第六章：五六节采矿工程案例.ppt

采矿工程案例,中国矿业大学汪理全教授,第五节采煤工作面火灾事故的防范,火灾是煤矿主要灾害之一。矿井火灾一旦发生，轻则影响安全生产，重则烧毁煤炭资源和物资设备，造成人员伤亡，甚至引发瓦斯煤尘爆炸，扩大灾害的程度与范围。根据引火的热源不同，通常将矿井火灾分成两大类外因火灾与内因火灾。,一、外因火灾的防范外因火灾的特点是发生突然，来势凶猛，而且发生的时间与地点往往出乎人意料之外，正是这种突发性和意外性常常给人们造成惊慌失措而酿成恶性事故。防范外因火灾的措施关键是严格遵守煤矿安全规程的有关规定，及时发现外因火灾的初起征兆，并制止其发展。,（一）安全设施（1）生产和在建矿井都必须制订井上、井下防火措施。矿井的所有地面建筑物、煤堆、矸石山、木料场等处的防火措施和制度，必须符合国家有关防火的各项规定，并符合当地消防部门的要求。,（2）木料场、矸石山、炉灰场与进风井的距离不得小于80m。木料场与矸石山的距离不得小于50m。不得将矸石山或炉灰场设在进风井的主导风向上风侧，也不得设在表土l0rn以内有煤层的地面上和设在有漏风的采空区上方的塌陷范围内。,（3）矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统。井下消防管路系统应每隔l00m设置支管和阀门，但在带式输送机巷道中应每隔50m设置支管和阀门。地面的消防水池必须经常保持不少于200m3的水量。如果消防用水同生产、生活用水的水池共用，应有确保消防用水的措施。开采下部水平的矿井，除地面消防水池外，可利用上部水平或生产水平的水仓作为消防水池。,（4）新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑，都必须用不燃性材料建筑。对现有生产矿井用可燃性材料建筑的井架和井口房，必须制定防火措施。（5）进风井口应装设防火铁门，防火铁门必须严密并易于关闭，打开时不妨碍提升、运输和人员通行，并应定期维修；如果不设防火铁门，必须有防止烟火进入矿井的安全措施。,（二）明火管理（1）井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。暖风道和压人式通风的风硐必须用不燃性材料砌筑，并应至少装设2道防火门。（2）井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护。在井下和井口房，严禁采用可燃性材料搭设临时操作间、休息间。,（3）井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作，每次都必须制订安全措施，经矿长批准，由矿长指定专人在场检查和监督，并遵守下列规定,①电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的前后两端各10m的井巷范围内，应是不燃性材料支护，并应有供水管路，有专人负责喷水。上述工作地点应至少备有2个灭火器。②在井口房、井筒和倾斜巷道内进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须在工作地点的下方用不燃性材料设施接受火星。,③电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的风流中，瓦斯浓度不得超过0.5％，只有在检查证明作业地点附近20m范围内巷道顶部和支护背板后无瓦斯积存时，方可进行作业。④电焊、气焊和喷灯焊接等工作完毕后，工作地点此丹仇巾小喷洒，并应有专人在工作地点检查1h，发现异状，立即处理。,⑤在有煤（岩）与瓦斯突出的矿井中进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须停止突出危险区内的一切工作。布置在煤层中未采用砌碹或喷浆封闭的井下主要硐室和主要进风大巷中，不得进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作。,（4）井下使用的汽油、煤油和变压器油必须装入盖严的铁内，由专人押送至使用地点，剩余的汽油、煤油和变压器油必须运回地面，严禁在井下存放。井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存放在盖严的铁桶内。用过的棉纱、布头和纸，也必须放在盖严的铁桶内，并由专人定期送到地面处理，不得乱放乱扔。严禁将剩油、废油泼洒在井巷或硐室内。井下清洗风动工具时，必须在专用硐室内进行，并必须使用不燃性和无毒性洗涤剂。,（三）消防器材管理（1）矿井必须在井上、下设置消防材料库，并遵守下列规定①井上消防材料库应设在井口附近，并有轨道直达井口，但不得设在井口房内。②井下消防材料库应设在每一生产水平的井底车场或主要运输大巷中，并应装备消防列车。,③消防材料库储存的材料、工具的品种和数量应符合有关规定，并定期检查和更换。材料、工具不得挪作他用。（2）井下爆炸材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料库、井底车场、使用带式输送机或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中，都应备有灭火器材，其数量、规格和存放地点，应在“矿井灾害预防和处理计划”中确定。所有井下工作人员都必须熟悉灭火器材的使用方法，并熟悉本职工作区域内灭火器材的存放地点。,（四）外因火灾初起及时发现外因火灾初起及时发现是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。随着科学的发展和技术的进步，及时发现外因火灾初起的方法逐渐增多，其主要方法介绍如下,（1）标志气体外因火灾的早期发现在于迅速地确定它的发生及其所在位置，及时发现外因火灾是根据燃烧的气体产物（CO和CO2）、火焰、红外光等作出判断，一般情况下是采用CO和CO2等气体作为发生火灾的标志气体。（2）温升变色涂料温升变色涂料是早期发现发热的指示剂，,它的特性是当涂料覆盖物温度升高超出额定值时即会变色，而当温度下降到正常值时，则又恢复原色。因此，人们应用温升变色涂料的特性，将其涂敷在电机或机械设备的外壳上和容易发热的部位。根据颜色的变化，可以及时发现外因火灾初起的现象，采取有效措施，预防外因火灾发生。,（3）火灾检测器人们利用外因火灾初起时会产生温升、烟雾、烟尘、气体等特性，运用现代科学技术，研制了感温、感烟等火灾检测器，这些检测器可以及时发现初起火灾，进行报警，同时启动灭火装置，将火灾扑灭。,二、内因火灾的防范内因火灾主要是指煤炭自燃形成的火灾。矿井开拓系统和采煤方法是影响煤炭自燃的重要因素。因此，在矿井设计、建设以及生产过程中应注意选择合理的开拓系统和采煤方法，采取有效的开采技术措施，防止发生煤炭自燃灾害，以保证矿井生产安全、正常地进行。,从预防煤炭自燃的角度出发，对开拓、开采方法的要求是煤层切割量少、煤炭回采率高、工作面推进速度快、采空区容易封闭。为满足上述要求，通常应采取下列措施。1.合理进行开拓布置（1）尽可能采用岩石巷道。,开采有自燃倾向性的煤层，应尽可能采用岩石巷道布置，以减少煤层切割量，降低自然发火的可能性。对于集中运输和回风巷、采区上山和采区下山等服务年限长的巷道，如果布置在煤层里，一是要留下大量的护巷煤柱，二是煤层受到严重的切割，其后果是增大了煤层与空气接触的暴露面积，而且煤柱容易受压碎裂，自然发火机率必定增加。,（2）分层巷道垂直重叠布置。厚煤层分层开采时，如果分层区段平巷采用倾斜布置（内错式或外错式），容易给自然发火留下隐患，因此，各分层巷道应采用垂直重叠方式布置，即各分层区段平巷沿铅垂线呈重叠式布置。这种布置方式的优点是可以减小煤柱尺寸甚至不留煤柱，消除区段平巷处煤体自燃的基本条件。另外，在采用这种布置方式时，区段巷道受支承压力的影响较小，维护比较容易。,（3）分采分掘布置区段巷道。在倾斜煤层单一长壁工作面，过去习惯于采用双巷掘进方式，即同时掘出上区段的运输平巷和下区段的回风平巷，且在两条巷道之间的护巷煤柱中开掘一些联络巷（一般每隔80m～100m开一条联络巷）随着工作面的推进，这些联络巷被封闭遗留在采空区内。护巷煤柱经联络巷的切割和采动的影响，极容易受压破裂，加之联络巷很难严密封闭，致使处于采空区的区段煤柱极易自然发火。,因此，从防火角度出发，区段平巷应分采分掘，即准备每一区段时只掘出本区段的区段平巷，而下区段的回风平巷等到准备下一区段时再进行掘进。同时，上下区段的区段平巷间不应掘进联络巷。（4）推广无煤柱护巷技术,采用留煤柱护巷时，不但浪费煤炭资源，而且遗留在采空区中的煤柱也给自然发火创造了条件。采用无煤柱护巷时，取消了煤柱，也就消除了由此带来的煤炭自燃隐患。近年来，无煤柱护巷方式已获得广泛应用，将阶段大巷和采区上（下）山设在煤层底板岩层中，采用跨越式开采，不留大巷煤柱和上（下）山煤柱；区段巷道采用沿空掘巷或沿空留巷，取消区段煤柱、采区区间煤柱等措施，对抑制煤柱自然发火起到十分重要的作用，使自然发火率明显降低。,2.合理的采煤方法长壁式采煤法巷道布置简单，回采率高，有较大的防火安全性，特别是综合机械化的长壁工作面，回采速度快、生产集中、单产高，在相同产量的条件下煤壁暴露的时间短、面积小，对于防止自然发火非常有利。而落垛式、仓贮式、巷道长壁等采煤法掘进巷道多，严重切割煤层，回采率低，漏风大，极易酿成自燃火灾，应避免采用。,在合理的采煤法中也应包括合理的管理顶板方法。顶板岩性松软，易冒落，碎胀比大，采用全部陷落法管理顶板，对开采易自燃的煤层是较好的，即使在采空区发生了自燃，由于充填密实，其发展和影响范围也是有限的。相反的如果顶板岩层坚硬，冒落块度大，采空区难以充填密实，漏风与浮煤堆积易造成自燃火灾。,3.选择合理的开采顺序合理的开采顺序是煤层间采用下行式，即先采上煤层，后采下煤层；上山采区先采上区段，后采下区段，下山采区与此相反；区段内先采上区段，后采下区段。而反常规的短期行为往往是先吃“肥肉”，后啃“骨头”，其结果是采区内巷道维护困难，通风管理难度大，采空区漏风严重，并易形成“孤岛”工作面，对防范煤炭自然发火十分不利。,综上所述，选择对矿井防火有利的开拓系统和采煤方法，是提高矿井防火抗灾能力的有效措施。因此，在煤炭的生产中，无论是设计人员、施工人员，还是生产的管理者，都应有全局观点和长远观点，制定必要的措施，防止煤炭自燃事故的发生。,第六节采煤工作面水灾事故的防范,我国不仅是世界主要产煤国，而且也是受水害危害最严重的国家之一。矿井水害一般分为地表水、老窑水、孔隙水、裂隙水和岩溶水五大类。我国煤矿企业在长期防范水灾事故方面总结出了很多成功的经验，就采煤作业而言，疏干降压开采、带压开采、留设防水煤（岩）柱以及注浆堵水技术都是有效防范水灾事故的措施。,一、疏干降压开采疏干降压是针对煤层顶板充水含水层或煤层本身而言的，是借助于专门的工程（如疏水巷道、抽水钻孔和吸水钻孔等）及相应的排水设备，积极有计划有步骤地疏干或局部疏干影响采掘安全的充水含水层。,煤矿井疏干（水）降压的目的是预防地下水突然涌入矿坑，避免突水灾害事故，改善劳动条件，提高劳动生产效率，消除地下水高水压造成的破坏作用等，是煤矿防治水的一项主要措施。对于一些大水煤矿区，为了减少矿井涌水量，降低吨煤开采成本，提高经济效益，应采取注浆截流、浅排和排、供、生态环保三位一体结合等其他措施，与疏干（水）降压方法统筹考虑，进行综合防治。,1.疏干方式疏干工程应与采掘工程密切结合。疏干工程按其进行阶段（或时间）可分为预先疏干和并行疏干。预先疏干是在井巷开拓之前进行，而并行疏干是在井巷开拓过程中进行，一直到矿井采掘完毕。,疏千方式包括三种地表式是从地表进行疏干；地下式是在地下进行疏干；联合式是同时采用上述两种方式或多井同时疏干。目前这三种疏千方式在我国煤矿区皆有采用。（1）地表疏干地表疏干主要用在预先疏干阶段，是在地表钻孔中用潜水泵预先疏降充水含水层的水位或水压的疏千方式，常用于煤层赋存较浅的露天矿。,随着高扬程、大流量潜水电泵的出现，井工矿亦可采用这种方式。地表潜水泵预先疏干与井下并行疏千方式相比较，具有建设速度快、投资和经营费用低、安全可靠等优点，且水质未受煤层污染，对工业及民用供水有利。地表潜水泵预先疏干效果好坏，主要取决于充水含水层的渗透性、水位高度、干扰系数、钻探设备和排水设备等条件。,根据前苏联经验，这种方法要求充水含水层的渗透系数值最好在5m/d～150m/d。如果过滤器安装合适，渗透系数为3m/d的潜水含水层和渗透系数为0.5m/d～1m/d的承压含水层亦可采用这种疏千方式；而欧美国家的实践经验则是渗透系数大于3m/d的潜水含水层和大于0.3m/d～0.5m/d的承压含水层，均可取得良好的疏干效果。,（2）地下疏干。地下疏干主要应用在并行疏干阶段，通常采用巷道疏干（疏干水平不同）和井下钻孔（放水孔和吸水孔）疏干的方法。例如，美国双峰铜矿井下疏干排水系统总长度达1020m，巷道内共布置12个放水孔，放水结果使充水含水层水压下降67％。我国湖南斗笠山矿香花台井的运输大巷位于灰岩充水含水层中，掘进时超前探水，并在大巷中控制出（突）水点水量，放水量达2160m3/h，满足了降压要求。,（3）联合疏干。联合疏干常应用于矿井水文地质条件比较复杂的矿井，或矿井水文地质条件趋向恶化的老矿。由于从经济和安全方面的考虑，当单纯疏干或单一矿井的井下疏干不能满足矿井生产要求时，应考虑采用井上、井下配合或多井的联合疏千方式。,2.疏干工程疏干工程的布置、规模、种类、质量、施工设备、施工工艺及完工时间，应按照疏干方案进行，疏干方案的编制是在矿井水文地质勘探的基础上进行的。在试验性疏干结束后，应根据实际情况对疏千方案作进一步修订。,（1）地面疏干井。疏干井施工前必须掌握下列资料①施工地段的地质、水文地质条件和其他勘探资料（包括附近已有的钻孔资料）；②有关设计图件和说明以及疏干井的规格、水量要求等；③施工现场的运输、安装、动力及材料供应情况等。,井的结构应根据地层情况，采用多径阶梯式结构。井径应根据井的出水能力及泵体直径决定，一般要求在表土层、含水层、沉砂段要变径。沉砂段的长度应根据井的深度和含水层出砂的可能性来确定。,（2）疏干巷道。疏干冲积层水的巷道，其底板应建筑在基岩或不透水层中，嵌入深度一般不小于0.5m～1.0m。井下疏干时，应有工作、备用、检修三套水泵。工作泵的能力应能在20h内排出24h的正常涌水量，备用泵的能力应不小于工作泵能力的70％，工作泵和备用泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。,二、带压开采带压开采主要是针对底板存在较强承压充水含水层的煤层。由于煤层与底板强岩溶承压充水含水层之间往往沉积一定厚度的隔水岩体，故对于底板存在充水含水层的煤层，无需进行疏干开采，只要使煤层底板承压充水含水层的水头压力疏降至安全开采高度，即可进行安全带压回采。,1.查清带压开采的矿井或采区地质、水文地质条件除应对区域水文地质条件有所认识外，对井田或采区的水文地质条件也应了解清楚，对充水含水层组的补、径、排条件和不同充水含水层组间的水力联系程度以及保护层的防隔水性能等均应予以研究，以便更好地选择合理的防治水方法和制定出具体的带（水）压开采的措施。,2.编制突水系数图所谓突水系数就是指煤层底板每米厚度隔水层可以承受的临界地下水水压值（MPa/m），它可以作为确定带压开采的临界安全水头的依据之一。突水系数的应用是通过突水系数图来体现的。一般包括两种突水系数图，一种是矿区或井田的突水系数图，比例尺常为1∶5000～1∶10000；另一种是大比例尺的采区突水系数图，比例尺一般为1∶1000～1∶2000，甚至更大些。采区突水系数图的编制方法如下,（1）以采煤底板等高线图为底图，将已知断层和开采上部煤层新发现的断层以及有用的矿井水文地质资料标于图上。（2）根据水位资料编制等水位线图。（3）根据以上两种资料绘制底板等水压线图，等水压线是编制突水系数图的基础资料。,（4）编制有效隔水层厚度等值线图。根据勘探、生产和补充勘探等资料，确定一些点从煤层底板至底板充水含水层之间的总隔水层厚度，并从中减去煤层开采过程诱发的矿压破坏带和底板充水含水层的原始导升厚度，即得到这些点的有效隔水层厚度；然后把各点数据相应地标在相应比例尺的井田平面图上，用内插法绘制成图。这张图同样是绘制突水系数图的基础图件。,（5）根据煤层底板充水含水层等水压线图和有效隔水层厚度等值线图，即可绘制出突水系数等值线图。3.编制带压开采地质、水文地质条件说明书开采受水害威胁地区的煤层，在编制开拓、掘进与回采设计之前，必须编制该地区的地质、水文地质条件说明书，作为设计的依据。说明书的编制，除按一般规程要求的内容外，还应注意以下几个问题,（1）说明书的研究范围应按开采范围所在的水文地质单元或以构造为边界的地质块段来圈定，这有利于分析充水含水层的补给、径流和排泄条件以及充水含水层之间的水力联系，更便于水文地质勘探和疏水降压钻孔的设计。（2）说明书除应具备底板等高线图、剖面图等图件外，还应编制11000、12000或更大比例尺的有关带压开采的专门水文地质图，,如等水压线图、煤层底板隔水层等厚线图以及突水系数等值线图。根据等值线图，按突水临界值划分采区内具体的带压开采范围和降压开采范围及降压值，并根据降压范围结合巷道布置排水系统，设计放水降压钻孔和观测孔。在设计放水钻孔时，要根据降压漏斗的延展规律，布置在可获得最大效益的位置，以求以最少的钻孔数、最小的排水量来获得最大的经济效益。,（3）对开采区内的所有断层进行分析。根据断层造成局部隔水层厚度变薄的情况，核实突水系数，对造成局部不符合安全开采条件的断层，要提出具体处理意见和措施，如留设防水煤柱、断层两盘预注浆、加强断层带支护或局部疏水降压等。根据沿断层方向的充水含水层层位错动及接触关系，分析回采时断层的受力情况，尽可能杜绝沿断层走向掘进运料和回风道。如必须沿断层送巷时，要采取相应措施减少矿山压力，以预防由于剪切力高度集中而引起断层面重新滑动，避免造成突水或淹井事故。,（4）要对开采区所在地质块段或水文地质单元的主要充水含水层进行水文地质条件分析。在断层多且错动复杂的地段要编制以充水含水层为主体的断层接触关系图，通过此图分析充水含水层的补给、排泄、水力联系等情况，确定水文地质边界和充水通道。必要时对重要充水含水层还要进行水文地质勘探和试验，以查明充水含水层的厚度、岩溶发育情况、含水层间在断层接触段的联通情况，还要组织放水试验，确定充水含水层的动储量、影响半径及地下水的传导和渗透性能等，预测降压放水的涌水量、发生意外突水时的最大涌水量和稳定涌水量等。,4.建立强有力的排水设施排水设施主要包括水泵、排水管路、适当容量的水仓和保险电源。位于奥陶系灰岩充水含水层富水带且又临近排泄带的矿井，其排水基地的建立更为重要。5.险区备灾（1）建立防水线保护排水基地。,大水矿井强有力的排水基地建成后，要有良好的维护制度以保持其额定的排水能力。排水基地与其他防水设施（如水闸门）结合使用更为有力。大水矿井在掘进通往水患煤层的巷道时，均应建立防水闸门，在发生超过排水基地排水能力的突水时，可关闭水闸门，保住基地，防止发生恶性水患事故。,（2）建立警报系统。开采受水患威胁煤层的矿井，特别是在大于突水临界值的采区作业时，采掘工作面要设专职水情监视员。水情监视员应具有很强的责任心和一定的防水经验。采掘面还应建立水情记录，设置专用的电话和警报器。一旦发现恶性突水征兆，能及时发出信号，组织撤离。报警制度和细则应使全体人员熟知。,（3）标明应急撤退路线。在大水矿井开采水患煤层，特别是在险区作业，应确定并及时修订井下人员遭遇水险的撤退路线。路线应标在采矿防险撤退路线图上，沿线特别是分岔点应设有明显标记，使井下作业人员对此熟知。6.留设断层防水煤柱,实际资料表明，大水矿井大多数突水通道均系断层，因此在导水或易于突水的断层带留设防水煤柱是常用的防水方法，也是带压开采综合防治水方法中重要的防水措施之一。7.隔水层薄弱带的加固由于沉积变薄或构造破坏都会降低隔水层的防隔水作用，以致成为发生突水的条件，因此隔水层的薄弱带需要加固。,三、留设防水煤（岩）柱在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃人工作地点，需要留出一定宽度或高度的煤（岩）层不采动，这部分煤（岩）层称为防隔水煤（岩）柱或防水煤（岩）柱。根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的类型。1.常用防水煤（岩）柱类型,（1）断层防水煤（岩）柱在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃人井下而必须留设煤（岩）柱或当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层水溃人井下，也必须留设防水煤（岩）柱。（2）井田边界煤柱相邻两井田以技术边界分隔时，为防止一个矿井淹没（由突水或矿井报废引起）后影响另一个矿井的安全生产，必须留设的防水煤（岩）柱。,（3）上、下水平（或相邻采区）防水煤（岩）柱在上、下两水平（或相邻两采区）之间留设的防水煤（岩）柱。这种煤（岩）柱为暂时性的煤（岩）柱，在上、下两水平（或相邻两采区）开采末期或透水威胁消除后，这部分煤（岩）柱中的煤，仍然可以回收。（4）水淹区防水煤（岩）柱在水淹区（包括老窑积水区）四周和上、下水平留设的防止水淹区水溃人井下采掘工作面的煤（岩）柱。,（5）地表水体防水煤（岩）柱为防止采煤后地表水经塌陷裂缝溃人井下而留设的煤（岩）柱。（6）冲积层防水煤（岩）柱为防止采煤后上覆冲积层中的强含水层水溃人井下而留设的煤（岩）柱。2.防水煤（岩）柱留设原则,（1）在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。（2）防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填、疏水降压、改造含水层（充填岩溶裂隙）等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。,（3）留设的防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。（4）一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体开采设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。,（5）在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤（岩）柱，致使整个防水煤（岩）柱失效。（6）在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的要求时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的要求。,（7）对防水煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其他防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。（8）留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能作为参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。,（9）防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。四、注浆堵水注浆堵水是煤矿防治水最重要的措施之一。疏、堵结合已成为煤矿治水的一个重要原则。许多条件下，疏是煤矿治水的根本，不疏就无法采煤或不能安全采煤。但进行堵源截水，既可大大节约排水费用，又可最大限度地减小对自然水环境的破环程度。,（一）注浆堵水的适用条件与工作步骤1.注浆堵水的适用条件（1）当老窑或被淹井巷的积水与强大水源有切联系时，可先注浆堵截水源，然后排干积水。（2）当井巷工程必须穿过一个或几个强含水层或充水断层，如不堵截水源，将给矿井生产和建设带来很大困难和危害，甚至无法施工，我国许多矿井穿过强含水层时，都是利用这一方法。,（3）当井筒或工作面发生严重淋水，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用，可以采取注浆措施。（4）某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，亦可采用注浆堵截水源。2.注浆工作步骤（1）注浆段高和注浆方式。,注浆段高是指一次注浆的长度，可分为全段一次注浆和分段注浆两种。前者是将注浆孔钻至终孔后一次注浆，适用于含水层距地表近且厚度不大、裂隙发育较均匀的岩层。其优点是一次钻进、一次完成注浆，缩短施工时间；缺点是段高大时不易保证质量。当岩层吸浆量大时要求注浆设备能力大，易出现不均匀扩散，影响注浆堵水效果。,当注浆深度较大，穿过裂隙大小不同的多个含水层时，在一定注浆压力下，为防止浆液在大裂隙扩散远、小裂隙扩散近，上部岩层的裂隙进浆多、下部岩层裂隙进浆少，应采用分段注浆。段高可按岩层破碎程度划分。我国经验数据是极破碎岩层一般为5m～l0m；破碎岩层为10m～15m；裂隙岩层为15m～30m；重复注浆可取30m～50m。,注浆方式是指注浆顺序，分下行式和上行式两种。自上而下依次注浆称下行式注浆，即从地表钻进含水层，钻一段孔，注一段浆，反复交替，直至全深。其优点是上段注浆后，下段高压注浆时不跑浆，同时上段获得复注，注浆堵水效果好。缺点是钻孔与注浆交替进行，工期长。该方式适用于岩层破碎或裂隙发育的地层。自下而上的注浆称上行式注浆，即注浆孔一次钻进到注浆终深，使用止浆塞，自下而上逐段注浆。上行注浆优点是无重复钻进，能加快注浆速度。该方法适用于岩层较稳定、垂直节理不发育的地层。,（2）注浆前压水。目的在于将裂隙中松软的泥质充填物推送到注浆范围以外，从而提高注浆质量和堵水效果。对于大裂隙，压水时间为l0min～20min；中小裂隙，则需15min～30min或更长一些。重复注浆钻孔压水时间适当延长30min～60min。压水时压力应由小增大，最大不得超过注浆终压。,（3）下放止浆塞及注浆。止浆塞放至规定位置后，接好输浆管，压缩胶塞止浆并经压水试验检查好，即可进行注浆。注浆过程中应特别注意堵浆、跑浆及冒浆，对待不同情况采取相应措施，以保证注浆工作正常进行。,（二）突水点（口）注浆堵水矿井因突水事故被淹没后，可以采取适当方法与措施，使其恢复生产获得新生，常用的方法有强排疏干法和注浆堵水法。强排疏干法，即利用大流量水泵（水泵排水量要大于矿井突水后的总水量）强行排水，追水至井底，然后采取相应措施恢复生产。它适用于突水点（口）动水量和含水层静储量均小，矿井排水设备及电力供应条件皆好，排水后对工农业和居民用水无影响等条件。,注浆堵水法是指用各种方法和材料（水泥、水玻璃、化学材料等）堵塞井下突水点，增加突水点及其周围岩层和隔水层的强度，切断通道和水源，故又称突水点（口）注浆堵水。此法适用于突水点动水量大、突水点距地面深，井巷断面有限、不能安装大型排水设备，突水点水源与工农业和居民供水属同一水源，排水后会引起水源地枯竭或产生环境水文地质问题时。突水点（口）注浆堵水，按注浆孔的位置可分为先堵后排法和先排后堵法，我国淹没矿井恢复注浆堵水常采用的是地面注浆先堵后排法。,1.方案的制定制定方案时应反复分析研究，在弄清水文地质条件等情况的基础上，对堵水工程作出正确布置，对堵水方法提出明确要求。方案设计应包括如下内容（1）确定堵水范围、注浆层位和部位，注浆孔、观测孔检查孔数及其布置方式；,（2）确定注浆材料、注浆深度，划分注浆段、选择注浆方式和止浆方法；（3）确定注浆参数及质量检查和评价方法；（4）选择钻探设备，确定钻孔结构与施工方法，确定主要安全技术措施（包括注浆操作规程）。2.施工注浆孔及注浆1）勘探注浆孔布置原则。,（1）应布置在井下突水点附近，围绕着突水点由内往外和由稀至密分批布置。其目的是根据勘探资料及时修改补充原设计，以达到提高堵水和加固底板的效果。（2）根据地下水的流速、流量和流向，注浆孔应布置在来水方向上，在突水点或断层带附近应适当加密堵水钻孔，以便切断突水点的补给来源，减少注浆堵水孔数。,（3）布置钻孔尽可能一孔多用，使之既是地质、水文地质勘探孔，又是试验孔、观测孔，同时还可作为注浆堵水孔。（4）注浆间距应按当地的具体地质、水文地质条件与实际扩散半径（R）等因素确定。2）注浆过程中的若干问题。,（1）注浆层或段裂隙细小，钻孔单位吸水量小到中等的钻孔，一般耗浆量不大时，可采用连续注浆法，即自始至终连续不断地注浆，直到达到注浆设计结束标准。（2）岩溶通道大、钻孔单位耗浆量大时，可采用间歇注浆法，即每次注入一定浆后，间歇停止一段时间。间歇时间长短，主要依浆液达到初凝所需时间而定。间歇的次数以孔口压力上升快慢而定。当注浆孔口压力上升较快时，可改为连续注浆。每次停注后需冲入一定量清水，以保持通道进口不致被堵塞。,（3）若发现邻孔有窜浆现象，应串连两孔同时注浆；若设备不足，依钻孔水位高低，可在下游注浆孔压人清水保持通道通畅、上游注浆孔注浆的办法处理。（4）注浆时，若通道中地下水流量小、流速大时，只要浆液性能（水灰比）适宜，吸浆量大于通道中地下水流量1.5倍，注浆也可以成功；若通道流量大、流速小时，可用不易被水稀释的浆液，使用间歇注浆法注浆；若通道中流量和流速皆大，则可在注浆前设置比重较大固料，先将通道充填，然后注入速凝浆液。,3）注浆堵水效果的判断。当注人突水点及其周围的堵水材料固结封住突水通道后，则淹没矿井的水位将发生显著变化，地下水流的流动方向和水化学成分也相应发生变化，这些均可看成判断堵水效果的定性指标；定量指标是通过注浆前后的排水试验取得水量与降深关系的数据后，即可识别。,（三）井下注浆堵水井下注浆封堵突水点，主要是处理某些生产过程中发生的规模小的突水或恢复某个采区、工作面的生产工作。它的注浆堵水工作在井下进行，而且主要是对断层突水处理，主要方法是（1）用水闸墙挡水。当水突入巷道后，若水量较大，应采取紧急措施，在所掘巷道突水点以外地段，将水堵在巷道内；若水量不大时，可用水管将水导出，然后选择岩层比较完整处修筑水闸墙，待水闸墙修好后将管子的水门关闭，造成静水条件。,（2）待封堵于巷道内的水停止流动后，在接近水闸墙的正常巷道内向断层出水点和其接近的含水层打注浆孔，然后用高压注浆泵往钻孔里注浆，以封堵和加固突水点及其周围地层，同时切断补给水源。,