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1、矿井水灾的预防与处理,昌吉州矿山救护队罗瑞祥2008年,第一章煤矿防治水,第一节 概述第二节 矿井水灾的发生原因 第三节 矿井透水规律与预兆第四节 矿井防止水技术第五节 矿井水灾事故的处理第六节 遇险人员生存条件的分析,第一节概述,在矿井建设与生产过程中、地下水、地表水和雨水等都可能通过各种通道进入矿井，我们把所有流入矿井的水，统称为矿井水。凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的、增加吨煤成本使矿井局部或全部被淹没的矿井水、都称为矿井水害。矿井用水量是指在单位时间内（如每秒钟，每分钟，每小时或每昼夜）流入矿井中总水量。一般单位是：立方米。,矿水量的大小取决于:1.矿井地质构造，2、水文地质情况
2、，3、地形，4、大气降水，5、采掘范围，每个生产矿井必须有2主要水库,矿井正常用水量1000m3/h时，主要水库容量必须能保持8小时。,根据矿井用水量的大小、可把矿井划分为：1、涌水量小的矿井：Q15m3/min Q1000m3/h。,含水系数：是指在生产矿井中，每开采一吨煤，由矿井中排出的水量。根据这一指标，可将生产矿井的充水程度划分为：充水性弱的矿井：KB10m3/t。KB=Q/P 指生产矿井在某时期排出水量Q(m3)同一时期内煤炭产量P(t),矿井水的危害很大。主要有以下几个方面：1，恶化生产环境，2，增加排水费用，3，损失煤炭资源，4，缩短生产设备的使用寿命，5，引起CH4积聚、爆炸或
3、H2S中毒，6，淹没巷道或矿井造成重大伤亡。,第二节 矿井水灾的发生原因 一、矿井的充水源1、地表水：开采江河，湖，水库等地表水影响范围内的煤层时因洪水暴发、水位上升，由井口灌入井下或通过大的裂隙，冒落区进入井巷造成水灾。2、地下水：是指含水层，石灰岩溶洞水。这种水的分布广，含水量大，一旦发生透水事故容易造成淹井。3、断层水：因地质变化、出现断层以后，将含水层的水串通一起，采掘时，如果没有采取有效措施，碰到断层水往往容易发生透水事故。,4、老控水：老矿井，采空区，经过长时间的地面、地下水的汇集，一经透出，来势凶猛。短时间内就有淹井的危险。5、钻孔水：是勘探工作中留下来的问题，打钻后没有按规定封
4、孔，造成钻孔积水，当采掘工作面遇到钻孔时，可能发生钻孔透水淹井事故。6、裂隙水：以两种形式出现。一种是矿井开采过程中，引起水层破裂造成严重的顶板淋水。二种是废井（老窑）复建时，槽受裂隙水灾。,二、矿井水灾事故的发生原因1、地面防洪：防水措施不当或对防治水工程设施管理不善，雨季山洪由井巷或塌陷裂隙灌入井下造成水灾。2、水文地质情况不祥，采掘地点接近老窑积水区，盲目施工，有的虽然进行了探放水，因制定的措施不严密而造成淹水事故。3、井巷位置设计不合理。如将井巷位置于不良地质条件中或接近富含水层附近，导致顶底板透水。,4、施工质量低劣致使井巷严重塌落冒顶，跑沙，透水或钻孔误穿巷道，造成顶板富含水层透水
5、。5、乱采乱掘，破坏防水煤柱，造成透水。6、测量误差，导致巷道穿透积水区引起透水。7、当矿井发生大的透水时，无防水闸门或虽然有防水闸门，因组织不当末及时关闭或因年久失修关闭不严而造成淹井。,第三节 矿井透水规律与预兆,一、透水规律,采掘工作发生透水事故，即是高水位的沟通，补给下流水位越高，压力越大，这就是透水的一般规律。1、凡是与地面，井下水互相贯通的老空废巷、断层、裂隙等，都一定有水的积存。当井下采掘工作面遇到以上地方，必须采取防水措施，防止透水事故的发生。2、积水区的水位越高压力越大。在处理水位高的积水时，必须采取分段的方法，将高位积水由上而下，分段进行探放，疏干地层水。3、透水前，一定有
6、预兆。,二、透水预兆,采掘工作面发生透水前一般都有如下预兆：1、煤壁发潮、挂红、挂汗、空气变冷。2、顶板来压、淋水加大、底板鼓起或产生裂隙出现渗水。3、发生水叫、出现雾气、水色发浑有臭味。4、钻孔底发软。5、有害气体增大。,第四节、矿井防止水技术,矿井防止水的目的是：防止矿井水灾事故发生，减少矿井正常涌水，降低煤炭生产成本，在保证矿井建设和生产的安全前提下使国家的煤炭资源得到充分合理的回收。矿井防治水的方针是：坚持预防为主，防治相结合的方针。根据煤矿安全规程第252条规定：不同的水文地质条件，制定相应的探、防、堵、截、排等综合防治措施。,矿井防水分为地面防水和井下防水两种。一、地面防水地面防水
7、工作必须根据各矿区的地形，地貌及气候条件，采取下列几种措施:1、慎重选择井筒位置，一指的是各井口标高应高出当地历年最高洪水位以上。在特殊条件下，相应的修筑可靠的排水沟和防水堤坝，以防止暴雨，山洪直接从井筒灌入井下。,2、井田范围内的河、湖、沟渠、应尽可能将其疏干，加固河床或迁移至矿区以外。,图例,新 河 道,旧河道,井 田 范 围,拦水坝,3、填堵通道：矿区范围内、因采掘活动引起地面沉降开裂、塌陷等等，经查明是矿井进水通道时，应用黏土或水泥填堵，以防积水。4、挖沟排（截）洪。,215,210,205,200,A,A,煤层露头处,A-A,5排除积水，有些矿区开采后引起地表沉降开裂、塌陷、长年积水
8、、且随开采面积增大、塌陷区范围越大、积水越多、此时可将积水排掉，造地复田，消除隐患。,二、井下防水井下防水主要是预防井下突然涌水的应急措施，有防水闸门、防水墙和防水煤柱等。1、做好矿井地质工作与水文观测工作。2、井下探水。每个生产矿井在地质资料不清楚时，必须执行“先探后掘”的原则，特别是小煤矿更应该如此规定执行。煤矿安全规程第286条规定，采掘工作面遇到下列情况之一：,必须探水：1、接近水淹或可能积水的井巷、老窑或相邻煤矿时。2、接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。3、打开隔离煤柱防水时。4、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等。5、接近有出水可能的钻孔时。6、接近有水的灌浆区时。
9、7、接近其他有可能出水地区时。,外斜眼,帮 距,允许掘进距离,超前距离,中眼,探水终孔位置,外斜眼,图：探水钻孔的主要叁数示意图,探水时从探水线开始向前方打钻孔、一次打透积水情况少见，常是探水掘进再探水再掘进，循环进行。在了解探水钻孔布置时，要明确主要探水参数的意义。探水参数和作业规程必须符合规程的规定。3、放水（或疏干）；就是有计划地将水源的水全部或部分疏放出来，使矿井或个别地段的地下水被疏干，从而彻底消除在采掘过程中发生突然涌水的可能性。,疏干巷道,放水,直接防水,先堵后放,先放后堵,静止水位,降水位,含水层,4、截水：为了使井下局部地点的涌水不致危及其它地区，需要永久或暂时地截位水源，将
10、开采区与水源隔离。截水措施包括构筑防水墙，防水闸门和留防水煤柱等。5、堵水：堵水就是将制成的浆液通过管道压入地层裂隙，经凝结、硬化后即起到堵隔水源的目的。,案例一、某矿井的开采范围内老窑较多，但该矿在开采过程中，未采用探放水措施。某年10月20日早班，该矿井2045一上山迎头掘进时发生透水事故，将7名矿工堵在里面，经积极抢救才使人员脱险。为此，该矿决定2045切割上山也停止作业，予以封闭因快接近老窑积水区。但中班未按此规定执行，继续在切割上山作业又掘进2.7M。后因打眼时发现钻头潮湿，该矿内避免发生透水，才停止作业，并派矿山救护队封闭切割上山（见图）,平硐,切割上山,二上山,一上山,10月20
11、日透水处,10月21日透水处,老窑积水区,副斜井,主斜井,1748北大巷,2045大巷,21日早班，矿救护队没有检查掘进迎头和采取防治突水措施的情况下，开始做封闭切割上山的准备工作。救护队员在往上运料行至12米处时，切割上山突然透水。进入上山的队员被水各其他杂物冲到，其中2人被水冲到2045大巷，1人被卡在切割上山中。救护队立即组织抢救，使冲到大巷的2名队员脱险。而被卡在切割上山中的一名队员，经30min抢救出来后，虽采取人工呼吸和苏生器等措施，但抢救无效而死亡。,这次透水事故发生的主要原因是：1、该矿没有做好水害分析预板，没有坚持有疑必探，先探后掘的探防水原则。特别是在一上山透水后，切割上山
12、还继续向老窑积水的方向掘进。2、在执行封闭切割上山任务之前，救护队未对迎头的透水征兆进行检查。3、没有采取防治透水冲击的措施。,第五节 矿井水灾事故的处理,一、突水时抢险救灾决策要点1、迅速判定水灾性质及了解相关数据、资料。2、了解井下人员分布、并分析其生存条件,3、关闭防水闸门，切断灾区电源。4、启动排水设备、注意观察水位。5、加强通风、防治有毒有害气体造成二次伤害。6、排水后的侦查抢险要制定详细的安全措施，防止事故扩大。7、科学的抢救和运送长期被困井下人员避免二次伤害。8、绝不轻易放弃一个抢救机遇。,二、排水恢复期间的安全措施,1、经常检查CH4含量。当井筒空气CH4达到0.75%时即应停
13、止，向井筒输电排水，并加强通风，对井下气体应定期取样分析，排水时每班取样次，当水位接近井底是，每二小时取样一次，此时，排水看泵人员应有矿山救护队员担任。2、严禁在井筒内或井口附近用明火灯或其它火源的防止CH4突然大量涌出时，引起爆炸。3、在井筒内进行安装排水管或其他工作的人员都必须佩带安全带与自救器。4、在恢复井巷时，应特别注意防止冒顶与坠井事故的发生。,三、突水时的应急措施有哪些？,矿井发生突水时，矿山救护队要抢救受淹和被困人员，防止井巷进一步被淹，清除井巷的淤泥、粘土、流沙恢复通风。,四、上山巷道透水，处理时应注意哪些问题？,1、防止二次透水、积水和淤泥的冲击；2、透水点下方要有能存水及沉
14、积物的有效空间、否则人员要撤到安全地点；3、保证人员在作业中的通讯联系和安全退路。,五、救护队在处理淤泥、粘土和流沙等事故时要特别注意哪些问题？,救护队在处理这类事故时，要特别注意检查有害气体（CH4、CO2、H2S）和氧气浓度，防止缺氧窒息，并注意检查有害气体在巷道中的散步情况。,六、矿井透水事故的自救与互救,1、透水时现场人员撤退时的注意事项。（1）、判断情况，迅速撤离到透水点以上的水平。（2）、撤退时，应靠近巷道一侧，同时要防止二次伤害。（3）、如迷路、则应朝有风流通过的上山巷道方向撤离。（4）、撤退沿途应设置明显标志，以提示救护人员。（5）从梯子间撤退时严禁争抢，手抓牢、脚登稳,2、被
15、封堵时的避灾自救措施；,（1）应选择最佳避难场所待救，并设明显标志，严禁盲目潜水逃生。（2）遇险矿工要有良好的精神心理状态，坚定求生信念。（3）间断的发生求救信号，指示避难位置。（4）注意防止饮食疾病。（5）注意防止营救时的二次伤害（眼镜、肠胃、血管）,第六节、遇险人员生存条件的分析,被水灾围困的遇险人员生存条件分析有以下几个方面；1、生存空间的分析：（1）外部水位比遇险地点标高低时，肯定有生存空间（2）外部水位比遇险地点标高高时，情况比较复杂，根据水灾的具体情况，可分析以下两类a、有生存空间，b、没有生存空间。,案例2：某矿在掘进轨道反上山时遇老窑积水区，发生透水事故，洪水首先淹没轨道和皮带
16、巷反上山下口的水平巷道，使皮带反上山掘进头的空气排不出去，因此皮带反上山掘进头就有空气存在。13名矿工被堵在这个空间内、再者，当时外部水位比反上山掘进头的标高高出54M，即被困在地点的空气压力达到36.4个大气压。当时被困地点有一趟压风管道上部、透水后，有人为了向被困地点供风，打开了压风管。但是被困地点的空气却通过压风管道向外排泄，从而使被困空间的水位往上升。有一名遇险人员发现后，及时关闭了压风管。从而防止了由于空气外泄引起被困地点的水位上升。由于救灾人员争分夺秒加强排水进度，经过近100h的努力，经将被困人员救出。,A,老窑积水区,透水点,轨道下山,联 络 巷,皮带下山,皮带反上山,灾区水位
17、,13名遇险人员躲避处,A,13名遇险人员躲避处,皮带反上山,联络巷,外部水位,灾区水位,54米,A-A剖面,图为：某矿透水后外部水位高于人员被困地点标高的事故示意图。,1大气压=760mmHg,1mmHg=13.6mmH2o=133.322pa在标准条件下：大气压P=101325Pa,2、对井下被困地点空气质量的分析,矿井发生水灾后，矿内空气产生变化（1）氧气浓度降低，（2）二氧化碳浓度增加例如：某矿发生透水事故后，在空气体积为80000L的空间有4名被困人员。计算器生存的最长时间。解：（1）按氧气浓度下降到10%计算；未发生透水前，巷道空气中的氧气浓度为20%，遇险人员被困后，由于呼吸使氧
18、气浓度由20%下降10%，可供消耗的氧气量为：80000（20%10%）8000L遇险人员被堵后，按平卧待救每人每分钟耗氧量0.25L计算，则4人每小时消耗氧量为0.2546060L4名被困人员生存的最长时间为800060133h,（2）按二氧化碳浓度增加到10%计算：未透水前，巷道空气CO2浓度为1%，因透水导致遇险人员被困后，由于人的呼吸，使CO2浓度由1%增加到10%时，可供增加的CO2量为：80000（10%-1%）=7200L遇险人员被困后，按平卧不动，每人每分钟呼出的CO2量为0.197L计算，4人每小时呼出的CO2量为0.197460=47.28L则4人在堵空间内实际生存的最长时
19、间。7200L/47.28L/h=152.28h取其最小值，则为133h。也就是说，只有133h以内完成救灾任务，才能把这4名遇险人员安全救出。,3、其它有毒有害气体的侵入。一般来讲，在下列空气质量条件下，遇险人员就有生存的可能：O210%、CO210%、CO0.04%、H2S0.02%、NO20.01%、SO20.02%4、关于维持遇险人员生命能源的分析。人之所以能生存，除了空气条件外，另一个重要条件是从食物中摄取能量，以保证人体的新陈代谢。根据我国处理透水事故的统计，直到目前，在发生透水事故矿，在井下的最长时间为34d。,计算题,有5名遇险人员，在面积5m2，长度10的独头巷道工作，发生突水后，上山口被水封堵，只得在迎头避灾。试估计他们平卧时能生存的最长时间。（1m3=1000L)1、按氧气5X10m3X1000L=50000L50000X(20%-10)=5000L 5X0.25X60=75L/h5000/75=66.7h2、二氧化碳50000L(10-1)%=4500L5XO.197X60=59.1L/h 4500/59.1=76.1h,
