礦山防治水最專(zhuān)業(yè)知識(shí)都在這了
水害是威脅礦山生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一
隨著雨季來(lái)臨,降水頻繁襲來(lái)
我們來(lái)了解一些
水害的相關(guān)知識(shí)和如何做好礦山防水治水工作
礦井水的來(lái)源
水進(jìn)入礦井的過(guò)程叫礦井充水。礦井充水的必備條件是必須有水源和充水通道。具備了這兩個(gè)條件,即能造成礦井充水。
礦井水的來(lái)源可分為地表水源和地下水源以及老空積水三類(lèi)。
地表水源
大氣降水、冰雪融化是地表水的主要來(lái)源。在開(kāi)采地形低洼且埋藏較淺的礦體時(shí),地表水容易從井口、低洼地帶、舊鉆孔或采空區(qū)形成的地面塌陷區(qū)流入礦井。大氣降水有明顯的季節(jié)性,并與開(kāi)采深度、地質(zhì)構(gòu)造、采礦方法等有關(guān)。如果井下巷道有斷層、.裂隙、石灰?guī)r溶洞,礦區(qū)井田附近的江河、湖泊、池沼、水庫(kù)、廢棄的露天凹地等地表水可能進(jìn)入井下。
地下水源
地下水是礦井充水最經(jīng)常最主要的水源。大氣降水等地表水也是補(bǔ)給地下水的來(lái)源。流入礦井的地下水大致可分兩部分:一是靜儲(chǔ)量,它是巖石孔隙中已存在的水量,只有靜水量的礦井涌水,隨著不斷的排水而不斷減少,甚至可能被疏干。二是動(dòng)儲(chǔ)量,即靜儲(chǔ)量減少后,地表水或其它水流不斷補(bǔ)給的水量。若地下水的補(bǔ)給條件好,動(dòng)儲(chǔ)量大,排水量長(zhǎng)期不會(huì)減少。
地下水按其含水層的空隙性質(zhì)及其埋藏條件又可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水、潛水和自流水。
1、孔隙水
存在于巖層孔隙中的地下水,主要是流砂層和礫石層中的水,一般分布在第四紀(jì)松散巖層中,也可存在于部分疏松第三紀(jì)沉積物和基巖風(fēng)化殼中??紫端酁闈撍?,對(duì)建井,露天開(kāi)采和淺部開(kāi)采都有一定的影響。
2、裂隙水
存在于基巖裂裂隙的水。基巖中的裂隙有原生裂隙、風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙。原生裂隙主要出現(xiàn)在某些巖漿巖中;風(fēng)化裂隙主要分布在基巖淺部;構(gòu)造裂隙分布廣、延伸遠(yuǎn),特別是在脆性巖石中比較發(fā)育,對(duì)礦井充水有一定影響。斷層破碎帶以及巖漿巖與圍巖接觸帶,有時(shí)可存大量地下水,而且成為地表水和地下水流入礦井的通道,尤其是斷層破碎帶,對(duì)礦井采掘工作影響較大。
3、巖溶水
存生于巖石溶洞中的地下水。在石灰?guī)r和白云巖等可溶性巖層中,都含有巖溶水,它的特點(diǎn)是水量大,運(yùn)動(dòng)快,在垂直和水平方向上都具有分布不均勻的特性,有時(shí)可形成地下河。在人類(lèi)生活中它是良好的水源,在礦山生產(chǎn)中則是礦井充水、危害安全生產(chǎn)的重要因素。
4、潛水
埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定的隔水層以上的地下水。
5、自流水
充滿(mǎn)兩個(gè)隔水層之間的地下水。當(dāng)鉆孔從地面打穿隔水頂板時(shí),自流水便涌入孔內(nèi),并不斷上升,直至一定高度保持穩(wěn)定或噴出地表。這說(shuō)明自流水具有壓力,所以又稱(chēng)承壓水。自流水多靠大氣降水等地表水、潛水補(bǔ)給。自流水(尤其是巖溶自流水)是威脅礦井生產(chǎn)安全的主要隱患。
老空水
是古代和近期的采空區(qū)及廢棄巷道,由于長(zhǎng)期停止排水而積存的地下水。老空水象是一個(gè)個(gè)地下水庫(kù),一旦巷道揭露或巷道與老窯之間的礦(巖)柱強(qiáng)度小于它的靜水壓力時(shí),就會(huì)象水庫(kù)大壩垮了一樣,突然淹沒(méi)“下游”,同時(shí)伴有硫化氫、二氧化碳、放射性氣體和沼氣等有毒有害氣體涌出。
礦井水害
礦井水害是指在礦井基建和礦床開(kāi)采的過(guò)程中,由于開(kāi)采工作引起巖層的移動(dòng)、破壞,產(chǎn)生與水源相通的裂縫。掘進(jìn)井巷時(shí),穿透含水層或溶洞。加上礦床水文地質(zhì)資料掌握不詳或測(cè)量錯(cuò)誤,盲目施工而穿透積水舊巷,井巷出口位于洪水水位以下和地表水、雨雪水通過(guò)各種滲漏通道進(jìn)入井下等原因,造成礦井積水、涌水。當(dāng)水量超過(guò)礦井企常排水能力時(shí),則釀成水患。
礦井水害有透水、涌水、突水三種
常見(jiàn)的水害有:
開(kāi)采江、河、湖泊、水庫(kù)地表水影響范圍內(nèi)的礦脈(或煤層)時(shí),以及雨季洪水暴發(fā)水位高出攔洪堤壩或沖毀井口圍堤時(shí),水直接灌入礦井。
井筒在沖積層或經(jīng)含水層中開(kāi)鑿時(shí),如果事先不進(jìn)行處理,就會(huì)涌水,特別是從砂礫層、水砂層一齊涌出時(shí),可造成井壁塌陷、沉陷、井架偏斜。
在頂板破碎的煤層(礦林)中掘進(jìn)巷道,因放炮或支護(hù)不好發(fā)生冒頂,或回采工作面上方防水巖柱尺寸不夠,當(dāng)冒落高度和導(dǎo)水裂縫與湖泊河流等地表水或強(qiáng)含水層溝通時(shí),便會(huì)造成透水。
巷道掘進(jìn)與斷層另一盤(pán)強(qiáng)含水層打通,就會(huì)造成突水。若斷層帶巖石破碎,各種破碎面或石灰?guī)r裂隙溶洞較發(fā)育,突水威脅就更大。
由干隔水巖(煤)柱的抗壓強(qiáng)度抵杭不住靜水壓力和礦山壓力的共同作用,巷道掘進(jìn)后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變形,引起底板承壓水突然涌出。
石灰?guī)r溶洞塌落形成的陷落柱內(nèi)部巖石破壞,往往構(gòu)成巖溶水的垂直通道。當(dāng)巷道與它掘通時(shí),’幾個(gè)含水層的水同時(shí)大量涌出,造成淹井。
勘探鉆孔封孔質(zhì)量不好,成為各水體之間垂直聯(lián)系的通道。當(dāng)巷道或采場(chǎng)與這些鉆孔相遇時(shí),地表水或地下水就會(huì)經(jīng)鉆孔進(jìn)入礦中,造成涌水。
回采工作面或巷道遇到老空或舊巷道的積水區(qū)時(shí),會(huì)在很短時(shí)間里涌出大量的水。
發(fā)生礦井水害的根本原因:
礦區(qū)和礦井水文地質(zhì)情況不清,勘探不足,未認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查測(cè)定,缺乏必要的圖紙資料。
采掘工程接近積水空區(qū)、充水?dāng)鄬?、含水層等地帶時(shí),不執(zhí)行探水放水規(guī)定,盲目施工。
亂采亂挖破壞了防水煤柱和巖柱,或井巷布置在接近強(qiáng)含水層等水源地帶。施工后在礦山壓力和水壓的共同作用下,發(fā)生頂?shù)装逋杆?/p>
積水地帶位置測(cè)量錯(cuò)誤、資料不全,或巷道掘進(jìn)方向偏離探水鉆孔的方向,結(jié)果巷道與積水地帶掘透。
井下水泵房水倉(cāng)容積或水泵設(shè)計(jì)排水能力偏小,不能應(yīng)付大量涌水,或水倉(cāng)泥砂沉積過(guò)量,容積減少,造成涌水淹井。(六)井下未構(gòu)筑防水墻、防水閘門(mén)或防水構(gòu)筑物失效。
透水兆
井下發(fā)生水害之前,一般出現(xiàn)一些異?,F(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱(chēng)之為透水兆。大致有以下幾種:
巷道壁或煤壁結(jié)露,俗稱(chēng)“拉汗”。
工作面溫度下降,產(chǎn)生霧氣或煤層變冷。
煤層發(fā)潮、發(fā)暗,失去光澤。
從積水區(qū)通過(guò)裂隙漏入工作面的沼氣、二氧化碳、硫化紅等有害氣體增加。
礦山壓力加大、淋水現(xiàn)象嚴(yán)重,或底板鼓起并有滲水。
出現(xiàn)壓力水流,表明距離水源較近,或礦體有水?dāng)D出并產(chǎn)生“嘶嘶”聲,有時(shí)尚能聽(tīng)到空洞泄水聲。
采場(chǎng)或巷道壁“拄紅”,水的酸度大,水味發(fā)澀并有臭雞蛋味。
礦山防水治水
《礦山安全條例》有關(guān)條款對(duì)礦山防水作了明確規(guī)定。礦山防水治水主要是利用各種方法杜絕或減少水流入礦中,措施分地表防水和井下防水治水兩個(gè)方面。
1、地表防水:是指在地面修筑防水工程。
主要措施有:
慎重選擇工業(yè)廣場(chǎng)及坑口位置。井口和工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)主要建筑物、地面設(shè)施的標(biāo)高應(yīng)高出當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位,若受地形限制應(yīng)采取補(bǔ)救措施。
河流改道。井田范圍內(nèi)的河流、湖泊、溝渠應(yīng)盡可能疏千,或?qū)⒑恿饕龅V區(qū)。如果改道困難,也可將井田內(nèi)河道取直,以盡量減少滲透通道和礦柱損失。
在河流不能改道時(shí),鋪設(shè)不透水人工河床,或局部填塞裂隙,以制止河水漏失。
挖排水溝。通常在井田外緣或漏水區(qū)的上方迎水流方向修筑排水溝,將水引出井田。
填塞漏水通道。地面洼地、塌陷裂縫、基巖裂隙、溶洞、廢棄鉆孔、古井等,都可能成為地表水直接或間接流入井下的通道。因此,必須采取防止積水的措施。對(duì)于面積不大的洼地、塌陷區(qū),可用粘土填平夯實(shí),并使之高出地面;對(duì)面積較大的洼地則應(yīng)采取疏干排水措施。在雨季汛期之前,應(yīng)注意防汛檢查。
2、井下防水治水
防治礦井水害采取“以防為主,防治結(jié)合”的原則。通常情況下,井下多采用防、排、探、放、截、堵等綜合方法。不管采取什么辦法,首先必須做好礦井地質(zhì)工作和水文觀測(cè)工作,其中以弄清老窿、沖擊層厚度、斷層和裂隙、礦井的含水層、隔水層、鉆孔等情況為重點(diǎn),然后針對(duì)具體情況,選擇采取以下措施:
井下探水。為了進(jìn)一步探明水文情況,確切掌握水源位置和距離,在采掘工作之前,需要探水。邊看邊掘是預(yù)防透水的重要措施。具體講,在掘進(jìn)接近
含水的斷層、流砂層、礫石層、溶洞或陷落柱時(shí),以及接近與地表水體或與鉆孔相通的地質(zhì)破碎帶、積水的老窿、舊巷和灌過(guò)泥漿的采空區(qū),必須探水前進(jìn)。
采用邊探邊掘的方法時(shí),必須使鉆孔深度超前于巷道掘進(jìn)距離,使工作面前方經(jīng)常有不小于20米的保護(hù)礦柱。在薄礦體內(nèi)可適當(dāng)縮短距離,但一般不得小于5米;巖石中的探水鉆孔則需超前5-10米。鉆孔的深度一般為40米左右。
疏干。即把含水層中的水位降到生產(chǎn)工作面標(biāo)高以下,或有計(jì)劃地將水源和水部分或全部疏出,從而徹底消除在采掘過(guò)程中涌水的可能性。疏干是礦井防水最積極、最有效的措施,根據(jù)不同情況可采用地面預(yù)先疏千、鉆孔疏干和巷道疏干三種形式。
截水。為了使井下局部涌水不致危及其它地區(qū),需要永久或暫時(shí)截住水源,將開(kāi)采區(qū)與水源隔離。截水措施有構(gòu)筑防水閘墻、防水閘門(mén)和留防水礦柱方法。
堵水。一般采用注漿法,就是將水泥槳或化學(xué)漿壓入地層空隙,漿液在空隙中擴(kuò)散、凝固、硬化;最后起到堵攔地下水源或加固巖層的作用。
水不僅對(duì)礦山造成直接危害,還是產(chǎn)生滑坡的主要因素之一。為了減輕或消徐水對(duì)邊坡巖體的影響,可同樣采用上述措施排除地表和地下水
井下水害的處理
一旦井下發(fā)生水害事故,在場(chǎng)者或最先知情者應(yīng)立即向上級(jí)報(bào)告,同時(shí)組織并下人員迅速撤退。人員必須按熟悉的避災(zāi)路線或朝著有風(fēng)流通過(guò)的上山巷道方向撤退。預(yù)先設(shè)計(jì)的避災(zāi)路線必須與地面相通。
處理水害,必須了解水害地點(diǎn)、性質(zhì)、涌水量、靜止水位、影響范圍、補(bǔ)給水源以及有影響的地面水體,同時(shí)還要了解事故前人員分布情況,礦井中有生存條件的地點(diǎn)及進(jìn)入該地點(diǎn)的可能通道,以便迅速組織搶救。根據(jù)所了解的積水量、涌水量,組織強(qiáng)排,并采用堵塞和灌漿堵水的辦法切斷補(bǔ)給水源,抑制井下涌水;搶救過(guò)程中要加強(qiáng)通風(fēng),切斷井下電源;排水后立即偵察災(zāi)區(qū),尋找遇誰(shuí)人員和搬運(yùn)設(shè)備。
救出傷員時(shí),要防止突然改變傷員已適應(yīng)的環(huán)境和生存條件,避免造成不應(yīng)有的傷亡
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