矿山水灾预防技术

　　导读：矿山水灾的主要原因是水文地质情况不明;缺乏附近老窖、旧巷的积水资料;未及时采取有效的探、防水措施;排水系统不完善以及排水设备能力过小或设备故障等。

　　一、地面防排水

　　地面防排水是指为防止大气降水和地表水补给矿区含水层或直接掺入井下面采取的各种防排水技术措施。

　　它是减少矿井涌水量，保证矿山安全生产的第一道防线。主要有挖沟排(截)洪、矿区地面防渗、防水堤坝和整治河道等。

　　1.挖沟排(截)洪

　　位于山麓和山前平原区的矿区，若有大气降水顺坡汇流涌入露天采场、矿床疏干塌陷区、坑采崩落区、工业广场等低凹处，造成局部地区淹没，或沿充水岩层露头区、构造破碎带甚至井口渗(灌)入井下时，则必须在矿区上方、垂直来水方向修筑沟渠，拦截山洪。排(截)洪沟通常沿地形等高线布置，并按一定的坡度将水排出矿区范围之外。

　　2.矿区地面防渗

　　矿区含水层露头区、疏干塌陷区、采矿引起的开裂或陷落区、老窑以及未封密钻孔等位于地面汇流积水区内，并且产生严重渗漏，将对矿井安全构成威胁。矿区内池塘渗漏严重，对矿井安全或露采场边坡稳定不利，应采取地面防渗措施。

　　防渗措施主要有：

　　(1)对于产生渗漏但未发生塌陷的地段，可用粘土或亚粘土铺盖夯实，其厚度0·5～1m，以不再渗漏为度。 -

　　(2)对于较大的塌陷坑和裂缝等充水通道，通常是下部用块石充填，上部用粘土夯实，并且使其高出地面约0.3m，以防自然密实后重新下沉积水。

　　(3)对于底部露出基岩的开口塌洞(溶洞、宽大裂缝)，则应先在洞底铺设支架(如用废钢轨、废钢管等)，然后用混凝土或钢筋混凝土将洞口封死，再在其上回填土石。当回填至地面附近时，改用0.8m粘土分层夯实，并使其高出地面约0·3m。

　　(4)对矿区某些范围较大的低洼区，不易填堵时，则可考虑在适当部位设置移动泵站，排除积水，以防内涝。对矿区内较大的地表水体，应尽量设法截源引流，防渗堵漏，以减少地表水下渗量。

　　3.修筑防水堤坝

　　当矿区井口低于当地历史最高洪水位或矿区主要充水岩层埋藏在近河流地段，并且河床下为隔水层时，应筑堤截流。

　　4.整治河道

　　矿区或其附近有河流通过，并且渗漏严重，威胁矿井生产时，应采取措施整治河道。河道防渗处理措施有：防渗铺盖;防渗渡槽;河道截直;河流改道。[page]

　　二、井下防水

　　矿山采掘活动总会直接或间接破坏含水层，引起地下水涌入矿坑，从此种意义上讲，矿坑充水难以避免。但是，防止矿坑突水，尽量减少矿坑涌水量，以保证矿井正常生产不仅可能也是必须做到的。井下防水就是为此目的而采取的技术措施。根据矿床水文地质条件和采掘工作要求不同，井下防水措施也不同。如超前探放水; 留设防水矿柱;建筑防水设施以及注浆堵水等。

　　1.超前探放水

　　它是指在水文地质条件复杂地段施工井巷时，先于掘进，在坑内钻探以查明工作面前方水情，为消除隐患、保障安全而采取的井下防水措施。

　　“有疑必探，先探后掘’’是矿山采掘施工中必须坚持的管理原则。通常遇到下列情况时都必须进行超前探水：

　　(1)掘进工作面临近老窑、老采空区、暗河、流砂层、淹没井等部位时;

　　(2)巷道接近富水断层时;

　　(3)巷道接近或需要穿过强含水层(带)时;

　　(4)巷道接近孤立或悬挂的地下水体预测区时;

　　(5)掘进工作面上出现发雾、冒“汗”、滴水、淋水、喷水、水响等明显出水征兆时;

　　(6)巷道接近尚未固结的尾砂充填采空区、未封或封闭不良的导水钻孔时。

　　2.留设防水矿(岩)柱

　　在矿体与含水层(带)接触地段，为防止井巷或采空空间突水危害，留设一定宽度(或高度)的矿(岩)体不采，以堵截水源流入矿井，这部分矿岩体称作防水矿(岩)柱(以下简称矿柱)。通常在下列情况下应考虑留设防水矿柱：

　　(1)矿体埋藏于地表水体、松散孔隙含水层之下，采用其他防治水措施不经济时，应留设防水矿柱，以保障矿体采动裂隙不波及地表水体或上覆含水层。

　　(2)矿体上覆强含水层时，应留设防水矿柱，以免因采矿破坏引起突水。

　　(3)因断层作用，使矿体直接与强含水层接触时，应留设防水矿柱，防止地下水溃人井巷。

　　(4)矿体与导水断层接触时，应留设防水矿柱，阻止地下水沿断层涌人井巷。

　　(5)井巷遇有底板高水头承压含水层、且有底板突破危险时，应留设防水矿柱，防止井巷突水。

　　(6)采掘工作面邻近积水老窑、淹没井时，应留设防水矿柱，以阻隔水源突入井巷。

　　3.构筑水闸门(墙)

　　水闸门(墙)是为预防突水淹井、将水害控制在一定范围内而构筑的特殊闸门(墙)，是一种重要的井下堵截水措施。水闸门(墙)分为临时性的和永久性的两种。

　　为了确保水闸门(墙)起到堵截涌水的作用，其构筑位置的选择应注意以下几点：

　　(1)水闸门(墙)应构筑在井下重要设施的出人口处，以及对水害具有控制作用的部位。目的在于尽量限制水害范围，使其他无水害区段能保持正常生产，或者有复井生产和绕过水害地段开拓新区的可能。

　　(2)水闸门(墙)应设置在致密坚硬、完整稳定的岩石中。如果无法避开松软、裂隙岩石，则应采取工程措施，使闸体与围岩构成坚实的整体，以免漏水甚至变形移位。

　　(3)水闸门(墙)所在位置不受邻近部位和下部阶段采掘作业的影响，以确保其稳定性和隔水性。

　　(4)水闸门应尽量构筑在单轨巷道内，以减少其基础掘进工程量，并缩小水闸门的尺寸。

　　(5)确定水闸门位置时，还需考虑到以后开、关、维修的便利和安全。[page]

　　三、注浆堵水

　　注浆堵水是指将注浆材料(水泥、水玻璃、化学材料以及粘土、砂、砾石等)制成浆液，压人地下预定位置，使其扩张固结、硬化，起到堵水截流，加固岩层和消除水患的作用。

　　注浆堵水是防治矿井水害的有效手段之一，当前国内外已广泛应用于：井筒开凿及成井后的注浆;截源堵水;减少矿坑涌水量;封堵充水通道恢复被淹矿井或采区;巷道注浆，保障井巷穿越含水层(带)等。

　　注浆堵水在矿山生产中的应用方法有5种：

　　(1)井筒注浆堵水。在矿山基建开拓阶段，井筒开凿必将破坏含水层。为了顺利通过含水层，或者成井后防治井壁漏水，可采用注浆堵水方法。按注浆施工与井筒施工的时间关系，井筒注浆堵水又可分为：井筒地面预注浆、井筒工作面预注浆、井筒井壁注浆。

　　(2)巷道注浆。当巷道需穿越裂隙发育、富水性强的含水层时，则巷道掘进可与探放水作业配合进行，将探放水孔兼作注浆孔，埋没孔口管后进行注浆堵水，从而封闭了岩石裂隙或破碎带等充水通道，减少矿坑涌水量，使掘进作业条件得到改善，掘进工效大为提高。

　　(3)注浆升压，控制矿坑涌水量。当矿体有稳定的隔水顶底板存在时，可用注浆封堵井下突水点，并埋没孔口管，安装闸阀的方法，将地下水封闭在含水层中。当含水层中水压升高，接近顶底板隔水层抗水压的临界值时(通常用突水系数表征)，则可开阀放水降压;当需要减少矿井涌水量时(雨季、隔水顶底板远未达到突水临界位、排水系统出现故障等)，则关闭闸阀，升压蓄水，使大量地下水被封闭在含水层中，促使地下水位回升，缩小疏干半径，从而降低了矿井排水量，可以缓和以致防止地面塌陷等有害工程地质现象的发生。

　　(4)恢复被淹矿井。当矿井或采区被淹没后，采用注浆堵水方法复井生产是行之有效的措施之一。注浆效果好坏的关键在于找准矿井或采区突水通道位置和充水水源。

　　(5)帷幕注浆。对具有丰富补给水源的大水矿区，为了减少矿坑涌水量，保障井下安全生产之目的，可在矿区主要进水通道建造地下注浆帷幕，切断充水通道，将地下水堵截在矿区之外。不仅减少矿坑涌水量，又可避免矿区地面塌陷等工程地质问题的发生，因此具有良好的发展前景。但是帷幕注浆工程量大，基建投资多，因此，确定该方法防治地下水应十分审慎。

　　四、、矿坑排水

　　矿坑排水是指将疏干工程疏放出来(或其他来源)的地下水，经汇集输送到至地表的过程，并包括为此目的使用的排水工程和设备的总称。及时、合理地输出排矿坑水，是矿山生产的基本环节。它包括两部分内容：排水系统和排水方式。

　　(1)排水系统.。指用于集中输排矿坑水的矿山生产系统。露采矿山一般由排水沟、贮水池、泵站和泄水井(孔)等组成。

　　(2)排水方式。是指将矿坑水从井下扬送至地表，是一次完成还是分段完成的排输水方法。常用的排水方式有直接排水、分段排水和混合排水等3种。

　　知识总结：矿井水灾的水源有大气降水(雨、雪)、地表水、含水层水、断层水和旧巷或采空区积水等。大气降水可能从地表低洼地通过塌陷区裂隙或井口灌入井巷，造成灾害。地表水指河、湖、塘、沟及水库的积水。含水层水如砂砾层含水、石灰岩溶洞水，两者可能通过裂隙、断层、旧巷等通道进入井巷。断层破碎带常大量积水，特别是断层与含水层或地表水沟通时，补给丰富，威胁更大。旧巷或采空区积水，往往静水压力大，来势猛，且常含有害气体，易造成人身事故。