水災(zāi)防治原則：當(dāng)前與長遠(yuǎn) 局部與整體 地面與井下 防治與利用相結(jié)合

綜合治水措施: 防、疏、堵、截、排

一. 地面防治水

1. 合理確定井口位置

2. 整治河流

3. 堵塞地面導(dǎo)水通道

4. 修筑截水溝

5. 防止地表積水

6. 加強(qiáng)地面防治水工程的檢查

有關(guān)《規(guī)程》規(guī)定見第141頁 第254、255、256條

二. 井下防治水

(一) 水文觀測和礦井地質(zhì)工作

1. 水文觀測工作

⑴收集地面氣象、降水量和河流等水文資料;

⑵通過探水孔和水文觀測孔，觀測各類水源的水壓，水位和水量變化規(guī)律，分析水質(zhì)，查明各水源之間的關(guān)系;

⑶觀測礦井涌水量的季節(jié)變化規(guī)律等。

2. 礦井地質(zhì)工作

⑴沖積層的厚度、組成、富水性、透水性;

⑵斷層和裂隙的位置、斷距、破碎帶范圍、導(dǎo)水性等;

⑶含水層和隔水層的數(shù)量、位置、厚度、厚度變化和隔水層三帶的劃分情況;

⑷老空水情況及老空的上、下三帶情況;

⑸開采過程中圍巖的破壞情況;

⑹陷落柱的賦存情況;

⑺勘探鉆孔的封孔情況等。

(二) 井下防治水技術(shù)

1. 井下探放水

2. 疏(放)水降壓

(1) 疏放老空水

①直接放水;

②先堵后放;

③先放后堵;

④先隔后放。

(2) 疏放含水層

①地面疏放水;

②巷道疏干頂板水;

③鉆孔疏放頂板水;

④鉆孔疏放底板水;

⑤泄水巷疏放底板水;

⑥隔水層中存在弱含水層時(shí)注漿提升安全水頭值;

⑦截源堵截水。

(3) 疏放水注意事項(xiàng)

①放水前，根據(jù)預(yù)計(jì)的積水量、水位標(biāo)高、水倉容量和排水能力等，作出放水設(shè)計(jì)并報(bào)上級批準(zhǔn);

②探到水源后，水量不大時(shí)，一般可用探水孔放水;水量很大時(shí)，需另打放水鉆孔。放水鉆孔直徑一般為50-75mm,孔深不大于70m;

③正式放水前，應(yīng)進(jìn)行放水量、水壓試驗(yàn)，以便擬定放水順序和控制放水量，做到安全放水;

④放水過程中要隨時(shí)注意水量變化、出水的清濁和雜質(zhì)情況，設(shè)專人檢查硫化氫、二氧化碳和瓦斯等有害氣體涌出情況，注意有無特殊響聲，如發(fā)現(xiàn)異常狀況應(yīng)及時(shí)采取措施處理并報(bào)告調(diào)度室;

⑤在放水設(shè)計(jì)中應(yīng)規(guī)定好人員撤退路線，并保證路線暢通，沿途應(yīng)有良好照明。

3.防水隔離煤柱

留設(shè)原則：既能抵抗水壓，又盡量減少煤炭損失

附錄三 防隔水煤(巖)柱的尺寸要求

一、煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設(shè)，按下列公式計(jì)算：

1.煤層露頭無覆蓋或被黏土類微透水松散層覆蓋時(shí)：

Hf= Hk+Hb (3-1)

2.煤層露頭被松散富水性強(qiáng)的含水層覆蓋時(shí)(圖3-1)：

Hf=HL+Hb (3-2)

式中 Hf--防隔水煤(巖)柱高度，m;

Hk--采后垮落帶高度，m;

HL--導(dǎo)水裂縫帶最大高度，m;

Hb--保護(hù)層厚度，m;

α--煤層傾角，(°)。

根據(jù)式(3-1)、式(3-2)計(jì)算的值，不得小于20 m。式中Hk、HL的計(jì)算，參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。

圖3-1 煤層露頭被松散富水性強(qiáng)含水層覆蓋時(shí)防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖

二、含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲?巖)柱的留設(shè)

含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲?巖)柱的留設(shè)(圖3-2)可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

≥20 m

式中 L--煤柱留設(shè)的寬度，m;

K--安全系數(shù)，一般取2-5;

M--煤層厚度或采高，m;

p--水頭壓力，MPa;

Kp--煤的抗拉強(qiáng)度，MPa。

圖3-2 含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲?巖)柱留設(shè)圖

三、煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|，并局部被覆蓋時(shí)(圖3-3)，防隔水煤(巖)柱的留設(shè)要求如下：

圖3-3煤層與富水性強(qiáng)的含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|時(shí)防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖

1.當(dāng)含水層頂面高于最高導(dǎo)水裂縫帶上限時(shí)，防隔水煤(巖)柱可按圖3-3a、圖3-3b留設(shè)。其計(jì)算公式為：

L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ (3-3)

2.最高導(dǎo)水裂縫帶上限高于斷層上盤含水層時(shí)，防隔水煤(巖)柱按圖3-3c留設(shè)。其計(jì)算公式為：

L=L1+L2+L3=Ha(sinδ-cosδcotθ)+

(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ) ≥20 m (3-4)

式中 L--防隔水煤(巖)柱寬度，m;

L1，L2，L3--防隔水煤(巖)柱各分段寬度，m;

HL--最大導(dǎo)水裂縫帶高度，m;

θ--斷層傾角，(°);

δ--巖層塌陷角，(°);

M--斷層上盤含水層層面高出下盤煤層底板的高度，m;

Ha--斷層安全防隔水煤(巖)柱的寬度，m。

Ha值應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際觀測資料來確定，即通過總結(jié)本礦區(qū)在斷層附近開采時(shí)發(fā)生突水和安全開采的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，計(jì)算其水壓(p)與防隔水煤(巖)柱厚度(M)的比值(Ts=p/M),并將各點(diǎn)之值標(biāo)到以Ts=p/M為橫軸，以埋藏深度H0為縱軸的坐標(biāo)紙上，找出Ts值的安全臨界線(圖3-4)。

Ha值也可以按下列公式計(jì)算：

式中 p--防隔水煤(巖)柱所承受的靜水壓力，MPa;

Ts--臨界突水系數(shù)，MPa/m;

10--保護(hù)帶厚度，一般取10 m。

圖3-4 Ts和H0關(guān)系曲線圖

本礦區(qū)如無實(shí)際突水系數(shù)，可參考其他礦區(qū)資料，但選用時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮隔水層的巖性、物理力學(xué)性質(zhì)、巷道跨度或工作面的空頂距、采煤方法和頂板控制方法等一系列因素。

四、煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

在煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水的情況下(圖3-5)，防隔水煤(巖)柱的留設(shè)應(yīng)當(dāng)考慮2個(gè)方向上的壓力：一是煤層底部隔水層能否承受下部含水層水的壓力;二是斷層水在順煤層方向上的壓力。

圖3-5煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖

當(dāng)考慮底部壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)使煤層底板到斷層面之間的最小距離(垂距)，大于安全煤柱的高度(Ha)的計(jì)算值，并不得小于20 m。其計(jì)算公式為

≥20 m

式中 α--斷層傾角，(°);

其余參數(shù)同前。

當(dāng)考慮斷層水在順煤層方向上的壓力時(shí)，按附錄三之二計(jì)算煤柱寬度。

根據(jù)以上兩種方法計(jì)算的結(jié)果，取用較大的數(shù)字，但仍不得小于20 m。

如果斷層不導(dǎo)水(圖3-6)，防隔水煤(巖)柱的留設(shè)尺寸，應(yīng)當(dāng)保證含水層頂面與斷層面交點(diǎn)至煤層底板間的最小距離，在垂直于斷層走向的剖面上大于安全煤柱的高度(Ha)時(shí)即可,但不得小于20 m。

圖3-6煤層位于含水層上方且斷層不導(dǎo)水時(shí)防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖

五、水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下采掘時(shí)防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

1.巷道在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下掘進(jìn)時(shí)，巷道與水體之間的最小距離，不得小于巷道高度的10倍。

2.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行開采時(shí)，若水淹區(qū)或老窯積水區(qū)的界線已基本查明，防隔水煤(巖)柱的尺寸應(yīng)當(dāng)按附錄三之二的規(guī)定留設(shè)。

3.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下的煤層中進(jìn)行回采時(shí)，防隔水煤(巖)柱的尺寸，不得小于導(dǎo)水裂縫帶最大高度與保護(hù)帶高度之和。

六、保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè)，可參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》執(zhí)行。

七、保護(hù)通水鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

根據(jù)鉆孔測斜資料換算鉆孔見煤點(diǎn)坐標(biāo)，按附錄三之二的辦法留設(shè)防隔水煤(巖)柱，如無測斜資料，應(yīng)當(dāng)考慮鉆孔可能偏斜的誤差。

八、相鄰礦(井)人為邊界防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

1.水文地質(zhì)簡單型到中等型的礦井，可采用垂直法留設(shè)，但總寬度不得小于40 m。

2.水文地質(zhì)復(fù)雜型到極復(fù)雜型的礦井，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、靜水壓力、開采上覆巖層移動(dòng)角、導(dǎo)水裂縫帶高度等因素確定。

1)多煤層開采，當(dāng)上、下兩層煤的層間距小于下層煤開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時(shí)，下層煤的邊界防隔水煤(巖)柱，應(yīng)當(dāng)根據(jù)最上一層煤的巖層移動(dòng)角和煤層間距向下推算(見圖3-7a)。

2)當(dāng)上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時(shí)，上、下煤層的防隔水煤(巖)柱，可分別留設(shè)(見圖3-7b)。

HL—導(dǎo)水裂縫帶上限;H1、H2、H3—各煤層底板以上的靜水位高度;γ—上山巖層移動(dòng)角;β—下山巖層移動(dòng)角;Ly、L1y、L2y—導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度;L1—上層煤防水煤柱寬度;L2,L3—下層煤防水煤柱寬度

圖3-7多煤層地區(qū)邊界防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖

導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度Ly的計(jì)算，可采用下列公式：

≥20 m

式中 Ly--導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度,m;

H --煤層底板以上的靜水位高度，m;

HL--導(dǎo)水裂縫帶最大值，m;

Ts--水壓與巖柱寬度的比值，可取1。

九、以斷層為界的井田防隔水煤(巖)柱的留設(shè)

以斷層為界的井田，其邊界防隔水煤(巖)柱可參照斷層煤柱留設(shè)，但應(yīng)當(dāng)考慮井田另一側(cè)煤層的情況，以不破壞另一側(cè)所留煤(巖)柱為原則(除參照斷層煤柱的留設(shè)外，尚可參考圖3-8所示的例圖)。

L-煤柱寬度;Ls,Lx-上、下煤層的煤柱寬度;Ly-導(dǎo)水裂縫帶上限巖柱寬度;Ha、Has、Hax-安全防水巖柱厚度;HL-導(dǎo)水裂縫帶上限;p—底板隔水層承受的水頭壓力

圖3-8以斷層分界的井田防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖

4.帷幕注漿和注漿堵水

⑴應(yīng)用的幾種情況

①井筒掘進(jìn)前遇有多層近距離的含水層，每層Q﹥10m3/h時(shí)，

則地面預(yù)注漿;

②井筒掘進(jìn)前遇有多層間距較大的含水層，且單層Q﹥10m3/h時(shí)，應(yīng)短探、短注、短掘;

③井筒掘進(jìn)前遇有一層含水層，且Q﹤10m3/h時(shí)，則通過后注漿堵水;

④堵大突水點(diǎn)恢復(fù)被淹礦井;

⑤截源堵水減小礦井涌水量;

⑥井巷過含水層或?qū)當(dāng)鄬訒r(shí)。

(2)地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容

①與工程有關(guān)的斷裂構(gòu)造的確切位置、產(chǎn)狀等;

②各含水層因斷裂產(chǎn)生的位移和對接情況;

③工程地段含水層的分布、埋深、層數(shù)厚度及它們之間的水力聯(lián)系情況;

④地下水流速、流向;

⑤含水層的裂隙及發(fā)育部位或區(qū)段;

⑥隔水層或隔水邊界的確切位置，以便圈定工程范圍和選定注漿層位和深度。

(3)開展堵水前、注漿過程中、堵水后三個(gè)階段的水文動(dòng)態(tài)觀測

(5)連通實(shí)驗(yàn)

(6)利用鉆孔和被淹礦井作抽(排)水試驗(yàn)，通過工程前后排水資料對比，判定堵水效果

(7)進(jìn)行不同目的的壓水試驗(yàn)

①?zèng)_洗裂隙通道，擴(kuò)大注漿半徑，提高注漿效果;

②測定巖層單位吸水量，具體了解巖層滲透性，為選擇漿液材料、濃度和注漿壓力提供依據(jù);

③帷幕注漿或井筒注漿時(shí)，編制出帷幕滲透剖面圖為設(shè)計(jì)注漿孔提供依據(jù)。

5.防水墻

(1)適用范圍：隔絕積水老空、有透水可能的斷層、溶洞造成的泥沙石塊泄出等。

(2)建防水墻需滿足的要求：

①圍巖堅(jiān)固;

②防水墻有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性;

③墻基與圍巖結(jié)合緊密，不透水、不變形、不位移;

④裝放水管和水壓表。

(3)水閘墻的種類及使用

①平面型：木質(zhì)、臨時(shí)性、用于掩護(hù)永久性閘墻的施工;

②圓柱形：永久性、用于高而窄的巷道

③楔型：永久性

6.水閘門(防水閘門、密閉門、控制閘門)

(1)用于以下情況

①井底車場;

②泵房、變電所;

③突水危險(xiǎn)區(qū)域;

④探水時(shí)設(shè)臨時(shí)水閘門。

(2)水閘門的形狀：矩形和圓形

(3)日常維護(hù)和管理

①有專用技術(shù)管理制度、專責(zé)單位、專人管理、定期檢查維護(hù)

②半年一次關(guān)閉試驗(yàn)，其中雨季前一次

③關(guān)閉閘門的工具和配件，有專人專門地點(diǎn)存放，不得挪用或丟失。

(2)水閘門的關(guān)閉

先內(nèi)后外、先深后淺

(3)防水閘門的開啟

先外后內(nèi)、先淺后深

4帷幕注漿和注漿堵水

(1)應(yīng)用的幾種情況

(2)地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容

(3)開展堵水前、注漿過程中、堵水后三個(gè)階段的水文動(dòng)態(tài)觀測

(4)連通實(shí)驗(yàn)

(5)利用鉆孔和被淹礦井作抽排水試驗(yàn)

(6)進(jìn)行不同目的的壓水試驗(yàn)

5.防水墻

(1)適用范圍;隔絕積水老空，有透水可能的斷層溶洞造成的泥沙石塊泄出等。

(2)防水墻需滿足的要求。

(3)水閘墻的種類及使用

①平面型

②圓柱形

③楔型

6水閘門

其形狀有矩形和圓形

(1)日常維護(hù)和管理

a) 有專用技術(shù)管理制度、專責(zé)單位、專人管理、定期檢查維護(hù)

b) 半年一次關(guān)閉試驗(yàn)，其中雨季前一次

c) 關(guān)閉閘門的工具和配件，有專人專門地點(diǎn)存放，不得挪用或丟失。

(2)水閘門的關(guān)閉

(3)防水閘門的開啟