平川矿区地表水防治探讨

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  摘?要 有煤层露头的矿井,或覆盖层很薄的矿井,坡水能从裂隙、溶洞、采空区塌陷裂隙直接流入井下,造成矿井充水。山区坡陡流急,洪水暴涨暴落,常危及井口、工业园区、生活园区和交通设施。沟壑直接穿过煤层露头,或沿煤层露头发育,因此沟底成集中漏水地段。由于裸露式煤田容易开发,常有老窑开采史,老窑井口和塌陷裂隙常成为地表水涌入井下的通道。
  关键词 防治;矿区;地表水
  中图分类号 X832 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)111-0225-01
  1 地表水对平川矿区的危害
  1)外来洪水侵袭。位于河流附近的平川矿区,一旦河水泛滥,就有可能淹没整个矿区,危及工业园区、井口等重要地面设施。
  2)内涝积水。有的矿区,虽无外来洪水侵袭,采空区、断裂带波及地表水体,引起地表水或淤泥涌入井下,可以造成重大事故。还应注意“滞后效应“。湖南煤炭坝五亩冲煤矿采用疏水降压开采,其运输大巷布置在疏干的:强含水层”中。掘进中遇到一条大倾角张裂隙,充填在内的红泥已干,认为无威胁,继续掘进3个多月(进入雨季1个多月),发现干红泥变软,有弹性,继续掘进半个多月,那条由干变软的红泥带突然溃入大巷,3个多月都未处理完。因此,在断裂“隐患处”应及时支护灌浆,以防滞后事故发生。
  2 防治平川矿区地表水的方案
  1)在工业园区和生活园区周围筑堤防,以确保安全。
  2)防治内涝,开挖排涝沟,设泵站排水,新矿井设计时提高场地标高。
  3)煤层上方有地表水体,通过冒导带可能与井下构成水力联系,若留煤柱则经济上不合理,应将水排干,或让河流改道。这些水体底部可能有大量淤泥,在较长时间内仍呈流动状态,仍有可能通过冒导带造成事故,应予以重视。
  4)对有溃水危险的塌陷坑应填土夯实或围攻堤设泵排水。
  5)对流经矿区极为弯曲的河道,截弯取直,缩短河流经过矿区的长度,并提高流速。
  3 山前区及低山丘陵区矿井对地表水的防治
  山前区和低山丘陵区煤系地层上覆有厚薄不均的第四系沉积物覆盖,基岩和煤系地层局部出露地表,可能有过老(小)窑开采。由于地处山前为洪水必经之地,山洪常威胁工业园区,淹没老(小)窑口、采空塌陷区、含水层出露区及导水断裂带,河流可能穿越煤层露头,所以防洪治人工湖具有特别重要的意义。其防治方案如下:
  1)治山治波,在山上植树造林,修建水塘。在矿区上方山坡处,垂直于来水方向修建排洪渠,拦截洪水,根据地形特点将洪水引出矿区。
  2)在地处山间盆地的矿区,可在盆地周围构筑防洪圈——由防洪堤、截水沟、排洪道组成。
  3)对沟壑可根据具体情况,采用改造、截弯、分流、浚深、拓宽、筑堤、铺底、修渡槽等措施。
  4)对老(小)窑塌陷坑、岩溶漏斗用填、堵、围、排等办法。
  5)地势低洼的地方,挖排水沟排水,无法自流者设泵站排水。
  4 塌陷坑的治理
  塌陷坑极易成为雨水或地表水流入井下通道。为此必须对塌陷裂缝和塌陷坑及时填堵或修渡槽。
  1)沟底塌陷垮落的预先治理,煤层露头位于沟底,顶底板极坚硬,垮落后沟水会直接突入井下,为此在采动前应预先防治,其方法是超前一个月修渡槽。在沟两岸的塌陷坑部位修截水沟,将岸坡的水流导入渡槽或渡槽上下游的河段中。
  2)沟底塌陷抽冒后的治理:若枯水期河段垮落,为防止洪水灌井,在垮落后应立即作如下治理:①修渡槽。②填堵塌陷坑。陷落深度不大,砂、石料及黄土易取的地方,可用上述材料进行充填:坑底填砂、河卵石,上夯实黄土大于0.5 m,最上有砾石砌底(水泥砂浆带灌缝),最少砌2层。塌陷坑深且大时,在其底部首先架超废钢轨及废钢丝绳,以此作为铺垫坑底的骨架,将足够的小树枝及草束等投入坑内,再连续设入砂包及片石,当陷坑的泄水量明显减少后,再用大量石块进行填堵,可堵住水流通过。最后在石块上部用水泥浆砌片石、填灰土(石灰砂比为3:7)夯实,效果良好。填塞塌陷裂隙。可沿缝挖沟,深0.4 m~0.8 m,裂缝边缘两侧各宽0.3 m(下游)~0.5 m(上游),缝内填和石块或片石,上部用3:7的灰土填塞夯实。③修筑防洪堤塥绝水源。当矿区含煤地层中的可采煤层距离冲积层水及地表水很近时,而且在潜水含水层下部具有稳定隔水层的情况下,地表水与冲积层水随时都有灌入井下的危险。为了有效地防止地表水涌入矿井,可修筑防水堤,用水泥及黏土筑成,其下部筑在冲积层底部隔水层上,有效地隔绝地表水与冲积层水对矿井的补给,保证安全生产。
  3)山坡塌陷坑的治理方法如下:①用砂、石料、黄土充填,还可用围、排等方法。②挖围沟排水,在山坡低洼的塌陷坑,在其周围修围沟排水,围沟修在岩石稳定不渗水的层位上。③挖截水沟,截阻塌陷坑上方坡水。④塌陷坑附近岩石坚硬,开沟困难,若取石料方便,可在塌陷坑周围或上方砌筑截水墙。
  5 修建渡槽的要求
  1)渡槽的设计流量应经过水文计算求得,渡槽的设计断面应通过水力计算确定,切忌粗略估计,以防洪水到来时渡槽漫溢。
  2)渡槽的进出口段应设截潜流墙,以防水流从渡槽的进出口段底部潜入塌陷坑。
  3)渡槽的进出口段应放置在岩层稳定的地表,防止因岩层移移动使渡槽破坏。
  4)渡槽本身的结构必须满足截面负荷要求。
  5)根据不同情况应选用不同结构形式的渡槽,常用的有钢筋混凝土渡槽、钢板渡槽、木质渡槽等。在临时抢险时,可用风筒加上适当的支撑作为临时水管道,也可起到渡槽的作用。
  参考文献
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