礦井水災(zāi)防治

在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，各種類型的地下水進(jìn)入采掘工

作面的過程稱為礦井涌水。礦井涌水的形式有緩慢的進(jìn)入，也有突然

的涌入。后者因水量大、來勢猛，故稱礦井突水，危害極大。

當(dāng)?shù)V井涌水超過正常排水能力時(shí)，就會發(fā)生水災(zāi)。

水災(zāi)的危害極大，不僅可能淹沒工作面、巷道，甚至可能淹沒整個(gè)礦

井，造成傷亡事故。

防治礦井水的目的首先是為了防止水災(zāi)事故的發(fā)

生，保證礦井建設(shè)和生產(chǎn)的安全，同時(shí)也是為了減少礦井正常涌水量,

從而降低生產(chǎn)成本。為了經(jīng)濟(jì)有效地預(yù)防水災(zāi)，首先應(yīng)查明礦井的涌

水水源。

一、礦井涌水水源

1、地表水

地表水體包括河流、湖泊以及水庫、山洪等，這些

水源一旦進(jìn)入井下都可能形成水災(zāi)。地表水具有顯然的季節(jié)性特點(diǎn)，

雨季降雨量猛增，河、湖水位上漲，山區(qū)就可能形成洪水，威脅礦山

生產(chǎn)。因此，應(yīng)向氣象部門咨詢并進(jìn)行深入的調(diào)查研究，及時(shí)掌握雨

季來臨的時(shí)間、地區(qū)最大降雨量、歷史洪水位標(biāo)高和波及范圍等，同

時(shí)要弄清地表水與礦體的相對關(guān)系，以及水體下部巖石的透水性等Q

在開采距地表近的上部礦體時(shí)，地表水有淹井的危

險(xiǎn)，它多從井口和塌陷區(qū)進(jìn)入礦井，有0r雨水和黃泥一起涌入采場，

對生產(chǎn)和安全造成嚴(yán)重威脅。地表水如通過斷層，裂隙，石灰?guī)r溶洞

等與巷道相通。則可能造成突然透水事故。

2、含水層水

含水層水包括孔隙水、裂隙水和巖溶水。是礦井涌

水最直接最常見的主要水源，特別是巖溶水。其水量大、水壓高、來

勢猛、涌水量穩(wěn)定、不易疏干。因此其危害性大，應(yīng)予以特別注意。

在礦區(qū)范圍內(nèi)有石灰?guī)r層，礫石層及流砂層時(shí)。都

有可能含有大量的地下水、特別是厚的純質(zhì)灰?guī)r，巖溶現(xiàn)象十分發(fā)育。

含有更多的積水，如奧陶紀(jì)石灰?guī)r，長心組及茅口組灰?guī)r都是主要強(qiáng)

含水層、當(dāng)掘進(jìn)巷道時(shí)。碰到這種積水就會造成突然透水事故。

3、大氣降水的滲入

大氣降水是很多礦井涌水的補(bǔ)給水源。特別是開采

地形低洼埋藏深度較淺的礦體更是如此、大氣降水的滲入量與地區(qū)的

氣候，地形，巖石性質(zhì)，地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)。當(dāng)成為礦井涌水水源時(shí)礦井

涌水的程度與地區(qū)的降水量大小、強(qiáng)度和延續(xù)時(shí)間有關(guān)，礦井涌水量

隨氣候具有顯然的季節(jié)性變化。

4、廢舊巷道及空區(qū)積水

過去的采空區(qū)及廢棄巷道由于長期停止排水而常常

有大量積水，這種涌水的特點(diǎn)是：水量大、來勢猛、破壞性大、酸性

強(qiáng)、具有腐蝕性。而且常伴隨有毒有害氣體涌出。是防水災(zāi)工作中應(yīng)

重點(diǎn)注意的防治對象。

對某一礦井來說可能是上述某一種水源在起作用，

也可能是多種水源同時(shí)起作用。因此在分析礦井涌水水源時(shí)。應(yīng)進(jìn)行

充分的調(diào)查研究，找出主次關(guān)系以便對癥下藥。

二、礦井涌水通道

礦井水只是構(gòu)成礦井涌水的一種潛在威脅，礦井是

否涌水關(guān)鍵還取決二是否有通路把水源和礦井溝通。一般來說礦井涌

水通道有以下幾種、

(1)、巖層的孔隙巖層孔隙的透水性能取決于

孔隙的大小和連通的狀況。

(2)、巖層的裂隙巖層的各種裂隙包括風(fēng)化裂

隙、成巖裂隙和構(gòu)造裂隙都能構(gòu)成礦井涌水的通路。對礦井威脅最大

的是構(gòu)造裂隙(斷裂)，其中包括各種節(jié)理、斷層和龐大的斷裂破碎

帶。構(gòu)成斷裂不僅本身具有較強(qiáng)的富水性而且往往是導(dǎo)致各種水進(jìn)入

礦井的優(yōu)良通道，因此其危險(xiǎn)最大，應(yīng)予以高度重視。

(3)、巖層的溶隙溶隙主要出現(xiàn)在碳酸巖類巖

石中沿?cái)嗔?、?jié)理裂隙的層面。其中可賦存大量的水或溝通其它水源,

當(dāng)巷道接近或揭露它們時(shí)易造成突水事故。

(4)、人為因素造成的通道如勘探中一些未封

閉或封孔質(zhì)量不高的鉆孔，可能把礦層頂、底板含水層或地表水體溝

通引起礦井水量增大，又如采礦活動使巖層頂板產(chǎn)生冒落從而使上覆

含水層中的地下水甚至地表水流入坑道。

三、影響涌水量大小的因素

1、覆蓋層的透水性和圍巖出露條件

覆蓋層的透水性好則補(bǔ)給水量和井下涌水量大，一

般認(rèn)為礦區(qū)內(nèi)假設(shè)分布有大于5米的穩(wěn)定的弱透水層時(shí)，就可有效地

阻擋地表水和大氣降水的下滲；透水的圍巖在地表出露面積越大，則

接受降水和地表滲水就越多，井下涌水量也越大。

2、地形條件

礦區(qū)位于當(dāng)?shù)馗g基準(zhǔn)面以上時(shí)涌水量通常較小，

由于排泄條件優(yōu)良，水可以由平碉流出，補(bǔ)給水滲透對礦井涌水的影

響也不大。而開采深度低于當(dāng)?shù)馗g基準(zhǔn)面的礦體，或位于河谷凹地

以及地形低凹地區(qū)的礦床時(shí)，涌水量會比較大，特別是在暴雨期間，

礦井涌水量可能大為增加。

3、地質(zhì)構(gòu)造條件

斷裂面力學(xué)性質(zhì)的不同和同一構(gòu)造體系不同部位對

礦井涌水的影響程度是不一樣的，如張性斷裂面對礦井涌水的影響大

于壓性斷裂面的影響，又如斷層交叉點(diǎn)導(dǎo)水性好，突水性強(qiáng)。

四、地面防水

地面防水的主要任務(wù)是防止地面河流、池沼等積水

以及暴雨季節(jié)的洪水突然灌入井下，防止或減少大氣降水和地表水滲

入井下。

1、制定防水計(jì)劃、建立防汛組織

在制定防水計(jì)劃時(shí)，必須進(jìn)行大量的調(diào)查研究工作,

對礦區(qū)的地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地面水流系統(tǒng)、降雨量、融雪量以及山洪

的水流分布、最高洪水位等都要作具體的調(diào)查，也要探明各種透水通

路，建立由礦領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)的專門防汛隊(duì)伍，其職責(zé)是向領(lǐng)導(dǎo)提出各種可

能發(fā)生水患因素的調(diào)查報(bào)告和防水計(jì)劃，并且要組織防水工程的施工

以及準(zhǔn)備防洪搶險(xiǎn)的物資和設(shè)備。

2、合理確定井口位置

礦井的井口、平碉出口以及礦井出口的標(biāo)高、以及

地面主要建筑物的地基的標(biāo)高、都應(yīng)高于歷年最高洪水位、以免在雨

季山洪爆發(fā)時(shí)地面洪水灌入井內(nèi)或沖垮地面建筑物。如果受其它條件

限制，井口標(biāo)高在最高洪水位以下時(shí)，必須修建防洪堤壩、排水溝等

工程，保證井筒和地面建筑物的安全。

3、修建引洪工程

為了截?cái)嗌胶?、防止大量雨水匯合礦區(qū)、可在礦區(qū)

邊緣或漏水區(qū)的上方迎著來水方向修建人工河道和引水工程，把山洪

引出礦區(qū)。

4、河流改道

當(dāng)?shù)V區(qū)地表有河流經(jīng)過時(shí)、河流滲水會對井下構(gòu)成

威脅，河流改道是防止河水滲入井下的最有效的方法。所謂河流改道、

就是在河流流入礦區(qū)以前、選擇合適的地點(diǎn)修筑堤壩，截?cái)嘣泻拥?

使河水繞開礦區(qū)而行，但是河流改道的工程量大、投資多、影響面大,

要慎重合計(jì)，要注意河流改道后河水不會再滲入井下。所以壩址和人

工河道的位置都要選在礦區(qū)隔水巖層的上部或外側(cè)，修建人工河道時(shí)

要注意河道的坡度式宜過大或過小，以免沖刷或淤塞。在確定河流改

道方案時(shí)，還應(yīng)合計(jì)礦區(qū)的發(fā)展遠(yuǎn)景和工農(nóng)業(yè)布局，要合計(jì)礦區(qū)工農(nóng)

業(yè)和生活用水問題。

在不能或不宜采納河流改道方法時(shí)，則可在漏水地

段鋪設(shè)人工河床。人工河床一般由三個(gè)分層構(gòu)成：底層是防漏層、用

黃土壓實(shí)而成，中間層是伸縮層、其作用是防止底層翻漿，在冬季干

枯時(shí)則可防止河床凍裂、用砂夾石〔砂石比為3：7）鋪設(shè)而成，上

層是水泥砂漿及河卵石構(gòu)成、能抗水流的沖刷。

5、填堵漏洞和排除積水

對可能通向井下的裂隙、洞穴、廢棄的鉆孔以及小

范圍的塌陷坑，可以用土填堵、夯實(shí)并使其稍高出地面，防止水流滲

入。關(guān)于面積較大的塌陷凹地，可開鑿疏水溝渠、修筑圍堤，必要時(shí)

可安設(shè)水泵排干積水，消除威脅。

6、留安全礦柱

如果礦區(qū)地表有河流、水庫等地表水體不能排出或

疏導(dǎo)時(shí)，可合計(jì)留安全礦柱的方法隔斷透水通路。

五、地下防水

在采掘過程中有可能掘透壓力大和固定水源相溝通

的含水層和水體，形成突然大量涌水。因此應(yīng)該在坑道內(nèi)采用防水措

施，防止災(zāi)害的發(fā)生。

1、查明水源

地下水源在沒有揭露以前是看不見的。因此應(yīng)通過

具體的勘測工作，掌握礦區(qū)水文地質(zhì)資料，了解含水層及老窿積水狀

況，查明地下水源。

為查明地下水源，應(yīng)通過地質(zhì)水文資料，弄清

沖積層的厚度及其組成，各分層的含水透水性能，掌握斷層的位置、

錯(cuò)動距離、延伸長度、含水及導(dǎo)水性質(zhì)、破碎帶的范圍，查明礦井含

水層和隔水層的數(shù)量、厚度、含水性能，以及含水層及隔水層與采掘

工作面的距離，了解老窿的開采時(shí)間、深度、范圍、積水區(qū)域及其分

布狀況等。收集地面氣象資料，降水量和河流水文地質(zhì)資料，查明地

表水的水量和分布范圍。在開采過程中，應(yīng)觀測頂板破壞和地表陷落

狀況，分析涌水變化并進(jìn)而判斷透水的可能性。通過對探水鉆孔和水

文觀察孔中的水壓、水位和水量變化的觀測，了解礦井水來源，礦井

水與地下水和地表水的補(bǔ)給關(guān)系等。

2、超前探水

超前探水，是指在井下采掘工作面用打超前鉆孔的

方法，對掘進(jìn)與回采工作面頂板、底板、側(cè)幫和前方端頭的地底構(gòu)造,

含水層及廢棄坑道積水的具體位置，產(chǎn)狀和突水的可能性等做事先探

查工作。當(dāng)采掘工作面接近溶洞、含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、可能有積水的

廢舊井巷或空區(qū)以及其它可能突水的危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，都必須打超前探水鉆

孔，探水前進(jìn)。

一般在距可疑突水源70米以外，在推動中的工作面

打探水鉆。鉆孔深度應(yīng)常常使工作面前方堅(jiān)持5-20米厚的巖壁，鉆

孔數(shù)目一般不少于3個(gè)(斷層水和強(qiáng)含水層水可用1個(gè))，成扇形

布置。鉆孔直徑應(yīng)小于75mm,以便遇水時(shí)能及時(shí)加以控制。

探水作業(yè)要強(qiáng)化安全管理，施工中要注意以下安全

事項(xiàng)：

(1)、探水巷道一般為雙巷交替前進(jìn)，便于通風(fēng)和

搶險(xiǎn)。要強(qiáng)化巷道支護(hù)，保證探水地點(diǎn)、避災(zāi)路線、泄水巷道不會發(fā)

生冒頂事故。

(2)、清理好泄水路線的排水溝，配置一定容量的

水倉和排水設(shè)備，以便及時(shí)排出涌水。安排好避災(zāi)路線，以便出現(xiàn)險(xiǎn)

情時(shí)作業(yè)人員能及時(shí)撤出。探水地點(diǎn)和相鄰工作點(diǎn)以及井口調(diào)度室要

堅(jiān)持信號聯(lián)系，一旦出水、要馬上通知受水害威脅地區(qū)的工作人員撤

離危險(xiǎn)地區(qū)。

(3)、準(zhǔn)備好木塞，以便必要時(shí)堵塞鉆孔。在積水

量多水壓大的地方探水時(shí)，要設(shè)套管。鉆桿通過套管打探水孔，套管

上安有水壓表和閥門，探到水源后利用套管放水。

(4)、探水地點(diǎn)隨時(shí)可能涌出二氧化碳硫化氫等有

毒有害氣體，因此要保證通風(fēng)優(yōu)良，強(qiáng)化對有害氣體的檢查，有害氣

體的突然出現(xiàn)，往往是接近積水區(qū)的先兆。

(5)、在鉆進(jìn)中、要密切注意鉆孔狀況，如發(fā)現(xiàn)孔

內(nèi)顯著變軟沿鉆桿向外流水以及沖洗液突然增加等透空征兆時(shí)，應(yīng)馬

上停止鉆進(jìn)，但不能取鉆、以防有害氣體和大量積水突然涌出，人員

不要直沖鉆桿站立，待狀況查明各項(xiàng)安全措施準(zhǔn)備完畢確認(rèn)無危險(xiǎn)

后，才能用旋轉(zhuǎn)鉆桿的方法，慢慢把水放出。

3、堵水

堵水的目的是堵截水源使其不能涌向工作區(qū)或者使

局部地區(qū)的涌水不致波及其它地區(qū)，常常采用的堵水措施是安設(shè)水閘

門或水閘墻。

水閘門是用于防止井下突水威脅礦井安全而設(shè)置的

一種特別閘門，一般設(shè)在可能發(fā)生涌水需要截?cái)喽匠Ｈ孕栊腥撕托?/p>

車的巷道內(nèi)，如井底車場水泵房和變電所的出入口等地點(diǎn)。水閘門正

常狀況下應(yīng)無妨礙運(yùn)輸通風(fēng)和排水，一旦井下發(fā)生水害就可關(guān)閉，阻

斷水流把水流控制在一定范圍內(nèi)。

4、留設(shè)防水礦柱

關(guān)于地面或地下的各種水源、當(dāng)不能或不宜堵塞或

疏干時(shí)可合計(jì)采納留設(shè)防水礦柱的方法防水。即在可能突水處的外圍

保留一定寬度的礦體不采、用于防止積水突然涌入礦井中。這種為保

證采掘工作正常進(jìn)行不發(fā)生突水而留設(shè)一定寬度的礦體叫防水礦柱。

在碰到礦體直接位于地表水體和含水層之下而水源

又無法疏干或者地表水體和強(qiáng)含水層通過斷層和裂縫對礦體開采構(gòu)

成威脅，以及在被淹沒的井巷之下或之上進(jìn)行采掘，而被淹沒的井巷

中的積水又不可能排出等狀況時(shí)應(yīng)合計(jì)留設(shè)防水礦柱。此外當(dāng)相鄰礦

井開采同一個(gè)礦體時(shí)、在礦井交界處必須留設(shè)防水礦柱。

5、灌漿堵水

灌漿堵水是將預(yù)先制成的漿液通過管道壓入地層的

裂縫，經(jīng)過凝結(jié)，硬化后達(dá)到堵隔水源的目的。

6、疏放水

疏放水是指借助于專門的工程如疏水巷道、放水鉆

孔等，有計(jì)劃有步驟地使影響采掘工作安全的含水層中的地下水位降

低或使其局部疏干。

六、排水

礦山排水是排除礦井水所采用的方法和措施的總

稱。在礦床充水沒有得到徹底疏干的狀況下，必須依靠礦山排水為采

掘正常生產(chǎn)創(chuàng)造條件。礦山排水是礦山建設(shè)和生產(chǎn)時(shí)期防治水害的重

要手段之一。

七、透水預(yù)兆

采掘工作面透水前往往都有預(yù)兆，作業(yè)人員應(yīng)了解

工作面透水前的各種征狀，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)。爭取時(shí)間采用防范措

施，迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)。工作面透水前通常有以下一些征狀：

[1)、巷道壁出現(xiàn)“掛汗〃或“掛紅〃現(xiàn)象。積

水透過微孔裂隙凝集于巷道壁表面而呈水珠狀。這種現(xiàn)象稱為“掛

汗〃。當(dāng)積水中有金屬氧化物時(shí)，水珠呈紅銹色這種現(xiàn)象稱“掛紅〃。

(2)、工作面溫度下降，空氣變冷，出現(xiàn)霧氣。這

是因?yàn)榉e水溫度較低，巷道接近水體時(shí)溫度降低。而巷道進(jìn)風(fēng)溫度相

對要高，因而產(chǎn)生霧氣。

(3)、頂板淋水加大，出現(xiàn)壓力水流。這是距水區(qū)

已經(jīng)很近的征兆、假設(shè)出水清凈，說明離水源稍遠(yuǎn)；假設(shè)出水混濁,

說明已很接近水源。

(4)、工作面突然出現(xiàn)有害氣體。如瓦斯，二氧化

碳及硫化氫等。

[5)、巖層里出現(xiàn)水叫聲、水吼聲或空洞泄水聲。

這是積水流動或擠壓巖縫產(chǎn)生的。屬于險(xiǎn)期征兆。

此外。不同類型的礦井水源。其透水征兆也有自己

的特點(diǎn)。

(1)、老空洞水一般年代長期，水量補(bǔ)給少，流動

性差。所以通常會巳現(xiàn)“掛紅〃、酸度大和水味發(fā)澀等現(xiàn)象。

(2)、斷層水通常補(bǔ)給二匕較充分，多屬活水，因此

很少出現(xiàn)“掛紅〃和水味發(fā)澀現(xiàn)象。由于斷層四周巖層破碎，工作面

地壓和淋水增大，有時(shí)在巖縫中能見到淤泥。

[3)、溶洞水通常呈黃色或灰色，帶有臭味。這種

水多在石灰?guī)r中碰到、工作面有時(shí)會出現(xiàn)頂板來壓、柱窩滲水、裂縫

浸水等現(xiàn)象。

(4)、沖積層水一般開始水量較小，發(fā)黃，帶有泥

沙，以后水量變大，在淺部掘進(jìn)井筒時(shí)通常會碰到這種水。

八、透水事故的處理

1、透水時(shí)的措施