礦井水災(zāi)防治基本概念及理論概述
作者：佚名
2010-06-02 08:48
來源：不詳
一、礦井水災(zāi)及其對生產(chǎn)的影響
(1）由于礦井水在采掘工作面可出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對勞動條件及生產(chǎn)效率影響很大。
(2）由于礦井水的存在，在生產(chǎn)中必須進行排水，水量越大，排水費用越高，勢必增加煤炭生產(chǎn)成本。
(3）礦井水對各種金屬沒備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。
(4）當(dāng)井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，則會給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響，輕者可造成礦井局部停產(chǎn)，重者則可造成全礦被淹。
二、礦井充水程度指標(biāo)
1. 含水系數(shù)
含水系數(shù)又稱富水系數(shù)，它是指生產(chǎn)礦井在某時期排出水量Q（m3）與同一時期內(nèi)煤炭產(chǎn)量P(t)的比值。即礦井每采1t煤的同時，需從礦井內(nèi)排出的水量。含水系數(shù)KB的計算公式為：
KB = Q/P （4-1-1）
根據(jù)含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4 個等級：
①充水性弱的礦井：KB <2 m3／t ；②充水性中等的礦井：KB = 2～5 m3／t；③充水性強的礦井：KB = 5～0 m3／t ；④充水性極強的礦井：KB >10 m3／t 。
2. 礦井涌水量
礦井涌水量是指單位時間內(nèi)流入礦井的水量，用符號Q 表示，單位為m3／d 、m3／h、m3／min。
根據(jù)涌水量大小，礦井可分為以下4個等級：①涌水量小的礦井：Q < 2 m3／min ；②涌水量中等的礦井：Q = 2～5 m3／min ；③涌水量大的礦井：Q = 5～15 m3／min ；④涌水量極大的礦井：Q > 15 m3／min。
3. 礦井突水點突水量等級劃分
礦井突水的突水量大小差異很大，對礦井的危害程度也不相同。根據(jù)我國礦井突水情況，1984 年5 月,煤炭工業(yè)部對礦井突水點突水量做了等級劃分。其等級標(biāo)準(zhǔn)是：
①小突水點涌水量：Q≤1m3／min； ②中等突水點涌水量：1 m3／min < Q ≤10 m3／min ；③大突水點涌水量：10 m3／min < Q≤30 m3／min；④特大突水點涌水量：Q > 30m3／min。
三、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件
礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的兩個基本條件:一是必須有充水水源，二是必須有充水通道。
1.水源
造成礦井水害的水源主要有大氣降水、地表水、地下水（含水層水、巖溶陷落柱水、斷層水、以及舊巷或老空區(qū)積水等）。如圖4-1-1 所示。
（1）大氣降水。從天空降到地面的雨和雪、冰、雹等溶化的水，稱為大氣降水。大氣降水，一部分再蒸發(fā)上升到天空；一部分留在地面，即為地表水；另一部分流入地下，即形成地下水。大氣降水、地表水、地下水，實為互相補充，互為來源，形成自然界中水的循環(huán)（圖4-1-2 ）。
（2）地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水庫等處的水均為地表水，它的主要來源是大氣降水，也有的來自地下水。煤礦在開采淺部煤層時，地表水經(jīng)過有關(guān)通道會進入煤礦井下，形成水患，給生產(chǎn)和建設(shè)帶來災(zāi)害。
（3）潛水。埋藏在地表以下第一個隔水層以上的地下水（圖4-1-3 ）稱為潛水。潛水一般分布在地下淺部第四紀(jì)松散沉積層的孔隙和出露地表的巖石裂隙中,主要由大氣降水和地表水補給。潛水不承受壓力，只能在重力作用下由高處往低處流動。但潛水進入井下，也可能形成水患。
（4）承壓水。處于兩個隔水層中間的地下水，稱為承壓水（或稱自流水），如圖4-1-4 所示。
（5）老空積水。已經(jīng)采掘過的采空區(qū)和廢棄的舊巷道或溶洞，由于長期停止排水而積存的地下水，稱為老空積水。它很像一個“地下的水庫”，一旦巷道或采煤工作面接近或溝通了積水老空區(qū)，則會發(fā)生水災(zāi)。
（6）斷層水。處于斷層帶中的水，稱為斷層水。斷層帶往往是許多含水層的通道，因此，斷層水往往水源充足，對礦井的威脅極大。
2. 礦井水災(zāi)的通道
（1）煤礦的井筒。地表水直接流入井筒，造成淹井事故。
（2）斷層裂隙。
（3）采后塌陷坑。
（4）石灰?guī)r溶洞陷落柱。
（5）古井老塘及封堵不嚴(yán)的鉆孔。
四、礦井水災(zāi)的影響因素
（一）自然因素
1. 地形。盆形洼地，降水不易流走，大多滲入井下，補給地下水，容易成災(zāi)。
2. 圍巖性質(zhì)。圍巖為松散的砂、礫層及裂隙、溶洞發(fā)育的硬質(zhì)砂巖、灰?guī)r等組成時，可賦存大量水，這種巖層屬強含水層或強透水層，對礦井威脅大；圍巖為孔隙小、裂隙不發(fā)育的粘土層、頁巖、致密堅硬的砂巖等，則是弱含水層或稱隔水層，對礦井威脅小。當(dāng)粘土厚度達5m以上時，大氣降水和地表水幾乎不能透過。
3.地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造主要是褶曲和斷層。褶曲可影響地下水的儲存和補給條件，若地形和構(gòu)造一致，一般是背斜構(gòu)造處水小，向斜構(gòu)造處水大；斷層破碎帶本身可以含水，而更重要的是斷層作為透水通路往往可以溝通多個含水層或地表水，它是導(dǎo)致透水事故的主要原因之一。
4. 充水巖層的出露條件和接受補給條件。充水巖層的出露條件，直接影響礦區(qū)水量補給的大小。充水巖層的出露條件包括它的出露面積和出露的地形條件。
（二）人為因素
1. 頂板塌陷及裂隙。煤層開采后形成的塌陷裂縫是地表水進入礦井的良好通道。如淮南某礦由于地表塌陷區(qū)的積水突然涌入礦井，使涌水量達1344～3853 m3／晝夜。
2. 老空積水。廢棄的古井和采空區(qū)常有大量積水。
3. 未封閉或封閉不嚴(yán)的勘探鉆孔。地質(zhì)勘探工作完畢后，若鉆孔不加封閉或封閉不好，這些鉆孔便可能溝通含水層，造成水災(zāi)。
五、造成礦井水災(zāi)的主要原因
(1)地面防洪、防水措施不當(dāng)或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災(zāi)；
(2)水文地質(zhì)情況不清，井巷接近老空積水區(qū)、充水?dāng)鄬印⑾萋渲?、強含水層以及打開隔離煤柱，未執(zhí)行探放水制度，盲目施工，或者雖然進行了探水,但措施不當(dāng)；
(3)井巷位置設(shè)計不當(dāng)。如將井巷置于不良地質(zhì)條件中或過分接近強含水層等水源，導(dǎo)致施工后因地壓和水壓共同作用而發(fā)生頂、底板透水；
(4)施工質(zhì)量低劣，致使礦井井巷嚴(yán)重塌落、冒頂、跑砂，導(dǎo)致透水；
(5)亂采亂掘，破壞防水煤、巖柱造成突水；
(6)測量錯誤，導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)；
(7)無防水閘門或雖有而管理、組織不當(dāng)，造成透水時無作用而淹井；
(8)排水設(shè)備能力不足或機電事故造成；
(9)排水設(shè)施平時維護不當(dāng)。如水倉不按時清挖，突水時煤、巖塊堵塞水井，致使排水設(shè)備失去效用而淹井等。
關(guān)鍵詞：水災(zāi)礦井防治
(1）由于礦井水在采掘工作面可出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對勞動條件及生產(chǎn)效率影響很大。
(2）由于礦井水的存在，在生產(chǎn)中必須進行排水，水量越大，排水費用越高，勢必增加煤炭生產(chǎn)成本。
(3）礦井水對各種金屬沒備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。
(4）當(dāng)井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，則會給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響，輕者可造成礦井局部停產(chǎn)，重者則可造成全礦被淹。
二、礦井充水程度指標(biāo)
1. 含水系數(shù)
含水系數(shù)又稱富水系數(shù)，它是指生產(chǎn)礦井在某時期排出水量Q（m3）與同一時期內(nèi)煤炭產(chǎn)量P(t)的比值。即礦井每采1t煤的同時，需從礦井內(nèi)排出的水量。含水系數(shù)KB的計算公式為：
KB = Q/P （4-1-1）
根據(jù)含水系數(shù)的大小，將礦井充水程度劃分為以下4 個等級：
①充水性弱的礦井：KB <2 m3／t ；②充水性中等的礦井：KB = 2～5 m3／t；③充水性強的礦井：KB = 5～0 m3／t ；④充水性極強的礦井：KB >10 m3／t 。
2. 礦井涌水量
礦井涌水量是指單位時間內(nèi)流入礦井的水量，用符號Q 表示，單位為m3／d 、m3／h、m3／min。
根據(jù)涌水量大小，礦井可分為以下4個等級：①涌水量小的礦井：Q < 2 m3／min ；②涌水量中等的礦井：Q = 2～5 m3／min ；③涌水量大的礦井：Q = 5～15 m3／min ；④涌水量極大的礦井：Q > 15 m3／min。
3. 礦井突水點突水量等級劃分
礦井突水的突水量大小差異很大，對礦井的危害程度也不相同。根據(jù)我國礦井突水情況，1984 年5 月,煤炭工業(yè)部對礦井突水點突水量做了等級劃分。其等級標(biāo)準(zhǔn)是：
①小突水點涌水量：Q≤1m3／min； ②中等突水點涌水量：1 m3／min < Q ≤10 m3／min ；③大突水點涌水量：10 m3／min < Q≤30 m3／min；④特大突水點涌水量：Q > 30m3／min。
三、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件
礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的兩個基本條件:一是必須有充水水源，二是必須有充水通道。
1.水源
造成礦井水害的水源主要有大氣降水、地表水、地下水（含水層水、巖溶陷落柱水、斷層水、以及舊巷或老空區(qū)積水等）。如圖4-1-1 所示。
（1）大氣降水。從天空降到地面的雨和雪、冰、雹等溶化的水，稱為大氣降水。大氣降水，一部分再蒸發(fā)上升到天空；一部分留在地面，即為地表水；另一部分流入地下，即形成地下水。大氣降水、地表水、地下水，實為互相補充，互為來源，形成自然界中水的循環(huán)（圖4-1-2 ）。
（2）地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水庫等處的水均為地表水，它的主要來源是大氣降水，也有的來自地下水。煤礦在開采淺部煤層時，地表水經(jīng)過有關(guān)通道會進入煤礦井下，形成水患，給生產(chǎn)和建設(shè)帶來災(zāi)害。
（3）潛水。埋藏在地表以下第一個隔水層以上的地下水（圖4-1-3 ）稱為潛水。潛水一般分布在地下淺部第四紀(jì)松散沉積層的孔隙和出露地表的巖石裂隙中,主要由大氣降水和地表水補給。潛水不承受壓力，只能在重力作用下由高處往低處流動。但潛水進入井下，也可能形成水患。
（4）承壓水。處于兩個隔水層中間的地下水，稱為承壓水（或稱自流水），如圖4-1-4 所示。
（5）老空積水。已經(jīng)采掘過的采空區(qū)和廢棄的舊巷道或溶洞，由于長期停止排水而積存的地下水，稱為老空積水。它很像一個“地下的水庫”，一旦巷道或采煤工作面接近或溝通了積水老空區(qū)，則會發(fā)生水災(zāi)。
（6）斷層水。處于斷層帶中的水，稱為斷層水。斷層帶往往是許多含水層的通道，因此，斷層水往往水源充足，對礦井的威脅極大。
2. 礦井水災(zāi)的通道
（1）煤礦的井筒。地表水直接流入井筒，造成淹井事故。
（2）斷層裂隙。
（3）采后塌陷坑。
（4）石灰?guī)r溶洞陷落柱。
（5）古井老塘及封堵不嚴(yán)的鉆孔。
四、礦井水災(zāi)的影響因素
（一）自然因素
1. 地形。盆形洼地，降水不易流走，大多滲入井下，補給地下水，容易成災(zāi)。
2. 圍巖性質(zhì)。圍巖為松散的砂、礫層及裂隙、溶洞發(fā)育的硬質(zhì)砂巖、灰?guī)r等組成時，可賦存大量水，這種巖層屬強含水層或強透水層，對礦井威脅大；圍巖為孔隙小、裂隙不發(fā)育的粘土層、頁巖、致密堅硬的砂巖等，則是弱含水層或稱隔水層，對礦井威脅小。當(dāng)粘土厚度達5m以上時，大氣降水和地表水幾乎不能透過。
3.地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造主要是褶曲和斷層。褶曲可影響地下水的儲存和補給條件，若地形和構(gòu)造一致，一般是背斜構(gòu)造處水小，向斜構(gòu)造處水大；斷層破碎帶本身可以含水，而更重要的是斷層作為透水通路往往可以溝通多個含水層或地表水，它是導(dǎo)致透水事故的主要原因之一。
4. 充水巖層的出露條件和接受補給條件。充水巖層的出露條件，直接影響礦區(qū)水量補給的大小。充水巖層的出露條件包括它的出露面積和出露的地形條件。
（二）人為因素
1. 頂板塌陷及裂隙。煤層開采后形成的塌陷裂縫是地表水進入礦井的良好通道。如淮南某礦由于地表塌陷區(qū)的積水突然涌入礦井，使涌水量達1344～3853 m3／晝夜。
2. 老空積水。廢棄的古井和采空區(qū)常有大量積水。
3. 未封閉或封閉不嚴(yán)的勘探鉆孔。地質(zhì)勘探工作完畢后，若鉆孔不加封閉或封閉不好，這些鉆孔便可能溝通含水層，造成水災(zāi)。
五、造成礦井水災(zāi)的主要原因
(1)地面防洪、防水措施不當(dāng)或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災(zāi)；
(2)水文地質(zhì)情況不清，井巷接近老空積水區(qū)、充水?dāng)鄬印⑾萋渲?、強含水層以及打開隔離煤柱，未執(zhí)行探放水制度，盲目施工，或者雖然進行了探水,但措施不當(dāng)；
(3)井巷位置設(shè)計不當(dāng)。如將井巷置于不良地質(zhì)條件中或過分接近強含水層等水源，導(dǎo)致施工后因地壓和水壓共同作用而發(fā)生頂、底板透水；
(4)施工質(zhì)量低劣，致使礦井井巷嚴(yán)重塌落、冒頂、跑砂，導(dǎo)致透水；
(5)亂采亂掘，破壞防水煤、巖柱造成突水；
(6)測量錯誤，導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)；
(7)無防水閘門或雖有而管理、組織不當(dāng)，造成透水時無作用而淹井；
(8)排水設(shè)備能力不足或機電事故造成；
(9)排水設(shè)施平時維護不當(dāng)。如水倉不按時清挖，突水時煤、巖塊堵塞水井，致使排水設(shè)備失去效用而淹井等。
關(guān)鍵詞：水災(zāi)礦井防治
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