水灾防治.ppt

矿井灾害防治,,第五讲矿井水灾防治,一、目前我国煤炭企业矿井水灾防治的现状,1随着开采深度的增加，矿井涌水系数不断增大，涌水量越来越大。2大的突水事故不断发生，甚至造成重大的人身伤亡事故。3部分煤炭企业对矿井水灾防治重视程度不够，措施不力。4各矿区轻视水文地质工作，水文地质人员奇缺，水平较低。5对矿井水灾防治策略缺少研究，认识模糊，防止水灾策略不适当。6注浆堵水技术普及程度太低，缺少有效的堵水手段，面对水灾，束手无策。7部分矿井长期疏放水，造成很大的经济损失，降低了煤炭企业的市场竞争能力，企业效益下降。,二、矿井水文地质基本知识,一矿井的主要涌水水源矿井主要的涌水水源①孔隙水②裂隙水③岩溶水④地表江、河、湖、水库中的水⑤大气降水⑥老窑水和老空老巷积水。,二矿井主要涌水通道,1、岩石的孔隙。2、岩石的裂隙（主要是纵向裂隙和张性断层）。3、岩石的溶隙、溶槽和溶洞。4、人工通道全部跨落法造成的裂隙、巷道揭露含水层或导水通道、钻孔打通含水层等。,三影响矿井涌水量大小的因素,1、覆盖层的透水性和巷道围岩的出露条件。2、地形条件的影响。3、地质构造的影响。,四、矿井水灾的防治措施,一做好地面的水文地质工作收集地面气象、降雨量，河流等水文地质资料。收集井下涌水随季节的变化规律。调查地面老空、老窑分布范围及其他矿井水文地质情况。调查地表江、河、湖、水库、海洋对矿井水的影响建立地表矿区水文观测网，长期观测并记录各水源水位、水压的变化情况，绘制矿区等水位线图，绘制水位变化曲线，探索水位变化规律。,二做好矿井水文地质工作,1.掌握冲积层厚度、组成、分层厚度、含水性、透水性2.掌握断层位置、落差、延展长度、方位、破碎带宽度及其含导水性。3.掌握含水层与隔水层的相对位置、层数、厚度、岩性、水压、涌水量、补给水源的位置及补给强度，钻孔的导水性、分布范围。4.调查老空区、老巷的分布，积水情况及对本矿开采的影响。5.将以上情况编制水文地质图。,三建立稳定的矿井主排水系统,根据实际需要，在井下做放水实验，掌握矿井正常涌水量和最大涌水量。按照设计规范要求，设计并建立足够排水能力的矿井主排水系统，保证可靠运行，使矿井有一定的抗灾能力。定期对矿井主排水系统的排水能力进行检验，发现问题，及时采取措施。建立可靠的井下二级排水系统（下山排水、二水平排水）。,四井下探水,矿井正常生产期间、建井期间、延深期间，井下探水尤为重要，是矿井水灾防治的重要手段。井下探水要贯彻“物探先行，钻探验证，有疑必探，先探后掘”的基本方针，并加强这方面的设计和管理工作。1、配备足够的钻机和勘探设备。2、培养一支专门的探水队伍。3、加强物探工作（电测、声测、地震波测、视测等）。4、与科研部门、高等院校加强联系，加强探水工作。,五井下疏放水,主要疏放静储量含水层的水、老窑水和老空水。但疏放水要讲究策略和方法，提高放水的安全性。一般采用直接疏放、先堵后放、先放后堵几种方法。对于老空水疏放，一定要在先行控制的情况下，再行疏放。对于疏放含水层的水，可以采用地面打钻疏放，井下疏水巷道疏放及井下钻孔疏放。,六井下防止突水的措施主要是收集突水征兆，提前发现，早作准备，防患于未然。,1、与承压水有关的纵向裂隙、断层突水预兆①顶板压力增大②小的突水点水量明显增大③有底鼓、底软现象发生④采场及巷道涌水量明显增大2、冲积层突水征兆①涌水处水有增大趋势，且伴有细砂②大量喷水喷砂③局部发生冒顶，并涌出流砂3、老空水突水征兆①煤层发潮，暗淡无光②煤层挂汗③掘进工作面或采场温度下降、发凉④煤体内部有吱吱的声音⑤水呈红色、褐色、发臭,（七）注浆堵水,五、注浆堵水的基本知识,一注浆技术的发展历史二注浆技术的发展现状和科研成果注浆材料的研究成果注浆设备的研究成果注浆工艺的研究成果三注浆技术的应用前景及科研方向,四注浆堵水的基本方法,1、按注浆工作与采掘工作的先后顺序分类①预注浆②后注浆2、按使用的注浆材料分类①水泥注浆②粘土注浆③化学注浆3、按注浆压力形式分类①静压注浆②高压喷射注浆4、按浆液在地层中的运动方式分类①充填注浆②渗透注浆③挤压注浆④置换注浆5、按注浆目的分类①加固注浆②堵水注浆,五注浆材料,1、对注浆材料性能的一般要求2、注浆材料分类①无机系列单液水泥浆、水泥粘土浆、水泥水玻璃浆、水玻璃浆。②有机系列丙烯酰胺类、脲醛树脂类、糖醛树脂类、聚胺脂类、其他。,,23CaOSiO26H2O--→3CaO2SiO23H2O3CaOH2硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙23CaOSiO24H2O--→3CaO2SiO23H2OCaOH2硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaOAl2O36H2O--→3CaO2Al2O33H2OCaOH2铝酸三钙水化铝酸钙氢氧化钙由于CaOH2的存在，水泥凝固时间较长，难以满足注浆的要求，必须采取措施，研究缩短水泥凝胶时间的方法，水玻璃是有效的速凝剂之一。水玻璃也叫硅酸钠或泡花碱，分子式为NaOSiO2。CaOH2NaOnSiO2--→CaOnSiO2mH2O↓NaOH。,3、水泥水玻璃浆液的凝固机理,水玻璃把CaOH2置换为水化硅酸钙。使水温快速凝固，凝固时间一般可控制在3060秒之内，并且可以调节。衡量水玻璃性质有两个重要参数。①模数M一般情况下M2.43.3②浓度用玻美度（B）表示，实际应用时有两种水玻璃38BM3.13.3注浆用51BM2.42.6堵漏用如果想进一步缩短CS浆液的凝胶时间，也可以在其中加入其他的化学添加剂，如三乙醇胺、氯化钠、硅粉等，可将CS浆液的凝胶时间缩短至715秒。如果要延长CS浆液的凝胶时间，可在其中加入缓凝剂，如磷酸二氢钾等。,六注浆设备,1、钻孔设备（钻机）深孔钻机浅孔钻机2、注浆设备常用的设备有KBY50/70、KBY30/120、2TGZ60/120、2TGZ50/210等3、配套设备注浆管、混合器、搅拌机、贮浆池等,,七注浆工程案例,1、立井地面预注浆2、立井工作面预注浆3、立井工作面后注浆4、壁后注浆、壁内注浆、围岩注浆5、井下集中突水的注浆封堵6、井下大面积的高压突水的注浆封堵7、溶洞突水的注浆封堵8、井下特大突水事故的地面注浆治理,1、按埋藏条件对地下水进行分类,①上层滞水埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层之上的重力水。分布范围有限、水量少，季节性存在。②潜水埋藏在地表以下第一个隔水层之上的，且有自由水面的重力水。是矿井主要的涌水水源之一。其特征是水面之上无隔水层存在，水量随季节变化，水主要由大气降水补充；无水压，可能会在地表覆盖层中形成流砂层，对建井影响很大。③承压水充满于两个隔水层之间的含水层中的重力水，又称自流水。其特征是承压含水层与地表之间存在隔水层，受气候影响较小，动态变化稳定，水质不易污染；承压水以侧向补给为主，使补给区和分布区不致，由于承压水存在两个隔水层之间，承受静水压力，压力大小由测压水头决定。,2、按含水层的空隙性对地下水进行分类,①孔隙水存在于松散岩层中的水，其存在条件取决于岩石孔隙的发育程度。常见的空隙水含水层有流砂层、砾石层等。②裂隙水埋藏在基岩裂隙中的地下水。裂隙的性质和发育程度决定了裂隙水的存在和富水性。岩石的裂隙可分为风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙。这些裂隙分布广，发育不规则，有些呈层状裂隙，有些是脉状裂隙。尤其是断层，富水性更强，但主要是张性断层。常见的裂隙水主要是砂岩裂隙含水层和石灰岩含水层。③岩溶水埋藏于岩层溶隙、溶槽和溶洞中的水。象石灰岩、石膏岩、盐岩、白云岩都有极强的岩溶性质，形成大量的卡斯特现象，是矿井主要的含水层。,