矿井突然涌水
2006-11-23
来源:安全文化网
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在建井和采矿过程中,采掘空间引起了围岩应力场的改变,破坏了地下含水系统与围岩的原始平衡状态。井巷或采掘工作面的围岩薄弱带在有一定水头或承压地下水作用下,经陷落柱、断层、节理、裂隙、破碎带、软弱层,或矿压破坏产生的裂隙系统等过水通道,突然突破围岩涌入矿井中的股状水流,称为矿井突然涌水。亦称矿井突水。
矿井突然涌水,一般均有水压高、水量大、持续时间长,危害严重等特点。矿井突水是一种矿井灾害。这一灾害不仅造成人员大量伤亡,井巷冲垮破坏,而且会因表土层中砂层水的疏干引起地表不规律的下沉,在岩溶化区还会出现地表塌陷,对矿区地表建筑、道路、农田均可产生破坏作用。
诱发突然涌水灾害的主要因素有以下几个方面:
1.含水系统各含水层、溶洞及老空积水等的水压,即势水头的大小。
矿井深度越大,水灾的水源距现采区的深度也越大,其势水头压力也越大。
2.采掘空间距含水系统之间的围岩薄弱带的厚度、岩石机械物理性质、各层之间的次序以及地质结构的构造情况。
3.矿山地压对围岩的破坏程度。
地压对围岩破坏越严重,断裂和破碎也越严重,因而诱发突水的通道也更为发育。如矿体上部覆盖岩层中冒落带和断裂带的高度、底板的破坏深度、四周的压裂破碎带的厚度等参数都影响着矿山地压对围岩的破坏程度,也都是突水的致灾因素。
4.水源补给的丰沛程度及过水通道的过水能力。
矿井突水通过的水路,称为过水通道,或称矿井突水通道。它指的是地表水体、地下岩溶空洞积水、采空区积水及富水含水层中的水突然涌人矿井的途径和水流通道。过水通道包括:导水断层、陷落柱;与含水层或水体有密切联系的钻孔;老空、溶洞、溶缝、溶隙、地下暗河;含水层本身的空隙及裂隙,还有一些地质构造形成的裂隙破碎带:断层尖灭端、交叉点、背斜与向斜的突陡、突弯处等;由矿山地应力作用而产生的裂隙、断裂及地表扒缝;地应力变化导致的新的导水断裂等等。
突然涌水分为即发性突水和迟后性突水。前者指在采掘过程中揭露或靠近导水通道时透发的突水。这种突水现象在矿井水灾中所占比例最大,且来势突然而凶猛、水量大、持续时间长且较稳定。当水量过大时,连水闸门也来不及关闭就迅速淹没了采区或全井。它对矿工生命安全和矿井生产危害性极大。后者,所谓迟后性突水是在采掘基本完成后,几个月,几年,在老空区、在大巷中发生的迟到性涌水。其突水征兆在井巷中较为明显;在采掘空间薄弱带则不甚明显。
对矿井中可能发生的突水位置、水量、危害程度,可以应用下述预测方法进行水灾预测:
1.资料分析和估算法,即根据矿井充水因素、构造控水、突水征兆、水文物探测试、水文地质钻探中对水压、水量、导升高度的测量等实际资料的综合分析、作图、估算结果,进行突水预测。
2.通过实际突水资料,对引起突水的诸因素进行整理、分析、筛选、计算,将各种突水因素进行数学处理、验算,得出某个矿区的突水判别式。以后可以把即将采掘的区域的突水因素数值代人判别式进行突水点或突水量的预测和判别。
3.底板突水作图法,先统计实际突水资料,选择两个最主要的因素,即底板水压和隔水底板岩层厚度,进行作图,预测矿区的开采深度的突水上限。
矿井突水的征兆有:底板发潮、变形或底鼓;围岩裂隙渗水,渗水量不断加大,且水压日益增加,裂隙变多增大;采掘前方围岩变湿,且出现滴水;井巷气温变冷或变热;探水钻孔中水流稳中加大;地下水位突然下降。
——摘自《安全科学技术百科全书》(中国劳动社会保障出版社,2003年6月出版)