礦井突然涌水
2006-11-23
來源:安全文化網
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在建井和采礦過程中,采掘空間引起了圍巖應力場的改變,破壞了地下含水系統與圍巖的原始平衡狀態。井巷或采掘工作面的圍巖薄弱帶在有一定水頭或承壓地下水作用下,經陷落柱、斷層、節理、裂隙、破碎帶、軟弱層,或礦壓破壞產生的裂隙系統等過水通道,突然突破圍巖涌入礦井中的股狀水流,稱為礦井突然涌水。亦稱礦井突水。
礦井突然涌水,一般均有水壓高、水量大、持續時間長,危害嚴重等特點。礦井突水是一種礦井災害。這一災害不僅造成人員大量傷亡,井巷沖垮破壞,而且會因表土層中砂層水的疏干引起地表不規律的下沉,在巖溶化區還會出現地表塌陷,對礦區地表建筑、道路、農田均可產生破壞作用。
誘發突然涌水災害的主要因素有以下幾個方面:
1.含水系統各含水層、溶洞及老空積水等的水壓,即勢水頭的大小。
礦井深度越大,水災的水源距現采區的深度也越大,其勢水頭壓力也越大。
2.采掘空間距含水系統之間的圍巖薄弱帶的厚度、巖石機械物理性質、各層之間的次序以及地質結構的構造情況。
3.礦山地壓對圍巖的破壞程度。
地壓對圍巖破壞越嚴重,斷裂和破碎也越嚴重,因而誘發突水的通道也更為發育。如礦體上部覆蓋巖層中冒落帶和斷裂帶的高度、底板的破壞深度、四周的壓裂破碎帶的厚度等參數都影響著礦山地壓對圍巖的破壞程度,也都是突水的致災因素。
4.水源補給的豐沛程度及過水通道的過水能力。
礦井突水通過的水路,稱為過水通道,或稱礦井突水通道。它指的是地表水體、地下巖溶空洞積水、采空區積水及富水含水層中的水突然涌人礦井的途徑和水流通道。過水通道包括:導水斷層、陷落柱;與含水層或水體有密切聯系的鉆孔;老空、溶洞、溶縫、溶隙、地下暗河;含水層本身的空隙及裂隙,還有一些地質構造形成的裂隙破碎帶:斷層尖滅端、交叉點、背斜與向斜的突陡、突彎處等;由礦山地應力作用而產生的裂隙、斷裂及地表扒縫;地應力變化導致的新的導水斷裂等等。
突然涌水分為即發性突水和遲后性突水。前者指在采掘過程中揭露或靠近導水通道時透發的突水。這種突水現象在礦井水災中所占比例最大,且來勢突然而兇猛、水量大、持續時間長且較穩定。當水量過大時,連水閘門也來不及關閉就迅速淹沒了采區或全井。它對礦工生命安全和礦井生產危害性極大。后者,所謂遲后性突水是在采掘基本完成后,幾個月,幾年,在老空區、在大巷中發生的遲到性涌水。其突水征兆在井巷中較為明顯;在采掘空間薄弱帶則不甚明顯。
對礦井中可能發生的突水位置、水量、危害程度,可以應用下述預測方法進行水災預測:
1.資料分析和估算法,即根據礦井充水因素、構造控水、突水征兆、水文物探測試、水文地質鉆探中對水壓、水量、導升高度的測量等實際資料的綜合分析、作圖、估算結果,進行突水預測。
2.通過實際突水資料,對引起突水的諸因素進行整理、分析、篩選、計算,將各種突水因素進行數學處理、驗算,得出某個礦區的突水判別式。以后可以把即將采掘的區域的突水因素數值代人判別式進行突水點或突水量的預測和判別。
3.底板突水作圖法,先統計實際突水資料,選擇兩個最主要的因素,即底板水壓和隔水底板巖層厚度,進行作圖,預測礦區的開采深度的突水上限。
礦井突水的征兆有:底板發潮、變形或底鼓;圍巖裂隙滲水,滲水量不斷加大,且水壓日益增加,裂隙變多增大;采掘前方圍巖變濕,且出現滴水;井巷氣溫變冷或變熱;探水鉆孔中水流穩中加大;地下水位突然下降。
——摘自《安全科學技術百科全書》(中國勞動社會保障出版社,2003年6月出版)