或受强含水层或水体威胁有突水危
31、险的矿井，都必须在井底车场两端、中央泵房及防排水重要设施的巷道出入口修筑防水闸门。井下防治二、筑防水闸门（墙）使用条件探水巷道或石门穿过强含水体时，在有可能突水的采区或工作面及受水威胁的地段设置水闸门，以便有水患时将水害限制在尽可能小的局部范围内。为了减少长期排水，截断被淹采区，修筑水闸墙，将突水点暂时或永久封闭。井下防治二、筑防水闸门（墙）水闸门选位及施工注意事项水闸门是矿井下重要的建筑物，技术复杂，成本昂贵，由于造价高，又是长期备用物，因此一般不轻易构筑它。水闸门在砌筑以前，应认真选择位置。一般设置在水平巷道中，突水时需要有一定容积的水巷，以缓冲时间，便于人员的安全撤离。井下防治二、筑防水
32、闸门（墙）水闸门选位及施工注意事项建闸地段应为不可溶岩石，且要坚硬、致密，其最低抗压强度为860N/cm3，水闸门四周范围内岩石应完整。若工程地质条件不好，抗压强度过低，则需要用水泥加固，增加强度和致密性。为此，在巷道整修时，应严禁用炸药爆破。水闸门建好后，平时要经常检查、维护，附近不得有木料、矿车等堵塞物，以保证闸门随时都能关闭。井下防治三、留设防水煤柱采掘区受水威胁的地段，应留一定宽度和一定高度的煤层，用于堵截充水水源中的水流入井巷。这部分留设的煤层，称为防水煤柱。留设防水煤柱的几种情况：富含水体下采煤必须留设防水煤柱。这种情况包括：煤层直接被松散孔隙含水层覆盖；地面有经常性水体；煤层位于
33、强含水层之下。上述情况，留设的防水煤柱要保证煤层开采后顶板破坏所产生的导水裂隙带不致延伸到含水体。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱的几种情况：煤层与富水体接触或接近时必须留设煤柱。这种情况包括断层错动的煤层与含水体接触或接近。在上述情况下，考虑留设防水煤（岩）柱时，要避免采动破坏产生的裂隙发展到断层或直接发展到含水体，并注意防止承压水突破底板产生突水的危险。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱的几种情况：接近老窑积水区，要根据老窑积水量、补给来源和分布范围确定留设煤柱，如果老窑水量大、补给充沛、不宜放干时，必须留设防水煤（岩）柱，将其隔开。井下防治三、留设防水煤柱原煤炭工业部制定的矿井水文
34、地质规程要求必须留设防水煤柱的有：，煤层露头风化带；含水及导水断层，或与富含水层相接触的断层；煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时；煤层位于含水层上方，且断层导水；在矿井水淹区或老窑积水区下采掘时；受保护的地表水体；受保护的通水钻孔；井田技术边界（如人为边界或断层边界）。井下防治三、留设防水煤柱防水煤（岩）柱的留设原则(1)在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。(2)防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填、疏水降压、改造含水层（充填
35、岩溶裂隙）等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。(3)留设的防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。三、留设防水煤柱防水煤（岩）柱的留设原则(4)一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体开采设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。(5)在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤（岩）柱，致使整个防水煤（岩）柱失效。(6)在同
36、一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的条件时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的条件。三、留设防水煤柱防水煤（岩）柱的留设原则(7)对防水煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。(8)留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。(9)防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。三、留设防水煤柱留设
37、防水煤柱尺寸的确定：合理地确定煤柱的尺寸是个复杂的问题，涉及的因素很多，其中包括含水体的水量、水压和导水性；煤层的厚度和倾角；采掘方法；围岩的岩性、物理性质、破坏程度和采空冒落、裂隙带情况等。目前，实践中防水煤柱尺寸的确定通常是根据各矿的具体情况，用各种经验公式进行计算。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：简单介绍几种防水煤柱的确定过程1.利用计算相对隔水层厚度方法确定。计算过程分三步：准备剖面图：在需要留设煤柱的地段，准备比例尺最小为1：500的地质剖面图，在图上画出含水体、开采段、相对隔水层岩性、标出水位、质量等值系数、隔水层厚度。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定
38、：1.利用计算相对隔水层厚度方法确定。选择危险段：计划开采区冒落、裂隙带与含水体的最短距离；采区与含水体沿断层面破碎带的距离；采区与含水体的最短距离。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：1.利用计算相对隔水层厚度方法确定。煤柱计算：首先在剖面上找出有突水危险的最短距离；然后按公式计算相对隔水层厚度（v）；将计算出来的相对隔水层厚度加以比较，找出v最小（危险）的地段。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：1.利用计算相对隔水层厚度方法确定。举例：应用公式：单位隔水层厚度计算公式井下防治v单位隔水层厚度，m.cm2/Nm岩层厚度，mp水压力，N/cm2隔水质量等值系数三、留设
39、防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：2.水体下或富含水层下采煤煤柱的留设这种情况下，煤柱的留设高度取决于裂隙高度能否波及到地表水体或上覆含水层。所以，只要防水煤柱的高度大于覆岩破坏的最大高度即导水裂隙高度，就认为是安全的。这种情况下，通常留设的煤柱高度是导水裂隙高度再加上10米的安全保护层。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：3.当巷道可能发生突水的危险地段是高压水头作用下沿断层或其他途径这种情况下，作用在煤柱上的水压主要是与煤层平行方向的压力，可按下式计算防水煤柱的宽度：井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：4.巷道突水的可能性是高压水头作用下突破底（顶）板）溃入巷道这种情
40、况下留设煤柱除考虑静水压力外，还应考虑底（顶）板隔水层的抗水压力井下防治开拓掘进工作面底（顶）板隔水层所能承受的最大水压力，即安全水头可用下式求得：将安全水头（Hc）与采掘水平的实际水压力（Hs）进行比较，可确定是否留设煤柱。当HcHs时，要留设煤柱；反之，不留或少留煤柱。煤柱留多少要按下式计算：三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：4.巷道突水的可能性是高压水头作用下突破底（顶）板）溃入巷道计算出的H安与实际水压H实，以及按实际开拓水平的水压力求出的隔水层最小安全厚度t安与地质剖面上的实际隔水层厚度t比较，可能出现以下几种情况：H安H实，t安t时，即断层带和巷道底（顶）板隔水层均属稳定条件
41、，正常掘进，回采不留煤柱。井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：4.巷道突水的可能性是高压水头作用下突破底（顶）板）溃入巷道H安H实，t安t时，即断层带和巷道底（顶）板隔水层不稳定。需沿断层留设煤柱。煤柱的边界由巷道的底（顶）板到含水层顶（底）板间的最短距离，应保证大于最小安全厚度（t安），并采用23倍的安全系数。井下防治井下防治三、留设防水煤柱留设防水煤柱尺寸的确定：4.巷道突水的可能性是高压水头作用下突破底（顶）板）溃入巷道H安H实，t安t时，即断层破碎带与巷道顶（底）板隔水层皆不稳定，可分别求出t安与a值，比较它们的大小，取其大者作为防水煤柱的宽度。井下防治矿床疏干疏降防治水方
42、法，又称为矿床疏干。采用疏干措施时应特别注意：矿床的水文地质条件是否可能；经济上是否合理；疏干的后果和影响。n矿床疏干一般分两种方式：井下放水、地面强排深降。矿床疏干井下放水在一定条件下，用放水巷道方式或巷道配合放水钻孔方式在井下直接揭露煤矿主要充水含水层，将其水放出，使高压含水层的水位下降到安全水头，这种通过降低地下水水位达到安全采煤目的的方法称为井下放水。矿床疏干井下放水一、老窑水的排放探明老窑后，处理的主要方法是井下排放水，老窑水排放时应注意：古采区距地表较近，地面有积水且与采空区连通时，排放老窑水可能会使矿井涌水量大大增加，在雨季甚至会因防水工程不周密而淹井。一些老窑区可能是遭遇断层水
43、溃入被淹没而废弃的，倘是这种情况，必须先堵塞突水点再放水。一些老窑水往往积水年长日久，水质呈强酸性，腐蚀性强，排放时可能会损坏排水设备。古井较多的地区，区域性的排放积水会使矿井与古井贯通，造成跑风、漏风现象，影响矿井正常通风。矿床疏干井下放水二、疏放顶板水煤层顶板以上含水层的地下水，沿导水裂隙进入采掘工作面后，轻者恶化劳动条件，重者发生突水事故，因此必须排除。排除方法是采用地面钻孔强排深降或采用井下放水，需结合矿井具体情况而定。矿床疏干井下放水二、疏放顶板水当含水层埋藏深度较大且厚度不大时，可在井下放水巷道中每隔一定距离向含水层打放水钻孔，进行疏干。若含水层松软或水中含有泥砂等易堵孔物质，可在
44、钻孔中安装过滤器。当煤层顶板为直接充水含水层，可将采区巷道提前开拓，利用其作为放水巷道，预先疏干顶板含水层。当含水层距地表较近又严重影响采煤生产时，可在地表布置钻孔，用泵强排深降，达到疏干矿井的目的。矿床疏干井下放水三、疏放底板水通常，井下底板水的放水降压是在疏降放水石门中进行，按一定间距向底板打放水钻孔，将底板的承压水引出。钻孔间距大小要以保证两孔间最高水位低于安全水头值为原则。疏降设计时，为达到经济、合理，又安全的目的，往往根据具体情况分别采用局部地区疏降、联合疏降及分水平逐层疏降等措施。若煤矿与邻矿的充水含水层间无水力联系时，可采用局部疏降；若相邻的几个矿井都互有水力联系，且充水含水层的
45、水量较大时，可采用联合疏降，即几个矿井同时进行放水降压；若多个煤层皆受底板含水层威胁时，可根据开采顺序和开采方式进行分水平逐层疏降。矿床疏干强排深降强排深降又称地面疏干，是在疏干地段由地面向矿井的充水含水层施工大孔径钻孔，安装水泵进行抽水以形成降落漏斗，达到降低地下水水位，实现安全采煤的目的。这种治水方法在露天煤矿中广泛使用，对于某些大水的断裂或岩溶发育的地下开采矿井，往往也比井下放水方法经济合算。矿床疏干强排深降1.适用条件疏降充水含水层储水系数（S）不大，且透水性较好，能够疏降得下去。一般对岩溶或裂隙发育的含水层较适宜。疏降深度一般不能太深，对疏排的地下水可以合理利用时。地面基础具备较好的
46、工程地质条件，强排不会引起地面塌陷或泵基陷落。矿床疏干强排深降优点：强排深降方法在地面施工，因此安全方便，简便省工，而且排出的水未受污染，水质良好，适宜于工、农业和生活用水，越来越被人们重视。在条件适合的情况下，强排深降法常与其它贬义词水法联合使用。矿床疏干强排深降强排深降用大钻孔的布置基于不同的疏降目的，目前常用的布置形式有以下三种：1、行列式抽水孔成排布置于地下水来水的一侧。适用于矿井为单侧进水的情况。当用一排抽水孔不能满足疏干要求时，可先在第一期工程采掘地段布置一孔排，随着采掘工作的延伸和推进，在早期孔排之外再布置第二期排水孔排，以达到安全开采的目的。矿床疏干强排深降2、环形式抽水孔排成
47、圆形或椭圆形式适用于四周进水的矿井。可根据具体生产要求布置几期孔排。矿床疏干强排深降3、适用式抽水孔的布置根据疏干地段的要求及其轮廓来布置，不要求具体规则形式。矿床疏干强排深降布孔原则布孔必须保证深井疏降排水形成的地下水位降落漏斗，适应采掘工作面的安全水头；尽量使深井的数量少而又达到安全要求，因此孔排间距应依据采掘进程、深井泵服务年限，以及检查孔的抽水试验补给半径来决定。矿床疏干强排深降钻孔施工结构钻孔位置确定后，应根据含水层富水程度、矿井预计涌水量、拟采用的水泵规格等，来确定孔径、钻孔结构。一般开孔孔径较大，终孔要满足抽水装置的要求，同时要使用相应的套管、过滤管，终孔后要用水泥托底。在施工中
48、严格控制孔斜，以避免影响水泵的安放。矿床疏干在特定的条件下，可使用自然疏干方法。自然疏干方法经济简便，但一般要求特殊的天然条件，另外，在使用时应注意避免污染位于下伏含水层中的水源井。矿床疏干在水文地质勘查、矿井水动态观测的基础上，制订防治水工程计划，依据直接充水含水层的富水性、导水性、突水量大小、进水方式、采掘特点和井巷系统类型，作周密的分析研究，综合考虑、配合使用查条件、防渗漏、截水流、堵突洞、降水压等几个方面的工程，以便使防治水措施经济合理、安全可靠。矿床疏干具体地，根据不同的水文地质类型，采用不同的防治水措施岩溶充水复杂型矿井，通常采用地面、井下联合防治措施，以地面防渗和注浆堵水为主，配
49、合地面强排深降、井下疏放降压和修筑水闸门；岩溶充水中等型矿井，一般采用以井下为主，地面为辐的放水、排水措施，也可合理地采用注浆堵进水口；岩溶充水简单型矿井，一般只在井下采用放水降压及在断层两盘留设防水煤柱，配合使用抽排法。矿床疏干注浆堵水当涌水量很大，仅仅靠排水已不可能或经济上不合理时，或者对被淹井进行恢复时，常使用注浆堵水技术。注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性，达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。目前，注浆堵水已广泛用于矿井井筒注浆，封堵突水点，恢复被淹矿井，井巷堵
50、塞充水含水层或导水断层，帷幕注浆堵水截流，减少矿井涌水量，底板注浆加固防止突水等方面已取得良好的效果。注浆堵水一、注浆堵水的适用条件(1)当老窑或被淹井巷的积水与强大水源有密切联系时，可先注浆堵截水源，然后排干积水。如山东肥城国庄矿、河南焦作演马庄矿等，都是先堵截水源而后排干积水恢复生产的。(2)当井巷工程必须穿过一个或几个强含水层或充水断层，如不堵截水源，将给矿井生产和建设带来很大困难和危害，甚至无法施工，我国许多矿井穿过强含水层时，都是利用这一方法。注浆堵水一、注浆堵水的适用条件(3)当井筒或工作面发生严重淋水，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用，可以采取注浆措施。如鹤壁鹿楼主、副井