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矿井突水有哪些预兆?

2017.07.13 09:03 7934

矿井突水是煤矿事故的一种,它的发生取决于矿井水文地质及采掘的现场条件。那么,矿井突水有哪些预兆?发生矿井突水事故要怎么办呢?

安全是煤矿的“天”字号工程。煤矿安全生产是一项系统的、长期的和艰巨的工作,而近些年伴随煤矿事故的频频发生,瓦斯爆炸,矿井突水,冒顶等安全隐患也引起了广泛的关注与重视。那么,什么是矿井突水事故?矿井突水有哪些预兆?如何防止呢?今天佰佰安全网来介绍下相关的地质灾害小知识。

矿井突水的定义

矿井突水是掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿,大量地下水突然涌入矿山井巷的现象。

矿井突水事故的原因

煤矿水害的原因可分为自然地质因素和人为因素两个方面。地质因素包括:老窖、老空积水、含水层和断层导水等。其中老空积水是指生产矿井的老采空区、老巷道等积水,这种水存在于采掘工作面周围,既可以形成大面积的积水区,也可以以零星形态分布,这种水体的水量虽然不是很大,但因流动快而具有很大的突发性,尤其是矿区开采多年,而且下山开采,上部的煤层大都已采空,容易形成老积水。

人为因素主要指一些煤矿,超层越界开采,防水系统不完善造成较为严重的水害灾害。

根据现场实际观测及有关理论分析,认为影响底板突水的因素主要有以下几个方面.

矿压

采矿过程中的矿山压力,对工作面底板具有严重的破坏作用,产生新裂隙,并“活化”原有断裂,导致底板突水.

随着采煤工作面的推进,底板任一断面总是经历超前支撑压力压缩破坏、采后悬顶卸压膨胀破坏、采空区周边剪切破坏、最后顶板冒落压实的再受压过程.其中采空区卸压膨胀及其周边剪切对底板破坏最严重,产生的裂隙矿压对底板的破坏程度是不一样的.根据现场观测,工作面初压及周期来压时顶板悬顶面积最大,工作面周围煤体的支撑压力及煤壁处的剪切力达到最大值,煤层底板最易造成破坏,底板最易突水.因此突水点多在初压及周压地段或煤壁处.一般工作面自切眼推至60m这段距离内,即初压及第一次周压位置时底板发生突水的概率最大,为72%.

矿压对底板的破坏作用与工作面顶板岩性有关.工作面顶板岩层越不易冒落,矿压对底板的破坏作用越明显,工作面越易出水.

断裂

断裂构造是突水的主要因素之一,综合分析其作用主要有:

(1)断裂构造的存在破坏了底板完整性,降低了底板的强度.

(2)断层上下两盘错动的结果,缩短了煤层与含水层的距离,甚至使煤层与含水层直接对口.

(3)断裂带破碎、软弱,易形成导水通道.

(4)断层带充水成为充水带,更使水文地质条件复杂化.

隔水层

隔水层对突水起阻挡作用,其阻水能力是由其厚度、岩性组合及力学强度决定的.厚度越大,越不易出水.其岩性组合及力学强度是控制底板岩层受采动影响的重要因素.当煤层底板岩层软硬相间时,不易形成裂隙;当底板岩层自近(煤层)而远,强度由弱到强时,岩层间易形成采动裂隙.如煤矿9、10煤层底板岩性分别为粘土岩、粉砂岩、中砂岩,其力学强度由弱到强,受矿压作用易形成采动裂隙而造成突水.

煤层到底板含水层之间的距离由采矿破坏深度、有效隔水层厚度及导高三部分组成(导高是承压水沿煤层底板导水裂隙上升的高度).起阻水作用的主要是有效隔水层厚度.如果矿压对底板破坏深度大,导高又大,则有效隔水层厚度相对减小,工作面底板就容易出水。

含水层

含水层的富水性及水压对工作面底板突水具有重要作用.含水层的富水性是突水大小的物质基础,它决定着突水后水害的规模及对矿井的威胁程度.富水性与其岩溶裂隙发育程度、迳流条件、构造发育情况及埋藏深度等因素有关.

含水层的水压是工作面底板突水的动力,表现为静水压力及动水压力两种形式.未突水前表现为静水压力,静水压力对隔水层裂隙具有顶劈扩大作用,水压愈高,作用愈显著;出水后承压水头降低,含水层的水位能转化为动能,这是以动水压力为主.其作用主要表现在出水后,裂隙被冲刷扩大,充填物质不断被带走,通道越来越畅通,出水量越来越大.

矿井突水事故的危害

在煤矿生产中,随着工作面推进,经过爆破震动或顶板冒落,上下岩层受到破坏,会有一部分地面雨水和地下水流入井下,这些正常流出来的水,用水泵把它排到地面去,是不会造成灾害的。但有时候,因为水文地质情况不明,或者工作中的疏忽大意,会造成老巷或老窑的积水突然涌出;地面的洪水倒灌井下;巷道与特大含水层接通;顶板和地面的河流、湖泊、水库塌透等现象,以至淹没矿井造成严重灾害。

危害矿工生命,破坏资源环境,影响矿井生产的灾害。矿井突水是常见的突发性强烈的矿井灾害。主要危害是:淹没井巷和矿山设备,造成人员伤亡和财产损失;影响采矿生产,减少产量;限制矿产资源开发,减少可采储量,缩短矿井有效使用年限;破坏矿区水资源和水环境,常造成地表水干涸、地下水位大幅度下降;有时引起地面塌陷、地面沉降等次生灾害。

矿井突水预兆有哪些?

1)一般预兆.

(1)煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水现象,且淋水由小变大;有时煤帮出现铁锈色水迹。

(2)工作面气温降低,或出现雾气或硫化氢气味(即臭鸡蛋味)。

(3)有时可闻到水的“嘶嘶”声。

(4)矿压增大,发生片帮、冒顶及底鼓。

2)工作面底板灰岩含水层突水预兆

(1)工作面压力增大,底板鼓起,底鼓量有时可达500mm以上。

(2)工作面底板产生裂隙,并逐渐增大。

(3)沿裂隙或煤帮向外渗水,随着裂隙的增大,水量增加,当底板渗水量增大到一定程度时,煤帮渗水可能停止,此时水色时清时浊:底板活动时水变浑浊,底板稳定时水色变清。

(4)底板破裂,沿裂缝有高压水喷出,并伴有"嘶嘶"声或刺耳水声。

(5)底板发生"底爆",伴有巨响,地下水大量涌出,水色呈乳白或黄色。

3)松散孔隙含水层水突水预兆

(1)突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大,仔细观察发现水中含有少量细砂。

(2)发生局部冒顶,水量突增并出现流沙,流沙常呈间歇性,水色时清时浊,总的趋势是水量、沙量增加,直至流沙大量涌出。

(3)顶板发生溃水、溃沙,这种现象可能影响到地表,致使地表出现塌陷坑。

透水以前,都是有预兆的,如工作面顶底板压力增大、有淋头水、煤帮挂水珠、煤层里有嘶嘶的水声,有水从钻眼中流出来等等。每个井下职工,都要知道这些透水预兆。如果发现了这些预兆,就要自动停止工作,并向矿调度室报告。在原因未查清、隐患未排除之前,不得进行任何采掘活动。

矿井发生突水怎么办?

井下发生透水事故时,矿工如何避灾自救?

井下发生透水事故,一般水势很猛,冲力很大,在避开水头冲击后,一定要注意人往高处走,沿上山进入上部水平,而后安全升井,假若出路已被水隔断,就要迅速寻找井下最高、离井筒和大巷最近的地点临时躲避,同时敲打铁管或铁道等发出呼救信号,等待救援。为防止从老空区带出大量有害气体伤人,应及时佩戴自救器。

掘进工作面发现透水征兆时应采取什么措施?

1)立即停止打眼,严重时已打进眼内的钎子及其钻杆都不要拔出,立即向值班人员和调度汇报,听候指示;

2)情况十分危急时,要边汇报,一边撤出人员,发出警报通知受水威胁地点的所有人员立即撤出;

3)撤出的人员要按照作业规程规定或矿井救灾计划规定的避灾路线,撤到安全地点。

矿井突水时抢险救灾时的决策要点

①迅速判定水突的性质,了解突水地点,影响范围,静止水位,估计突出水量,补给水源及有影响的地面水体。

②掌握灾区范围,搞清事故前人员分布,分析被困人员可能躲避的地点。撤出事故地点和可能波及的地区人员。

③关闭有关地区的防水闸门,切断灾区电源。

④根据突水量的大小和矿井排水能力,积极采取排、堵、截水的技术措施。启动全部设备加速排水,防止整个矿井被淹,注意水位的变化。

⑤加强通风,防止瓦斯和其它有害气体的积聚和发生熏人事故。

⑥若排水时间较长,不能及时解救出遇险人员时,应利用洒水管路改为压缩空气管路,向井下闭灾人员输送压缩空气,以延长其生存时间。如有必要时,应请求海军部队派潜水员支援,让潜水员给闭灾人员运送瓶装O2、食品和药品。

⑦排水后进行侦察、抢险时,要防止冒顶、掉底和二次突水。

⑧抢救和运送长期被困井下的人员时,要防止突然改变他们已适应的环境和生存条件,造成不应有的伤亡。

如何预防矿井突水事故?

组织措施:

1、教育井下工必须熟悉透水象征,发现透水象征时须立即汇报给值班人员,并上报主管领导,未经研究分析和提出安全措施,同时也未确定水源以前,不得继续作业。

2、组织专人对探水点或淋水地点逐日进行观察,并记录变化情况,作出分析比较,如有明显变化,不得继续作业。

3、必要时组织专业探水队,专门进行探水工作,并直接由矿长领导,制定探水制度,切实贯彻有象征必探的原则。

水点或淋水地点逐日进行观察,并记录变化情况,作出分析比较,如有明显变化,不得继续作业。

4、对井田范围以内的老空要详细进行调查,并将调查资料绘在地面与井下对照图上,详细标明老空分布范围和积水数量,并慎重划出老空警戒线。同时,要反复慎重地核实过的有关资料。

技术措施:

1、分段下行探水法:探放水是解除水害威胁的最主要的措施。因为这种方法既适应水头低的老空水,也适应水头高的积水采用化整为零的方法放尽,如果对水头很高的积水采用“端底”的方法作一次处理时,危险就会大大增加。因此,采用“分段下行探水法”把高水头的积水分为若干段,从上而下地依次探放。这样每次探放所遇到的水头高度就能控制在安全限度以内。而且这个方法的采用与斜井片盘开拓程序可以完全一致起来。即使是在竖井开采的情况下,采取这一方法,也是符合客观规律的。

2、钻孔的布置与钻孔数目的确定。当工作地点发现有透水象征而决定探水时,首先要解决的问题是钻眼怎样布置,钻孔数如何确定。解决这些问题必须根据煤层厚度、倾角大小、巷道与顶底板的关系是平巷还是上下山及其断面大小等具体情况来确定。根据不同情况大体可分为以下几种方法:①如果煤层不厚(2.0米以下),而斜角又比较平缓时,所作的巷道,无论是平巷或是上下山,钻孔的布置都可以采用比较简单的方法进行。即在巷道中布置一个与顶底板平行的钻孔,另外在巷道两帮各布置一个与挡头成45°角的钻孔,以控制从两帮透水的可能;

②在厚煤层里送道时情况就比较复杂,如果巷道是沿着顶板送时,那么探孔就应多设几个。就是说,一方面要探明正前方及两帮有无老空,另一方面还要探明前下方有无隐患;如果巷道是沿底板前进时,探眼必须是既能探明正前方(包括两帮)的情况,又能探明前上方(包括两帮)有无老空存在。如果巷道开在煤层腹部,需探水时,探眼的布置就应照顾到更多方面,无论正前方、前上方、前下方以及各方面两帮都应控制住才成。

③如在立槽厚煤层内送道时,情况又所不同:除正前及下帮要布置探眼外,前下方、前上方及下帮上下角均应成有放射形的方向布置探眼。总之,应根据巷道及煤层的具体情况,参考当时当地的有关调查资料来确定探眼的布置方法。关于探眼数目的确定,也是根据各种不同情况来决定。无论在任何条件下,都应掌握一条,就是用最少的探眼达到全面控制透水的目的。

3、掌握安全超前距离。关于探眼的超前距离问题,安全规程上有明文规定。规程要求探水的超前距离至少要保持20米。但在实际执行中,特别是没有探水设备或者探水设备不足的单位,往往不能达到这一要求。对这些单位来说,深入摸清当地过去透水经验就显得非常重要,这主要是从过去透水事件中查清煤墙被突破的厚度,当时突破煤墙的水头高度以及煤质等。参考这些情况来规定探水工作的超前距离。如有的单位规定“探四进一保持三”的意思是说,探深四米、掘进一米、保持三米超前离。

4、放水问题:在进行探水时就应该做了一切放水工作的准备。只有将积水放出以后,才能彻底清除水害危胁,扩大采区,多采煤。如果所探放的积水情况已调查很清楚,应及早在探水巷道内安排适当地点接好放水管。放水管的安装方法是把带有截水门的放水管装在锥形的混凝土圆柱中。为使放水管能固定在混凝土圆柱中,管子外套要备有锥形环。这样,装好以后,将钻杆通过带有水门的放水管进行钻眼工作。钻进时为了保证安全,必须在工作面附近装设不透水的带门的隔水墙,门要向来水的方向开启,隔水墙也可以不带门,直接设在工作面的前面,在这种情况下,钻眼工作就要在墙外进行。

但无论哪种隔水墙都必须装有放水管。以便关闭后放水之用。在接近个别积水区或涌水量大的含水层时,都可以采用这种方法,这种办法的探眼深度可以缩小到3-5米。如果预计积水量不大时,则可以不用放水管,但要事先预备好长约1.5-2.0米的锥形木塞。

以上文章中介绍的预兆是典型的情况,在具体的突水事故过程中,并不一定全部表现出来,所以我们应该细心观察,认真分析、判断,尽量避免突水事故的发生。

( 责任编辑: 陈淼琪 )

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