水害防治技術(shù)一、 地面防治水地面防治水時指在地表修筑各種防排水工程，防止或減少大氣降水和地表水滲入礦井。對于降水和地表水為主要水源的礦井，地面防治水尤為重要，是礦井防水的第一道防線。根據(jù)礦區(qū)的不同地形、地貌及氣候，應(yīng)從下列及方面采取相應(yīng)的措施。（一） 防止井筒灌水慎重選擇井筒位置井口（平硐口）和工業(yè)場地內(nèi)主要建筑物的標(biāo)高應(yīng)在當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位以上。在特殊情況下，確難找到較高的位置或需要在山坡上開鑿井筒時，必須在井口來水方向修筑堅實(shí)高臺，并在其附近修筑可靠的泄水溝和攔水堤壩，以防暴雨、山洪從井口灌入井下，造成災(zāi)害。挖溝排（截）洪地處山麓或山前平原區(qū)的礦區(qū)，因山洪或潛水流滲入井下構(gòu)成水害隱患或增大礦井排水量，可在井田上方垂直來水方向布置排洪溝、渠，攔截、引流洪水，使其繞過礦區(qū)。（二） 防止地表滲水河流改道在礦井范圍內(nèi)有常年性河流流過且與礦井充水含水層直接連通、河水滲漏是礦井的主要充水水源時，可在河流進(jìn)入礦區(qū)的上游地段筑水壩，將原河流截斷，用人工另修河道使河水遠(yuǎn)離礦區(qū)。若因地形條件不允許改道，而河流彎曲較多時，可在井田范圍內(nèi)將河道截彎取直，縮短河道流經(jīng)礦區(qū)的長度，，以減少河水下滲量。河流改道雖可徹底解除河水透入井下之患，但工程大，費(fèi)用高，應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后在設(shè)計施工。鋪整河底礦區(qū)內(nèi)有流水沿河床或溝底裂縫滲入井下時，則可在滲透地段用粘土、料石或水泥鋪墊河底，防止或減少滲透。填堵通道礦區(qū)范圍內(nèi)，因采掘活動引起地面沉降、開裂、塌陷而形成的礦井進(jìn)水通道，應(yīng)用粘土或水泥予以填堵。對較大的溶洞或塌陷裂縫，其下部充填碎石和砂漿，上部蓋以粘土分層務(wù)實(shí)，且略高出地面以防積水。（三） 防止地面積水有些礦區(qū)開采后引起地表沉降與塌陷，長年積水，且隨開采面積增大，塌陷區(qū)范圍越廣，積水越多。此時可將積水排掉，造地復(fù)田，消除水害隱患。（四） 建立地表水防治工程煤礦企業(yè)每年都要編制防治水工程計劃，并認(rèn)真組織實(shí)施。對防治水工程所需資金要予以保證。（五） 加強(qiáng)雨季前的防汛工作做好雨季防汛準(zhǔn)備和檢查工作是減少礦井水災(zāi)的重要措施。矸石、爐灰、垃圾等雜物不得堆放在山洪、河流沖刷到的地方，以免沖到工業(yè)廣場和建筑物附近，或淤塞河道、溝渠。二、 井下防治水（一）做好水文觀測工作與礦井地質(zhì)工作井下水害來勢兇猛，俗有“水老虎”之稱。礦井防治水可歸納為“探、放、堵、截、排”等綜合措施。水文地質(zhì)工作是各項(xiàng)防治水工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。做好水文觀測工作（1）收集地面氣象、降水量與河流水文資料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期；）查明地表水體的分布、水量和補(bǔ)給、排泄條件；查明哄誰呢泛濫對礦區(qū)、工業(yè)廣場及居民點(diǎn)的影響程度。（2）通過探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測孔、觀測各種水源的水壓、水位和水量變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。做好礦井水文地質(zhì)工作查明礦井水源和可能涌水的通道，為防治水提供依據(jù)。為此必須做到：（1） 掌握沖擊層的厚度和組成，各分層的透水、含水性；（2） 掌握斷層和裂隙的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶范圍及其含水和導(dǎo)水性能；（3） 掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、透水性、補(bǔ)給排泄條件及其到開采礦層的距離，勘探鉆孔的填實(shí)狀況及其透水性能；（4） 調(diào)查老空和現(xiàn)采小煤礦的開采范圍，開采經(jīng)過，開采煤層及深度，積水區(qū)域及分布狀況，勘探鉆孔的封堵情況；（5） 掌握開采過程中圍巖破壞及地表塌陷情況，觀測塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度，以及采動對涌水量的影響，判斷是否透水等情況。（二）井下探水礦井必須作好誰還分析預(yù)報，堅持“有疑必探，先探后掘”的探放水原則。探水或接近積水地區(qū)掘進(jìn)前或排放被淹井巷的積水前，必須編制探放水設(shè)計，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。探水的條件采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進(jìn)行探水：（1） 接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時；（2） 接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時；（3） 打開隔離煤柱放水時；（4） 接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時；（5） 接近有可能出水的鉆孔時；（6） 接近有水的灌漿區(qū)時；（7） 接近其他可能出水的地區(qū)時。經(jīng)探水確認(rèn)無突水危險后，方可前進(jìn)。煤系底部有強(qiáng)承壓含水層并有突水危險的工作面，在開采前，必須編制探放水設(shè)計，明確安全措施。探水布置及安全措施探水眼的布置和超前距離，應(yīng)根據(jù)水頭高低、煤（巖）層厚度和硬度以及安全措施等在探放水設(shè)計中具體規(guī)定。1）探水的起點(diǎn)井下探水必須從探水線（探水起點(diǎn)）開始。探水線應(yīng)根據(jù)積水的位置、范圍、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及其資料的可靠程度，以及采空區(qū)、巷道受礦山壓力的破壞情況等因素確定。（1） 對本礦井采掘所造成的老空、巷道、硐室等積水區(qū)，其邊界位置準(zhǔn)確，當(dāng)水壓部超過1MPa時，探水線至積水區(qū)的最下距離，煤層中不得少于30m；巖層中不得少于20m。（2） 對本礦井的積水區(qū)，雖然有圖紙資料，但不能確定積水邊界位置是，探水線至推斷的積水區(qū)邊界的最小距離不得少于60m。（3） 對有圖紙資料的小煤礦，探水線至積水邊界的最小距離不得少于60m；對沒有圖紙資料可查的小煤礦必須堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，防止發(fā)生透水事故。（4） 掘進(jìn)巷道附近有斷層或陷落柱時，探水線至最大擺動范圍預(yù)計煤柱線的最小距離不得少于20m。（5）石門揭開含水層前，探水線至含水層的最小距離不得少于20m。2） 鉆孔超前距、幫距與密度當(dāng)巷道掘進(jìn)到探水線時，從探水線開始布置鉆孔，向前方打鉆探水。多數(shù)情況是探水和掘進(jìn)相結(jié)合，探后再掘，掘后再探，循環(huán)的進(jìn)行作業(yè)。為確保掘進(jìn)工作的安全，探水鉆孔深度與掘進(jìn)距離應(yīng)始終保持一段距離，此距離稱為超前距，也就是指在巷道掘進(jìn)方向上，允許掘進(jìn)的終點(diǎn)和最淺鉆孔底間的距離，如圖5-1所示。鉆孔超前距一般不應(yīng)小于20m。在薄煤層內(nèi)科適當(dāng)縮短，但最少不得小于8m。在巖巷掘進(jìn)時，保護(hù)巖柱應(yīng)留在5m?10m。鉆孔的深度通常為40m，即每打1次鉆，科向前掘進(jìn)20m~30m。巷道迎頭的探水鉆孔，向前方呈放射狀布置，有中心孔和外斜孔，中心孔的終孔位置與外斜孔終點(diǎn)之間的距離稱為幫距。設(shè)計鉆孔時，要使幫距等于超前距。有事，幫距可比超前距小1m~2m。鉆孔密度是指在允許掘進(jìn)距離的終點(diǎn)處，探水鉆孔之間的距離。探水鉆孔有了一定的密度，就可以對巷道前方的中心及其上、下或左、右都起到探水作用。3） 鉆孔的直徑與數(shù)目探水鉆孔一般兼作排水鉆孔。因此，決定孔徑時，既要使積水順利地流出又要防止沖垮煤壁。一般情況下，開口孔徑不宜過大，常用42mm，最大不宜超過75mm。鉆孔個數(shù)以保證鉆孔有必需的密度為原則，一般不少于3個，一個中心孔，2各幫孔，其方向應(yīng)保證在工作面前方的中心和上下左右都能起到探水作用。4） 探水鉆孔的布置探水鉆孔布置合理與否，對保障礦井與施工人員的安全，節(jié)約鉆探工程量，提高掘進(jìn)速度都有重要影響，因此，應(yīng)根據(jù)積水資料的可靠程度、積水區(qū)周圍的地質(zhì)構(gòu)造、掘進(jìn)巷道所在位置與積水區(qū)的相對關(guān)系以及積水壓力、煤層硬度和厚度條件來確定鉆孔布置。對于位于生產(chǎn)區(qū)上部的老孔區(qū)，按巷道類型和煤層的厚薄情況，有如下布置方式：（1） 平巷鉆孔布置主要是探巷道上幫老空水，鉆孔呈半扇形布置在巷道上幫。依據(jù)煤層薄及巷道沿底、頂掘進(jìn)不同，布孔方式也不一樣。薄煤層（厚度小于2m），一般布置3組，每組1~2個孔；對厚煤層，一般布置3組，每組不少于3孔。見圖5-2而沿頂巷道探水鉆孔，每組至少應(yīng)有一孔見底，沿底巷道每組至少有一孔見頂。鉆孔之間的水平夾角有大小之分，大夾角為7。?15。，小夾角1。?3。，視老空的規(guī)模而定，規(guī)模大的取大夾角，小的取小夾角。（2） 上山巷道鉆孔布置。鉆孔呈扇形布置于巷道前方，薄煤層布置5組，每組1~2孔；厚煤層布置5組，每組不少于3孔，且每組鉆孔至少有一孔見頂或底，鉆孔水平夾角及傾角要求與平巷鉆孔相同。具體布置方式見圖5-3。5） 探水安全措施（1） 探水前應(yīng)加固探水工作面支架，背好幫頂，以免壓力水沖垮煤壁和支架。（2） 清理好巷道，保證安全路線暢通無阻。（3） 探水地點(diǎn)要安設(shè)電話，隨時同調(diào)度室保持聯(lián)系。（4） 打鉆過程中，如發(fā)現(xiàn)煤、巖松或沿鉆桿向外流水超過正常打鉆供水量時，必須立即停鉆（但不得移動或拔出鉆桿），派人監(jiān)視水情，并報告礦調(diào)度室，如果情況緊急,必須立即通知所有受水威脅地點(diǎn)撤人,，并采取應(yīng)急措施.（5） 鉆孔接近老孔區(qū)時，估計有可能涌出瓦斯或其他有害氣體時，必須有瓦斯觀測員或救護(hù)隊(duì)員在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體超過規(guī)定時，立即停鉆停電、撤人，并報告調(diào)度室處理。（6） 探到水時，在水量小、水壓不高的地區(qū)，可不設(shè)孔口管，積水通過鉆孔直接流出。在水量和水壓較大的地區(qū)或強(qiáng)含水層中，孔口要用套管加固，使鉆桿通過套管鉆進(jìn)。套管上安有水壓表和閥門，探到水源后，既利用套管放水。（三）、放水（疏干）將礦井水源的全部或部分地疏放掉，是消除水患的措施之一。下面按不同類型的水源說明其疏干方法。1、 疏放老空水。（1） 當(dāng)水量不大時，不致超過礦井排水能力時，可利用探水鉆孔直接放水。（2） 先睹后放。當(dāng)老空水與溶洞水或其他水源有聯(lián)系，動水儲量很大,不堵住水源就短時間排不完或不可能排完，.這時應(yīng)先堵住出水點(diǎn)，然后排放積水。（3） 先放后堵。如老空區(qū)或被淹井巷雖有補(bǔ)給水源，但補(bǔ)給儲量不大，或在在一定的季節(jié)沒有補(bǔ)給。這種情況下，應(yīng)選擇時機(jī)先行排水，然后進(jìn)行堵漏、防漏施工。（4） 先隔后放。當(dāng)采區(qū)位于不易泄水的山澗或沙灘洼地之下，雨季滲水量過大時，應(yīng)暫時隔離，把積水區(qū)應(yīng)留到開采末期處理。另外，若積水水質(zhì)很壞，腐蝕排水設(shè)備，也應(yīng)先暫時隔離，做好排水準(zhǔn)備工作后再排放。2、 疏放含水層水（1） 地面疏放水。在地面打鉆孔或打大口頸水井，利用潛水泵抽排。（2） 利用疏干巷道疏放。如果煤層頂板有含水層，可把采區(qū)巷道提前掘出，使含水層的水通過其空隙和裂隙疏放出來。（3） 用井下鉆孔疏放。可在計劃疏放降壓的不突水部位先掘巷道，然后在巷道中每隔適當(dāng)距離向含水層鉆孔。3、 疏放水時的安全注意事項(xiàng)（1） 、探到水源后，在水量不大時，一般可用探水鉆孔放水；水量很大時，需另打放水鉆孔。放水鉆孔直徑一般為50mm?75mm，孔深大于70m。（2） 放水前應(yīng)進(jìn)行放水量、水壓及煤層透水性實(shí)驗(yàn),并根據(jù)排水設(shè)備能力及水倉容量，擬定放水順序和控制水量，避免盲目性。（3） 、放水過程中隨時注意水量變化，出水的清濁和雜質(zhì)，有無有害氣體涌出，有無特殊聲響等，發(fā)現(xiàn)異狀應(yīng)及時采取措施并報告調(diào)度室。（4） 、事先定出人員撤退路線，沿途要有良好的照明，保證路線暢通。（四）、截水1、留隔水煤（巖）柱在水體下、含水層下、承壓含水層上或?qū)當(dāng)鄬痈浇删驎r，為防止地表水或地下水潰入工作地點(diǎn)，需要留出一定寬度或高度的煤（巖）層稱為防隔水煤（巖）柱或防水煤（巖）柱。根據(jù)防水煤（巖）柱所處的位置，可以分成不同的類型。1）、常用防水煤（巖）柱類型（1）、斷層防水煤（巖）柱：在導(dǎo)水或含水?dāng)鄬觾蓚?cè)，為防止斷層水潰入井下而必須留設(shè)的煤（巖）柱?；虍?dāng)斷層使煤層與強(qiáng)含水層接觸或接近時，為防止含水層水潰入井下，也必須留設(shè)防水煤（巖）柱。（2）、井田邊界煤柱：相鄰兩井田以技術(shù)邊界分隔時，為防止一個礦井淹沒（由突水或礦井報廢引起）后影響另一個礦井安全生產(chǎn)，必須留設(shè)的防水煤（巖）柱。（3）、上、下水平（或相鄰采區(qū)）防水煤（巖）柱：在上、下兩水跋相鄰兩采區(qū)）之間留設(shè)的防水煤（巖）柱.。這種煤（巖）柱暫時性的煤（巖）柱，在上、下兩水平（或相鄰兩采區(qū)）開采末期或透水威脅消除后，這部分煤（巖）柱中的煤，仍然可以回收。（4）、水淹區(qū)防水煤（巖）柱：在水淹區(qū)（包括老窯積水區(qū)）四周和上、下水平留設(shè)的防治水淹區(qū)水潰入井下采掘工作面的煤（巖）柱。地表水體防水煤（巖）柱：為防止采煤后地表水經(jīng)塌陷裂縫潰入井下而留設(shè)的煤（巖）柱。沖積層防水煤（巖）柱：為防止采煤后上覆沖積層中的強(qiáng)含水層水潰入井下而留設(shè)的煤（巖）柱。2）防水煤（巖）柱留設(shè)原則（1）、在有突水威脅但又不宜疏放（疏放會造成成本大大提高時）的地區(qū)采掘時，必須留設(shè)防水煤（巖）柱。（2） 、防水煤柱一般不能再利用，故要再安全可靠的基礎(chǔ)上把煤柱的寬度或高度降低到最低限度，以提高資源利用率。為了多采煤炭，充分利用資源，也可以采后充填、疏水降壓、改造含水層（充填巖溶裂隙）等方法，消除突水威脅，創(chuàng)造少留煤柱的條件。、（3） 、留設(shè)的防水煤（巖）柱必須與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層賦存條件、圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)、煤層的組合構(gòu)造方式等自然因素密切結(jié)合，還要與采煤方法、開采強(qiáng)度、支護(hù)形式等人為因素互相適應(yīng)。（4） 、一個井田或一個水文地質(zhì)單元的防水煤（巖）柱應(yīng)該在它的總體開采設(shè)計中確定，即開采方式和井巷布局必須與各種煤柱的留設(shè)相適應(yīng)，否則會給以后煤柱的留設(shè)造成極大的困難，甚至無法留設(shè)。（5） 、在多煤層地區(qū)，各煤層的防水煤（巖）柱必須統(tǒng)一考慮確定，以免某一煤層的開采破壞另一煤層煤（巖）柱，致使整個防水煤（巖）柱失效。（6） 、在同一地點(diǎn)有兩種或兩種以上留設(shè)煤（巖）柱的要求時，所留設(shè)的煤（巖）柱必須滿足各個留設(shè)煤（巖）柱的要求。（7） 、對防水煤（巖）柱的維護(hù)要特別嚴(yán)格，因?yàn)槊海◣r）柱的任何一處被破壞，必將造成整個煤（巖）柱無效。防水煤（巖）柱一經(jīng)留設(shè)即不得破壞，巷道必須穿過煤柱時，必須采取加固巷道、修建防水閘門和其他防水設(shè)施，保護(hù)煤（巖）柱的完整性。（8） 、留設(shè)防水煤（巖）柱所需要的數(shù)據(jù)必須在本地區(qū)取得。相鄰或外地的數(shù)據(jù)只能作為參考，如果需要采用，應(yīng)適當(dāng)加大安全系數(shù)。（9） 、防水巖柱中必須有一定厚度的粘土質(zhì)隔水巖層或裂隙不發(fā)育、含水性極弱的巖層，否則防水巖柱將無隔水作用。（10） 、掘進(jìn)巷道與積水體之間的隔離煤（巖）柱，其最小垂直距不得小于巷道掘鑿高度的10倍；礦井邊界的隔離煤柱最小值不應(yīng)小于20m，斷層各側(cè)防水煤（巖）柱也不應(yīng)小于20m;防水煤（巖）柱的厚度系指最小垂直距離，通常采用的尺寸為：礦界煤柱（同一煤層）以40m為宜，若以斷層為礦界，則煤柱尺寸以60m為宜；煤上部邊界煤柱尺寸以80m為宜；礦井內(nèi)斷層兩側(cè)要留設(shè)煤柱，一般以30m?40m為宜。2.水閘墻在需要截水而平時無運(yùn)輸、行人的地點(diǎn)設(shè)置水閘墻。水閘墻分為臨時性和永久性兩種。臨時性水閘墻是在有出水危險的采掘工作面，備有堵截水材料，一但突水就迅速將水堵截在小范圍之內(nèi)。堵截材料多用砂袋、木板等。袋、木板等。袋、木板等。這種水閘墻只能起臨時搶險作用.永久性水閘墻是在開采結(jié)束后，為了隔絕繼續(xù)大量涌水的地段而砌筑的永遠(yuǎn)關(guān)閉的擋水建筑物.它是一種重要的安全措施，技術(shù)較復(fù)雜，投資也較多，必須保證施工質(zhì)量，砌筑時要用良好的不透水材料，并與建造地點(diǎn)的巖層緊密結(jié)合，通常采用混凝土或鋼筋混凝土澆灌。水閘墻的形狀有平面行、圓柱形和球行三種。平面性的水閘墻施工容易，但抗壓能力較??；球面形的水閘墻雖然抗壓強(qiáng)度大，但施工復(fù)雜。故通常多采用圓柱形的水閘墻。圓柱形水閘墻系圓柱形側(cè)面的一部分，支撐于巖石中兩個掏槽上，并且以凸面朝向沖水的空間。水閘墻的構(gòu)造如圖所示（縱剖面）。為了支撐水壓，在巷道的頂?shù)装搴蛡?cè)壁開鑿截口槽。墻下按有水壓表5和放水管4,放水管用柵欄3加以保護(hù)，以供密閉后從管中放出氣體。在水壓特別大時，可采用多段水閘墻。水閘墻應(yīng)有足夠的厚度，以確保支撐涌水的壓力。平面形水閘墻厚度一般不小于巷道寬度的一半。圓柱形水閘墻厚度根據(jù)計算確定。建筑水閘墻時應(yīng)注意下列事項(xiàng)：（1） 、建筑地點(diǎn)的巖石應(yīng)堅固，沒有裂縫，如有風(fēng)化松軟或有裂隙的巖石，必須全部清除。（2） 、應(yīng)盡可能選擇在小斷面巷道中砌筑，以減少投資，縮短建筑時間。（3） 、為避免圍巖產(chǎn)生裂縫，水閘墻掏槽眼要用手鎬或風(fēng)鎬開鑿。（4） 、水閘墻和四周巖層要緊密結(jié)合，以防止漏水。為此，應(yīng)在筑墻的同時插入注漿管，水閘墻筑成后，通過注漿管向四周聯(lián)結(jié)處灌入水泥漿。3、水閘門防水閘門設(shè)置在可能發(fā)生涌水需要堵截，而平時仍需要運(yùn)輸和行人的巷道內(nèi)。例如在井底車場、井下水泵房和變電所的出入口以及有涌水互相影響的采區(qū)之間，都必須設(shè)置防水閘門。它是礦井生產(chǎn)建設(shè)過程中的重要防水設(shè)施之一，不少礦井由于預(yù)先建筑了水閘門，從而避免了淹井事故的發(fā)生。水