矿井防水与排水措施分析

【任务描述】

本课题主要对矿井水的水源、矿井水防治措施、矿井透水事故征兆等进行详细介绍。通过本课题的实施，使学生能熟练掌握矿井水灾的概念，了解矿井水的来源，掌握矿井防治水工作的原则、五项综合治理措施、矿井透水事故的预兆、行动原则、应急措施和水灾处理的一般原则等，熟悉《规程》对井下排水的有关规定。

【知识学习】

一、矿井水灾

矿井水灾一般是指矿井在建设和生产期间，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水量过大，超过矿井正常排水能力时，形成严重影响生产的水患或发生淹井的事故。矿井水灾（又称透水）是煤矿常见的主要灾害之一。矿井一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且还会淹没矿井和采区，造成人员伤亡，危害十分严重。所以，做好矿井防水工作是保证矿井安全生产的重要内容。

1.矿井水的水源

矿井水的水源有地面水源和地下水源。其中地面水源包括大气降水和地表水。地下水源包括含水层水、断层水和老空水。大气降水的主要形式是雨和雪。

矿井发生水灾，除需要有水源条件外，有时还需要有涌水通道。断层破碎带、采掘活动引起围岩移动产生的裂缝、没有封孔或封孔不好的钻孔都可能成为涌水通道。此外，断层和含水层等也可能成为涌水通道。

2.矿井防治水措施

矿井防治水措施可分为地面防治水措施和井下防治水措施。

（1）地面防治水 地面防治水措施可概括为“疏、防、排、蓄”四个方面。

1）疏。如果矿井地面工业广场所处的位置四面是山，降水与地表水流不出去，可以开掘泄洪隧道，以解除地面水患。

2）防。确定井口位置时，应使井口标高、地面建筑物基础的标高都高于当地历年最高洪水水位。矿区内的塌陷裂缝、塌陷洞、塌陷坑等都应进行堵塞、填平、压实。对漏水的沟渠、河流，可在河床底部铺隔水层或将其改道移至矿外。勘探钻孔的封孔要保证质量，防止地表水流入地下。

3）排。对洪水季节河水有倒流现象的矿区，可在河流的适当位置建设水闸，防止河水倒灌，矿区内设排洪站排除积水。

4）蓄。在矿区的上游利用有利地形修筑水库，雨季到来之前将水库中的水降至最低水位，以争取最大蓄洪量，降低上游的洪水对矿区的威胁。

（2）井下防治水 井下防治水工作应坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。“防”主要指留设各类防水煤柱；“堵”主要指注浆封堵具有突水危险的含水层；“疏”主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压；“排”主要指完善矿井排水系统；“截”主要指加强地表水的截流治理。对井下防治水的具体要求如下：

1）做好水文地质工作，尽可能全面准确地掌握水文地质资料，为矿井开拓开采设计和防治水工作提供依据。

2）坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则。当采掘工作面接近可疑水源或出现透水征兆时，必须进行探水。为了保证安全，探水工作必须提前进行，一般是当工作面距可疑水源70～150m以外就应开始探水。

3）探明的水源如果对安全生产构成威胁，一般是有计划地将其放出。

4）地下水源不能疏干或不宜疏干时，必须留设防水煤柱隔水。

5）为了使井下局部地点的涌水不至波及其他区域，可在井下适当的地点构筑水闸墙或水闸门。

6）为使井巷施工能顺利穿过含水层、断层，可将水泥砂浆或化学浆液通过钻孔注入其中，这些材料凝结后，能起到充填和胶结作用，并将水源隔离。

7）在井下作业过程中，现场人员应注意发现和识别透水预兆，并视具体情况采取相应的措施。

3.矿井透水事故的预兆

实践证明，采掘工作面发生透水之前一般都有预兆。如果能及时发现和正确识别透水预兆，在多数情况下经及时采取措施能够避免发生透水事故；如果出现的预兆是即将发生透水事故的危险预兆，也可多赢得一些撤退的时间，增加生存的机会。我国煤矿工人、技术人员在与矿井水灾进行长期斗争的实践中，总结归纳了以下透水预兆。

1）煤壁“挂汗”。所谓“挂汗”是指当工作面距积水区较近时，具有一定压力的水源通过煤岩体中的细微裂隙渗出，在采掘工作面煤岩壁上形成的细小水珠。除了这种原因形成“挂汗”之外，其他原因也能形成“挂汗”，如自燃发火预兆中也有一种“挂汗”现象，然而这两种“挂汗”形成的原因有所不同。透水预兆的顶板“挂汗”多呈尖形水珠，有“承压欲滴”之势；自燃发火预兆的“挂汗”是水蒸气凝结于煤岩壁所致，多为平形水珠。区别“挂汗”是否为透水预兆的方法是将煤岩壁面剥去表层，仔细观察新的暴露面是否潮湿，若潮湿则是透水预兆。

2）煤壁“挂红”。当水中含有铁的氧化物时，前面所说的“挂汗”，其颜色呈暗红色，故称之为“挂红”。

3）空气变冷，煤壁发凉。水的热导率比煤岩体大，所以采掘工作面接近积水区域时，空气温度会骤然下降、变冷，人进入后有凉爽、阴冷的感觉。煤岩体的含水量增大时，其热导率增大，所以用手触摸煤岩壁有发凉的感觉。

4）出现雾气。如果工作面煤岩温度较低，外界的热空气进入工作面温度会下降，这时空气中过量的水蒸气就会凝结成雾。

5）出现水叫声。含水层或其他积水区内的高压水通过煤岩裂隙向外流出时，与裂隙摩擦会发出“嘶嘶”声，有时能听到空洞泄水声。出现这些征兆，说明工作面距积水区很近，若是煤巷掘进，透水即将发生。

6）顶板来压，淋水加大，底板鼓起，产生裂隙并出现渗水。

7）出现压力水流（或称水线）。这表明离水源已较近，应密切注视水流情况。若出水浑浊，说明永源很近；若出水清净，则说明水源尚远。(www.xing528.com)

8）工作面有害气体增加。这是因为积水区除了有水之外，也常常积存有瓦斯、二氧化碳、硫化氢等有害气体。

9）煤层发潮、变暗。原本干燥、光亮的煤层由于水的渗入，就会变得潮湿、暗淡。如果挖去表面一层，里面仍然如此，就说明附近有积水。

采掘工作面或其他地点出现透水预兆时，现场人员必须停止作业，采取措施，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。

4.发生透水事故时现场人员的行动原则

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，沉着镇定、果断有序地采取措施进行处理，具体要求如下：

1）立即报告矿调度室或矿井主要领导人。

2）设法堵住出水点。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）迅速撤离危险区。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。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。例如，河北省下花园煤矿在一次透水事故中，由于各级领导和同仁的高度重视，遇难人员团结互助，经过86h排水抢救，终于掘通垮落巷道，排除了积水，使全体被困人员安全脱险。又如1956年10月24日，山西阳泉市双河沟煤矿一次古窑透水事故，27天后在低于水位4.9m的独头上山巷道中的两人（靠吃骡肉和喝透出的水维持生命）得救。这是因为涌水使独头巷道内的空气被压缩，水上不去，因而能保持一段空气柱（生存空间）的缘故。因此，《矿山救护队工作条例》规定，在这种情况下禁止采用打钻和掘进巷道方法抢救遇难者。否则，空气泄出，使水灌入，会造成遇难人员死亡。

二、矿井突水的应急措施

遇到矿井突水时，可采取以下应急措施。

1）发现有人被堵在井下时，各级领导应首先制订营救措施。

2）立即通知泵房人员加大排水力度，使水仓水位降到最低程度，争取较长的缓冲时间。

3）检查所有排水设施和输电线路，了解水仓现有容量，安排人员清挖水沟。

4）水文地质人员应测量涌水地点涌水量大小及其变化，记录围岩及巷道破坏变形状况，察看观测孔（水井）水位和泉、河、地表水体的变化，分析判断突水来源和最大突水量，以及突水发展趋势，为防止淹井采取必要措施提供依据。

5）检查防水闸门关闭是否灵活、严密，并清除淤渣，拆除短轨和架空线，并安排专人看守，待命关闭。

6）在查明地面水体与突水有关联时，应迅速派人进行堵塞，减少补给量。

7）当排水能力负担不了涌水量时，可因地制宜，采取将涌水引入下山巷道、筑坝蓄水、关闭防水闸门等措施，以延长缓冲时间，争取时间增加排水设备，保住矿井。

8）当采取上述措施仍不能阻挡淹井时，井下人员应迅速撤退，安全出井。

三、矿井排水

每个矿井应及时将矿井水排到地面，以保证井下作业人员的人身安全和设备的正常运转，为矿井建设、安全生产创造良好的工作条件和工作环境。矿井排水必须执行《煤矿安全规程》及《煤矿防治水规定》对矿井排水的相关规定。

【任务考评】

本课题的考评表见表8-5。

表8-5 任务考评表

【思考与练习】

1.矿井涌水的来源有哪些？

2.矿井发生透水事故前可能出现的预兆有哪些？

3.矿井主要排水设备应符合哪些要求？

4.矿井突水时应采取哪些应急措施？

5.发生透水事故时现场人员的行动原则是什么？