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煤矿水害危害和防治

时间:2023-07-22 来源:煤视界 分享:

凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的,增加吨煤成本使矿井局部或全部被淹没的水灾,都称为煤矿水害。据统计,建国以来,在我国煤矿一次死亡3人以上的重大事故,水害居第三;平均每次事故死亡7.06人,仅次于瓦斯和火灾事故。

矿井水害的类型有以下几种:

1、地表水水害:

水源为大气降水、地表水体(江、河、湖、水库、沟渠、坑塘等)。水源通过井口、采动冒落带、岩溶地面塌陷或熔洞、断层带及煤层顶底板封闭不良的旧钻孔充水和导水进入矿井。

例如:某年闽北地区突发洪灾,地处河流附近的煤矿,因河水暴涨而被淹,造成巨大的经济损失。

2、老空水水害

水源是古井、水窑、废巷及采空区的积水。当采掘工作面接近或沟通时,老空水进入巷道或工作面,造成事故。这是我市煤矿水害的主要类型。

例如:某年永定某矿上部小煤窑采空区透水,死亡3人。

3、孔隙水水害

龙永煤田煤系地层岩层含水性属弱——中等,但受大气降水补给明显,受其影响,表现为季节性4-9月份涌水量明显增大。

4、岩溶水水害

龙永煤田煤系地层中无灰岩,但受构造影响,直接与栖霞灰岩接口,由断裂沟通岩溶水进入矿井造成水害。

5、裂隙水水害

水源为砂岩,砾岩等裂隙含水层的水,常受地表水或其它含水层补给,通过冒落带,断裂带,采掘巷道揭露顶板或底板砂岩水,或者封孔不良的老钻孔导水进入巷道或工作面。

矿井水害的原因;

矿区和矿井水文地质情况不清,勘探不足,未认真进行调查测定,缺乏必要的图纸资料。

采掘工程接近积水空区、充水断层、含水层等地带时,不执行探水放水规定,盲目施工。

乱采乱挖破坏了防水煤柱和岩柱,或井巷布置在接近强含水层等水源地带。施工后在矿山压力和水压的共同作用下,发生顶底板透水。

积水地带位置测量错误、资料不全,或巷道掘进方向偏离探水钻孔的方向,结果巷道与积水地带掘透。

井下水泵房水仓容积或水泵设计排水能力偏小,不能应付大量涌水,或水仓泥砂沉积过量,容积减少,造成涌水淹井。

井下未构筑防水墙、防水闸门或防水构筑物失效。

矿井发生透水前的预兆;

一般说来,矿井透水前主要有几种预兆:

(1)挂汗。积水区的水,在自身压力作用下,通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上聚结成许多水珠的现象,叫挂汗。井下空气中的水分遇到低温的煤体,有时也可能聚结成许多水珠的现象。区别真假挂汗的方法是,仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿,若潮湿则是透水预兆。

(2)挂红。矿井水中含有铁的氧化物,在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面的煤岩体表面时,会呈现暗红色水锈,这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。

(3)水叫。含水层或积水区内的高压水,向煤壁裂隙挤压时,与两壁磨擦会发出“嘶嘶”叫声,这就说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了若是煤巷掘进,则透水即将发生,这时必须立即发出警报,撤出所有受水威胁的人员。

(4)天气变冷。采掘工作面接近积水区域时,空气温度会下降,煤壁发凉,人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉;但应注意,受地热影响较大的矿井地下水的温度偏高,当采掘工作面接近积水区时,气温反而升高。

(5)出现雾气。当采掘工作面气温较高时,从煤壁渗出的积水,就会被蒸发而形成雾气。

(6)顶板淋水加大。

(7)顶板来压,底板鼓起。

(8)水色发浑,有臭味。

(9)采掘工作面有害气体增加,积水区向外散发出瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。

(10)裂隙出现渗水。如果出水清净,则离积水区较远;若浑浊,则离积水区已近。

矿井水害的预防措施;

预防水害的预防措施可以概括为防、排、探、放、疏、截、堵7个字。

防:即井上下防水设施及防水措施;

排:即井下排水设施和排水能力;

探:即井巷探水;

放:即对老空区积水、可疑水源采取放水,或超前放出顶板水;

疏:即疏水降压或疏干有害含水层;

截:即留设各种防水煤柱隔阻有害水源;

堵:即注浆堵住水口,或加固裂隙带,充填溶改造含水层,加固底板度。

1、强化水文地质勘查

建井前的水文地质勘查时整个煤矿生产的指南针,但是由于一些煤矿任意更改钻孔深度,或者减少钻孔数量,加之野外数据采集和数据处理存在一定局限,最终导致这些煤矿水文地质资料的详细程度和可靠程度较低,尤其是有些地质资料没有对相关的地表水、岩溶水对开采的影响作出充分评价,甚至水文地质边界不清,矿井涌水量预测存在较大误差等因素都会给矿井安全生产带来很大隐患。因此强化建井前的水文地质勘查是煤矿安全必须做足的功课,特别是对于地质结构较为复杂的矿井尤为重要。

2、地面防治方法与措施

矿井水害灾害的地面防治措施主要有三种:挖沟排洪、堵塞通道、河流整治。

挖沟排洪,主要针对位于山麓和山前平原平原区的矿井,雨季常常遭遇山洪淹没井口和工业广场,或沿煤层、含水层露头带以及裂隙等进入,使矿井涌水量增大。一般应该在矿区上方垂直来水方向修筑排水沟,拦截山洪和浅部地下水,排洪沟大致沿地形等高线布置,并保持适当坡度,将水排至影响范围之外。

堵塞通道,是针对矿区地面塌陷坑、裂缝、洞穴等可能成为矿井充水的通道,用粘土、水泥填堵,对于较大的塌陷坑、裂缝,下部充以碎石,上部覆盖粘土夯实并稍高出地面,以防水流渗入。

河流整治,当矿区内有河流通过,并威胁矿井生产时,采取河道改道或铺整河底等措施制制止或减少河水渗入,从而影响矿井涌水量。

3、井下防治方法与措施

煤矿井下水害防治措施主要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。

当井下掘进接近溶洞、含水断层、含水丰富的含水层,接近可能与河流湖泊、含水丰富的含水层、大量积水的采空区相通的断层时,接近被淹井巷或者积水采空区等情况时,必须超前探水,做好水害的应对措施。

修建防水闸门、防水墙、注浆等措施一般用来阻断水源。其中水文地质复杂或有突水危险的矿井,必须在井底车场两端设置放水闸门。防水墙则一般用来封堵充水工作面或采矿场、老空区、与地表水体连通的巷道。采用注浆堵水,将水泥浆注入岩石裂隙孔洞来阻隔水源。决定注浆成败的关键在于:合理确定堵水部位,选择注浆材料,确定施工方法。

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。

探放水注意事项;

1、探水与掘进如何配合

(1)双巷掘进交叉探水。当掘进上山时,如果上方有积水区,则巷道三面受水威胁,一般采取双巷掘进交叉探水。双巷之间每隔50m左右掘一条联络巷,作为安全躲避地点。一巷探水时,另一巷掘进,两巷探水与掘进相互交叉进行,直至巷道达到设计终点而结束。

(2)双巷掘进单巷超前探水。在倾斜煤层中掘进巷时,一般是用上方巷道超前探水的方式。

(3)平巷与上山配合探水:在同一煤层内,上部掘进上山,此时应先探水掘进平巷,然后再掘进上山,这样可避免上山掘进的危险性,又可减少上山掘进的探水工作量。

(4)隔离式探水。在水量大、水压强、煤层松软和节理发育的情况下,直接探水很不安全,需要采取隔离方式进行探水,如掘石门时,在石门中预先探放积水;或在巷道掘进迎头砌隔水墙,在墙外探水;此外,当相邻的煤层间距大于20m时,还可采用隔离层打孔的方法,探放另一煤层的老空积水。

2、探水巷道掘进时应采取哪些安全措施

(1)探水巷道的掘进断面不宜过大,以缩小受压面积。同时应有两个安全出口,用于通风、流水和意外情况下人员撤退,一般情况下应双巷掘进,必要时在横贯之间开掘安全躲避硐室;

(2)掘进巷道的坡度不准起伏不平、以免低处的水流不出,施工人员有被堵截的危险;

(3)掘进工作面遇到透水征兆时,必须停止前进,加固支架,并将人员撤到安全地点,向调度室值班人员汇报;值班领导应组织有关人员到现场查看,分析情况,如果情况紧急,必须立即发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员;

(4)上山方向的水害未消除或正在探水时,为保证下山工作人员的安全,应暂停其工作,等水害威胁消除后再继续工作;

(5)探到老空并已放水的掘进工作面,如果不能马上与老空掘透而在几天后再掘进时,应重打2~3个检查孔,以免原有钻孔坍塌堵塞重新积水,切不可冒然掘进;

(6)探水巷道必须严格掌握巷道掘进方向,沿着探水孔的中心线掘进,以免造成超前距和帮距缩小而遭遇老空透水,如因地质变化必须偏离时,就进行补充钻探或采取其它措施予以补救;

(7)大部分积水已经放过,在掘进时,还应注意盲巷老空积水或因断层的隔离而形成的孤立积水区;

(8)合理选择巷道掘进的爆破方法,在探水眼严密掩护下,且保持设计超前距和帮距时,可以采取多打眼、少装药、放小炮的方法,以利保持煤体抗压强度;

(9)严格执行三不装药制度:炮眼或掘进头有出水征兆、超前距离不够或偏离探水方向、掘进头支架不牢固或空顶超过规定时不装药;

(10)为了预防探 放后重新积水造成事故,上山巷道或坡度大的穿层斜石门掘进老空放炮时应将所有人员撤到联络横贯或下边平巷;

(11)在掘进打眼沿钻杆向外流水时,应停止工作,不准拔出或晃动钻杆,要设法固定,并向调度室报告,听候处理;

(12)老空放水后允许恢复掘进时,还必须充分注意:当掘到离老空区3~5m处应先用煤电钻打2~3个检查孔进行再次检查,只有在证实积水确已放净后方可揭露老空;揭露老空时,要先用小断面巷道从放水钻孔上方与老空做透,还要注意处理瓦斯等有害气体;

(13)在受水威胁地区施工的所有人员,都必须熟悉避灾路线。懂得突水后急救知识;

(14)掘进中各班班长必须在掘进工作面交接班,交接剩余允许掘进的距离,严禁超越;

(15)掘到批准位置时,其最后0.5m停止放炮,用手镐采齐迎头,以利下次探水时,安全套管不致安设在被炮震松的煤、岩层内。

发生透水事故时的处理措施;

采掘工作在或其他地点发现有突水预兆时,必须发出警报,撤出所有受水威胁的人员。

最先发现透水的现场工作人员一方面报告矿调度室,另一方面迅速组织抢救。打木垛或用密集柱,堵住出水点,防止事故继续扩大;水势猛来不及进行加固时,人员应向高处撤退,安全出井。

井下突然突水,破坏了巷道中的照明和避灾路线上的指示牌,人员一旦迷失方向,必须朝着有风流通过而又能通达地面的上山巷道方向撤退,切勿进入独头下山巷道。

透水后现场人员撤退时的注意事项;

(1)透水后,应在可能的情况下迅速观察和判断透水地点、水源、涌水量、发生原因、程度等情况,根据灾害预防和处理计划中规定的撤退路线,迅速撤退到透水地点以上的水平,而不能进入透水点附近及下方的独头巷道。

(2)行进中,应靠近巷道一侧,抓牢支架或固定物体,尽量避开压力水头和泄水流,并注意防止被水中流动的泥石和木料撞伤。

(3)如透水破坏了巷道中的照明和路标,迷失行进方向时,遇险人员应朝有风流通过的上山巷道方向撤退。

(4)在撤退沿途和所经过的巷道交叉口,应留设指示行进方向的明显标志,以提示救护人员的注意。

(5)如惟一的出口被水封堵无法撤退时,应有组织地在独头工作面躲避,等待救护人员营救。严禁盲目潜水逃生等冒险行为。

透水后被围困时的避灾自救措施;

(1)当现场人员被涌水围困无法退出时,应迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾,或选择合适地点快速建筑临时避难硐室避灾,迫不得已时,可爬上巷道中高冒空间待救。如系老窑透水,则须在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘,防止被涌出的有毒有害气体伤害。进入避难硐室前,应在硐室外留设明显的标志。

(2)在避灾期间,遇险矿工要有良好的精神心理状态,情绪安定、自信乐观、意志坚强。要做好长时间避灾的准备,除轮流担任岗哨观察水情的人员外,其余人员均应静卧,以减少体力和空气消耗。

(3)避灾时,应用敲击的方法有规律、不间断地发出呼救信号,向营救人员指示躲避处的位置。

(4)被困期间断绝食物后,即使在饥饿难忍的情况下,也应努力克制自己,决不嚼食杂物充饥。需要饮用井下水时,应选择适宜的水源,并用纱布或衣服过滤。

(5)长时间被困在井下,发觉救护人员到来营救时,避灾人员不可过度兴奋和慌乱,以防发生意外。

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