第九章

礦山防水

9.1礦山防水概述

礦山水災(zāi)礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中，一般都會遇到滲水或涌水現(xiàn)象，但是如果滲入或涌入露天礦坑或礦井巷道的水量超過了礦山正常排水能力，則采礦場或巷道可能被水淹沒，釀成礦山水災(zāi)。礦山一旦發(fā)生水災(zāi)，則會使礦山生產(chǎn)中斷，設(shè)備被淹，造成人員傷亡。透水事故透水是在采掘工作面與地表水或地下水相溝通時突然發(fā)生大量涌水，淹沒井巷的事故。1935年，山東省魯大公司淄川炭礦公司北大井(即現(xiàn)在的淄博礦務(wù)局洪水煤礦)，在巷道掘進到與朱龍河連通的周瓦莊斷層時，河水突然灌入，涌水量高達578~648m3/min，全礦井被淹沒，造成536人死亡。透水事故1999年山東萊蕪礦谷家臺二礦區(qū)發(fā)生特大井下透水事故，造成29人死亡；2001年廣西南丹縣境內(nèi)的大廠礦區(qū)拉甲坡錫礦和龍山錫礦透水，導(dǎo)致兩個礦同時被淹，死亡81人

透水事故05年7月14日興寧福勝煤礦發(fā)生透水事故，工人們放炮碰到了溶洞水。短短幾分鐘時間，井下全部被溶洞水灌滿，當(dāng)時井下有16名礦工。興寧福勝煤礦是在溶洞旁邊建礦。透水事故

05年8月7日大興煤礦-420米的掘進工作面透水，123名礦工被活生生的淹沒在幾百米深的水底。05年12月28日，左云范家寺寶源礦業(yè)有限公司礦井發(fā)生透水事故，17名礦工遇難。06年5月18日左云新井煤礦突發(fā)透水事故，56人罹難。

2010年3月28日14時30分許，山西鄉(xiāng)寧縣王家?guī)X煤礦發(fā)生透水事故，153人被困井下，經(jīng)過緊急救援115人獲救、38人罹難。礦難原因初判為小窯老空水。

河南泌陽順達發(fā)生透水事故2010年3月22日零時40分，位于泌陽縣馬谷田鎮(zhèn)山區(qū)內(nèi)的駐馬店泌陽縣順達礦業(yè)有限公司發(fā)生透水事故，初步核查，井下被困人員11人。湖南祁東高峰鐵礦透水事故

由于連日普降大到暴雨，2010年4月8日上午10時15分左右，祁東縣順達高峰鐵礦采礦區(qū)局部山洪暴發(fā)，洪水滲入采場后引發(fā)透水事故。1名礦工當(dāng)場死亡，5人被困。

包頭壕賴溝鐵礦透水事故

2007年1月16日晚11時40分，包頭市壕賴溝鐵礦透水，造成29人遇難。

礦山泥石流

泥石流是一種挾帶大量泥砂、石塊的特殊洪流，具有強大的破壞作用。一些處于山區(qū)的礦山企業(yè)可能受到泥石流的威脅。1984年，四川省某礦發(fā)生泥石流，巨大的泥石流摧毀房屋兒4.15×106m2，毀壞礦山供風(fēng)、供水管路和通訊、運輸線路26.7km，造成121人死亡，礦區(qū)被迫停產(chǎn)14天，損失極其嚴(yán)重。礦山水災(zāi)的水源

地表水：礦區(qū)附近地面的江河、湖泊、池沼、水庫水，廢棄的露天礦坑和塌陷區(qū)積水，以及雨水和冰雪融化水等。地下水：含水層水、斷層裂隙水和老空積水等。這些水源的水可能經(jīng)過各種通道或巖層裂隙進入礦內(nèi)。據(jù)統(tǒng)計，在礦山水災(zāi)事故中，約10%~15%的水源來自地表水，約85%~90%來自地下水。地下水與地表水相比，雖然其涌水量和水壓都比較小，卻由于不如地表水那樣容易被人們發(fā)現(xiàn)而很容易發(fā)生意外透水事故。防止礦山水災(zāi)

在礦區(qū)范圍內(nèi)存在著水源和形成涌水通道是礦山水災(zāi)發(fā)生的必要條件。因此，一切防水措施都要從消除水源，杜絕涌水通道著手。遵循“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則。煤礦綜合防水措施防：合理留設(shè)各類防水煤柱堵：注漿封堵具有突水威脅的含水層疏：探放老空水和對承壓含水層進行疏水降壓排：完善礦井排水系統(tǒng)截：加強地表水的截流治理。

冶金礦山綜合防水措施查：查明水源、調(diào)查老空。探：探水前進、超前鉆孔。堵：隔絕水路、堵?lián)跛?。放：防水疏干、消除隱患。

9.2礦山地表水綜合治理

礦山地表水源

雨雪水。降雨和春季冰雪融化是地表水的主要來源。在用崩落法采礦或其它方法采礦時在地表形成塌陷區(qū)的場合，雨雪水會沿塌陷區(qū)裂縫涌入礦內(nèi)。在雨季降雨量大，大量雨水不能及時排出礦區(qū)的情況下，雨水通過表土層的孔隙和巖層的細小裂隙滲入礦內(nèi)，或洪水泛濫，沿塌陷區(qū)或通達地表的井巷大量灌入而造成礦山水災(zāi)。

礦山地表水源江河、湖泊、洼地積水。礦區(qū)附近地表的江河、湖泊、池沼、水庫、低洼地、廢棄的露天礦坑等積水，以及沿海礦山的海水等，可能通過斷層、裂隙、石灰?guī)r溶洞與井下溝通，造成礦井透水事故。

山東棗莊煤礦透水事故

2003年7月26日山東棗莊木石煤礦發(fā)生透水事故，11死亡26人下落不明。魯南地區(qū)連降大雨，出事巷道上方的四號積水坑水量增多，導(dǎo)致出事點煤層壓力增大、土質(zhì)疏松，最終大水進入采煤區(qū)造成事故。四號積水坑為露天煤礦留下的大坑，積水約10萬立方米。2007年7月29日8時30分左右，河南陜縣支建煤礦東風(fēng)井，因河床水通過采空區(qū)涌入井下，造成22采區(qū)的69人被困井下76小時而最終獲救。板石礦透水事故

2001年8月初，吉林省白山市板石鎮(zhèn)上青礦區(qū)連降暴雨，8月6日突降特大暴雨，導(dǎo)致山洪暴發(fā)。山洪導(dǎo)致已經(jīng)停采的露天坑內(nèi)水位急劇上升，水深約30m左右。受洪水沖刷和露天坑內(nèi)水的壓力雙重作用下，回風(fēng)大巷措施巷道突然坍塌，洪水瞬時向井下涌入。淹井造成停產(chǎn)28天并造成部分設(shè)備、設(shè)施被破壞。礦山地表水源《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定，為防止地表水患，必須搞清礦區(qū)及其附近地表水流系統(tǒng)和受水面積、河流溝渠匯水情況、疏水能力、積水區(qū)和水利工程情況，以及當(dāng)?shù)厝兆畲蠼涤炅?、歷年最高洪水位。并且，要結(jié)合礦區(qū)特點建立和健全防水、排水系統(tǒng)。地表水綜合治理措施在地表修筑防、排水工程，填堵塌陷區(qū)、洼地和隔水防滲等多種防水措施綜合運用，以防止和減少地表水大量進人礦內(nèi)。

合理確定井口位置。填堵通道和消除積水。整治河流。挖溝排(截)洪。留安全礦柱。做好雨季前的防汛準(zhǔn)備工作。合理確定井口位置《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定，礦井(豎井、斜井、平峒等)井口標(biāo)高，必須高于當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位1m以上。工業(yè)場地的地面標(biāo)高，應(yīng)該高于當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位。特殊情況下達不到要求的，應(yīng)該以歷史最高洪水位為防護標(biāo)準(zhǔn)修筑防洪堤，在井口筑人工島，使井口高于最高洪水位1m以上。2007年8月17日、山東省新汶煤礦透水事故，172人死亡。

9.3礦山地下水綜合治理

9.3.1礦山地下水源

礦山地下水源

含水層積水

礦山巖層中的礫石層、砂巖層或具有喀斯特溶洞的石灰?guī)r層都是危險的含水層。特別是當(dāng)含水層的積水具有很大的壓力或與地面水源相溝通時，對采掘工作威脅更大。當(dāng)采掘工作面直接或間接與這樣的巖層相通時，就會造成井下透水事故。2005年8月7日下午電廣東省梅州市興寧市黃槐鎮(zhèn)大興煤礦發(fā)生透水事故，123名礦工遇難。神華駱駝山煤礦透水事故

2010年3月1日7時29分，由中煤五公司、陜西煤建公司和鄭州煤建公司承建的神華集團駱駝山基本建設(shè)煤礦，在施工中井下16號煤層掘進工作面發(fā)生透水事故，造成1人死亡、31人被困井下。透水部位處于距地面400米以下奧陶紀(jì)灰?guī)r層，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含水量極大，也就是人們通常所說的“地下暗河”。井下抽排水能力每小時3850立方米。但透水部位涌水不斷，井下水位每小時的下降速度只有二三十厘米。

與國內(nèi)已有記錄相比，此次透水事故的涌水量僅次于1984年河北開灤范各莊煤礦的涌水量，在同類事故中居第二位。

斷層裂隙水地殼運動所造成的斷層裂隙處的巖石往往都是破碎的，易于積水，尤其是當(dāng)斷層與含水層或地表水相溝通時，導(dǎo)致礦山水災(zāi)的危險性更大。淄川炭礦公司北大井透水事故，就是掘進時通到與地表河流相通的裂隙較大的斷層而發(fā)生的。老空積水井下采空區(qū)和廢棄的井巷中常有大量積水。一般來說，老空積水的水壓高、破壞力強，而且常常伴有硫化氫、二氧化碳等有毒有害氣體涌出。老虎臺煤礦透水事故

2007年３月10日20時44分，撫順礦業(yè)集團公司老虎臺煤礦井下73003#綜采工作面發(fā)生透水事故，瞬間一次性涌出幾千立方米。當(dāng)班作業(yè)人員29人，22人死亡，７人下落不明。在73003#工作面開采前未對其上部采空區(qū)采取探放水措施，沒有采取有效防范措施。工作面放頂煤后與上部68002#西工作面采空區(qū)溝通，上部采空區(qū)積水突然涌出導(dǎo)致事故發(fā)生。新井煤礦“5.18”礦難2006年5月18日，山西省左云新井煤礦，工人在作業(yè)時打通了隔壁的燕子山煤礦古溏，那里儲存著數(shù)十年采煤后的積水，據(jù)推測達15萬～20萬m3。傾灌而下的積水很快淹沒了新井煤礦，造成56人死亡的慘劇。廣西百色煤礦透水事故2008年7月21日百色田東縣的右江礦務(wù)局那讀礦發(fā)生透水事故，當(dāng)時有五十七名礦工被困井下。共有21名礦工獲救，七人遇難，29人下落不明。違規(guī)開采防水煤柱，特別是在井下發(fā)現(xiàn)透水征兆后仍沒有引起高度重視和及時采取有效措施，盲目掘進導(dǎo)致采空區(qū)積水潰入礦井，

9.3.2礦井水文地質(zhì)觀測查明地下水源沖積層和含水層的組成和厚度，各分層的含水及透水性能；斷層的位置、錯動距離、延伸長度，破碎帶的寬度，含水、導(dǎo)水的性質(zhì)；隔水層的巖性、厚度和分布；斷裂構(gòu)造對隔水層的破壞情況以及距開采層的距離；老空區(qū)的開采時間、深度、范圍、積水區(qū)域和分布；礦床開采后頂板受破壞引起地表塌陷的范圍、塌陷帶、沉降帶的高度以及涌水量的變化情況。水文觀測收集地面氣象、降水量和河流水文資料，查明地表水體的分布范圍和水量；通過對探水鉆孔或水文觀測孔中的水壓、水位和水量變化的觀測、水質(zhì)分析，查明礦井水的來源，弄清礦井水與地下水和地表水的補給關(guān)系。

9.3.3超前探水超前探水

當(dāng)遇到下述任何一種情況時，都必須打超前鉆孔探水前進：掘進工作面接近溶洞、含水層、流砂層、沖積層或大量積水區(qū)域時；接近可能溝通河流、湖泊、貯水池、含水層的斷層時；打開隔離礦柱放水時；在可能積存泥漿的火區(qū)或充填尾砂尚未固結(jié)的采空區(qū)下部掘進時；采掘工作面出現(xiàn)透水預(yù)兆時。超前探水超前距離：探水時必須保證掘進時巷道前方有一定厚度的礦(巖)柱阻擋高壓水涌出。當(dāng)前方有老空區(qū)或嚴(yán)重透水危險的破碎帶時，超前距離不得小于20m，若在巖石或薄礦體中打超前鉆孔，則超前距離可適當(dāng)縮短，但是最少不能小于5m。鉆孔直徑與數(shù)目：探水鉆孔的孔徑取決于鉆機的規(guī)格，被鉆的礦巖性質(zhì)；水壓和積水量大小。一般為46~76mm，最大不宜超過91mm。鉆孔數(shù)目通常不少于3個。鉆孔布置：探水鉆孔布置成扇形，鉆孔方向應(yīng)該保證在工作面前方的中心和上、下、左、右都能起到探水作用，為此探水鉆孔中至少要有一個中心孔，其它鉆孔與中心孔成一定角度。超前探水在探水作業(yè)中要注意觀察鉆孔情況。如果發(fā)現(xiàn)巖石變軟(發(fā)松)，或沿鉆桿向外流水超過正常打鉆供水量，或有毒有害氣體逸出等現(xiàn)象，必須停止打鉆。這時不得移動鉆桿，除派專人監(jiān)視水情外，應(yīng)該立即報告主管礦長采取安全措施。在水壓大的地點探水，要安設(shè)套管，套管上安裝水壓表和閥門。探到水源后，立即利用套管放水。9.3.4排水疏干

地表疏干

地表疏干是在地面向含水層內(nèi)打鉆孔，用深井泵或潛水泵把水抽到地表，使開采地段處于疏干降落漏斗水面之上的疏干方法。老空區(qū)積水的水量不大，又沒有補給水源時，也可以由地表打鉆孔排放。疏干工程速度快、成本低、比較安全、便于維護和管理。需要高揚程、大流量的水泵，電力消耗大。一般只在地下水位較淺時采用。

地下疏干

地下水較深或水量較大時，宜采用地下疏干方法。

疏放老空區(qū)積水如果沒有補給水源，排水能力夠時可以直接放水。如果與其它水源有聯(lián)系，短時間內(nèi)不能排完積水時，應(yīng)該先堵后放。如果有直接補給水源，但是涌水量不大，或者枯水季節(jié)沒有補給時，應(yīng)當(dāng)選擇先放后堵。在老空區(qū)位于不易泄水的山洞、河灘、洼地，兩季滲水量過大，或者積水水質(zhì)易腐蝕設(shè)備的場合，可將其暫時隔離，待開采后期再處理積水。若老空積水地區(qū)有重要建筑物或設(shè)施，則不宜放水，而應(yīng)該留礦柱將其永久隔離。地下疏干

疏放含水層的水巷道疏干：當(dāng)含水層位于礦層頂板時，提前掘出疏干巷道，使含水層的水能通過巷道周圍的孔隙、裂縫疏放出來，經(jīng)過疏干巷道排出。鉆孔疏干：當(dāng)含水層距礦層較遠或含水層較厚時，在疏干巷道中每隔一定距離向含水層打放水鉆孔來排水疏干。聯(lián)合疏干。

9.3.5隔水與堵水隔離水源

隔離礦(巖)柱：在受水威脅的地段留一定寬度或厚度的礦(巖)柱將水源隔離。隔水帷幕：在水源與礦井或采區(qū)之間的主要涌水通道上，將預(yù)先制備的漿液經(jīng)過鉆孔壓入巖層裂成，漿液沿裂隙滲透擴散并凝固、硬化，形成防止地下水滲透的帷幕。

隔離礦(巖)柱在下列的條件下采礦的場合，需要留隔離礦(巖)柱：1)礦體直接被松散的含水層所覆蓋，或者處于地表水體之下；2)礦體一側(cè)與強含水層接觸或局部處于強含水層之下；3)礦體在局部地段與間接底板承壓含水層接近；4)礦體在局部地段與間接頂板含水層接近，頂板冒落會達到含水層；5)礦體與充水?dāng)鄬咏佑|；6)采掘工作面接近被淹井巷或老空積水區(qū)?！督饘俜墙饘俚V山安全規(guī)程》規(guī)定，相鄰的井巷或采區(qū)，如果其中一個有涌水危險，則應(yīng)該在井巷或采區(qū)間留出隔離礦(巖)柱。堵水在井下適當(dāng)?shù)奈恢枚陆赝杆?，可以將水害控制在一定范圍?nèi)，避免事故擴大、淹沒礦井。通常，在巷道穿過的有足夠強度隔水層的適當(dāng)?shù)囟蝺?nèi)設(shè)置防水閘門和防水墻來堵水。

9.4透水事故處理

透水預(yù)兆巷道壁“出汗”：透水前頂板“出汗”多呈尖形水珠；頂板淋水加大，尤如落雨狀；

空氣變冷、發(fā)生霧氣；采礦場或巷道“掛紅”，水的酸度大，味發(fā)澀，有臭雞蛋氣味；巖層里有“吱吱”的水叫聲；底板突然涌水；出現(xiàn)壓力水流。若出水清凈，則說明距水源稍遠；若出水混濁，則表明己臨近水源；工作面空氣中有害氣體增加，從積水區(qū)散發(fā)出來的氣體有沼氣、二氧化碳和硫化氫等。透水預(yù)兆老空積水?！皰旒t”，酸度大，水味發(fā)澀。斷層水。沒有“掛紅”和水味發(fā)澀現(xiàn)象。在巖巷中遇到斷層水，有時可在巖縫中出現(xiàn)淤泥，底部出現(xiàn)射流，水發(fā)黃。溶洞水。透水前頂板來壓、柱窩滲水或裂縫浸水，水色發(fā)黃或發(fā)灰，有臭味，有時也出現(xiàn)“掛紅”。沖積層積水。沖積層積水處于礦井淺部，開始時水小、發(fā)黃，夾有泥砂，以后水量變大。透水預(yù)兆《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定，在掘進工作面或其它地點發(fā)現(xiàn)透水預(yù)兆，如工作面“出汗”、頂板淋水加大、空氣變冷、發(fā)生霧氣、掛紅、水叫，底板涌水或其它異?，F(xiàn)象，必須立即停止工作；并報告主管礦長，采取措施。如果情況緊急，必須立即發(fā)出警報，撤出所有受水威脅地點的人員。透水預(yù)兆廣東興寧福勝煤礦“7·14”透水事故的前4天就發(fā)現(xiàn)井下水情異常，但煤礦經(jīng)營管理者仍決定繼續(xù)掘進。大興煤礦“8·7”透水事故發(fā)生前，也發(fā)現(xiàn)了漏水、出水征兆，只是簡單處理，仍然冒險作業(yè)。河南新井煤礦早在出事前五六天，礦工們就發(fā)現(xiàn)井下有很嚴(yán)重的滲水現(xiàn)象。隊長向礦領(lǐng)導(dǎo)要求撤出人員，礦方堅持不讓撤，并下令誰要不去就罰款100元。

透水時應(yīng)采取的措施

透水現(xiàn)場的人員立即向級領(lǐng)導(dǎo)報告，迅速采取應(yīng)急措施。盡可能地就地取材加固工作面，堵住出水點，防止事故繼續(xù)擴大。如果水勢很猛，局面已經(jīng)無法扭轉(zhuǎn)時，應(yīng)該有組織地按事先規(guī)定的避難路線迅速地撤到上一中段或地面。在來不及撤離而被堵在天井、切巷等獨頭巷道里的場合，遇難人員要保持鎮(zhèn)靜，保存體力，等待援救。透水時應(yīng)采取的措施

礦領(lǐng)導(dǎo)接到井下透水報告后，按照事先編制的安全措施計劃迅速組織搶救。通知礦山救護隊或兼職救護隊。根據(jù)透水地點和可能波及的地區(qū)，通知有關(guān)人員撤離危險區(qū)，盡快關(guān)閉防水閘門，待人員全部撤至井底車場后，再關(guān)閉井底車場的防水閘門，保護水泵房，組織排水恢復(fù)