水害防治措施

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盘县断江胜金山煤矿
矿井水害防治安全技术措施
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前言
近年来，重特大水害事故仅次于瓦斯事故，列为五大自然灾害之首；特别是乡镇企业或个体企业，对防范自然灾害引发的事故重视不够，防治体系不牢固，主体责任不落实，重特大安全事故时有发生。

为贯彻落实《煤矿防治水规定》（国家安全监督管理总局第28号令），努力构建防治水长效机制，不断提高矿井防灾抗灾能力，提升矿井防治水工作水平和技术水平，特编制《矿井水害防治安全技术措施》。

一、矿井水害的危害
矿井水害的危害很大，主要有以下几个方面：
1、恶化生产环境。

矿井水可造成巷道积水，顶板淋水和老窑积水使工作面及附近巷道空气潮湿，工作环境恶化，影响工人身体健康。

2、增加排水费用（增加了生产成本）。

在矿井生产建设中，矿井水量的大小直接关系到排水设施、设备和排水费用，不仅造成原煤吨煤成本增加，而且给生产管理工作增加了难度。

3、缩短生产设备的使用寿命。

矿井水的存在对金属设备、铁轨和金属支架产生腐蚀作用，缩短其使用寿命。

4、损失煤炭资源。

为防止矿井水的威胁，有时需留设防水
煤柱，影响煤炭资源的回收和充分利用，有的甚至无法再开采。

5、引起瓦斯积聚、爆炸或硫化氢中毒。

如果发生老空区、老煤窑突然透水，聚积在老空区内的瓦斯和硫化氢会随水而出，涌出的瓦斯若达到爆炸浓度，遇高温火源就会发生爆炸，而人们呼吸到了剧毒的硫化氢，重者就会造成死亡。

6、一旦失控，造成淹井及人员伤亡。

矿井涌水量一旦超过排水能力或突然涌水，轻者淹井停产，重者矿毁人亡。

二、水害发生的原因
矿井水害事故的原因分析是一个极其复杂的课题。

矿井水的形成，一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致；有时是由于充水通道将水源与巷道或采掘工作面沟通，造成矿井突水。

1、工程技术方面的原因
（1）地面防洪、防水措施不当。

防洪设施在设计、施工方面有缺陷，达不到防洪要求标准，或防洪设施失效，以及地面塌陷、裂隙未处理，使地面洪水由井巷、塌陷、裂隙等通道进入井下水害。

（2）水文地质情况不清，井巷或采掘工作面接近充水断层、强含水层、岩溶陷落柱，含水溶洞、老空积水等充水水源和充水
通道时，未采取任何措施，而造成透水事故。

（3）井巷位置不合理，设计中将井巷置于水文地质条件复杂或离强含水层太近，导致顶、底透水。

（4）工程质量低劣，致使井巷塌落冒顶、跑砂、透水。

封闭不良的各种钻孔有时也可导致透水。

（5）乱采滥挖破坏防水煤柱造成矿井透水。

（6）测量误差导致巷道进入采空区积水而透水。

（7）排水设备能力不足，或机电事故而造成淹井。

（8）防水闸门未按要求设计修建；或质量低劣不能起到防水作用；或由于不注意日常维护和试验，当井下出现灾情时无法发挥作用而淹井。

（9）排水设施平时缺少维护，如水仓、水管、水沟不按时清理，突水时失效而导致淹井。

2、管理方面的原因
（1）由于相对于其他事故来讲，水灾事故发生率不是很高，容易使人思想麻痹，特别是各级管理人员如果对水害没有充分的认识，往往会导致发生不该发生的透水事故。

（2）由于人力物力的不足，致使许多水文地质情况不清，相应防范措施跟不上而发生透水事故。

（3）不能严格执行“有疑必探、先探后掘”的基本原则，心存侥幸。

员工安全技术素质低，没有通过各种形式的培训，职
工没有掌握透水预兆、避灾自救方法等基本知识，致使发生水害引起人员伤亡和财产损失。

（4）对各种防水工程质量验收把关不严，未按《规程》规定定期检查，及早发现隐患、及时整改。

（5）对以水为介质的泥浆、泥石流，以及以水为载体的有害气体的危害认识不足。

三、影响矿井涌水量的因素
1、充水岩层的出露条件和接受补给条件
充水岩层的出露条件，包括它的出露面积和出露的地形条件。

前者限接受外界补给水量的范围，显然，出露面积愈大，则吸收降水和地表水的渗入量就愈多，反之则少；后者指出露出的位置、地形的坡度及形态等，它关系到补给水源的类型和补给渗入条件。

2、矿井边界条件
一个矿井的周边大多是不同边界组合而成，故它们的形状、范围、水量的出入直接控制了矿井的涌水量。

若矿井的直接充水含水层的四周均为强透水边界（富水断层、地表水、强含水层），在开采条件下，区域地下水或地表水可通过边界大量流入矿井，
供水边界分布范围越大，涌入的水量愈多、愈稳定。

如果周边由隔水边界组成，则区域地下水与矿井失去水力联系，开采时涌水量则较小，即使初期涌水量较大，也会很快变小，甚至干涸。

除矿井周边外，煤层顶底板的隔水或透水条件同样对矿井地下水的补给水量起控制作用。

(1)煤层及其直接顶底板的隔水或透水条件，是影响矿床充水强度的关键因素之一。

最理想的条件是煤层直接顶底板均是可靠的隔水层组成的剖面边界，即无外部水源补给，矿井涌水量小。

(2)顶底板的隔水能力。

当煤层上覆和下伏有强含水层或地表水体时，则顶底板的隔水能力是影响矿井充水的主要因素，它取决于隔水层的岩性、厚度、稳定性、完整性和抗张拉强度。

3、地质构造条件
地质构的类型（褶皱或断裂）和规模，对矿井充水强度亦起着控制作用。

褶皱构造往往构成承压水盆地或地储水构造，构造类型的不同，则充水含水层的分布面积、空间位置、补给条件亦有差别，从而使矿井充水强度也不一样。

四、矿井水害发生的条件
影响矿井正常生产活动，对矿井安全生产构成威胁，增加生
产成本，以及使矿井局部或全部被淹没的矿井水，都称为矿井水害。

根据水源不同，可将矿井水害分为地表水水害、地窑水水害、孔隙水水害、裂隙水水害及岩溶水水害。

发生矿井水害，需具备以下条件：
1、有水源。

水源主要有大气降水、地表水和地下水。

大气降水包括降雨和降雪；地表水包括矿井附近的河流、湖泊、沼泽、池塘、水库、采后塌陷区积水等；地下水包括井下含水层水、老空水、含水断层水、陷落柱水等，它们都是矿井水害的水源。

2、有透水通道。

透水通道主要有井筒、巷道、塌陷坑、开采沉陷裂隙、断层裂隙、废旧钻孔等。

一旦这些过水通道与水源相通，就构成了矿井充水，轻者增加了排水费用，重者造成淹井灾害。

3、失控。

失控是指对矿井充水水源和充水通道的管理达不到预定的要求，导致淹井停产甚至人员伤亡等情况的发生。

五、矿井突水预兆
矿井突水是因为井下采掘活动破坏岩体天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。

矿井突水这一现象的发生与发展是一个逐渐变化的过程，有的表现很快（一两天或更短），有的表现较慢（采掘后半个月或数日），这与工作面具体位置、采场
地质情况、水压力和矿山压力大小有关。

从开拓工作面开始，发展到突水时在工作面及其附近显示出某些异常现象，这些异常统称突水预兆。

识别和掌握些预兆，可以及时采取应急措施，撤离危险区人员，防止伤人事故。

突水前的预兆有以下几种：
1、挂红。

因地下水中含有铁的氧化物，在水压作用下，通过煤（岩）裂隙时，附着在裂隙表面，出现暗红色铁锈。

2、挂汗。

当采掘工作面接近积水区时，水在压力作用下，通过煤岩裂隙而在煤岩壁上凝结成许多水珠，但有时空气中的水分遇到低温煤（岩）壁也可凝结为水珠。

因此，遇到挂汗现象，首先辨别真伪，辨别方法是剥去表面层，观察新暴露面是否也有潮气，如果煤岩潮湿则是透水征兆。

3、空气变冷。

采掘工作面接近大量积水时，气温骤然降低，煤壁发凉，人一进去就有凉爽感，时间越长越感阴凉。

4、出现雾气。

当巷道内温度较高时，挤水渗到煤壁后引起蒸发而迅速形成雾气。

5、水叫。

井下高压积水，向煤岩裂隙强烈积压与两壁摩擦而发出嘶嘶叫声，说明采掘工作面距积水区已很近，若是煤巷掘进，则透水即将发生。

6、顶板淋水加大。

原有裂隙淋水突然增大，应视作透水前兆。

7、顶板来压、底板鼓起。

在地下水压作用下，顶底板弯曲变形，有时伴有潮湿、渗水现象。

8、水色发浑、有臭味。

老空水一般发红，味涩；断层水一般发黄、味甜；溶洞水常有臭味。

9、有害气体增加。

积水区向外散发瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。

10、裂隙出现渗水。

水清即离积水区尚远；若出现浑浊，则离积水区已近。

以上征兆不一定都同时出现，有时可能出现其中一个，有时可能出现多个，但也在时透水征兆不明显甚至不出现，因此，要认真辨别。

根据《规程》的规定，当出现透水征兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

六、矿井水害防治技术管理措施
1、防治水工作有较强的专业性和系统性，矿井要组织专家广泛收集矿井资料，编制中长期防治水规化、拭年度防治水工程计划和矿井探放水设计，并严格落实。

2、加强矿井水害防治技术管理工作，严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的水害防治十六字原则，落实“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。

3、受水威胁的矿井和区域必须建立探放水队伍，配齐探放水设备。

技术负责人每季度组织一次对矿井水情调查，分析水情
水害特点，提出目标和保障措施，落实资金、落实工程项目，分步组织实施。

同时要及时总结规化实施效果，并不断修改和完善规化。

矿井水害防治的技术管理在符合上述要求的同时，还要符合《煤矿安全规程》《煤矿防治水规定》及相关安全技术规范、标准的规定。

七、矿井水害的防治原则
水害防治的原则是指“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则。

1、“预测预报”是指在查清矿井水文地质条件的基础上，对矿井生产区域的地质构造情况、水害类型等进行预测预报，提出预防处理水害的措施。

一般应根据矿井年度、季度、月度生产作业计划，提出作业区域水害的预测预报，确定矿井水害防治重点。

2、“有疑必探”是指在预测预报工作的基础上，分析可能构威胁的区域，采用钻探、物探、化探综合技术手段，查明有水害疑点的作业区域。

3、“先探后掘”是指在综合探查的基础上，提出作业区域水文地质分析报告，在确保巷道掘进和工作面回采没有水害威胁时，方可掘进和进行回采。

4、“先治后采”是指根据矿井定期水害排查和综合探测发现
存在的水害问题以及水文地质异常区域，必须采取有针对性的水害治理措施，直到完全消除水害威胁后，才能组织正常的掘进或采煤工作。

八、矿井井下水害防治
（一）井下防治水的措施和要求
《规程》在总结事故教训的基础上，对井下防治水做出了明确的规定，必须严格执行。

这些规定主要有：
1、相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱，矿井以断层分界时必须在断层两侧留有防水煤柱。

严格在各种防隔水煤柱中采掘。

2、井巷出水点的位置及其水量。

有积水的井巷及采空区的积水范围、标高和积水量，必须绘在采掘工程平面图上。

采掘到探水线位置时，必须探水前进。

3、每次降大到暴雨后，应及时观测井下水文变化情况，并向矿调度室报告。

4、水淹区积水面以下的煤层中的采掘工作，应在排除积水以后进行；如果无法排除积水，必须编制设计，由企业主要负责人审批后，方可进行。

5、开采水淹区域下的废弃防水煤柱时，必须制定安全措施，
报企业技术负责人审批。

6、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，必须查出其确切位置，并按规定留设防水煤（岩）柱。

7、采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，并立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

8、矿井必须做好采区、工作面水文地质探查工作。

9、煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。

10、承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时，可以“带水压开采”，但必须制定安全措施；小于实际水头值时，开采前必须采取措施，由企业主要负责人审批。

11、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，只有在其附近设置水闸门后，方可掘进。

12、井巷揭穿含水层、地质构造带前，必须编制探放水和注浆堵水设计。

井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含沙量综合观测和分
析，防止滞后突水。

13、斜井基岩施工应遵循“快速、打干井”的原则。

（二）老窑水害防治措施
积存在煤层采空区和废井巷中的水，尤其是年代久远缺乏足够资料的老窑积水，是煤矿生产建设中了危险的水患患之一。

老窑积水水害，不仅在老窑或地方小井多的矿井存在，在国有大型煤矿自采自掘的废巷老塘，因种种原因在本该无水的地方也意外积存了或多或少的水体，它们意外的溃出也会伤人毁物。

因此，对于所有地下开采的矿井，均会遇到老窑水害问题。

根据以往防治老窑积水的经验和教训，对这类水害的主要防治对策就是要严格执行探放水制度，以根除水患。

防治老窑积水，要解决好以下七个方面的问题：
1、克服麻痹侥幸心理，避免疏忽大意。

由于老窑积水的分布不易掌握，又带有灾害的特点，一旦警惕不高，很简单的问题也会酿成惨痛的水害事故。

因此，必须采取肃慎重和一丝不苟的工作态度，坚持“全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有疑必须探”的基本原则。

2、认真分析老窑积水的调查资料。

老窑和地方小煤矿开采的积水范围，由于缺乏准确的测绘资料，是老窑水防治难且易于发生水害的主要原因。

因此对老窑积水调查资料的系统分析和正
确使用，是防治这类水害事故的一个关键环节。

对老窑积水资料的调查，一定要严肃认真、深入细致、确切地加以记录，并且要反复分析核实，判断可靠程度，指出疑点和问题。

3、制定合理有效的防治对策。

老窑和地方矿井多为复杂的矿区，分管安全的领导和技术负责人要千方百计地了解掌握本矿井周围的老窑积水分布情况，各片积水与本矿井各采区之间的隔离情况，要组织有关人员编制有关图件，全盘安排开拓部署和采掘工程。

4、严密组织探水掘进。

老窑积水有分散、孤立和隐蔽的特点，水体的空间分布几何形态非常复杂，往往很不确切。

防治它们的惟一有效手段就是探水掘进。

在有足够帮距、超前距和控制密度的钻孔掩护下，掘进巷道逐步接近它，最后达到发现之目的。

5、特别注意近探近放的贯通积水巷道或积水区。

当积水位置很明确，或通过“探水掘进”确已接近积水并进行近距离探放水时有些问题需要特别注意，情况复杂的积水就在身边，稍有不慎，水害立即可能发生。

6、重视自采自掘采空废巷积水的探放。

这是一个普通问题，千万不能认为资料相对可靠就掉以轻心，必须注意以下几个问题：
①对原不积水的区域要分析重新积水的条件和可能，经常圈定积水区。

②要分析测绘精度和误差，注意可能少填、漏填的巷道、硐
室。

③不过分自信，盲目进行近探近放。

7、钻、物探结合问题。

老窑水的探放，工作量很大，尤其是探水掘进，确实耗工耗时，应该积极采用物探手段，帮助圈定积水区，减少超前探水的工作量，开展探水孔端的孔间透视，以减少钻孔密度。

但是，钻、物探结合，必须要以钻探为主，物探资料要有钻孔验证。

（三）岩溶突水灾害的防治措施
岩溶突水灾害约占水害比例的一半，也是建国以来长期与水害斗争而一直未能彻底解决的问题。

从突水的方向上，它可分底板突水（由下向上）、侧方突水、顶板突水（由上向下）。

防治的关键技术是：
1、查明矿井水文地质条件（含隔水层、富水性、地质构造、岩溶陷落柱等）。

2、承压水采煤时（底板岩溶水大多数是具有压力的承压水，有时压力很高，可达几十兆帕），必须执行《规程》、“三下采煤”规程和《矿井防治水条例》，探水和留设相应的防水煤柱。

3、加大排水能力，确保防水设施（如防水闸门、分区隔离、快速注浆堵水、加大水仓容量、排水系统畅通等）的正常使用。

4、了解防治底板突水的先进理论（包括“突水系数”的概
念、“主通道”学说、“关键层”学说、“下三带”理论等）和探查、防治技术。

5、使用先进的井下物探技术，出除了地面大面积高分辨率地震探测外，在井下采区、采面、掘进巷道中都可采用超前物理探查技术（如电法、地质雷达、瑞雷波、槽波、声波等）。

6、制定防治水总策略：
①深降强排，疏、排、供、环保相结合。

②带压开采，保水采煤。

（四）井下排水安全技术措施
1、井下主要排水设备的配备要求。

①必须有工作、备用和检修的水泵。

工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。

备用水泵的能力应不小于工作水泵总能力的70﹪。

工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出24h的最大涌水量。

检修水泵的总能力应不小于工作队水泵能力的25﹪。

水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。

②必须有工作和备用的水管。

工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。

工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

③应有同工作、备用以及检修水泵相适应，并能配合工作和备用水泵的配电设备。

有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾能力泵房。

2、对主要泵房出口的安全措施。

主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板7m以上；另一个出口通到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的连接通道，应设置可靠的控制闸门。

3、对水仓有效容量的规定。

①主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓应能正常使用。

②新建、改扩建矿或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓有效容量应能容纳8h的正常涌水量。

但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。

4、加强排水系统的检查和维护。

①水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。

在每年雨季以前，必须全面检修一次，并对全部工作水泵和备用水泵进行一次联合排水试验，发现问题，及时处理。

②水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理一次，并对设备进行全面进行全面检修一次。

九、矿井水灾的防治综合措施
《煤矿防治水规定》要求落实“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。

1、“防”主要指矿井边界、导水断层两侧、强（承压）含水层、陷落柱、地下水强径流带等区域必须留设防水煤（岩）柱；大水矿井或水文地质条件复杂矿井，井底车场或井下中央泵房要设置防水闸门等防水工程。

2、“堵”主要指井巷工程穿过含水层、导水断层、裂隙带、陷落柱等水文地质复杂地带时，必须进行超前探水注浆加固封堵；掘进、回采煤工作面底部为强含水层或高承压含水层时，也必须进行底板注浆加固措施。

3、“疏”主要指当煤层顶底板有承压含水层或老空区水体存在时，必须进行超前探放水，直到承压含水层位达到安全开采值以下或老空水全部疏干后，才能开展正常采掘活动。

4、“排”主要指矿井排水系统必须按《煤矿安全规程》的要求，配备与矿井涌水量相匹配的水仓、水泵、输电线路等设施，确保矿井正常排水，并满足特殊情况下排水需要。

5、“截”主要指矿井位于地表河流、山洪部位、水库等附近，对井口、工业广场要采取修筑堤坝、开挖沟渠等截流措施，以防止地表水体倒灌矿井；地表水体、采煤塌陷区、煤系地层露头等部位有漏水现象时，要对漏水的水体基底进行防漏加固处理。

十、井下防水安全措施
防水闸门与防水闸墙是井下防水的主要安全措施。

凡受水患威胁严重的矿井，在井下巷道布置和生产矿井开拓延伸或采区设计时，应在适当地点预留防水闸门和防水闸墙的位置，使矿井形成分翼、分水平或分区隔离开采，以便在水患发生时，达到分区隔离、缩小灾情、控制水势危害、确保矿井安全生产的目的。

1、防水闸门。

防水闸门一般设置于井运输巷内，正常生产时防水闸门是敞开着的，当突然发生水患时，关闭闸门将水阻挡于闸门之外。

防水闸门设置应考虑以下问题：
①防水闸门应设置在对水害具有控制作用的部位和井下重要设施部位（如井底车场出入口处），能将水害控制在尽可能小的范围内，并考虑即使水害发生后能恢复生产及绕过事故地点开拓新区。

②防水闸门应设置在不受邻近采动影响的地点，以免破坏防水闸门的结构和修筑地点围岩的隔水性和稳定性，以防止闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。

③尽量避免在较弱岩层或煤层内砌筑防水闸门，应建在围岩稳定性与隔水性好的地段，要求围岩硬度系数ƒ值必须大于4；若必须在煤层中砌筑时，必须掏槽使闸身的混凝土结构和基岩结合为一体。