某矿水灾防治安全技术措施
水灾防治方针：以防为主 防治结合
水灾防治原则：当前与长远 局部与整体 地面与井下 防治与利用相结合
综合治水措施: 防、疏、堵、截、排
一. 地面防治水
1. 合理确定井口位置
2. 整治河流
3. 堵塞地面导水通道
4. 修筑截水沟
5. 防止地表积水
6. 加强地面防治水工程的检查
有关《规程》规定见第141页 第254、255、256条
二. 井下防治水
(一) 水文观测和矿井地质工作
1. 水文观测工作
⑴收集地面气象、降水量和河流等水文资料;
⑵通过探水孔和水文观测孔，观测各类水源的水压，水位和水量变化规律，分析水质，查明各水源之间的关系;
⑶观测矿井涌水量的季节变化规律等。
2. 矿井地质工作
⑴冲积层的厚度、组成、富水性、透水性;
⑵断层和裂隙的位置、断距、破碎带范围、导水性等;
⑶含水层和隔水层的数量、位置、厚度、厚度变化和隔水层三带的划分情况;
⑷老空水情况及老空的上、下三带情况;
⑸开采过程中围岩的破坏情况;
⑹陷落柱的赋存情况;
⑺勘探钻孔的封孔情况等。
(二) 井下防治水技术
1. 井下探放水
2. 疏(放)水降压
(1) 疏放老空水
①直接放水;
②先堵后放;
③先放后堵;
④先隔后放。
(2) 疏放含水层
①地面疏放水;
②巷道疏干顶板水;
③钻孔疏放顶板水;
④钻孔疏放底板水;
⑤泄水巷疏放底板水;
⑥隔水层中存在弱含水层时注浆提升安全水头值;
⑦截源堵截水。
(3) 疏放水注意事项
①放水前，根据预计的积水量、水位标高、水仓容量和排水能力等，作出放水设计并报上级批准;
②探到水源后，水量不大时，一般可用探水孔放水;水量很大时，需另打放水钻孔。放水钻孔直径一般为50-75mm,孔深不大于70m;
③正式放水前，应进行放水量、水压试验，以便拟定放水顺序和控制放水量，做到安全放水;
④放水过程中要随时注意水量变化、出水的清浊和杂质情况，设专人检查硫化氢、二氧化碳和瓦斯等有害气体涌出情况，注意有无特殊响声，如发现异常状况应及时采取措施处理并报告调度室;
⑤在放水设计中应规定好人员撤退路线，并保证路线畅通，沿途应有良好照明。
3.防水隔离煤柱
留设原则：既能抵抗水压，又尽量减少煤炭损失
附录三 防隔水煤(岩)柱的尺寸要求
一、煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设
煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设，按下列公式计算：
1.煤层露头无覆盖或被黏土类微透水松散层覆盖时：
Hf= Hk+Hb (3-1)
2.煤层露头被松散富水性强的含水层覆盖时(图3-1)：
Hf=HL+Hb (3-2)
式中 Hf--防隔水煤(岩)柱高度，m;
Hk--采后垮落带高度，m;
HL--导水裂缝带最大高度，m;
Hb--保护层厚度，m;
α--煤层倾角，(°)。
根据式(3-1)、式(3-2)计算的值，不得小于20 m。式中Hk、HL的计算，参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的相关规定。
图3-1 煤层露头被松散富水性强含水层覆盖时防隔水煤(岩)柱留设图
二、含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的留设
含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的留设(图3-2)可参照下列经验公式计算：
≥20 m
式中 L--煤柱留设的宽度，m;
K--安全系数，一般取2-5;
M--煤层厚度或采高，m;
p--水头压力，MPa;
Kp--煤的抗拉强度，MPa。
图3-2 含水或导水断层防隔水煤(岩)柱留设图
三、煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤(岩)柱的留设
煤层与强含水层或导水断层接触，并局部被覆盖时(图3-3)，防隔水煤(岩)柱的留设要求如下：
图3-3煤层与富水性强的含水层或导水断层接触时防隔水煤(岩)柱留设图
1.当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤(岩)柱可按图3-3a、图3-3b留设。其计算公式为：
L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ (3-3)
2.最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤(岩)柱按图3-3c留设。其计算公式为：
L=L1+L2+L3=Ha(sinδ-cosδcotθ)+
(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ) ≥20 m (3-4)
式中 L--防隔水煤(岩)柱宽度，m;
L1，L2，L3--防隔水煤(岩)柱各分段宽度，m;
HL--最大导水裂缝带高度，m;
θ--断层倾角，(°);
δ--岩层塌陷角，(°);
M--断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度，m;
Ha--断层安全防隔水煤(岩)柱的宽度，m。
Ha值应当根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结本矿区在断层附近开采时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算其水压(p)与防隔水煤(岩)柱厚度(M)的比值(Ts=p/M),并将各点之值标到以Ts=p/M为横轴，以埋藏深度H0为纵轴的坐标纸上，找出Ts值的安全临界线(图3-4)。
Ha值也可以按下列公式计算：
式中 p--防隔水煤(岩)柱所承受的静水压力，MPa;
Ts--临界突水系数，MPa/m;
10--保护带厚度，一般取10 m。
图3-4 Ts和H0关系曲线图
本矿区如无实际突水系数，可参考其他矿区资料，但选用时应当综合考虑隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面的空顶距、采煤方法和顶板控制方法等一系列因素。
四、煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱的留设
在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下(图3-5)，防隔水煤(岩)柱的留设应当考虑2个方向上的压力：一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力;二是断层水在顺煤层方向上的压力。
图3-5煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱留设图
当考虑底部压力时，应当使煤层底板到断层面之间的最小距离(垂距)，大于安全煤柱的高度(Ha)的计算值，并不得小于20 m。其计算公式为
≥20 m
式中 α--断层倾角，(°);
其余参数同前。
当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，按附录三之二计算煤柱宽度。
根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得小于20 m。
如果断层不导水(图3-6)，防隔水煤(岩)柱的留设尺寸，应当保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离，在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度(Ha)时即可,但不得小于20 m。
图3-6煤层位于含水层上方且断层不导水时防隔水煤(岩)柱留设图
五、水淹区或老窑积水区下采掘时防隔水煤(岩)柱的留设
1.巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10倍。
2.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时，若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明，防隔水煤(岩)柱的尺寸应当按附录三之二的规定留设。
3.在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤(岩)柱的尺寸，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。
六、保护地表水体防隔水煤(岩)柱的留设
保护地表水体防隔水煤(岩)柱的留设，可参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》执行。
七、保护通水钻孔防隔水煤(岩)柱的留设
根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标，按附录三之二的办法留设防隔水煤(岩)柱，如无测斜资料，应当考虑钻孔可能偏斜的误差。
八、相邻矿(井)人为边界防隔水煤(岩)柱的留设
1.水文地质简单型到中等型的矿井，可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40 m。
2.水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应当根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水裂缝带高度等因素确定。
1)多煤层开采，当上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水裂缝带高度时，下层煤的边界防隔水煤(岩)柱，应当根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算(见图3-7a)。
2)当上、下两层煤之间的垂距大于下煤层开采后的导水裂缝带高度时，上、下煤层的防隔水煤(岩)柱，可分别留设(见图3-7b)。
HL—导水裂缝带上限;H1、H2、H3—各煤层底板以上的静水位高度;γ—上山岩层移动角;β—下山岩层移动角;Ly、L1y、L2y—导水裂缝带上限岩柱宽度;L1—上层煤防水煤柱宽度;L2,L3—下层煤防水煤柱宽度
图3-7多煤层地区边界防隔水煤(岩)柱留设图
导水裂缝带上限岩柱宽度Ly的计算，可采用下列公式：
≥20 m
式中 Ly--导水裂缝带上限岩柱宽度,m;
H --煤层底板以上的静水位高度，m;
HL--导水裂缝带最大值，m;
Ts--水压与岩柱宽度的比值，可取1。
九、以断层为界的井田防隔水煤(岩)柱的留设
以断层为界的井田，其边界防隔水煤(岩)柱可参照断层煤柱留设，但应当考虑井田另一侧煤层的情况，以不破坏另一侧所留煤(岩)柱为原则(除参照断层煤柱的留设外，尚可参考图3-8所示的例图)。
L-煤柱宽度;Ls,Lx-上、下煤层的煤柱宽度;Ly-导水裂缝带上限岩柱宽度;Ha、Has、Hax-安全防水岩柱厚度;HL-导水裂缝带上限;p—底板隔水层承受的水头压力
图3-8以断层分界的井田防隔水煤(岩)柱留设图
4.帷幕注浆和注浆堵水
⑴应用的几种情况
①井筒掘进前遇有多层近距离的含水层，每层Q﹥10m3/h时，
则地面预注浆;
②井筒掘进前遇有多层间距较大的含水层，且单层Q﹥10m3/h时，应短探、短注、短掘;
③井筒掘进前遇有一层含水层，且Q﹤10m3/h时，则通过后注浆堵水;
④堵大突水点恢复被淹矿井;
⑤截源堵水减小矿井涌水量;
⑥井巷过含水层或导水断层时。
(2)地质调查内容
①与工程有关的断裂构造的确切位置、产状等;
②各含水层因断裂产生的位移和对接情况;
③工程地段含水层的分布、埋深、层数厚度及它们之间的水力联系情况;
④地下水流速、流向;
⑤含水层的裂隙及发育部位或区段;
⑥隔水层或隔水边界的确切位置，以便圈定工程范围和选定注浆层位和深度。
(3)开展堵水前、注浆过程中、堵水后三个阶段的水文动态观测
(5)连通实验
(6)利用钻孔和被淹矿井作抽(排)水试验，通过工程前后排水资料对比，判定堵水效果
(7)进行不同目的的压水试验
①冲洗裂隙通道，扩大注浆半径，提高注浆效果;
②测定岩层单位吸水量，具体了解岩层渗透性，为选择浆液材料、浓度和注浆压力提供依据;
③帷幕注浆或井筒注浆时，编制出帷幕渗透剖面图为设计注浆孔提供依据。
5.防水墙
(1)适用范围：隔绝积水老空、有透水可能的断层、溶洞造成的泥沙石块泄出等。
(2)建防水墙需满足的要求：
①围岩坚固;
②防水墙有足够的强度和耐腐蚀性;
③墙基与围岩结合紧密，不透水、不变形、不位移;
④装放水管和水压表。
(3)水闸墙的种类及使用
①平面型：木质、临时性、用于掩护永久性闸墙的施工;
②圆柱形：永久性、用于高而窄的巷道
③楔型：永久性
6.水闸门(防水闸门、密闭门、控制闸门)
(1)用于以下情况
①井底车场;
②泵房、变电所;
③突水危险区域;
④探水时设临时水闸门。
(2)水闸门的形状：矩形和圆形
(3)日常维护和管理
②半年一次关闭试验，其中雨季前一次
③关闭闸门的工具和配件，有专人专门地点存放，不得挪用或丢失。
(2)水闸门的关闭
先内后外、先深后浅
(3)防水闸门的开启
先外后内、先浅后深
4帷幕注浆和注浆堵水
(1)应用的几种情况
(2)地质调查内容
(3)开展堵水前、注浆过程中、堵水后三个阶段的水文动态观测
(4)连通实验
(5)利用钻孔和被淹矿井作抽排水试验
(6)进行不同目的的压水试验
5.防水墙
(1)适用范围;隔绝积水老空，有透水可能的断层溶洞造成的泥沙石块泄出等。
(2)防水墙需满足的要求。
(3)水闸墙的种类及使用
①平面型
②圆柱形
③楔型
6水闸门
其形状有矩形和圆形
(1)日常维护和管理
b) 半年一次关闭试验，其中雨季前一次
c) 关闭闸门的工具和配件，有专人专门地点存放，不得挪用或丢失。
(2)水闸门的关闭
(3)防水闸门的开启
