【文章內(nèi)容簡介】 果含水層的頂板隔水層抵擋不住下部的強大壓力，隔水層就要變形，產(chǎn)生底鼓，隨之出現(xiàn)裂縫，造成工作面底板出水。如果通過預測得知，煤層底板隔水層能抵擋住下部含水層的強大壓力，水不能從煤層底板突出，然后把煤炭安全地采出來，帶壓開采便算成功了。 帶壓開采能否成功，決定于三個因素： 承壓含水層壓力的大小及水量的多少； 隔水層厚度及巖層強度，被開采煤層與含水層間的距離越大，出水可能性越小； 開采地區(qū)地質(zhì)構造及采煤活動對隔水層的破壞情況，隔水層如果是完整的，斷層、裂隙不發(fā)育，那么高壓水突出的可能性就小。 在帶壓采煤工作時，放頂工作要快，控頂距越小越好，以便減小地壓；工作面內(nèi)不準丟煤柱，也不要殘留木垛、點柱等支撐物；注意底板變化，如有異常應停止采煤和放頂；保持排水設備完好；現(xiàn)場所有人員必須熟悉避災路線。第十二課 疏干降壓防突水 注漿堵水也有效 隨著礦井向深部開采，承壓含水層的水頭壓力越來越大。當在高水壓條件下帶壓開采不能實現(xiàn)時，為了預防承壓水突然涌出，就要對含水層采取疏干或降壓措施。 疏干，就是把含水層中的水位降到生產(chǎn)工作面標高以下，這樣，工作面生產(chǎn)就不再受承壓水的威脅了。 可是，疏干采煤只有在含水層水量較小的情況下才能實現(xiàn)；有些含水層水量很大，對這樣的含水層強行疏干，會加大排水量，甚至根本無法疏干。對水量大的含水層可以采用少量放水，適當降低水位的辦法，使水位保持在工作面以上一定的高度，即使工作面能正?；夭?，又不致使水突破煤層底版。這樣的采煤方法就叫作降壓采煤法。 降壓采煤是一項困難而復雜的工作，它要研究隔水層厚度、強度、節(jié)理裂隙情況，礦山壓力對隔水層的破壞情況，還要研究含水層降壓的可能性。只有這些條件都能滿足采煤要求時，降壓采煤才能實現(xiàn)。 打鉆放水是降壓采煤常用的方法，可以在一個地點集中打鉆放水，也可以分散在多水平、多巷道大范圍打鉆放水。除放水孔以外，還要有一定數(shù)量的觀測孔，以便了解和控制水壓。 降壓采煤有時也可能發(fā)生突水，所以除了保證有足夠的排水能力外，采用將壓方法采煤的工作面，采煤時也要注意及時放頂，減少控頂距，防止底版出水。放水孔打開之后就不要隨意關閉。工作面上下出口一定要保持通暢。當工作面發(fā)現(xiàn)出水征兆時，應停止推進，及時匯報，采取措施加以處理。 注漿堵水是防止礦井涌水而行之有效的措施。我國用注漿法與地下水作斗爭已經(jīng)有四十多年的歷史，方法簡便，效果較好，得到了廣泛的應用。 注漿堵水，就是把配制好的漿液（水泥漿液、水泥—水玻璃漿液或化學漿液），用注漿泵壓入地層空隙中，使?jié){液擴散、凝固、硬化，起到堵、截補給水源的作用。目前，注漿應用在以下幾方面：井筒注漿 井筒常要通過一個或幾個含水層，含水層的水就會進入井筒，給建井帶來困難和危害。為此，在井筒開鑿之前先從地面打鉆孔，對含水層進行預先注漿；或者在井同掘進工作面距含水層一定距離的地方停止掘進，從工作面預先進行注漿。這樣，就在井筒四周造成一道隔水屏障，使井筒能安全、順利地通過含水層。土國井筒已鑿砌完畢而井壁漏水，也可以對井壁進行注漿堵水。 巷道堵漏 為減少礦井涌水量，對煤礦井下大量存在的小出水點也要進行封堵。這些出水點水壓、水量不大，可以用打入簡單注漿管的辦法解決。做法是：用短而細的水管一根，其外側螺旋狀焊上鉛條，裹以粗麻后用力打入鉆好的小孔內(nèi)，用高壓注漿泵向孔內(nèi)注如水泥漿，直到出水點停止出水為止。這種辦法對一些大的硐室、大交叉點、砌券巷道等處的淋水、漏水都很有效。 帷幕截流 有的煤礦為了減少礦井涌水量，采用帷幕截流注漿法建造一個隔水墻，切斷水源的補給通路，把水攔截在井田之外。第十三課 封堵突水有訣竅 水體下面也采煤 目前，礦井大小突水時有發(fā)生，對于已經(jīng)突水的突水點我們經(jīng)常采用封堵的方法來處理。如何人封堵？這里面大有訣竅。 封堵任何透水、漏水和流水通道，首先必須懂得堵水材料的性能，特別是要懂得這些材料的排列順序和方向。例如，我們用同樣數(shù)量比例的石子、沙子和黏土，把它們按不同順序擺放在漏水的容器內(nèi)，然后在它們的上面倒入同樣數(shù)量的清水，我們發(fā)現(xiàn)，黏土在上面，石子在下面的容器不漏水，而石子在上面黏土在下面的容器，黏土被沖走沙子也被沖走，只剩下石子，水大量流失。這種現(xiàn)象在我們生活中經(jīng)常見到。 在煤礦大水量的突水點的封堵過程中，也都利用這種原理進行封堵突水點或水流通路。在煤礦突水點的封堵過程中，首先必須用大量的大塊石、大比重的固體材料投放到突水點的外圍，俗稱固料投放，也叫骨料投放，它起到降低水的流速、支撐隔水材料的作用。有了足夠的骨料，再在骨料的來水一側投入小一級的阻水材料——粗沙或細沙，最后在突水點附近投以大量的水泥等阻水物質(zhì)，這樣就可以將大水量的突水點封堵成功。 我國北方一次特大礦井突水，在封堵突水點和過水巷道時，采用三段式的堵水順序。例如對大斷面高流速的過水巷道，在水流的下游段實行頂板爆破，投入欄柵、下尼龍布、水泥包、大塊料石等擋水材料。接著在中段投入阻水材料——砂石和水泥漿。在這兩段阻水體成功實現(xiàn)阻水的基礎上，在來水的方向緊靠前兩段再注入大量的水泥漿，并施以高壓，使水泥滲入裂隙和孔隙。從而可以封堵住全部漏水。煤層處在地表水和地下含水層的下面，開采這些煤炭有很多困難。為了充分利用地下資源，增加煤炭產(chǎn)量，就必須解決水體下及含水層下安全開采的問題。 煤層采空后，上面的巖層就要冒落。如果冒落形成的裂隙影響到頂板以上的含水層甚至地表，就成為含水層水或地表水進入井下通道。根據(jù)多年大量觀測和研究，頂板巖層的破壞可分為“三帶”： 冒落帶 采煤后頂板開始冒落，直到上部巖層能夠被支撐在冒落后堆積其倆的巖塊之上為止。如果冒落帶高度達到采空區(qū)上方的含水曾或地表水時，就要發(fā)生突水事故了。 導水裂隙帶 冒落帶上方的巖層產(chǎn)生大量的裂隙，而切下部裂縫大，越往上裂縫越小，這一帶內(nèi)，水仍然可以在裂縫中流動。這一帶的高度影響到含水層和地表水時，礦井涌水量就會急劇增加。 彎曲下沉帶 從導水裂縫帶往上，巖層發(fā)生平緩彎曲，只有一些小的裂隙，但這些裂隙不與井下相通。如果在彎曲下沉帶內(nèi)或彎曲下沉帶以上的地面有水體，采煤時就不會流入井下工作面了。 從事水體下采煤，關鍵是搞清和控制導水裂縫帶的高度，使它不要與水體相通。采煤時應嚴格控制采高，工作面的支架嚴格按規(guī)定的高度支撐?，F(xiàn)場工作人員應隨時注意頂板變化，如有淋水變大、水變渾、有流沙等現(xiàn)象時應及時匯報，出現(xiàn)危險征兆時要及時撤人。用充填法采煤的工作面，一定要保證充填質(zhì)量。第十四課 預測預報房水害 一旦突水要避災 礦井水害可以預測預報嗎？回答是：水害完全可以預測預報的。 正規(guī)的生產(chǎn)礦井，每個礦井都有正規(guī)的地質(zhì)報告，地質(zhì)報告中重要的一部分內(nèi)容就是水文地質(zhì)資料，其中對礦井內(nèi)外地表水和地下水的情況都有詳盡的了解和論述。礦井生產(chǎn)中嵋個采區(qū)、每個采掘工作面、每個井下工程開工前都有由防治人員提供的地質(zhì)說明書。在采掘人員進行采掘設計和施工安排時，都有防治水的內(nèi)容，既詳細的防治水設計和措施，這就使井下的防治水有了重要的前提和保證。 經(jīng)過多年的研究是實踐，我國礦井防治水的技術和儀器設備水平都有了很大的進步，可以用較先進的設備和儀器勘探地下的水文地質(zhì)條件；可以用物探的方法探測含水曾和水體的存在；可以用放水試驗的方法確定地下水的運動規(guī)律。所有這些都為礦井水害的預測預報提供可能和條件。 此外，我國各生產(chǎn)礦井都總結并實行了一套完整的防治水管理制度，這些制度概括起來有：（1）防治水資料的編制和審批制度。所有地質(zhì)水文地質(zhì)報告、各類地質(zhì)水文地質(zhì)說明書 各項防治水措施都要按業(yè)務權限逐級審批。（2）嚴格的防治水審查制度。多年來我們已經(jīng)完善了一整套防治水檢查制度，大到整個礦區(qū)的防治水規(guī)劃，小到掘進頭的防治措施，細而不漏。（3）防治水害預測預報制度。對水害情況按年、按季、按月或旬定期發(fā)送通知單，對重點水害地區(qū)不定期隨時發(fā)送通知單。 井下一旦發(fā)生突水事故，在場的工作人員應立即將災情想礦掉土室匯報，人員必須聽從班組長指揮，迅速撤退。 俗話說，人往高處走，水往低處流。突水時，人員應撤退到上一個水平或地面。技術人員在制定有水害威脅地區(qū)安全措施時，應包括人員的避災路線。者條路線選好之后，應向這個地區(qū)的所有人員進行貫徹，在平時還要利用上下井的機會讓工人多熟悉幾次。在巷道交叉點應設有路牌，并設有燈光照明，上山獨頭巷道的路牌上應標有“此路不通”的字樣。 井下突然突水，破壞了巷道中的照明和安全退路上的指示牌，人員一旦迷失方向，必須朝有風流通過的上山巷道撤退。這些上山巷道必須與地面相通。 井下發(fā)生水災之后，應該立即通知礦山救護隊組織搶救。在救護隊員沒到達之前，應全部啟動排水設備，關閉有關地區(qū)的水閘門。 有瓦斯噴出的地區(qū)，探水人員或其他工作人員，遇有瓦斯噴出時，要帶上自救器，防止中毒。工作地點還應設法加強通風，風機不準關閉。 通往地面的安全出口如果是豎井，人員撤退時需從梯子間爬梯升井，這時應按次序上，避免搶上或慌亂；爬梯子時，應注意手抓牢，腳蹬穩(wěn)，保證自己的安全，也要照顧別人的安全。 人員撤離到地面之后，應該立刻清點人數(shù)，向領導匯報。第一課 礦井涌水是威脅 來源通道要清楚 礦井涌水量有大有小，完全沒有涌水的礦井是很少的。礦井涌水給建井、掘進、采煤以及機電設備的管理等都帶來一定的困難。為了排除井下涌水，就要修建水倉，安設水泵，安設水閘門，挖砌水溝，形成一個完整的排水系統(tǒng)。如果排水系統(tǒng)不暢通，礦井涌水任意流淌，井西到處是水，既惡化了井下環(huán)境，又不利于文明生產(chǎn)。 井下排水要安設水泵，排水要消耗大量的電能。常年不停地大量排水要花費大量的電費，從而增加了煤炭生產(chǎn)的成本。 有些礦井水還有很強的腐蝕性，尤其對金屬材料及機電設備的腐蝕更為明顯，這對礦井生產(chǎn)是非常不利的。 如果井下發(fā)生了突水或者透水事故，問題就更嚴重了，有可能淹沒采區(qū)或礦井，造成財產(chǎn)的重大損失。有時還會造成人員的傷亡，這就帶來更大的不幸。 礦井水災是煤礦常見的一種災害。因此，每一個井下工人都應該了解一些礦井水的知識，以及發(fā)生透水時的避災路線。大家共同做好礦井水防治工作，杜絕水災事故的發(fā)生。 做好防治水工作，應該摸清礦井水文地質(zhì)情況，在此基礎上，制訂出與礦井水做斗爭的措施。 礦井涌水常見的來源有以下幾種： 地表水 大氣降水的滲入或流入，往往是開采地形低洼且埋藏較淺的煤層的主要水源，在雨季表現(xiàn)得尤為明顯；地面上的河流、湖泊、水庫、池塘水，也會滲入和流入井下成為礦井水。地表水能否成為礦井水源，除了開采深度條件外，還與地層構造和采煤方法有關。 地下水 有些巖層具有空隙、裂隙或溶洞并含有地下水，我們把它叫作含水層。流沙層和礫石層中的水叫孔隙水，石灰含水層中的水叫溶洞水，砂巖中的水屬于裂隙水。地下水是可以流動的，并不斷接受地表水的補給，開采越深水壓越高、裂隙溶洞越大含水也越豐富，它是井下最直接、最常見的水源。當井下巷道或回采工作面一旦揭露這些含水層時，水便會突出，危害性較大。 老空水 過去采過的小煤窯以及礦井里廢棄的舊巷道，常常有很多積水。當采掘工作面與它們打透時，很短時間內(nèi)會有大量積水涌入，來勢兇猛，造成透水事故，破壞性很大。 斷層水 巖層斷裂叫斷層。有的斷層帶內(nèi)會積存水，斷層還常將不同的含水層連通，有的甚至與地表水相通。當開拓掘進或采煤接近或揭露這樣的斷層時，斷層水便會涌出。 井下發(fā)生的水災，有時是一種水源造成的，有時是幾種水源同時造成的，并且要有通道把水釋放出來。因此，我們要把礦井水的來源與通道都搞清楚，做到心中有數(shù)，就可以防患于未然。第二課 認識清楚礦井水 幾種水災要知道 水量的多少是用體積來衡量的，一般以立方米為單位，水量少時用升為單位（1立方米=1000升）。 水的流量就是單位時間內(nèi)流水的多少，一般以每小時流多少立方米計算，寫作立方米/時，也有用立方米/分、升/秒計算流量的。清水的密度是一噸/立方米，也就是說，1立方米水的質(zhì)量恰好是一噸。 不同地點的水位高度不一樣，水位高度叫水頭，不同水位高度之間的差值叫水頭差，有了水頭差水才能流動。水對物體是有壓力的，單位面積上壓力的大小叫壓強。水壓力的法定計量單位叫作“帕”，直觀來講，“帕”，顯然，這個單位用起來顯得太小，實際應用中我們把“帕”增大百萬倍，叫做“兆帕”，一兆帕相當于102米水柱對物體產(chǎn)生的壓力值。液體壓強的大小只與水的密度和水頭值有關。液體壓力的大小與被壓物體的方向無關。水對物體的總壓力，既與水的壓強大小有關，還與物體受水壓力的總面積的大小有關，面積越大，受的壓力也越大?？倝毫Φ拇笮〉扔谒膲簭姵艘允軌旱拿娣e。含水成對底板的總壓力就是用這個方法計算的。例如，煤層間的承壓含水層水壓強是1兆帕，那么它 在隔水層1平方米面積上的壓力就是1000千牛（102噸）。如果水壓增至20兆帕，面積增加到10平方米，那么隔水層承受的壓力總和為20兆牛（2040噸）。 承壓含水層一旦在井下被鉆孔或巷道揭露，它的涌水兩與水壓成正比。水壓越大，涌水量越大。 煤層開采得越深，開采面積越大，受水威脅也越大。 開采江、河、湖、水庫等地表水影響范圍的煤層時，一旦雨季因洪水爆發(fā)水位高出攔洪堤壩或沖毀井口圍堤，水便會直接由井口灌入井下。 井筒在沖積層或強含水層中開鑿時，如果事先不進行處理，就會涌水，特別是沙礫層，水沙會一齊涌出，嚴重的會造成井壁坍塌、沉陷、井架偏斜。 在頂板破碎的煤層中掘進巷道，因放炮或支護不好發(fā)生冒頂；或回采工作面上部防水巖柱尺寸不夠，當冒落高度和導水裂縫與河湖等地表水或強含水層溝通時，會造成透水。 巷道掘進時與斷層另一盤強含水層打通，就會造成突水。斷層帶巖石破碎，各種破裂面及石灰?guī)r裂隙溶洞較發(fā)育，突水威脅較大。 由于采掘地點離含水層太近，隔水巖柱的抗壓強度小，抵抗不住靜水壓力和礦山壓力的共同作用，巷道掘進后經(jīng)過一段時間的變形，引起底板破碎承壓水突然涌出。 石灰?guī)r溶洞塌落柱內(nèi)部，巖石破