井下透水预防

四哥笑谈人生

1． 矿井下透水的种类

    （1） 老空水：在矿井中分布最广，对人身的危害最大，事故教训也最多。

    （2） 钻孔水：是勘探工作中遗留下来的问题。一般情况下，打钻以前，地面汇水区，地下含水层以及洞窑性的喀斯特溶洞岩层都与煤层上下隔绝，但在钻探以后，这些岩层便互相贯通了。因此，当井巷碰到钻孔时，往往会有大量的水涌出。有时采掘工作面虽离钻孔还有一定的距离，但钻孔水也会将煤壁冲溃，造成穿水的事故。

    （3） 裂缝水：常以两种形式出现：一种是新型矿井开采水平较深，受雨水影响较小，但上下层的含水量较大。如遇隔水层不够厚或开采方法，顶板管理不够合理等，都能引起隔水层破裂，造成严重的顶板淋水现象，影响生产的顺利进行。另一种是土窑复建时所遭受的裂缝水害，一般说来土窑附近都难免有大小不等面积的塌陷区，形成盆地，这些地区雨水汇集，顺塌陷裂缝浸入井下，造成井下排水困难。

    （4） 地面水：对井下威胁最大的是山洪暴发，因为它会造成灌井事故。另外，地面河流，湖泊，池沼等水的下渗会使采区地面的裂缝扩展，造成透水事故。

    （5） 地下水：主要是指含水层及有溶洞岩层的来水，这些水一经透出也往往造成淹井。

    （6） 断层水：由于地质变化，出现断层以后，往往将含水层的水沟通起来，当井巷遇到断层时就有大量水透出。

    （7） 层间水：岩层露头部分，受长期的风化作用，裂纹特别发达，因而水就会由岩层的露头流入，形成层间水，层间水常常随着透水岩层的倾斜、标高和构造等条件的不同，有很大变化。一般来说，平缓岩层的补给水，比垂直岩层多，山谷露头的渗水比山岭露头多，破碎地带又往往形成蓄水带。

    2． 矿井透水的规律和现象

    按照一般的透水规律，积水区水头越高，压力就越大，因此，在处理水头高的积水时，必须采取化整为零的办法，将高水头和积水分成若干段，一段一段地放水。现在普遍采用的“分段下行探放水”的方法，可避免一次处理时煤壁被压破的危险。实践证明，凡是与地面上下汇水区互相贯通，互为补给水源的老空、断层裂缝等，都必定有水，因此，遇到有补给水源的老空、断层、裂缝、钻孔时，特别要提高警惕，并采用周密的防水措施，防止透水。

    矿井透水事先都有预兆，可根据八种不同的透水象征，辨别其是否有透水的危险。

    （1） 发潮：煤本身是不透水的东西，但当受到一定压力的水的作用，仍会有部分的水分浸到煤体里去。因此，当采掘工作面临近积水区时，就会发现局部的或大面积的发潮现象，这种发潮现象不完全是由于接近水区的缘故，遇到底板岩层为透水岩层时，也常使煤体有发潮现象。

    （2） 发汗：当工作面接近积水区时，因受水压作用，通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象，看起来就象人出汗一样。

     这里必须指出，上述两种象征，无论发潮和发汗，有时都会出现假象，这种发潮和发汗的真假，往往采用“浅剥皮”的办法加以鉴别，就是将发潮或发汗的煤面，剥去一薄层，观察探试新暴露的煤层是否也发潮，如果发潮，就证明这是透水象征。

    （3） 流水或滴水：这种现象是发汗进一步发展的结果，证明工作地点与积水区的距离越来越近了，也证明隔水煤墙越来越软，隔水性越来越差，抗压能力越来越少，总的情况越来越严重。这时必须百倍警惕，加紧处理。

    （4） 挂红：这种现象往往是流水现象出现后产生的。这种现象说明水内含有铁的氧化物，或硫铁矿物等，出现“挂红”一般认为是接近老空积水的象征。

    （5） 空气变冷：工作面接近大量积水区以后，影响工作面气温降低，感到发凉。

    （6） 硫化氢气味加大：二硫化氢气体也是老空区的产物。因此，当工作面接近老空区时，有时可嗅到硫化氢的气味。

    （7） 水叫：一般有两种声音：一种是：“嘶嘶”的声音，这种声音，很象低沉的雷鸣声或不开锅的声音，这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。

    （8） 钻孔底发软或出水。用探水钻或钎子探水时，如发现钻孔底发软，钻屑发潮，就说明钎子快到积水区，如继续钻就有出水可能。

     上述现象都是接近积水区（或老空）的征兆，要特别注意采取措施，严防积水突出造成危害。鉴别老空水有以下几种办法：用手指蘸水搓动有润滑感觉；用鼻嗅有腐臭；有时夹杂着臭鸡蛋的气味，用口嚼有涩味；有腐朽质的沉淀物及悬浮物，详细观察比较时，会发现它的透明度较低；化验分析时，耗氧量大，有机质氧化时所耗氧气越明，证明有机质越多。

    3． 预防矿井透水的两大措施

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第一， 组织措施

    （1） 教育井下职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。

    （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。

    第二， 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。即使是在坚井开采的情况下，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。

    4． 排水设施

    （1） 排水沟：用途是把各个工作地点的水汇集到井底水仓，以便再由井底水仓排到地面。为了保证水能从水沟自动流出，水沟应向井底方向倾斜，其倾斜度一般为0.003-0.005。水沟的形态通常多掘成梯形，并布置在巷道的一侧，但也有的矿井把水沟设计在巷道中间。在坚硬而不受水冲刷的岩石中，水沟不必镶砌，但在松散煤层或岩石中，则须加镶砌。镶砌的方法大体上有以下几种：木槽镶砌，水沟挖好后做成大小适宜的木槽，安置在水沟内，这种方法是最适于小型煤矿采用；砖砌；混凝砌。

     无论采用哪种方法镶砌，为了便于行人能过，并避免水沟阻塞，都要在水沟上面铺盖板。

    （2） 水仓：其作用是将各种汇集到井下的水暂时容纳起来，以便设法将水排至地面。水仓对保证矿井安全起很大作用。每当雨季或积水区被穿时，就会涌了大量积水。如有水仓，便可起缓冲作用，使井底不致于立即被淹没。这样矿工们可以利用时机安然升井。如果没有水仓的缓冲作用，矿井又无安全出口，透出的水就会很快把井底封顶，造成事故。

    水仓的容积规程要求：要能容纳矿井8小时的最大涌水量，比如，某矿井的最大涌水量为5吨/分，那么1小时就出水300吨，这样，这个矿井的水仓容积至少要有24000立方米才合要求。

    水仓的镶砌方法与水沟大致相同，如果水仓开在坚固而不受水冲刷和易风化的岩石中时，可以不考虑镶砌成支架。如果水仓开在煤层内，则需要用支架支护；如果使用期限很长，还需要用砖石或混凝土砌镶，以便节省维修费用。

    5． 三种流量的简易测定方法

    （1） 用容器测定流量：通常是用一个一定容积的木箱或木桶作为测定水的流量的工具。测定方法很简单，只须将欲测的水流导至做好的箱内或桶内，计出流满水箱和水桶的时间，这样就可以算出这股水的流量。例如，测定流量的木箱容积是8立方米，从水流导致箱内起到箱内流满水为止，共经二分钟时，那么这股水的流量当为1.5立方米/分。

    （2） 用三角堰测定流量（90°角的三堰），其流量可用下式求出：

     Q=1.343H2.47（升/秒）

    式中：H——水头高（厘米）

     用三角堰时，最小水头应不小于4厘米，再小就不精确了，最大水头不要大于1.0米，堰高P＜sub＞1＜/sub＞不应小于0.2米，用三角堰测量的精度为±1—2%。

    （3） 用无堰流槽测定流量。根据水头的大小，用木板作出适当大小的流水槽，其长度不要小于2米，使水流进槽内，另用浮标放在水面上，测定水流速度，用下列式计算流量：

     Q=6.89V·A

    式中：Q——流量（立方米/秒）；V——水流速度（米/秒）；

     A——水流断面积（平方米）。

    例：水流通过无堰水槽，其速度为10米/秒，槽宽为0.3米，水头高为0.15，试求流量为多少？

    解：利用公式Q=0.89V·A V=10米/秒

     A=0.3×0.15=0.045 代入公式即：

     Q=0.98×10×0.045=0.441 立方米/秒