1、,中煤高级工程师蒋昭华,煤矿防治水技术,一、煤矿防治水技术二、井田地质含水层立体成像技术三、矿井水文自动检测报警系统四、现代化安全综合监测、管理系统,一、煤矿常见的水灾分析 二、发生矿井水灾的原因 三、井下透水的征兆 四、不同水源的透水特点 五、哪些情况下要探水 六、探放水作业安全措施 七、上山巷道探水注意事项 八、平巷及下山探水掘进注意事项 九，疏放水原则 十，截水技术 十一、透水后的安全措施,一、煤矿常见的水灾分析,开采江、河、湖、水库等地表水影响范围内的煤层时，一旦雨季因洪水爆发水位高出拦洪堤坝或冲毁井口围堤，水便会直接由井口灌人矿井。在顶板破碎的煤层中掘进巷道，因放炮或支护不好发生冒顶
2、；或回采工作面上部塌陷坑、防水岩柱尺寸不够，当冒落高度或导水裂缝与河湖等地表水或强含水层沟通时，会造成透水。巷道掘进时与断层另一盘强含水层打通，就会造成突水。断层带岩石破碎，各种破裂面及石灰岩裂隙溶洞较发育，突水威胁较大。,由于采掘地点离含水层太近，隔水岩柱的抗压强度小，抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用，巷道掘进后经过一段时间的变形，引起底板破裂承压水突然涌出。石灰岩溶洞塌落形成的陷落柱内部，岩石破坏，胶结不良，往往构成岩溶水的垂直通道。当巷道与它掘通时，会引起几个含水层水同时大量涌人，造成淹井。地质勘探时打的钻孔封孔质量不好，就成为各水体之间的垂直联系通道，当巷道或采面与这些钻孔相遇时，
3、地表水或地下水就会经钻孔进入矿井，造成强烈涌水。回采工作面或巷道遇到老空或旧巷道的积水区时，会在很短时间里涌出大量的水，也是煤矿常见且破坏性很大的一种水灾。有时也会造成人身伤亡。,二、发生矿井水灾的原因,发生矿井水灾的根源，在于水文情况不明、设计不当、措施不力或管理不善；人的思想麻痹也是一个原因。具体有以下几个方面：1，地面防洪、防水措施不周详，或有了措施不去认真执行，暴雨山洪冲破了防洪工程，致使地面水灌人井下；,2，水文地质情况不清，井巷接近老空、充水断层、陷落柱、强含水层，未事先探放水，盲目施工，造成突水淹井或人身事故；,3，井巷位置设计不合理，接近强含水层等水源，施工后在矿山压力和水压共
4、同作用下，发生顶底板透水；,4，小煤窑乱采乱掘，破坏了防水煤、岩柱，或者施工质量低劣，平巷掘进腰线忽高忽低，造成顶板冒落，接通了强含水层透水；5，积水巷道位置测量错误或资料遗漏、不准，新掘巷道与它打通；或是巷道掘进的方向与探水钻孔的方向偏离，超出了钻孔控制范围，就可能与积水区掘透；6，井下未构筑防水闸门，或虽有防水闸门但未顺利及时关闭，在矿井发生突水的情况下，不能起堵截水的作用；7，井下水泵房的水仓不按时清理，致使容量减少，或者水泵的排水能力不足，在矿井发生突水时，涌水量大于排水能力，持续的时间长，矿井就可能被淹没。8，麻痹大意。没有严格执行探放水制度，注浆质量不高。,三、井下透水的征兆,煤层
5、或岩层出水之前，一般都有一些征兆，如工作面变得潮湿，顶板滴水或淋水，岩石膨胀、底板鼓起，工作面压力增大，片帮冒顶，巷道断面缩小，支架变形等等。此外，比较明显的征兆还有：1，煤层里有“吱吱”的水叫声，甚至有向外滋水的现象，这是因为附近有压力大的含水层或积水区，水从煤层的裂缝向外挤出造成的。这是即将透水的危险征兆。2，煤层“挂汗”，就是煤层上结成小水珠，说明前面有地下水。3，工作面发潮，甚至有淡淡的雾气，由于水分蒸发吸热而使空气变冷，一进去就有阴凉的感觉，前面不远可能有地下水。,4，闻到工作面有臭鸡蛋气味，用舌头尝渗出来的水感到发涩，把水珠放在手指间摩擦有发滑的感觉，就可以肯定前面有老空水；另外，
6、老空水发红，很像铁锈水，如果发现煤壁上“挂红”，也是出水信号。5，以上说的这些征兆，并不是每个工作面透水之前都一定要全部出现，有时可能发现一个两个，个别情况下征兆不明显，这就要求我们仔细观察，认真辨别。如果事先发现了这些征兆，就应该把它们的位置在采掘工程图上标示出来，并与地质测量部门取得联系，请他们进一步探查清楚。6，如果在掘进或采煤过程中突然出现了出水征兆，有透水危险，要采取果断措施，撤离人员，躲避到安全地点，并及时向矿调度室汇报。,7，出现压力性流水。煤壁的冷凝水是半圆球形，压力水水线呈尖型。挖去一层煤壁，里面无水的是冷凝水汽。 8，淋水加大，顶板来压，底板鼓起，或者产生裂缝并出现渗水。
7、9，有害气体含量增加。积水区经常有瓦斯、二氧化碳、硫化氢伴随逸散。 10，煤层发潮，变暗。挖去一层煤壁，里面依然发潮，变暗的需要警惕。,四、不同水源的透水特点,井下有时会发生各种不同的突水现象，突水有大有小，情况各有不同。一旦遇有不正常出水现象，应当根据出水的特点，以便分析判断水源，尽早采取措施。1，老空水涌出，一般都从上而下，水有色有味，有浅红、浅黄、浅灰等颜色。煤壁挂红。由于老空水在地下封闭积存时间较长，流出时有臭味，用口品尝，不清谈不爽口，有涩味。突出时瞬时水量很大，其后水量迅速减小。,2，地表水渗入井下，其颜色随地表水的颜色而定，雨季洪水渗入井下一般浑黄，有时带有泥沙或地面的杂物，洪水
8、来临时（稍滞后一段时间）水量变大，雨水过后水变清、水量渐小。注意观察降雨气象。3，断层水突水。由于自然条件千差万别，其出水情况多种多样。弱含水层突水一般从岩层裂缝中涌出，水量小，水质清澈透明，无味，水量达到一定数值后开始稳定，如果不进行封堵，此水会变成长年流水，从而增加矿井涌水量。,4，强含水层突水多发生在深部，工作面靠近断层、岩层破碎带、陷落柱（一种竖向穿透诸多煤层、充填无序的大圆柱形堆积体）周围。强含水层突水一般也有水量由小变大的过程，有的先产生底鼓，从岩石裂隙中渗水，随底鼓和岩石裂缝加大水量变大，水有压力，翻水，由于周围岩石的摩擦开始水里灰白色，时而变清，时而变灰白色。底板稳定后水变清，
9、水无色无味，清凉可口。随突水口通道的加大，水量急剧上升，随高压水的大量喷出会再次造成岩层破裂，并伴有岩层和水交杂产生的巨响。这时在现场人员要尽快撤离。,五、哪些情况下要探水？,在有水害威胁的矿井，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，是防止井下水害事故的有效措施。在有水害威胁的地区进行采掘工作，由于勘探手段和客观认识能力有限，对地下含水条件掌握不清，都要坚持超前钻探，不可粗心大意。煤矿安全规程第286条规定：井下生产过程中，采掘工作面遇到下面任何一种情况时，必须确定探水线进行探水：(1)接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时。(2)接近溶洞、导水断层、含水层（流沙层、冲积层、各种承压含
10、水层）或导水陷落柱时。,(3)打开隔离煤柱放水时。(4)接近有出水可能的钻孔时。(5)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时。(6)接近有水的灌浆区时。(7)接近其他可能出水地区时。,六、探放水作业安全措施,井下探水是用钻机进行的。探水作业的好坏，不仅直接关系到探水人员的安全，而且影响到探放水周围地区甚至整个矿井的安全。所以，应该按照煤矿安全规程的要求，施工中特别注意以下事项：1，探水工作面要加强支护，防止高压水冲垮煤壁及支架；2，事先检查并维护好排水设备，清挖水沟和水仓，以便在出水时使水仓有相当大容积的缓冲余地；3，在探水工作面或工作面附近安设专用电话，遇有水情及时同矿
11、井调度室汇报；4，探水工作面要经常检查瓦斯，发现瓦斯超过1%时要立即停止打钻，切断电源，撤出人员，然后加强通风吹散有害气体；,5，在水压较大的地点探水时，应预先开掘安全躲避硐，规定好联络信号及人员的避灾路线；6，打钻时钻孔中水压、水量突然增大，以及出现冲顶钻具等异常情况时，不要移动或拔出钻杆，应马上将钻杆固定。还应派人监视水情和报告矿井调度室，不得擅自放水。如果情况危急时，要立即撤出受水威胁地区的所有人员，然后采取措施，进行处理；7，探水钻机后面和前面给进手把活动范围内不得站人，以防止高压水将钻杆顶出伤人，或者手把翻转打人；8，钻眼内水压过大时，应该采用反压、防压和安设防喷装置的方法钻进，控制
12、钻杆不被高压水猛然冲出，确保钻探安全。,七、上山巷道探水注意事项,采掘煤层有老空威胁的地区上山掘进必须探水，因为水害威胁较大，施工必须十分小心。按探水设计，上山煤巷掘进的探水孔应布置成扇形，扇形群孔每组孔之间的夹角不能太大、也不能太小，一般以100150为宜。中间沿巷道前进方向一组，两侧各两组，煤层厚度大于2米时一般每组孔数不少于3个，煤厚增大时孔数还要增加。沿顶板掘进的煤巷，探水孔除有平行顶板的钻孔外，其余钻孔应依次向下斜，并最少有一个孔见到煤层底板。沿煤层底板掘进的巷道，钻孔应依次向上斜，并保证要有一个钻孔见到煤层顶板。,探水的起点： 1，采空区、老塘、老巷、废弃硐室积水区位置准确，水压不
13、超过918kPa，探水起点最小距离煤层中不小于30m，岩层中不小于20m米。 2，推断可能有积水区，但不能确定边界时，最小距离不小于60米。 3，掘进附近有断层或陷落柱，探测距离不小于20米。 4，石门揭开含水层前，探水距离不小于20米。,钻孔深度与超前距离 煤层中钻孔超前距离不小于20米，岩层中钻孔超前距离510米。 钻孔深度一般40米，每打一次钻，可以掘进20-30米。,探水钻探过程中应时刻注意钻孔内情况，发现煤岩变软，钻杆推进突然感到轻松，或顺钻杆出水增大时，要特别注意，立即停止钻进，不要拔出或移动钻杆。现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果拔出钻杆，钻眼会被流水冲大，水
14、量无法控制，造成透水事故。当探水孔孔深小于5米时孔内大量出水，说明距离积水已经很近；如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定，在巷道正前打牢点柱，保护煤壁和顶板，不使煤壁被水冲垮。人员应尽快撤离现场，另选安全地点对此处积水进行探放。探水过程中如发现钻孔透老空无水，应支即检查是否有有害气体喷出。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过 煤矿安全规程规定，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。,八、平巷及下山探水掘进注意事项,在倾斜煤层中掘进平巷时，一般都采用双巷掘进、单巷超前探水的方法。也就是用上方靠近老空的巷道超前探水，超前下巷一段距离。探水钻孔一般向正前方和上帮方
15、向打孔。巷道坡度多采用正坡施工，为使水流畅通，不要随意改变坡度。探水区平巷，一定要按设计腰线施工，如果腰线掌握不好，容易产生积水，严重时还能堵死巷道。如果煤层倾角很小，所有平巷都应探水，探水孔数量也应加多。在平巷掘进过程中遇到断层，必须慎重对待，向断层另一盘打钻探水，不可冒险掘过断层。,下山巷道掘进，除注意工作面和两帮来水外，要特别防止背后出水。同一采区同时有很多掘进巷道在施工，在高处施工的掘进工作面或探水孔，必须保证不向下山灌水。如果上面工作面有突水的可能、并且不能保证下山工作人员安全时，下山工作面应停止工作，不得有人员停留。回采工作面一般不容易出水，因此常常被人们忽视。但在长壁沿走向开采的
16、情况下，一旦发生工作面出水，上安全出口同时也被堵塞，这时工作面的人员将无路可退。所以，必须保证工作面特别是上顺槽的规格质量，上安全出口要通畅无阻。,九，疏放水原则,在探明矿井水源之后，根据水源类型不同的疏放水方法，有计划、有准备地将威胁矿井安全生产的水源放干。防治矿井水灾最有效。1）采空区水的疏散方法（I）直接放水。当水量不大，不会超过矿井排水能力时，可以利用钻孔直接放水。 （2）先堵后放。采空区与溶洞或其他水源有联系，动水储量大，应该先堵住出水点，然后排放。 （3）先放后堵。补给源不大时采用的方法。(4)先隔后放。当采区位于不易泻水的山洞或沙滩洼地之下，雨季渗水量过大，应暂时隔离，做好排水准
17、备工作后再排放。,十，截水技术,探到水源后由于条件限制无法放水，便利用防水墙、防水闸门、防水煤柱或岩柱等设旋，永久地或临时地截住水源，将采掘区与水源隔开。使局部地点涌水不至于威胁其他区域。1，防水墙是井下防水、截水的一种设施。用于隔绝积水区或有透水危险的区域。临时防水墙作为应急之用和为砌筑永久性防水墙服务。防水墙的形状，可分为平面形防水墙、圆柱形防水墙、球面形防水墙和多段防水墙。2自动防水闸门。在发生突水时需要堵截而平时需要行人和通车的巷道中。是防止水灾的重要工程。煤矿安全规程规定：水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，必须在井底车场周围设置防水闸门。在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置
18、防水闸门后方可掘进。,在井底车场设置防水闸门的目的是：保护井筒、井底车场和排水设施不被水淹，便于恢复生产。在有突水危险地区设置防水闸门的目的是：进行分区隔离，在采区或巷道发生突水时，阻止灾情扩大。煤矿安全规程规定：防水闸门必须灵活可靠，并保证每年进行2次关闭试验，其中1次应在雨季前进行。3防水煤柱(岩柱) 对于井上下的各种水源，在一般情况下都应尽量疏干或堵塞其入井通道，彻底解除水的威胁，但这样做有时是不合理的或不可能的，因此采取留设一定宽度的防水煤(岩)柱的方法来截住水源。一般在下列情况下需要留设防水煤(岩)柱。(1)相邻矿井的分界处，必须留有防水煤柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留设防水
19、煤柱(2)井田内有与河流、湖泊、溶洞、含水层等有水力联系的导水断层、裂隙(带)陷落柱时，必须找出其确切的位置，并按规定留设防水煤(岩)柱。,十一、透水后的安全措施,1）当矿井中某地点发生透水时，现场人员一定要发扬临危不惧的精神，沉着镇静、果断有序地采取有效措施妥善处理，具体要求如下。(1)立即报告矿调度室或矿井领导人。(2)设法堵住透水点。人员必须听从班组长指挥，在班、组长或老工人的指挥下，尽量就地取材加固工作面(如打木垛和堆集支柱等)，设法堵住出水点，防止事故继续扩大。(3)迅速撤离险区。如果水势太猛，无法堵住出水点，也来不及加固工作面时，则应有组织地沿着预定的避灾路线迅速撤至上一水平或地面
20、。切莫惊慌失措误入独头下山巷道；撤离过程中，当发现有硫化氢等有害气体逸出时，要注意防止中毒。(4)避难待救。井下人员万一来不及撤至安全地点时，可找一独头上山，暂时避难待救。,被困待救人员应保持镇静，避免体力过度消耗。如果是多人遇难，应发扬团结互助精神，共同克服一切困难，要坚信组织上一定会设法营救，坚信一定能够安全脱险。突水时，人员应撤退到上一个水平或地面。在制定有水害威胁地区的安全措施时，应包括人员的避灾路线。这条路线选好之后。应向这个地区的所有人员进行贯彻，在平时还要利用上下井的机会让工人多熟悉几次。在巷道交岔点应设有路牌，并设有灯光照明，上山独头巷道的路牌上应标有“此路不通”的字样。井下突
21、然突水，破坏了巷道中的照明和安全退路上的指示牌，人员一旦迷失方向，必须朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。这些上山巷道必须与地面相通。,矿井透水后的自救与互救,1)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的地点、水源、涌水量、发生原因、危害程度等情况，根据事故应急处理预案中规定的撤退路线，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，抓牢支架或其他固定物体，尽量避开压力水头和泄水流，并注意防止被水中滚动的矸石和木料撞伤。(3)如透水破坏了巷道中的照明和路标，迷失行进方向时，遇险人员应朝着有风流通过的上山巷道
22、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)人员撤退到竖井，需从梯子间上去时，应遵守秩序，禁止慌乱和争抢。行动中手要抓牢，脚要蹬稳，切实注意自己和他人的安全。(6)如果唯一的出口被水封堵无法撤退时，应有组织的在独头工作面躲避，等待救护人员的营救。严禁盲目潜水逃生。,2)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
23、难硐室前，应在硐室外留设明显标志。(2)在避灾期间，遇险矿工要有良好的精神状态，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，其余人员均应静坐（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、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。,2) 抢救措施。矿调度室和矿井领导人接到透水报告后，应立即启动透水应急
24、预案，并迅速采取下列抢救措施。(1)立即报告上级有关部门。(2)通知矿山救护队做好抢险救灾准备，到达指定位置，随时调用营救遇难人员。(3)核查井下工作人员，如发现有人被堵于井下，首先应制定营救措施，及时组织力量，抢救遇难人员，为此，要判断人员可能的躲避地点，根据涌水量和排水能力，估计排水所需时间。当判断有人被堵在高于积水面的独头上山巷道时，必要时可通过地面钻孔向井下输送食物等。(4)关闭有关的防水闸门，开动全部排水设备，争取在最短的时间内排除积水。在关闭防水闸门时，必须清查人员是否全部撤出。对尚未关闭但涌水量增大水面升高时需要关闭的防水闸门，要派专人看守，清理淤渣，拆除短节轨道，做好准备，待命
25、关闭。,(5)立即通知泵房人员，将水仓的水位降到最低程度，以争取较长的缓冲时间。(6)加强通风，排出透水涌出的有害气体，并经常检查其浓度变化情况。(7)地质人员准备好所有图纸，分析判断突水来源和最大突水量，测量涌水量及其变化，察看水井及地表水体的水位变化，判断突水量的发展趋势，采取必要的措施，防止淹没整个矿井 (8)检查维护所有排水设施和输电线路，了解水仓现有容量。果水中携带大量泥砂和浮煤时，应在水仓进口处的大巷内分段筑临时挡墙，使其沉淀，减少水仓淤塞。在水泵龙头被堵塞时，组织人员下水清除龙头上的杂物(9)根据涌水的发展趋势，及时通知受涌水威胁区域的人员，让井下所有人员迅速向安全地点转移，直至安全出井。,谢谢大家,
