矿井水灾的防治措施(1)

矿井水灾的防治措施

矿井建设和生产过程中，常有渗水或涌水现象，这种水量如果超过矿井正常排水能力，矿井采场巷道可能会被淹，造成矿井水灾。导致生产中断，采矿设备、设施被淹，人员伤亡。据历史资料统计，矿井内发生的各类事故中，平均每起死亡的人数，透水事故最多，因此，做好矿井水灾事故的预防工作极为重要。

造成矿井水灾事故的水源有两类：地表水和地下水。地表水的范围有：地面的江河、湖泊、池沼、水库、废露天坑和塌陷区的积水，以及自然降雨和冰雪融化水等。地下水包括地下矿岩含水层、断层裂隙水和老采空区积水等。这些水源通过各种径流通道进入矿井。据统计，矿井水灾事故中，有85％～90％的水源来自于地下水。

一、地面防水措施

为了防止地下水对矿井的威胁，必须对地下水进行综合治理，治理措施如下：

(1)必须弄清矿区及其附近地表水系统和受水面积、河流沟渠汇水情况、疏水能力、积水区和水利：工程情况，以及当地降雨量、历年最高洪水位。并结合本矿区特点建立防、排水系统。

(2)每年雨季前，必须由主管领导组织一次全面性的防水大检查，发现隐患应在雨季前整改完毕。

(3)矿井(竖井、斜井、平硐等)井口的标高，必须高于当地历史最高洪水位1m以上。

(4)矿区及其附近积水或雨水有可能侵入井下时，必须根据具体情况，采取如下措施：

①易积水的地点应修筑泄水沟。泄水沟应避开露天、裂隙和透风层，不能修筑沟渠时，可用泥土填平压实，范围较大无法填平时，可安装水泵排水。

②矿区受河流、洪水威胁时，应修筑防水堤坝。

③漏水的沟渠和河流，应及时防水、堵水或改道。

④排到地面的井下水，应引出矿区外。

⑤雨季应设专人检查矿区防洪情况。

⑥地面塌陷、裂隙区的周围，应设截水沟或挡水围堤。

⑦矿井疏干放水有可能导致地表塌陷时，必须事前将塌陷区的居民迁移、公路改道，才能进行疏干排水。

(5)有用的钻孔，必须妥善封盖。报废的竖井、斜井、探井、钻孔和平硐等，必须封闭。

(6)矿石、废石和其他堆积物，必须避开山洪方向，以免淤泥堵塞沟渠和河道。

二、矿井防水措施

(1)矿山地质测量部门必须调查核实矿区范围内的小矿井、老井、老采空区，现有矿井生产中的积水区、含水层、岩溶带、地质构造等详细情况，并绘制矿区水文地质图。应查明矿坑，水的来源，掌握矿区水的运动规律，摸清矿井水与地下水和大气降水的水力关系，预测矿井突然漏水的可能性。

(2)在积水的旧井巷、老采空区、江、河、湖、海、沼泽、含水层、岩溶带和流沙层等附近开采，应留出防水矿柱或划出安全地段，制定预防突然涌水的安全措施，方准采矿。矿柱或安全地段的距离，应根据地质构造情况确定。

(3)对于地质条件复杂的矿山，在接近水体而又有断裂层通过的地区或与水体有联系的可疑地段，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。钻探水孔的位置、方向、数量、孔径，每次钻进的深度和超前距离，应根据水势的高低、岩石结构与硬度等情况而定。

(4)探水前应做好如下准备工作：

①检查钻孔附近坑道的稳定性。

②清理巷道、准备水沟或其他水路。

③在探水工作地点或附近安装通信设施。

④巷道及其出口要有良好的照明及人行通道。

⑤对断面大、岩石不稳定、水位高的巷道进行探水，必须制定安全措施经主管矿长批准后，方可实施超前探水。

(5)在通往含水带、积水区、放水巷道和有突然涌水可能的地点建筑防水闸门和防水墙。防水闸门和防水墙的具体要求如下：

1)防水闸门

巷道内设防水闸门，防止发生透水事故。防水闸门应设置在通往水害威胁地段的巷道汇合处，闸门应向来水方向打开。

2)防水墙

防水墙是用不透水材料建筑的封闭的挡水设施，应符合下列标准：

①建墙地点的岩石坚固，没有裂隙；

②具有足够的强度，能承受涌水的压力；

③不透水、不变形、不移位；

④应装有测定水压的放水管和仪器。

(6)相邻的矿井或矿块，如其中有一个涌水危险则应在矿井或矿块间留出隔离安全矿柱。

(7)打探水孔时，如发现岩石变软(发松)，或沿钎杆向外流水超过正常钻孔供水量等现象，必须停止钻孔。此时，不得移动钻杆，除派专人监视水情外，应立即报告主管矿长采取安全措施。

(8)在掘进工作面或井巷其他地点发现透水预兆，如工作面“出汗”、顶板淋水加大、空气变冷、发生雾气、挂红、有水叫声、井底板涌水或其他异常现象，必须立即停止工作，并报告主管矿长，采取措施，如情况紧急时，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

(9)探水、放水工作，应派有经验的人员担任。

(10)为预防被水封住，有害的气体逸出造成危险，在进行排水的被淹井巷、探水和放水工作地点，必须事先采取通风安全措施，并使用防爆灯具照明。

三、矿井排水设施

(1)井下主要排水设备，应由同类型的三台泵组成，其中任一台的排水能力，必须在20h 排出一昼夜的正常涌水量；两台同时工作时，能在20h内排出一昼夜的最大涌水量。井筒内应装设两条排水管，其中一条工作，一条备用。

(2)矿井最大涌水量超过正常涌水量一倍以上的矿井，除备用水泵外，其余水泵应在20h 内排出一昼夜最大涌水量。

(3)井底主要泵房的出口应不少于两个，其中一个通往井底车场，出口处应装设密闭防水门；另一个用于斜井与井筒连通，斜井巷上出口应高出水泵房地面标高7 m以上，水泵房地面标高，应高出井底车场轨面o．5m。

(4)水仓应由两个独立的巷道系统组成。涌水量较大的矿井，每个水仓的容积，应能容约2～4h的正常涌水量。一般矿井主要水仓总容积，应能容纳6—8h的正常涌水量。

4.3 矿山压力 4.3.1 具有不同矿山压力显现规律的工作面均可使用。 4.3.2 冲击地压工作面使用时#安全阀最大溢流量应大于10L/min。 4.4 顶板 4.4.1 直接顶中等稳定以上。 4.4.2 破碎顶板工作面使用时应采取措施防止漏顶。 4.5 底板 4.

5.1 底板比压16MPa以上。 4.5.2 底板比压小于16MPa或支柱压入底板影响回柱的软底工作面应采用大底座或使用柱鞋。 5 技术管理 5.1 准备使用支柱的工作面应有地质说明书，说明煤层赋存、煤的硬度、夹石、断层构造、顶底板岩性、水文地质等情况。 5.2 对同一煤层临近工作面进行矿压观测，摸清矿压显现规律。 5.3 根据地质说明书和矿压观测资料等，由采区编制作业规程。作业规程按规定程序审批后，工作面方可投产。 5.4 支柱选型：5.4.1 根据矿压资料、顶板管理方式和支柱额定工作阻力确定合理的排距和柱距。 5.4.2 支柱规格按式（1）、式（2）选择： 5.5 新到矿支柱和存放期超过一年的支柱视其新旧程度应逐根按MT 112或MT/T 561进行操作试验和高、低压密封试验,不合格支柱不准下井使用。

5.6 使用中损坏的支柱应及时升井维修，支柱维修按MT/T 561规定执行。 5.7 初次使用支柱的煤矿，使用前应对管理人员、维修人员和采区工人进行技术培训，经考试合格后方可上岗。

5.8 支柱修理工、工作面支柱工、支柱管理员、泵站司机必须固定，专职专责。 5.9 建立支柱卡片，内容包括支柱制造单位、型号规格、制造日期、数量、使用地点、使用时间等。

5.10 建立岗位责任制、维修检验制、支柱管理制、工作面交接班制、租赁制等规章制度。 6 使用

6.1 支设 6.1.1 使用的支柱每根都应保持完好状态，任何损坏的支柱不允许支设。

6.1.2 不同性能的支柱不准混用。 6.1.3 工作面支柱均应编号，防止丢失。 6.1.4 新下井支柱或长期未使用的支柱，第一次使用时应先升降1～2次，排净腔内空气后方可支设。

6.1.5 外注式支柱支设前，必须用注液枪冲洗注油阀体，防止煤粉等污物进入支柱内腔。

6.1.6 外注式支柱接顶后，继续供液4～5s再切断液源，以保证初撑力。 6.1.7 支柱初撑力：油缸直径为80mm时不小于60kN，100mm时不小于90kN。 6.1.8 顶盖掉爪（即使掉一个爪）的支柱，不允许继续使用。 6.1.9 支柱排距、柱距、迎山角等应符合作业规程规定。 6.1.10 支柱顶盖与顶梁接合严密，不准单爪承载。 6.1.11 支柱作点柱使用时，应在顶盖上垫木板，禁止顶盖柱爪直接与顶板接触。 6.1.12 采高突然变化超过支柱最大高度时，应及时更换相应规格支柱，不得采取在支柱底部垫木板、矸石等临时措施支设。 6.1.13 工作面初次放顶时，应采取相应的技术措施，增加支柱的稳定性，防止推倒和压坏支柱。

6.1.14 中厚煤层和急倾斜煤层工作面人行道两侧支柱应采取安全措施如采用联结器或栓绳等，防止失效支柱倒柱伤人。 6.2 回柱 6.2.1 根据顶板状况，可采用近距离或远距离方式回柱。 6.2.2 回柱时，回柱工应站在安全地点并选好退路，先降柱后回收支柱，严禁不卸载强行回撤。 6.2.3 必须使用卸载手把或专用工具回柱，严禁用镐或其他工具回柱。

6.2.4 有悬顶、冒落矸石块度较大或破碎顶板工作面回柱时应悬挂牢靠的档矸帘，防止矸石砸坏支柱和窜人工作面。 6.2.5 支柱有效行程达到安全回柱高度时应及时采取措施，防止压“死柱”。 6.2.6 支柱压“死柱”时，要先打好临时支柱，然后用挑顶或卧底的方法回撤，不准用炮崩或机械设备强行回收。 6.3 工作液 6.3.1 内注式支柱工作液为低凝防锈5号液压油或其他支柱专用液压油。 6.3.2 外注式支柱工作液为1%～3%乳化油和97%～99%的中性水配制的乳化液。 6.3.3 配置乳化液的乳化油和水应符合MT 76规定。 6.3.4 井下运送液压油或乳化油时，必须使用干净的专用容器。 6.3.5 不同牌号的油不准混用。

6.3.6 内注式支柱每季度至少检查或用专用工具补充一次液压油。

6.3.7 乳化液配置应使用自动配比装置，乳化液浓度每班检查一次。 6.3.8 配置乳化液的水，每半年检验一次硬度，pH值和杂质，超过规定的要经过处理，合格后方可使用。 6.4

外注式支柱管路系统 6.4.1 工作面必须配置由两台乳化液泵和一个乳化液箱组成的泵站，乳化液泵一台工作，一台备用。 6.4.2 乳化液泵额定压力应为20MPa，额定流量为80～100L/min。 6.4.3 泵站设在顺槽安全地点，周围要保持清洁、无杂物、积水和浮煤。乳化液箱要加盖，防止污染。 6.4.4 泵站滤网、磁过滤器、乳化液箱、管路系统中过滤器每季度清洗一次。 6.4.5 工作面必须配有足够的注液枪，一般9m左右装备一把，上下顺槽处要适当加密。 6.4.6 工作面同时使用的注液枪不应超过三把。 6.4.7 注液枪用完后应及时悬挂在支柱手把上，不得随地乱放。 6.5 现场管理 6.5.1 工作面每班应设有专职支柱管理员，负责支柱、顶梁、水平楔的清点，检查支柱支设质量，更换失效的三用阀和掉爪顶盖，处理一般事故等。 6.5.2 工作面应有10%左右的备用支柱，整齐竖放在工作面附近安全、无水地点。 6.5.3 支柱正常使用时不允许承受侧向力，严禁用支柱移输送机或作其他起重工具，严禁戗柱打在支柱和三用阀上。 6.5.4 炮采工作面使用时，应注意炮眼布置，炮眼角度和装药量，应尽量采用毫秒爆破。贴帮柱与煤壁距离应大于0.2m，必要时应采取保护措施以免崩坏支柱。 6.5.5 不准用锤、镐等硬物直接敲打支柱。 6.5.6 除顶盖、三用阀、接长管、卸载装置外，其余零件不允许在井下拆卸和修理。 6.5.7 井下不允许存在无三用阀或柱头孔未堵的支柱。 6.5.8 工作面一般无空载支柱或支柱回收后应即时竖立在安全地点以免埋失。 6.5.9 井下搬运支柱应有专人负责，使用专用车辆，轻拿轻放，认真清点核对数量，以免支柱损坏和丢失。 6.5.10 工作面内若用输送机运送支柱时，输送机上应装有煤，支柱放在煤上，并有专人接收支柱。7 支柱报废7.1 支柱使用寿命为5年。7.2 使用期内凡不能修复、改制：经修复、改制仍不能达到维修标准；支柱修理费超过原值1/3的均予以报废。7.3 支柱以一根活柱、一根油缸两件作为一根统计报废数量。

7.4 报废的支柱应以矿（或局）为单位集中堆放，定期统计上报。7.5 报废由支柱维修车间或维修中心提出申请，经有关部门组织鉴定后报矿务局批准。

2 掩护式支架（如图1-2）其主要由前梁、主梁、掩护梁和侧护板、底座、前后连杆、前梁千斤顶、推移千斤顶、操纵阀等组成。

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- (a) (b) 图1-4支撑式支架结构形式a—垛式支架b—节式支架它的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用与顶梁或直接作用与顶梁上。掩护式支架的立柱较少，除少数掩护式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。这种支架的立柱都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为3.0mm左右。掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定或中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。

一、矿山压力显现基本因素分析

(一)煤层顶底板

本矿井田内含煤地层为西山窑组下段，岩性由河流相、湖泊相、泥炭沼泽相形成的砂砾岩、粉砂岩、炭质泥岩和煤层组成。

地质报告重点对B5、B7煤层顶底板岩石物理力学性质进行采样测试，分述如下。

1) B5煤层顶板

该煤层直接顶板以中-细砂岩为主，厚度一般在25m左右。干燥情况下岩石较坚硬，力学强度较高，据测试煤层直接顶板在饱和状态下单向抗压强度为0.2-0.23 MPa, 干燥状态下单向抗压强度为72.1-73.5 MPa, 天然状态下单向抗压强度为22.2-24.1 MPa,天然状态下单向抗拉强度为2.4-2.3 MPa, 天然状态下直剪切强度为4.5-4.7 MPa,软化系数为0.00,属易软化的岩石。

2) B5煤层底板

该煤层直接底板为粉砂岩，厚度3.5m左右，据测试粉砂岩在饱和状态下单向抗压强度为1.4 -1.5 MPa, 干燥状态下单向抗压强度为22.9 -23.1 MPa, 天然状态下单向抗拉强度为8.4-8.6 MPa, 软化系数为0.06-0.05,属软弱岩石

3) B7煤层顶板.

该煤层顶板为粉砂岩，岩石破碎，稳定性差，据测试粉砂岩在饱和状态下单向抗压强度为5.8 MPa, 干燥状态下单向抗压强度为27.5MPa, 天然状态下单向抗压强度为11.2 MPa,天然状态下直剪切强度为10.3MPa, 软化系数为0.21,属软弱强度的岩石。

二、顶板事故防治及装备

1、根据井田煤层赋存条件，顶底板岩性情况和所选用的采煤法的开采特点及地面地形地物情况，确定工作面顶板管理方式为全部垮落法，工作面支护配备ZJH1200/14/30(X-1TY)型悬移顶梁液压支架，端头支护采用DZ28-30/100型单体液压支柱用二、四排支护;工作面超前支护采用DZ28-30/100型单体液压支柱支护。

2、工作面在回采过程中必须在上下顺槽距工作面20m范围内进行超前支护，强化工作面端头及上下顺槽的支护强度。

3、本矿井煤层及顶底板稳定性一般，顶板岩石多为软弱岩石，主要开拓准备巷道(井筒、石门)锚喷支护，对煤层巷道挂金属网，硐室支护用料石碹支护。

4、采掘工作面敲帮问顶，掘进工作面遇到松软岩层要进行支护。掘进工作面在放炮后支护之前采用木支柱进行临时支护。

三、强制放顶

本矿井采用全部垮落法管理顶板，当顶板较硬不易垮落时，避免工作面受到初次来压及周期来压时大面积来压的严重威胁，采用循环浅孔，步距深孔爆破放落顶板的方法。原理是工作面推进时每循环采用浅孔爆破比较坚硬的直接顶，根据老顶来压的步距，在来压前向顶板打两排深孔爆破放落顶板,孔深20-30m，炮眼和水平方向夹角为60-65°,进行强制放顶。

四、顶板管理措施

(一)回采工作面的初次放顶措施

1、观测工作面初次来压和周期来压的步距和强度，制定相应的初次放顶和正常放顶的安全技术措施。

2、采煤工作面的折损的坑木不得二次使用，损坏的金属顶梁、失效的单体支柱必须立即替换掉。

3、观察回采工作面的矿压显现规律，撑握初次来压、周期来压和初次放顶的步距和强度。

4、在初次放顶过程中若顶板压力大，加强工作面的支护工作，超前支护要增加单体数量并减小支柱间距。

5、井下作业人员必须认真学习初次放顶的有关安全技术措施并熟知井下避灾路线。

6、初次放顶时的工作面推进距离不得超过作业规程规定的距离，顶板未及时垮冒，采取人工强制放顶的措施。人工强制放顶时井下正常作业的人员升井，加强工作面支护。

(二)顶板事故防治措施

1、工作面爆破后工作面及时伸前梁支护空顶区，工作面前方出现漏顶时，及时用不燃物充填冒空处，做好支护。

2、采煤工作面按作业规程规定管理顶板，做好工作面的端头支护，保证工作面上、下出口的畅通。加强对工作面单体支柱的检查和维修，泵站压力必须达到额定压力，单体支柱的初撑力不小于250kN，卸压的单体必须重新支设。

3、掘进巷道锚杆端部用垫块，托板紧贴巷壁。锚网中的碎岩及时放出，网紧贴煤壁。

4、锚杆做拉力试验。

5、掘进工作面作业人员做好敲邦问顶工作。

6、掘进工作面防止片帮措施：

(1)本矿用工字钢支护工作面，严格遵守支架间距进行支护，作好两帮背板的支护。

(2)锚杆、锚网支护工作面，严格遵守锚杆间排距进行支护，有兜网现象及时处理，对于不合格的锚杆更换。

(3)锚杆、锚网支护工作面遇到矿压较大、破碎地段采用锚网和工字钢联合支护方式。

7、液压支架采煤工作面回采时按作业规程规定管理顶板，做好工作面的端头支护，保证工作面上、下出口的畅通。

8、掘进工作面作业人员做好敲帮问顶工作。

9、掘进工作面使用好前探梁或临时支护，控顶距要符合作业规程规定，严禁空顶作业。

10、掘进工作面矿压增大时，根据现场情况采取措施加强支护。

五、预防老顶来压时的压垮型冒顶事故的措施

(1)采煤工作面支架的初撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量;

(2)采煤工作面支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层;

(3)采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求;

(4)普采工作面遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要及时加强工作面支护，不得采用正常办法回柱;

(5)普采要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱;

(6)工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的富裕，则工作面可以正常推进;若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层

斜交或应用采空区挑顶的措施过断层。

六、掘进头冒顶事故的防治措

施

(1)根据掘进头岩石性质，严格控制控顶距。当掘进头遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子应紧靠掘进头。

(2)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。

(3)在地质破坏带或层理裂隙发育区掘进巷道要缩小棚距;在掘进头附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被推跨，必要时还要打中柱以抗突然来压。

七、预防漏跨型冒顶的措施

(1)选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量;

(2)顶板必须背严实;

(3)严禁放炮、移溜等工序倒支架，防止出现局部冒顶。

八、防治巷道开岔处冒顶的措施

(1)开岔口应避开原来巷道冒顶的范围;

(2)必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支抬棚;

(3)注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度;

(4)当开口处围岩尖角被压坏时，及时采取加强抬棚稳定性的措施。

煤矿三量

煤矿三量是指:开拓煤量，准备煤量，回采煤量，就是我们常说的三量。三量平衡对于正常生产有现实的意义。为了及时掌握和检查各矿井的采掘关系，按开采准备程度，将可采储量中已经进行开拓准备的那部分储量分为开拓煤量、准备煤量和回采煤量，即所谓三量。

开拓煤量，是井田范围内已掘进开拓巷道所圈定的尚未采出的那部分可采储量。

准备煤量，是指采区上山及车场等准备巷道所圈定的可采储量。

回采煤量，是准备煤量范围内，已有回采巷道及开切眼所圈定的可采储量。

国土资源部近日发布《煤炭资源合理开发利用“三率”指标要求（试行）》，强化对煤炭资源合理开发利用的监督管理，督促矿山企业节约与综合利用煤炭资源。

《指标要求》明确，煤炭资源合理开发利用“三率”是指煤矿采区回采率、原煤入选率、煤矸石与共伴生矿产资源综合利用率三项指标，是评价煤炭企业开发利用煤炭资源效果的主要指标。按照规定，“三率”标准分别为：在煤矿采区回采率方面，井工煤矿的采区回采率，薄煤层不低于85%，中厚煤层不低于80%，厚煤层不低于75% ；露天煤矿的采区回采率，薄煤层不低于85%，中厚煤层不低于90%，厚煤层不低于95%。煤炭矿山企业的原煤入选率原则上应达到75%以上。煤矸石和矿井水综合利用率均应达到75%以上。

《指标要求》强调，该指标要求是国土资源主管部门监督管理煤炭矿山企业合理开发利用矿产资源的重要依据，是编制和审查煤炭资源开发利用方案、矿山设计的依据，新建或改扩建的煤炭矿山企业的“三率”指标应达到本指标要求。生产矿山要在该指标要求发布之日后两年内达到指标要求，未达到的，省级国土资源主管部门应督促其限期整改，整改后仍未达标的矿山企业不予通过矿产资源开发利用年度检查。省级国土资源主管部门负责对辖区煤炭矿山企业执行该指标要求情况进行监管，不定期开展抽查、检查，定期公告符合该指标要求的煤炭矿山企业名单，实行社会监督，动态管理。