非煤矿山采矿第十章矿山灾害与防治Word下载.docx
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潜水面上任意点的绝对标称高为潜水位。
显然,由于潜水面具有一定坡度,潜水面上各点的潜水位是不相等的。
松散层内的含水层主要是由大气降水和地表水补给的。
松散含水层有时占松散层的全部,有时位于松散层的上部或中、下部。
一般情况下,松散层上、中部的含水层富水性强,补给条件好。
但如果在其下部有较厚的隔水粘土层,则对开采影响较小。
如果含水层位于松散层下部或者松散层是含水砂层,则对开采影响较大。
②基岩含水层。
基岩内的含水层包括石灰岩含水层、砂岩含水层、溶洞和老采空区积水。
它们一般充满于两个隔水层之间并承受静水压力,所以又称为承压水。
有时承压水体位于开采矿体的底板岩层内,亦能对开采构成威胁,这就是所谓的“承压水上采矿”问题。
当然,在一般情况下,地表水、松散层内的含水层水体和基岩水体之间常构成某种水力联系。
于是就产生地表水体和松散含水层、松散含水层和基岩含水层、地表水体和基岩含水层、地表水体、松散含水层和基岩含水层等类型的复合水体。
而各种单纯水体和复合水体又有水体与矿体直接接触和不直接接触之分。
显然,水体与矿体直接接触对水体下采矿是不利的,若水体远离矿体或者其存在良好的隔水层,则是比较有利的情况。
什么叫矿坑水?
矿山发生涌水会带来什么危害?
矿山建设和生产时期,地下水、地表水和大气降水便通过岩石的空隙,以滴水、淋水、涌水和突然涌水等方式流入矿坑和巷道里,这种进入露天矿坑和地下巷道中的水,统称为矿坑水。
矿山发生涌水会带来的危害主要有:
⑴在建井时期,当涌水量过大时,需要有治理措施,增加投资;
妨碍施工速度,影响建井质量;
⑵具有侵蚀性的矿坑水,能腐蚀露天矿坑和井巷中的各种金属设备,污染作业环境;
⑶降低坑道的顶板、底板和边帮的稳固性,增加支护和维护困难;
⑷在露天矿山,地下水往往破坏边坡的稳定,造成边坡崩塌或滑坡事故,影响正常生产,甚至被迫停产;
当地质情况不清,突然遇到大量的涌水时,会造成井筒、巷道和采场的淹没,人员伤亡,设备毁坏的水害事故。
露天矿涌水主要来源是什么?
露天矿涌水主要来源有:
⑴大气降水。
大气降水是多数矿区涌水的来源之一,对深凹露天矿和多雨地区的矿山影响尤为重要。
⑵地表水。
矿区附近地表的海洋、湖泊、河流、水库及充水的露天采场等地表水体,如果通过断层、裂隙、石灰岩溶洞等与矿山井巷或采场相通,则地表水就有可能突然涌入而造成事故。
⑶地下水。
采场地表以下含水层如地下暗河、地下采矿废弃坑道、采空区(已充水),存有大量的积水,采矿过程中,如果遇到这些积水,就可能造成灾然透水事故。
露天矿防水的主要措施有哪些?
露天矿地面防水措施有:
截水沟。
截水沟的作用是截断从山坡流向采场的地表泾流,当矿区降水大时,截水沟还必须起拦截和疏引山洪的目的。
调洪水库。
季节性的小型地表水流横穿开采境界时,除让河流改道外,还可以在上游利用地形修筑水库,以拦截和调控洪水,同时,要设排洪渠泄洪。
拦河护堤。
当露天矿开采境界四周地表标高与附近河流、湖泊等水体岩边标高相差很少,甚至低于岸边标高时,应在岩边修筑护堤,防止洪水上涨灌入采场。
露天矿地下防水措施有:
钻孔探水。
对于有老采区和溶洞的露天采场,应对可疑地段预先打孔探水,以便采取措施。
防水门和防水墙。
采用地下井巷排水或疏干排水的露天矿,为保证地下水泵房不被突然涌水所淹没,必须在地下水泵房设防水门,对不能为排水疏干所利用和旧巷道应设防水墙,使之和地下排水或疏干巷道相隔离,防水墙上应有排水孔。
防水矿柱。
当露天矿工作面或地下排水巷道接近积水采空区、溶洞或其它地下积水时,可预留防水矿柱,并划出安全采掘边界。
防渗帐幕。
在地下水涌入采区的通道上,可设置若干个保持一定距离的注浆钻孔,依靠注入的水泥等浆液在岩缝中扩散,凝结成一道防水隔墙。
什么是矿床疏干?
矿床疏干有几种形式?
矿床疏干是借助巷道、疏干钻孔、明沟等各种疏水构筑物,在矿山基建之前或基建过程中,预先降低开采地区的地下水位,以保证采掘工作面正常生产和安全所进行的一项防水措施。
矿床疏干方式有:
(1)巷道疏干法。
巷道疏干法是利用巷道和巷道中的排水孔,降低地下水位的疏干方法。
巷道疏干法的平面布置应与地下水的补给方向相垂直,以利于截流。
(2)深井疏干法。
深井疏干法是在地表钻凿若干个大口径钻孔,并在钻孔内安装深水泵或潜水泵,抽水降低地下水位。
(3)明沟疏干法。
明沟疏干法是在地表或露天矿台阶上开挖明沟以拦截地下水的疏干方法,此方法经常作为辅助手段配合其他疏干方法使用。
(4)联合疏干法。
联合疏干法就是两种或两种以上方法联合使用,在开发大水矿床尤其是矿区内存在许多无水力联系的含水层时,或深部疏干受水泵扬程限制时需联合疏干。
露天矿排水方式有哪几种?
各有何特点?
各适用于什么情况?
露天矿排水方式、特点和适用性如下:
(1)自流排水方式。
适用于山坡露天矿,有自流排水条件、有旧的井巷设施可以利用,采场集水结冰的露天采场。
具有节省能源、基建投资少,排水经营费低、管理简单的优点,同时井巷对边帮有疏干作用,有利于边帮的稳定。
缺点是受地形的限制。
(2)露天排水方式。
分采场底部集中排水和分段排水两种。
集中排水适用于汇水面积小,水量小的中小型露天矿。
分段排水适用于汇水面积大、水量大的露天矿。
具有基建工程量小,施工简单,排水经营费低(比井巷排水),分段截流时,采场底部积水少的优点,缺点是泵站移动频繁,分段排水泵站多、分散,开拓延伸工程受影响,坑底泵站易淹。
(3)井巷排水。
适用于采场小、排洪泵布设困难、深部有坑道可以利用、采场集水结冰的露天矿。
优点是能改善穿爆、采、运、装等工艺作业条件,对边帮有硫干的作用,有利于边帮的稳定.不受淹没高度的限制,且泵站固定。
缺点是井巷工程量大,投资多、能耗大,前期排水经营费高。
(4)联合排水。
联合排水能充分利用各排水方式的优点,但排水环节多,管理复杂。
如何确定采场淹没高度和淹没时间?
采场淹没高度和淹没时间用下述方法确定:
(1)利用井巷排水的采场,新水平开沟前,水深不淹没本水平挖掘机的主电机。
(2)采用底部集中排水时,新水平开沟未完成之前,水深不淹没上个水平的挖掘机主电机。
(3)新水平准备时间充裕时,在每年最大降雨量期内停止开构,开段沟和上个水平可以淹没。
(4)对挖掘机可能被淹造成损失与不淹增加排水设施进行技术经济比较。
(5)露天排水方式的坑底允许证没时间宜采用1~7d;
井巷排水方式的坑底允许淹没时间宜采用3~5d,但淹没时间需用淹没高度来校核。
什么叫矿井的涌水量?
什么叫含水性系数?
单位时间内流入矿井的水量称为矿井涌水量,以rn3/h表示。
全年涌水量与年产矿石量之比叫含水件系数。
矿井的涌水量,随着矿井的地质、水文地质、地形、气候以及开采范围和深度等条件不同而变化,就是同一矿井一年四季的涌水量亦有所不同,有最大、最小和正常涌水量之分。
正常涌水量是指一年中时间最长的涌水量,最大涌水量往往出现在雨季或融雪之后。
矿井水有哪些来源?
矿井水的来源主要有两个方面:
自然银幕和人为因素。
自然因素有降雨和融雪、地表水体(河流、湖泊、水库、池塘等)、地质条件(地下含水层、岩石空隙、裂缝、断层破碎带与地表水或地下水相通、喀斯特溶洞等)。
人为因素有废弃巷道或采空区积水.未封闭或封闭不严的勘探钻孔,采矿施工造成与含水层或水源相通,地下采空区塌陷造成地表陷坑积水与地下水相通等。
矿井防水包括哪几方面的内容?
如何实施?
矿井防水包括矿床疏干、地表防水及地下防水几个方面。
(1)矿床琉干。
就是对充水矿床进行人工泄水,在采矿前就降低地下水位,以保证采掘工作安全和正常地进行。
疏干的方法有:
1)深水泵疏干法(地表疏干法):
它是在需要疏干的地段,在地面钻凿大口径钻孔,安装深井泵或深井潜水泵,向地面排水,降低地下水位。
这种办法适合于疏水件好、含水丰富的含水层;
2)巷道疏干法:
它是利用垂直地下水流方向布置的若干疏干巷道,有时还配合从疏干巷道钻凿的疏水钻孔以降低地下水位的疏干方法。
图10-1是这种疏干方法的实例。
图10-1某矿疏干巷道布置示意图
1—矿体;
2—放水孔3—疏干巷道4—疏干硐5—直流式放水孔
6—地下水进水方向;
7—地下水静止水位
(2)地表防水。
防水的措施有:
1)切实了解矿山水文地质情况,掌握水流的季节性变化;
2)当河流直接从矿床上部地面流过,而且河水沿地下通路与采区相连注入井下时,可以让河流改道;
当河流改道不允许或不合理时可以考虑蓄排防洪。
3)蓄排防洪是用堤坝拦截水流成调洪水库,以排洪平硐或排洪渠道泄洪,将洪水引出矿区。
同时用黄泥、粘土、水泥砂浆、沥青等修补河底,以消除漏水。
4)当巷道、竖井、风井通至地表的出口或塌陷区的位置在地表水流高水位以下时,修筑防洪堤挡住水流。
(3)地下防水。
就是预防突然涌水,限制和阻挡地下水进入矿井。
措施有:
1)设置防渗帷幕。
即在地表或并下钻出一系列钻孔,向孔内灌注胶结材料,使其扩散到岩、土的裂隙和孔洞中,凝结后封闭裂隙和孔洞,并在地下形成一道能够阻挡地下水进入矿井的帷幕。
这种方法可以节省大量的排水费用,也可以避免因矿床疏干带来的大面积塌落,又可以使一些因受地下水作用而无法开采的矿床得以采出。
2)设置防水墙和防水门。
当井下某一区段的涌水量达到短期内不能用水泵排出,使这一区段面临被淹没的危险,则用防水墙或防水门与水源切断。
防水墙设在永久截水的地点,防水门设在既要防水,又要运输、行人的巷道内,如井下水泵房、变电所的出入口以及有涌水危险但生产上又有联系的采区之间,如图10-2所示。
(a)防水墙;
(b)防水门
图10-2防水墙与防水门示意图
防水门与防水墙均应构筑在岩石坚固之处并用镐或风镐开凿岩石,以免原岩受爆破影响而产生裂隙。
3)预先打探水钻孔和放水钻孔,井下有砾石层、流砂层、具有喀斯特溶洞的石灰层,当其积水具有很大压力或和固定水源相通时,对采掘工作威胁很大,则应超前打探水钻,一般在距可疑水源70m以外即开始打钻,钻尖至少超前工作面5~10m。
钻孔数目至少要有一个中心眼和与之成一定角度的两个帮眼,以便起到更好的探水效果,放水钻扎径应不大于75mm,以便遇涌水时容易控制。
矿井排水有哪些方式?
矿井排水方式有两种:
自流式排水和扬升式诽水。
平硐自流式排水经济、可靠,用水沟将水引至地面。
水沟断面为倒梯形,有效面积取决于水的流量、一般为0.05~0.15m2,巷道纵向坡度要求3‰~5‰,水在沟内流速为0.4~0.6m/s。
扬升式排水是借助水泵将水排至地面.它分为固定式和移动式两种。
水泵房是固定式排水,在掘进竖井和斜井时,将水泵吊在专用钢丝绳上,随着掘进而移动。
确定排水设备数量的原则有哪些?
矿井排水设备主要包括水泵、水管及相应配件。
(1)在雨季长、
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