防治水知识参考答案

防治水知识参考答案

《防治水试题》参考答案矿井防治水知识1.简介1.    1矿井水害名词⑴矿井水:凡是在矿井开拓、采掘过程中，渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水源水，统称为矿井水。⑵矿井突水（简称突水）凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带、等接近或沟通而突然发生的出水事故，称为矿井突水。、⑶矿井水害：凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全生产的、增加吨煤生产成本的使矿井局部或全部被淹没的矿井水，都称为矿井水害。我国不仅是世界主要产煤大国，而且也是受水害危害最严重的国家之一。我矿随着开采水平的延伸，采掘标高已达到-700m，二2煤层底板承受灰岩承压水的水压已达2.1~5.6mpa，突水及发生水害事故几率增大，因此矿井水害已成为影响我矿安全生产的重大问题之一。1.2矿井水害类型造成矿井水害的水源有大气降水、地表水、地下水和老空水（读本P309）。其中地下水按其储水空间又分为空隙水、裂隙水和岩溶水等。根据水源分类，矿井水害分类如下矿井水害类型（P313）类型水源水源进入矿井的途径或方式地表水水害大气降水、地表水体（江、河湖泊、水库、沟渠、坑塘、池沼、泉水和泥石流）井口、采空冒裂带、岩溶地面塌陷坑或洞、断层带及煤层顶底板或封孔不良的旧钻孔充水或导水老空水水害古井、小窑、废巷及采空区积水采掘工作面接近或沟通时，老空水进入巷道或工作面空隙水水害第三、第四系松散含水层空隙水、流沙水或泥砂等，有时为地表水补给采空冒落带、地表塌陷坑断层带及煤层顶底板含水裂隙及封孔不良的旧钻孔导水裂隙水水害砂岩、砾岩等裂隙含水层的水，常常受到地表水或其他含水的补给采后冒裂带、断层带、采掘巷道揭露顶板或底板砂岩水，或封孔不良的老钻孔导水岩溶水水害采后煤层底板裂隙、断层带、构造破碎带、陷落柱或封闭不良的老钻孔6n主要为石炭纪的太原组灰岩水，有时受到中奥陶灰岩水的补给，对煤矿开采的威胁最大，也最严重2矿井充水条件在天然条件下，煤层是不含水的，煤层是不含水的，但其临近的围岩通常是充满一定数量的不同性质的水体（源）。在开采条件下，各有关水源在重力或压力作用下，通过各种渗透通道进入矿坑，这个过程称为矿井充水过程。充水水源和渗透通道是构成矿井充水水源不可缺少的两个方面。2.1矿井充水水源在矿井生产过程中,煤层附近的各种水体均可能通过各种通道进入矿井,把流入矿井的水统称矿井水。矿井水的来源是多方面的，主要有地下水、地表水、大气降水和老空积水等四种充水水源。2.1.1地下水赋存于地表以下岩层孔隙中的重力水称地下水。与地下水有关的几个概念隔水层与含水层地下水无法通过、起着隔水作用的岩层称为隔水层；含水层是指那些即能储存重力水又能让水自由流动的岩层。储水构造地下水的聚集、储存，除了有含水岩层外，还必须具备一定的隔水界面与之相组合。这种含水岩层与阁水界面有利于聚集、储存水的不同组合，形成储水构造。储水构造有潜水储水构造、承压水储水构造等。（附图）地下水的类型孔隙水松散岩层颗粒之间的空隙称空隙，赋存其中的水称孔隙水。裂隙水坚硬岩层在各种地质作用下产生的破裂称裂隙，赋存其中的水称裂隙水。岩溶水可溶性岩石如石灰岩、白云岩等被水溶蚀后产生的空隙称岩溶，赋存其中的水称岩隙水。2.1.2地表水地表表面的水体，包括河流、湖泊、池沼和水库等。地表水对我矿生产影响较小。2.1.3大气降水一切水源均来自大气降水。多年来的开采表明，大气降水对我矿生产无影响。2.1.4老空积水煤矿的采空区及废弃巷道，由于长期停止排水而保存的地下水，称为老空积水。老空水常以静储量为主，易于疏干，当生产误揭露时，往往容易突水，而且来势凶猛，造成淹头淹面，甚至造成人身伤亡事故。2.2矿井涌水通道矿井周围的充水水源，开采时能否进入井巷，取决于有充水通道。只有充水水源通过充水通道，才能形成矿井涌水。2.2.1构造断（层）裂带矿区含煤地层中存有数量不等的断（层）裂构造，它不仅使断裂附近岩石破碎、位移，也使地层失去完整性，从儿成为各种充水水源涌入矿井的通道。当井巷接近或触及断层带及断层带导水时，地下水涌入矿井，使矿井涌水量变得聚然增大。并非所有的断层都成为涌水通道，断层能否导水与断层形成时的力学性质、受力强度、断层两盘和构造岩的岩性特征、充填胶结和后期破坏以及人为作用等因素有关。①    断层性质断层按断层形成力学性质不同，可分为张性和张扭性正断层、压性和压扭性逆断层两种，前者是由引张力形成，后者是由挤压力形成。由于力学性质和构造岩性不一样，所以起导水性能各异。6n张性断层和裂隙，破裂面多数是张开巨有空隙，破碎带中多为角砾层，疏松多孔有利于地下水的流动和储存。这类断层具有导水性，是矿井涌水的良好通道。压性断层和裂隙，破裂面多数闭合，破碎带常充有断层泥或糜棱岩，所以这类断层具有隔水性或透水性。因隔水断层阻水，故在断层一侧或两侧储存有丰富的地下水。②组成含煤地层的岩石可分为脆性和柔性两种类型。脆性岩石如石灰岩和硅质胶结的砂岩，柔性岩石有黏土岩（包括你眼、页岩）或煤层等。正常层序的含煤地层在断层的影响下，岩层破碎产生位移活动，岩层失去了连续性，从而构成断层两盘不同性质的岩层相接触，具有不同的导水性能。当断层两盘均为脆性岩石接触时，张性正断层导水性能良好，压性扭断层可有微弱的透水性；当断层一盘的脆性岩层与另一盘的柔性岩层接触时，其破碎带为粘土质胶结的断层角砾岩，具有微弱的透水性，在脆性岩层的一盘，裂隙发育，地下水汇集；当两盘均为柔性岩层，则断层一般不透水或透水性极弱。2.2.2导水陷落柱岩溶陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的巨厚可溶岩体,在地下水溶蚀作用下,形成巨大的岩溶空洞.空洞顶部岩层,当其失去对上覆岩体支撑能力时,上覆岩体在重力作用下向下垮落,充填于溶蚀空间中.因其剖面形态似一柱体,故称岩溶陷落柱。我矿尚未发现。2.2.3采矿造成的裂隙通道2.2.3.1采空区顶部岩层移动分带埋藏在地下深处的煤层承受着上覆岩层的自重力,同时它自身也产生对抗力,两者处于平衡稳定状态.煤层开采后,采空区上方的岩层因下部被采空而失去平衡,相应地产生矿山压力,从而对采场产生破坏作用,必然引起顶部岩体的开裂,垮落和移动。根据采区上方的岩性变形和破坏情况的不同，划分为三带（附图）(教材13页)：①冒落带②导水裂隙带②    弯曲沉降带2.2.3.2煤矿采动后对底板岩层的破坏煤层采动，顶板岩层垮落冲击底板，对底板岩层破坏称动矿山压力；采动后上覆岩层的自重力不能通过煤层传递，转移到采场四周煤层，而采场内临空，底板岩层受力后，要向采场内产生位移（底鼓），称静矿山压力。两者的共同作用下，使一定厚度的直接底板遭受破坏。（附图）2.2.4      封闭不良的钻孔煤田地质勘探或生产建设期间，井田内施工许多钻孔，均可揭穿煤层和各含水层，构成沟通各含水层的人为通道。按规程要求，钻孔施工完毕后必须用水泥封孔，以防止地表与地下各种水体的直接渗透。钻孔封闭不良或没有封闭的情况下，当开采接近或揭露时，造成涌水乃至突水。2.3矿井充水水量矿井充水水量是设计确定矿井防排水系统的重要依据。分为三种：矿井正常涌水量：矿井生产达到设计能力后，在不存在异常影响因素的条件下，矿井所出现的涌水量。矿井最大涌水量：矿井达到设计能力后，在影响矿井涌水量相关因素的极端组合条件下，所产生的矿井涌水量。矿井灾害涌水量：是指矿井在建设生产过程中出现未预见到的异常突水条件而产生的矿井涌水量。矿井涌水量是指单位时间内流入矿井的水量，用符号Q表示，单位为m3/d、m36n/h、m3/min。根据矿井涌水量的大小可分为四个等级：⑴涌水量小的矿井：Q＜2m3/min⑵涌水量中等的矿井：Q=2～5m3/min⑶涌水量大的矿井：Q=5～15m3/min⑷涌水量极大的矿井：Q>15m3/min3                 发生矿井水（害）灾的原因发生矿井水害事故的原因主要有以下几点：⑴地面防洪措施不周详，或措施执行不力，暴雨导致防洪工程遭到破坏，致使地面水灌入井下；⑵水文地质情况不清，井巷接近老空、充水断层、陷落柱、强含水层，未事先探放水，盲目施工，造成突水淹井或人身事故；⑶乱采乱掘，破坏了防水煤岩柱，或接通了强含水层透水；⑷井巷设计位置不合理，接近强含水层等⑺水源，施工后在矿山压力和水压的共同作用下，发生顶底板突水；⑸积水巷道位置测量错误或资料遗漏、不准，新掘巷道与之误贯通；⑹井下未构筑防水闸门，或虽有防水闸门但发生水灾时不能顺利关闭，不能起到堵截水的作用。⑺井下水泵房水仓不按规定及时清理，导致有效容积减少，或着水泵排水能力不足，在矿井发生突水时，涌水量大于排水能力，而且持续时间较长，就有可能发生淹井、伤亡事故。4井下出水的征兆煤层或岩层出水之前，一般都有一些征兆，如工作面变得潮湿，顶板滴水或淋水，岩石膨胀、地板鼓起，工作面压力增大，片帮冒顶，巷道断面缩小，支架变形等。明显的征兆还有（附图读本317页）：煤层里有“吱吱”的水叫声，甚至向外有滋水的现象，这是因为附近有压力大的含水层或积水区，水从煤层的裂缝向外挤出造成的。煤层“挂汗”，就是煤层上结成小水珠，说明前面有地下水。工作面发潮，甚至有淡淡的雾气，由于水分蒸发吸热而使空气变冷，一进去就有阴凉的感觉，前面不远可能有地下水。如果闻到工作面有臭鸡蛋气味，用舌头尝渗出的水感到发涩，把水珠放在手指间有发滑的感觉，就可以肯定前方有老空水；另外老空水发红，很象铁锈水，如果发现煤壁上“挂红”，也是出水信号。4                 煤矿防治水灾（害）办法4.1地表水的防治为了防止或减少大气降雨汇集的水和地表水涌入工业场地，或通过渗漏区进入井下，首先对地面水进行防治。地面防治水首先要掌握地表水的变化规律，有针对性地在地面修建一些防排水设施，包括堵塞通道、排除积水、河流改道、修建水库及排洪道等，可以概括为“疏、防、排、蓄”，（附图，图下方附说明P361页）4.2留设井下防水设施4.2.1留设防水煤（岩柱）4.2.2设置防水闸门及防水闸墙6n4.2.3设排水泵房、水仓、排水管路及排水沟等排水系统（以上均附图）p323325329页4.3井下探放水《煤矿安全规程》第286条规定：井下生产过程中，采掘工作面遇到下面任何一种情况时，必须确定探水线进行探水：①    接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时；②    接近溶洞、导水断层、含水层（流沙层、冲积层、各种承压含水层）或导水陷落柱时；③    打开隔离煤柱放水时；④    接近有出水可能的钻孔时；⑤    接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时；⑥    接近有水的灌浆区时；⑦    接近其它可能出水地区时。附图p311页探防水要有设计（附图；P333）；采取必要措施，做到安全探水（附图P335、341、343）；要避开突水危险地带，强含水层、含水断层带、含水的陷落柱，这些都是井下发生突水危险的自然条件，要采取措施，处理或避开它们。（附图P347）4.4带压开采带压开采是防治水的一种重要方法。实质上利用隔水层的隔水性能，带着水压进行开采的一种方法。它的优点是不修建防治水工程，就可以预测出带压开采的安全区，并顺利地把煤炭开采出来。带压开采能否成功，决定于三个因素：①    承压含水层水压力的大小及水量的多少；②    隔水层厚度及岩层强度，被开采煤层与含水层间的距离越大，出水可能性越小；③    开采地区地质构造及采煤活动对隔水层的破坏情况，隔水层如果是完整的，断层断裂不发育，那么高压水突出的可能性就小。（P349页）4.5疏干降压随着矿井向深部开采，承压含水层的水头压力越来越大，当在高水压条件下带压开采不能实现时，为了预防承压水的突然涌出，就要对含水层采取疏干或降压的措施。（附图P351）4.6矿井注浆堵水及底板注浆改造技术当用水量很大，仅仅依靠排水已不可能或不经济时，注浆堵截水源通道，然后再进行排水。注浆堵水就是将水泥浆或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性，达到封堵截断补给水源和加固地层的作用。煤层底板注浆改造技术，是沿工作面上下平巷大面积布置注浆钻孔，通过注浆钻孔来充填底板灰岩含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，从而大大减弱含水层的富水性并切断水远补给通道，使受注含水层被改造危不含水或弱含水层，实现工作面的不突水开采。5                 水害是可以预测预报的6n正规的生产矿井，每个矿井都有正规的地质报告，地质报告中的重要一部分内容就是水文地质资料，其中对矿井内外地表水和地下水的情况都有详尽的了解和论述。矿井生产中每个采区、每个采掘工作面、每个井下工程开工前、在进行采掘设计和施工安排时，都有防治水的内容。经过多年的研究和实践，我国矿井防治水的技术和仪器设备水平都有了很大的进步，可以用较先进的设备和仪器勘探地下的水文地质条件；可以用物探的方法探测含水层和水体的存在；可以用放水试验的方法确定采煤区的突水条件；可以用连通试验的方法确定地下水的运动规律………，所有这些都为矿井水害的预测预报提供了条件。（附图P359页）6                 闭灾路线井下一旦发生突水事故，在场的工作人员应立即将灾情向矿井调度室汇报。人员必须听从班组长的指挥，迅速撤退。俗话说，“人往高处走，水往高处流，”突水时，人员应撤退到上一个水平或地面。技术员在指定有水害威胁地区安全措施时，应包括人员的避灾路线，在这条线路选好之后，应向这个区域的人员进行贯彻，在平时还要利用上下井的机会让工人都熟悉几次，在巷道交叉点应设置路牌，并设有灯光照明，上山独头巷道的路牌上应标有“此路不通”的字样。井下突然突水，破坏了巷道中的照明和安全退路上的指示牌，人员一旦迷失方向，必须朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。这些上山巷道必须与地面相通。井下发生水灾之后，应该立即通知矿山救护队组织抢救。在救护队员没有到达之前，应全部启动排水设备，关闭有关地区的水闸门。有瓦斯喷出的地区，探水人员或其他工作人员，遇有瓦斯喷出时，要戴上自救器，防止中毒。工作地点还应设法加强通风，风机不准关闭。通往地面的暗暗出口如果是竖井，人员撤退时需从梯子间爬梯升井，这时应按次序上，避免强上或慌乱；爬梯子时，应注意手抓牢，脚蹬稳，保证自己安全，也要照顾别人安全。人员撤到地面之后，应该立即清点人数，向领导汇报。6