并下防水工作比较复杂,要根掘矿井的实际水患,采取具体的防治措施。如矿井在深部开采时,主要的水害是含水层和断层裂隙的水;而浅部开采时,主要水害则是古井老窑和地面水体的水。因此,要根据矿井各自的具体情况,采取相应措施,预防矿井水害的发生。
为了防止井下突然透水事故,结合采掘工作具体情况所采取的防水措施,可以概括为查、探、堵、放四个方面,即查明水源,调查老采空区探水前进超前钻孔隔绝水路,堵挡水源;放水疏干,消除隐患。
(一)掌握矿井水文地质及古井老密分布的情况
(1)对含水层的涌水量及古井老窑的范围、积水情况,要详细调查、掌掘在采掘过程中,做到心中有数,防范措施有力。
(2)掌握可能出水的断层与裂隙的分布位置。
(3)在矿井采掘平面图上,标明隔水矿柱和安全采掘区域的边界,即在图标上标出积水线、探水线和警戒线,这对探放古井老窑积水,有特殊意义。
(4)在井下防水过程中,要将分析水文地质资料和调查、测量老空区范围,及探水、放水、排水等工作,密切结合起来,进行综合防水。
(二)掌握识别透水前的预兆
掌握识别透水前的预兆,是预防井下水害的一个重要措施。根据煤矿的经验,透水前的预兆主要是:
(1)煤层发潮变暗。正常情况下的煤干燥、亮,如有水渗入,会变得潮湿无光泽。遇到这种情况,可将煤壁挖去一薄层,如果仍然发潮变暗,证明附近有积水。
(2)煤壁出汗。因为煤层是隔水层,如果煤层里面或上面存有高压水,会使煤壁湿度低于巷道中空气的温度,煤壁表面就会出现小水珠,像人出汗一样。
(3)煤壁变冷。当人用手抚摸含水煤层时,感到发凉,时间越长感觉越凉。这是因为人体的热量被含水煤层吸收了。
(4)工作面气温降低。煤层含水后,不但煤层温度降低,同时吸收巷道空气中的热量,使空气温度下降。当入进人工作面后就会感到发冷时间越长感觉越冷。
(5)巷道中出现雾气,由于含水煤层温度低当温度较高的风流经过时,便产生冷热交换现象,巷道空气中湿度增加,便出现雾气。
(6)顶、底板异常。因为含水而产生的压力,造成顶板来压,出现淋水、煤壁片帮掉渣、底板鼓起、渗水等。
(7)淋水有特殊变化。淋水突然增大,水呈红色,水味发涩,或有腐臭味和臭鸡蛋味,水混浊及出现煤壁挂红等现象,均是老空积水的象征。断层水和流沙层水常出现甜味,水呈黄色成夹有泥沙溶洞水常略带臭味,水呈黄色。
(8)煤层里发生水叫声。如果煤层附近含水,水就会在果动压力的作用下,产生水气交换的“咕、咕”和“嘶、嘶”的挤水声。
(9)有害气体增加。因为积水区域往往同时积存有害气体,当采掘工作接近积水区域时,空气中瓦斯和二氧化碳含量将增加,井可能出现硫化氢气体
上述预兆是不可能同时出现的,但是,一旦发现有透水预兆,应立即停止工作,采取措施进行处理。如情况危急,则必须立即发出警报,撤出所有受水害威胁地点的人员。
(三)超前探水和放水
当掘进工作面接近含水层、被淹井巷、断层、溶洞、老空积水等地点,或遇有可疑水源,以及打开防水隔离煤柱时,都必须探水前进多年来的实践证明,“有疑必探、先探后掘、边探边掘”是防止矿井水害的正确原则。
1.探放水设计
当打超前钻孔前,必须进行探放水设计设计中除分析积水范围外,对如何进行探放水,要有具体的措施。当打超前钻孔时,探水起点、探水深度和超前距离、帮距等,要根据水文地质资料的可靠程度和积水区的水头压力积水量、岩层和矿体厚度等,在设计中做出明确规定
2.探水时的安全措施
(1)探水巷道应当双巷交替掘进,联络眼间距不宜过大,便于通风和抢险
(2)探水工作面及其附近巷道的支护工作应加强,必要时可靠近工作面构筑水闸墙,或打上迎面支架,探水作业在墙外或支架外,通过墙上的小孔进行;
(3)钻孔口用套管加固,安设放水阀,并准备好木塞,以便必要时堵孔用
(4)清理好排水沟,并准备相应容量的水仓和排水设备;
(5)安排好撒人路线,探水地点要设置电话,便与井口调度室联系;
(6)探水地点应设水闸门,以防一旦大量涌水时,迅速关闭;
(7)探水地点应有专人检查有害气体,以防二氧化碳硫化氢和瓦斯大量涌出使人窒息、中毒
(8)注意观察水情,如发现钻孔水量增大或探水钻钻进时推进手柄松动(快透老空或断层的预兆),应立即停止打钻,进一步现察如果已经钻透老空或断层水,不要将钻杆退出,应加固套管和钻机附近的支架,做好放水的准备。
3.放水
如果探明有水,对涌水量不大,又无补给水源的积水,要有计划有准备地将水直接放出,解除水的威胁。对有水源补给的积水,靠直接排放是很困难的,如不先堵住补给水源,在短时间内是不可能将水排放完的,甚至长期也排放不完。这时应设法先封堵出水点隔绝水的补给,然后按矿并排水能力,排放积水。
放水时应注意如下事项:
(1)根据探测到的积水区水压、水量,结合矿井水仓储水量和水泵排水能力,控制放水量;
(2)放水时要有专人管理,随时观测水压和水量的变化,并经常检查放水钻孔有无杂物堵塞及有害气体变化情况
(3)利用钻杆放水时,不要轻易拔出钻杆,只有确认积水已经流净时,再拔出钻杆;
(4)钻眼停止出水时,在巷道下部再打一个钻眼,看是否还有积水,直至确认无积水时,才能进行采掘工作。
(四)防水矿柱
如果探明积水区的水压很高,水量很大,并有大量补给水源,探放水不能消除水患时,可将采掘区域与积水区隔开,在采掘区和积水区中间留设防水隔离矿柱,防止水流人采掘工作面和并巷,造成水害。在下列情况之一时应预留隔水矿柱或隔离矿柱:
(1)在小窑多的矿区内新设计的矿并在小窑下部开采时,上部应留隔水矿柱
(2)新并(生产并)与被淹的老并之间,应留隔水矿柱;
(3)两个时生产的矿并之间,要留隔离矿注;
(4)含水丰富的断层两侧,都要留防水矿注;
(5)开采矿层的地面,有水库、河流、湖泊等水体时,要预留防水矿注总之,凡是影响矿并安全的水源,都需要留防水矿注,防止水流人并下,造成水灾
对于该留的防水矿柱,在采掘时不能越过界限,更不能乱采滥掘破坏矿柱。防水矿柱的尺寸,应根据矿层赋存状况、地质构造、围岩性质、开采方法以及岩石移动角等因素,并考虑被隔离水源的压力、水量等情况,在矿井设计中规定
(五)设置水闸门和水闸墙
水闸门一般设在井底车场、并下水泵房和变电所的出入口等地方水闸门是预防性防水设施,由混凝土墙垛、门框及门扇等组成。门扇材料可用木板、木板包铁皮、铁板或钢板制成。
水闸墙是井下防水、截水设施,分临时性和永久性两种临时性水闸墙一般用砖石砌筑;永久性水闸墙则用混凝土或钢筋混凝土构筑。一般多用圆柱面防水墙;水压特别大时,可采用多段混凝土水闸墙。构筑水闸墙地点的岩石应坚固无裂隙水闸墙四周用手镐或风镐掏槽,禁止放炮施工,以防造成裂缝。修筑水闸墙时四周应留灌浆孔,建成后灌入水泥砂浆水闸墙的下部,应设放水管。
(六)注浆堵水
注浆堵水就是将水泥砂浆或水泥和水玻璃等堵水材料,通过钻孔注到渗水的地层裂隙、溶洞、断层破碎带,使其凝结硬化,将裂隙、裂缝和溶洞充填而堵水。
