煤矿防治水技术最新版.docx
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煤矿防治水技术最新版
煤矿防治水技术最新版
矿井涌水量有大有小,完全没有涌水的矿井是很少的。
矿井涌水给凿井、掘进、采煤以及机电设备的管理等都带来一定的困难。
为了排除井下涌水,就要修建水仓,安设水泵,安设水闸门,挖砌水沟,形成一个完整的排水系统。
如果排水系统不畅通,矿井涌水任意流,井下到处是水,既恶化了井下环境,又不利于文明生产。
井下排水要安设水泵,排水要消耗大量的电能,常年不停地大量排水要花费大量的电费,从而增加了煤炭生产的成本。
有些矿井水还有很强的腐蚀性,尤其对金属材料及机电设备的腐蚀更为明显,这对矿井生产是非常不利的。
如果井下发生了突水或透水事故,问题就更严重了,有可能淹没采区或矿井,造成财产的重大损失。
有时还会造成人员伤亡,这就带来更大的不幸。
矿井水灾是煤矿常见的一种灾害。
因此,煤矿安全管理人员以及从业人员都要了解矿井水的知识,以及发生透水时的避灾路线大家共同做好矿井防治水工作,杜绝水灾事故的发生。
做好防治水工作,应摸清矿井水文地质情况,在此基础上,制订出与矿井水作斗争的安全技术措施。
一、地表水防治
(1)煤矿要查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏、疏水能力和有关水利工程等情况;了解当地水库、河道、河道中障碍物等情况;查明采矿塌陷区、地裂缝区分布情况及其地表汇水情况;掌握当地历年降水量和最高洪水位资料。
建立疏水、防水和排水系统。
(2)矿井井口和工业场地内建筑物的地面标高,应当高于当地历史最高洪水位;否则,应当修筑堤坝、沟渠或者采取其他可靠防御洪水的措施。
不具备采取可靠安全措施条件的,应当封闭填实该井口。
在山区还应当避开可能发生泥石流、滑坡等地质灾害危险的地段。
(3)严禁将矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段,以免淤塞河道、沟渠。
发现与煤矿防治水有关系的河道中存在障碍物或者堤坝破损时,应当及时报告当地人民政府,采取措施清理障碍物或者修复堤坝,防止地表水进入井下。
(4)使用中的钻孔,应当按照规定安装孔口盖。
报废的钻孔应当及时封孔,防止地表水或者含水层的水涌入井下,封孔资料等有关情况记录在案,存档备查。
观测孔、注浆孔、电缆孔、下料孔、与井下或者含水层相通的钻孔,其孔口管应当高出当地历史最高洪水位。
(5)报废的立井应当封堵填实,或者在井口浇注坚实的钢筋混凝土盖板,设置栅栏和标志;报废的斜井应当封堵填实,或者在井口以下垂深大于20m处砌筑1座混凝土墙,再用泥土填至井口,并在井口砌筑厚度不低于1m的混凝土墙;报废的平硐,应当从硐口向里封堵填实至少20m,再砌封墙;位于斜坡、汇水区、河道附近的井口,充填距离应当适当加长。
报废井口的周围有地表水影响的,应当设置排水沟。
封填报废的立井、斜井或者平硐时,应当做好隐蔽工程记录,并填图归档。
(6)各矿要在每年雨季前完成地表裂缝、塌陷及小窑井口封堵情况排查和治理工作,要重点排查地表河床、沟谷等低洼易汇水、过水地段的隐患。
同时在雨季期间加大重点部位的巡查,发现问题及时处理。
针对排查出汛期地面隐患,要建立详细的隐患台账和影像资料。
(7)煤矿应当建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度,明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序和撤退路线等,当暴雨威胁矿井安全时,必须立即停产撤出井下全部人员,只有在确认暴雨洪水隐患消除后方可恢复生产。
(8)当接到暴雨灾害预警信息和警报后,对井田范围内废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙以及可能影响矿井安全生产的河流、湖泊、水库、涵闸、堤防工程等实施24h不间断巡查。
矿区降大到暴雨时和降雨后,应当派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。
二、顶板水防治
(1)开采煤层受地表松散含水层影响的或上覆存在含水沙层的,必须根据实际情况开展水文补勘工作,查明松散层底部隔水层的厚度、变化与分布情况,含水层厚度和富水性等相关水文地质条件,并进行安全评价,提前制定针对性措施,消除隐患后方可组织生产。
(2)各矿要按照采掘接替规划,超前开展分析工作,结合钻孔查明的含水层富水性、渗透系数等水文地质资料,以及周边采掘和探查实际揭露情况,超前分析含水层的赋存、影响状况,并制定针对性措施。
(3)工作面开采受上覆含水层影响较大的矿井,必须针对主要含水层施工水文长观孔,并设置水位动态监测系统进行长期监测,出现水位异常变化能及时预警。
监测主站应在矿调度室设置,并与集团公司地质处总站联网。
(4)巷道开掘前要根据本矿实际情况对上覆“两带”范围内的含水层富水性和构造发育情况进行探查、分析、评价。
(6)巷道掘进期间,要认真详细观测含水层的实际揭露和探查情况,进一步完善水文地质资料,为下一步的评价、防治措施提供技术依据。
(7)工作面回采前,要根据前期资料收集情况、物探和钻探的探查结果,对上覆“两带”范围内的含水层富水性和构造发育情况进一步综合分析评价。
(8)经分析评价认为上覆含水层对工作面开采影响较大的,或采掘期间发现持续性涌水较大的,要及时制定专项的防治、排水等措施并实行提级管控,由矿分管领导组织会审后,逐级上报子公司、集团公司对口专业部门审查。
(9)工作面采掘期间必须针对上覆含水层每月进行预测预报,并根据实际生产动态下发临时性预报。
预报要下达至采掘队组以及相关的安全、生产、技术、机电等分管领导、部门。
各分管领导、部门根据预报内容,制定相关的排水、供电、设备保障等措施,并严格组织实施。
(10)通过对含水层富水性分析评价,并参照周边历史采掘面实际情况,科学预测工作面最大涌水量,配备足够能力的排水系统。
排水泵优先选用大功率潜水泵,并尽量减少接力排水环节,加强日常排水管理和生产协调,保证排水效率。
(11)含水层富水区段,必须针对性设计井下钻孔进行验证、疏放,超前组织施工。
含水层富水性不均一的,可在两顺槽间隔20-50m向工作面上覆循环施工钻孔,留足疏水时间,减小对回采的影响。
(12)发现与强富水性含水层有水力联系的断层、陷落柱,采动影响可能造成长期大量涌水的,要优先考虑留设安全煤柱进行避让。
不具备避让条件的,必须开展注浆封堵、顶底板加固等防治工程,并制定长期疏放水的专项措施。
(13)含水层有持续补给、涌水量大,影响正常开采的工作面,在设计时要考虑排水问题,采取“头高尾低”布置方案。
长距离下山回采段间隔一段距离在相对低洼处施工水仓,中间设置挡泥墙,提升排水效率。
(14)有条件的矿井,建议在工作面相对低洼一侧超前施工专用排水巷,或者施工地面抽水井。
抽水井位置选择在工作面已采空区域的相对低洼处,参考工作面周期来压步距和顶板垮落情况,在顶板垮落相对稳定后进行施工。
(15)矿井疏干(降)开采可以应用“三图双预测法”进行顶板水害分区评价和预测。
有条件的矿井可以应用数值模拟技术,进行导水裂隙带发育高度、疏干水量和地下水流场变化的模拟和预测;观测研究多煤层开采后导水裂隙带综合发育高度。
(16)受离层水威胁(火成岩等坚硬覆岩下开采)的矿井,应当对煤层覆岩特征及其组合关系、力学性质、含水层富水性等进行分析,判断离层发育的层位,采取施工超前钻孔等手段,破坏离层空间的封闭性、预先疏放离层的补给水源或者超前疏放离层水等。
三、底板水防治
(1)底板水防治应当遵循井上与井下治理相结合、区域与局部治理相结合的原则。
根据矿井实际,采取地面区域治理、井下注浆加固底板或者改造含水层、疏水降压、充填开采等防治水措施,消除水害威胁。
(2)受承压水威胁矿井的防治水工作要严格依照“长远规划、分步评价、综合探查、超前治理、动态监测、系统保障”的原则执行。
长远规划:
根据采掘计划制定奥灰水防治规划,进一步开展奥灰水补勘,详细查明奥灰水威胁;
分步评价:
一是对全井田分煤层进行突水危险性评价,划分承压水“三区”;二是新盘区开拓前完成区域的进一步评价;三是工作面开掘、开采前进行精细评价。
综合探查:
通过地面三维地震和井下槽波、坑透勘查构造发育,通过地面CSAMT、地面和井下瞬变电磁、直流电法、井下音频电透视,以及地面和井下钻探,探查构造发育和富水异常。
超前治理:
评价为危险区或有构造富水异常的,制定治理方案,超前开展井上下治理。
动态监测:
健全完善水文动态监测系统,通过长观孔动态监测承压水位变化,做好采掘面的涌水量监测,出现异常及时预警、采取措施。
系统保障:
健全完善矿井排水系统,受承压水影响大的矿井要配备强排系统,保证特殊情况下的应急排水能力;盘区、采掘面排水系统必须根据预测最大涌水量进行配备,保证排水能力。
(3)带压开采矿井灰岩突水危险性综合评价规定
1.综合评价是指,在矿井现有突水危险性评价报告等水文地质资料的基础上,通过邀请国内灰岩承压水防治水平高、经验丰富的单位和专家,进一步全面细致分析规划采掘区域的突水危险性,定性评价安全开采条件,提出针对性的意见和建议。
2.矿井突水危险性评价报告定性为过渡区、危险区的(既突水系数达到0.06MPa/m的区域),采掘前必须进行综合评价。
3.矿井突水危险性评价报告定性为安全区的(既突水系数小于0.06MPa/m),但通过以往地质勘探、物探等工程,分析区域可能存在导水陷落柱、断层构造的,采掘前必须进行进一步的综合评价。
4.矿井突水危险性评价报告定性为安全区的(既突水系数小于0.06MPa/m),采掘工程期间无预见性揭露断层、陷落柱或裂隙密集带,虽暂时没有出水迹象,但在采动影响下有可能引起滞后突水的,必须停止作业,进行进一步的综合评价。
5.采掘区域的承压水水头高度超过煤层底板标高200米以上时,采掘前应当进行进一步的综合评价。
6.采掘区域的煤层底板与灰岩承压水含水层之间的有效隔水层厚度小于50米的,采掘前应当进行进一步的综合评价。
7.采掘区域周边500米范围内,曾发生过灰岩承压水突水、长期涌水等事件的,采掘前必须进行进一步的综合评价。
8.采掘区域开展过疏水降压、注浆加固等灰岩承压水治理工程的,采掘前应当对治理工程效果以及区域的突水危险性进行综合评价。
9.综合评价后,应由评价单位或专家出具评价报告,各矿按照评价报告结果,针对采掘工作面编制《带压开采安全技术措施》。
四、老空水防治
(1)各矿要开展老空分布范围及积水情况调查工作,查清矿井和周边老空及积水情况,调查内容包括老空位置、形成时间、范围、层位、积水情况、补给来源等。
老空范围不清、积水情况不明的区域,必须采取井上下结合的钻探、物探、化探等综合技术手段进行探查。
(2)煤矿应当根据老空水查明程度和防治措施落实到位程度,对受老空水影响的煤层按威胁程度编制分区管理设计,由煤矿总工程师组织审批。
老空积水情况清楚且防治措施落实到位的区域,划为可采区;否则,划为缓采区。
缓采区由煤矿地测部门编制老空水探查设计,通过井上下探查手段查明老空积水情况,防治措施落实到位后,方可转为可采区;治理后仍不能保证安全开采的,划为禁采区。
(3)煤矿应当及时掌握本矿及相邻矿井距离本矿200m范围内的采掘动态,将采掘范围、积水情况、防隔水煤(岩)柱等填绘在矿井充水性图、采掘工程平面图等图件上,并标出积水线、探水线和警戒线的位置。
(4)受小窑影响的巷道,必须在常规探查的基础上补充短探,加密探查,杜绝出现探查盲区;要进一步加强针对小窑历史采掘破坏的资料追溯;采掘期间出现淋涌水异常,首先要怀疑老空水的威胁,要立即停产撤人并及时上报,严禁冒险掘进。
(5)对于上覆近距采空区积水,要全面分析积水区位置、积水量,在掘进期间超前探放水,对于工作面内部的低洼区、回采垮落后可能波及到的上覆相邻采空区必须分析到位,必须保证上覆每个刀柱、仓房、巷道均探测清楚、积水疏放完毕后方可组织采掘。
(6)对于同层小煤柱积水的探放,必须执行边探边掘的要求,严格控制采空区积水高度不得超过煤层底板1米,进行限压循环放水,同时对煤柱侧采空巷道的各类硐室、水仓等进行专门探测,防范煤柱变小引发安全问题。
五、密闭防水性管理
(1)密闭构筑技术标准
1.密闭墙应选在较坚硬、稳定、完整致密的岩(煤)层中,避开断层、节理、裂隙发育的破碎带,尽量设在小断面和直线巷道中。
2.密闭墙周边支护完好,无杂物、积水、淤泥、片帮、冒顶、瓦斯聚集等现象,保持清洁卫生。
3.密闭施工前必须将电缆、所有金属管路、金属网、钢丝绳、轨道等导电体拆除或断开,密闭墙附近不得有电气设备,防止电流或电火花引燃密闭内的瓦斯。
4.密闭墙必须采用不燃性材料(如砖、料石、水泥、混凝土等)构筑。
5.密闭墙的厚度选择必须依据预计所承受的最大水压、巷道断面、煤(岩)的抗拉、抗压岩石物理学参数等数据进行计算,因目前矿井混凝土浇筑密闭墙设计计算无专用公式,可参照防水闸门闭墙楔形计算方法计算,参照公式如下:
式中:
L为挡水墙的厚度,m
B为挡水墙体净宽,m
H为挡水墙体净高,m
a为基座支撑面与墙体中心线的夹角,一般取值20°~30°
fac混凝土的轴心抗压强度设计值,取值为fc值乘以系数0.95确定,N/mm2
ro结构的重要性系数,取1.1
rf作用的分项系数,取1.3
rd结构系数,取1.2~1.75,断面大时取大值
P挡水墙设计的承受水压,N/mm2
由此计算得到的密闭墙厚度还须根据实际情况乘以厚度安全系数,其厚度安全系数一般取2-3,但密闭墙最小厚度不得小于3米。
6.密闭周边必须掏槽,且呈楔形布置,掏槽深度依据密闭性质、巷道形制、承受水压等参数确定,但最小深度在煤中不得小于1.0m,在岩中不得小于0.5m,且要掏至硬帮、硬顶、硬底,能够与煤岩紧密结实。
7.掏槽只能用大锤、钎子、手镐、风镐施工,不准采用爆破方法,边掏槽边施工;喷浆巷道必须先破浆皮后掏槽掏,槽宽度一般要大于密闭墙厚度0.4米,且密闭墙与槽墙之间必须用水泥砂浆一次性灌注严实。
8.为加强密闭墙的可靠性,可采用锚索、锚杆、钢针、钢管、角钢、工字钢等在墙体与巷道之间进连接加固,进一步增强密闭墙与周围煤(岩)体的完整性,提高密闭墙的强度。
9.密闭墙要严格按要求设置“三管一柱”,即措施管、观测管、排水管、水柱计;措施管距顶板的距离为0.1-0.5米,观测管距巷道底板距离约为巷高的1/2-2/3,管上设有水柱计;排水管设置在反水池内或安装U型放水管,利用水封防止放水管漏风,排水管管口高于底板水平0.1-0.3米;最外侧永久密闭观测管、措施管、排水管必须加装阀门或堵盖,且能正常开启使用,日常呈关闭状态,观测管必须装设用于观测密闭内外压差、气温和取样的接口。
10.措施管、观测管、排水管数量须根据实际情况进行设置,可采用单排多管、单管多排、多管排等布置方式,管路孔径须结合实际情况进行针对性布置,若怀疑密闭墙内可能存在强酸、强碱性水的,须另外铺设具有防腐蚀性的特殊管路。
11.密闭四周接触严密,墙面平整,墙体表面要用水泥抹平,水泥覆盖厚度要大于20mm,1m长度内凸凹不大于10mm,灰浆饱满,无裂缝、重缝、空缝,墙四周要抹宽度不小于100mm的裙边,裙边要平整,严密不漏风。
12.施工完毕后密闭前要设栅栏、警标,悬挂通风、防治水等各种检查牌板进行日常管理,定期检查密闭有害气体、密闭质量及密闭内积水情况,并把检查结果如实填写牌板、登记台帐。
(2)密闭防水性管理要求
1.井下各类密闭位置要在充水性图上标注,按照标准图例绘制。
有出水的、建于低洼易积水区等重点密闭要按1.5倍放大图例重点标注,并注明出水量。
2.井下各类密闭的防水性必须每旬检查一次。
汛期要加密次数,每周进行一次检查。
遇大暴雨、持续性降雨天气要每两天进行一次检查。
3.由矿总工程师负责组织相关部门开展日常密闭防水性检查。
4.出水密闭以及有水印、渗水等异常水患情况的密闭,由地测部门负责查清并排除异常。
5.由矿井总工程师组织相关部门,对位于低洼区易积水的、日常有补给水或出水的密闭进行安全评价,对重点防水密闭或存在潜在威胁的密闭,必须安设监测设备对密闭内水量、水压进行实时监测。
六、井下排水系统
(1)永久排水系统的水仓容积、水泵能力、管路能力按《煤矿防治水细则》要求设计建设。
新建矿井永久排水系统形成前,各施工区应当设置临时排水系统,并按该区预计的最大涌水量配备排水设备、设施,保证有足够的排水能力;生产矿井延深水平,只有在建成新水平的防、排水系统后,方可开拓掘进。
(2)特大型矿井根据井下生产布局及涌水情况,可以分区建设排水系统,实现独立排水,排水能力根据分区预测的正常和最大涌水量计算配备,但泵房总体设计需满足《煤矿防治水细则》第一百零六条至第一百零九条要求。
(3)排水系统的水泵、水管、闸阀、配电设备和线路,必须经常检查和维护。
在每年雨季之前,应当全面检修1次,并对全部工作水泵、备用水泵进行1次联合排水试验,提交试验报告。
(4)水仓进口处应当设置箅子。
对水砂充填和其它涌水中带有大量杂质的矿井,还应当设置沉淀池。
各水仓的空仓容量应当经常保持在总容量的50%以上。
(5)水仓、沉淀池和水沟中的淤泥,应当及时清理;每年雨季前必须清理1次。
检修、清理工作应当做好记录,并存档备查。
(6)矿井的主要系统巷道存在较低洼区域,受水患影响易积水覆顶后严重影响行人、通风等矿井正常安全运行的,必须建立排水系统。
管泵配合的实际排水能力要大于预计最大涌水量,电控开关系统应布置在不易被积水淹没地点。
(7)采掘工作面两顺槽必须根据巷道起伏情况选择在相对低洼处设置临时水仓,安设管泵、连接开关电缆做好热备用,电控开关系统应布置在不易被积水淹没地点。
排水系统的排水能力必须大于预计工作面最大涌水量,最小不得低于60m3/h,要同时满足有计划放水及日常排水要求。
临时水仓要满足水泵吸水需求。
(8)掘进工作面排水系统必须随工作面掘进向前延伸,距工作面迎头不得超过50m,工作面主要排水点应设置在巷道整体相对低洼地段。
上山掘进巷道排水系统跟进距离不做要求,但要构建排水沟渠,能自流至水仓,严禁顺巷漫流排水,待巷道开始下山、水平掘进后再及时跟进排水系统。
回采工作面排水系统不得回撤超综采设备50米远距离。
(9)超过100m3/h的井下长期涌水点,占用矿井主排系统能力比例大,可能影响矿井突发情况下应急排水的,应当在涌水点采取直排孔或其他不占用主排系统能力的方式进行排水。
(10)采掘工作面的排水系统可采取双回路供电,对于受水患威胁严重的采掘工作面、重点水患监管区域的排水系统,尽量实现双回路供电。
七、水文动态监测系统
(1)各矿必须建立水文动态监测系统对矿井水进行监测,主要对井上下水文长观孔、井下主要排水点、长期涌水点、大量补给水区域以及列为重点监管或存在长期补给水的密闭墙等地点的水文参数监测。
(2)受灰岩承压水威胁的矿井,要求每个盘区至少有1个水文长观孔进行水文动态监测,水文孔的建立要考虑相邻矿井水文孔情况。
(3)各矿水文动态监测系统建立后必须及时与地质处总站进行联网,实现全集团水文情况实时监测预警功能。
(4)水文动态监测系统要定期进行维护,发现问题要及时修复,确保监测系统正常运转。
对于已损坏或废弃的观测孔必须制定安全技术措施,及时封堵,确保消除安全隐患。
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