CN101915122B - 地下大水矿山应急水仓的建设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下大水矿山应急水仓的建设方法。当一个矿山多中段开采时，将最下部的中段局部先行通过空场法开采并形成采空区作为矿山的应急水仓；当矿床存在开拓之下或者之外的零星和边角矿体时，在最低开拓水平之下位置利用盲斜井或盲竖井开拓形成一套小生产系统，将边界部位矿体或零星矿体采空留下空区作为应急水仓。应急水仓的容量按照8-10小时的透水量设计，应急水仓最高标高在最低生产水平之下，其入口处与最低开采水平运输巷道相通，其上部布置有天井，天井与上中段平巷和风井连通。应急水仓不但应对于有限水源的透水事故的抢险应急能力将会有显著的效果，而且应对矿山在发生无限水源型如地下暗河、地表水源灾害时争取到数小时宝贵的自救时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下矿山应急水仓的建设方法，特别是涉及一种用于有透(突)水威胁的地下大水矿山应急水仓的建设方法，可在钢铁、有色、黄金、化工、煤炭等地下大水矿山中灵活应用。
背景技术
矿井地下水灾害是地下矿山开采时面临的五大工程地质灾害之一。近年来，矿山突水灾害已经严重危害到矿山安全生产及生命财产的安全，并已经达到了危害社会稳定的程度。
2003年7～9月之内就发生13起死亡10人以上的透水事故；1994年底安徽铜陵冬瓜山铜矿主井在施工中多次被突水淹井；山东莱芜矿谷家台二矿区1999年发生的特大井下涌水事故，造成29人死亡；2001年7月17日广西南丹县大厂矿区拉甲坡锡矿和龙山锡矿因矿坑涌水，导致这两个矿山同时被淹，死亡81人，造成惨重的伤亡事故和巨大的经济损失；2007年1月16日内蒙包头壕赖沟铁矿透水，1、2、3号竖井井下巷道全部被泥浆和水淹没，35名矿工被困井下。尤其是2010年3月28日，山西乡宁县王家岭煤矿发生透水事故一次造成153人被困井下、死亡加失踪38人的恶性突水事故，造成人员生命、国家财产的严重损失，该事故惊动了党和国家最高领导人，引起了全社会的严重关切，并给社会安定带来了巨大的隐患。
表1是我国2001-2009年矿山所发生透水事故起数和死亡人员统计。
表12001-2009矿山透水事故
| 时间 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 合计 |
| 死亡起数 | 42 | 93 | 94 | 63 | 75 | 47 | 44 | 29 | 24 | 511 |
| 死亡人数 | 432 | 438 | 477 | 287 | 586 | 344 | 279 | 236 | 175 | 3248 |
针对矿山井下突水灾害的频繁发生，并对人员财产等造成的巨大危害，目前矿山并没有一套可以应对透(突)水灾害的技术方法。本发明对此特别提出应急水仓的建设方法，这种方法能在井下矿山透(突)水事故后，为矿山应急救援提供足够的时间(至少8小时以上时间)，避免井下作业人员的被淹被困。
发明内容
本发明的目的就是针对地下大水矿山突发水害事故后，井下空间迅速被淹，工人逃生几率小，时间短，而提出一种地下大水矿山应急水仓的建设方法，设计的应急水仓不但应对于有限水源(老窑积水、大气降水)的透水事故的抢险应急能力将会有显著的效果，而且应对矿山在发生无限水源型如地下暗河、地表水源灾害时争取到数小时宝贵的自救时间。
为实现本发明的上述目的，本发明地下大水矿山应急水仓的建设方法依据不同的矿体赋存条件采用以下两类方案：(1)主矿体内布置应急水仓(2)边角及零星矿体内布置应急水仓。
当在主矿体内布置应急水仓时，本发明地下大水矿山应急水仓的建设方法采用的技术方案为：
当一个矿山多中段开采时，开采顺序无论是自上而下还是自下而上作业，可以将最下部的中段局部先行通过空场法开采并形成足够大的采空区作为矿山的应急水仓，该应急水仓的容量根据矿山的具体水文地质条件，预计最可能透水的透水速度，按照8-10小时的透水量设计；所述的应急水仓最高标高在最低生产水平之下，以保证透(突)水后井下水位海拔高度在透气性良好的情况下应该持平，水仓容量能够全部利用；应急水仓入口处与最低开采水平运输巷道相通，该巷道坡度低于正常巷道坡度，可设计为1‰～2‰，甚至零度，这样水留置底部中段能够很快进入应急水仓；应急水仓上部布置有天井，所述天井与上中段平巷和风井连通，水汇流入应急水仓时可以透气排压。
所述的应急水仓的合理容量一般为1～10万m3。
当在边角及零星矿体内布置应急水仓时，本发明地下大水矿山应急水仓的建设方法采用的技术方案为：
当矿床存在(一般均存在)开拓之下或者之外的零星和边角矿体时，在最低开拓水平之下位置利用盲斜井或盲竖井开拓形成一套小生产系统，将边界部位矿体或零星矿体采空留下空区作为应急水仓，该应急水仓的容量根据矿山的具体水文地质条件，预计最可能透水的透水速度，按照8-10小时的透水量设计；所述的应急水仓最高标高在最低生产水平之下，以保证透(突)水后井下水位海拔高度在透气性良好的情况下应该持平，水仓容量能够全部利用；应急水仓入口处通过盲斜井或盲竖井与最低开采水平运输巷道相通，该巷道坡度低于正常巷道坡度，可设计为1‰～2‰，甚至零度，这样水留置底部中段能够很快进入应急水仓；应急水仓上部布置有天井，所述天井与上中段平巷和风井连通，水汇流入应急水仓时可以透气排压。
所述的应急水仓的合理容量一般为1～10万m3。
上述两种方案均要求在矿山主要生产作业水平之下，并通过空场法开采矿体后形成采空区作为蓄水的应急水仓。
本发明地下大水矿山应急水仓的建设方法主要建设步骤包括应急水仓容量初步确定、水仓选址、水仓方案与施工设计、水仓结构及稳定性控制方法、排水方案设计、其他配套措施。
(1)水仓容量：针对各个矿山的具体水文地质条件，预计最可能透水的透水速度，按照8-10小时的透水量设计应急水仓的合理容量；当矿山具备可以提前更多采出矿石的情况下，尽可能再增加前期的开采量，以最大幅度地增加水仓容量。
(2)水仓选址：综合考虑地下矿体的自然赋存状态、矿山的开拓设计、矿体围岩的物理力学特性等方面的内容，确定出应急水仓的地段。首选零星矿体，风井附近以及围岩稳定性良好的地段作为水仓位置。
(3)水仓方案与施工设计：依据选择地段的矿体产状及其围岩条件选择合适的局部矿体开拓方案、采矿方法，主要是要保证应急水仓能够迅速汇水(降低水仓所处水平的巷道坡度)、排气和空间被有效全部利用以及采矿后的空区保持稳定。
(4)水仓结构及稳定性控制方法：为实现空区的稳定性，需要在开采前进行开采设计，确定有利的空区稳定的空区结构，对采矿后的空区进行科学的稳定性论证，并对不稳定区段进行支护。
(5)配套方案设计：水仓充水后的排水系统，包括吸水井和水位监测系统等排水的辅助设施，排泥方案(机械方式和人工方式相结合)。
本发明采用以上技术方案后，具有以下有益效果：当井下发生透(突)水后涌水能迅速沿井巷通道的汇集至应急水仓内，能够明显延长工人的逃生时间，并为矿山提供至少8小时以上的救援时间。
本发明的主要优点：应急水仓的开挖不是在岩石中进行的无益投入，而是在矿体中进行采矿后留下稳定空区，在水仓形成的同时也产生了经济效益，而且水仓在技术上也完全可行。
附图说明
图1为主矿体内应急水仓布置示意图；
图2为边角及零星矿体内应急水仓布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方案对本发明地下大水矿山应急水仓的建设方法作进一步说明。
由图1所示的主矿体内应急水仓布置示意图和图2所示的边角及零星矿体内应急水仓布置示意图看出，本发明地下大水矿山应急水仓的建设方法可分为两大类的设计方案：(1)主矿体内布置应急水仓；(2)边角及零星矿体内布置应急水仓。
具体实施如下：
(1)主矿体内布置应急水仓
当一个矿山多中段开采时，开采顺序无论是自上而下还是自下而上作业，可以将最下部的中段局部先行开采并形成足够大的采空区，该采空区可以作为矿山的应急水仓进行使用。如附图1。
(2)边角及零星矿体内布置应急水仓
当矿床存在(一般均存在)开拓之下或者之外的零星和边角矿体时，在最低开拓水平之下位置利用盲斜(竖)井开拓形成一套小生产系统，将边界部位矿体或零星矿体采空留下空区(群)作为应急水仓。如附图2。
上述的每种方案均有以下实施步骤：
(1)水仓选址：应急水仓设置在主要生产作业水平之下，具体应根据矿床设计的开拓方式等综合因素，选择上述技术方案中的一种形式，确定具体的水仓地段。应急水仓最高标高在最低生产水平之下，透(突)水后井下水位海拔高度在透气性良好的情况下应该持平，因此水仓容量能够全部利用。
(2)水仓方案与施工设计：水仓的方案主要是指选择所选地段矿体的开拓方案以及采矿方法，主要考虑因素有：①井下透(突)水后能够迅速汇水，水仓能及时排气。②应急水仓空间的有效利用。③应急水仓的稳定性。
应急水仓入口处与最低开采水平运输巷道相通，该巷道坡度低于正常巷道坡度，可设计为1‰～2‰，甚至零度，这样水留置底部中段能够很快进入水仓，水仓上部布置有天井，利用天井与上中段平巷和风井连通，水汇流入水仓时可以透气排压。
(3)水仓稳定性分析与支护：应急水仓能够发挥其效果和保持稳定的体现形式就是空间尽量小、多，贯通性良好。待应急水仓空间形成之后对此空间进行科学的稳定性分析，并对局部不稳定地段采用锚杆、锚索，喷浆等方法进行支护。
(4)配套方案设计：水仓充水后的排水系统，包括吸水井和水位监测系统等排水的辅助设施。
Claims (4)
1.一种地下大水矿山应急水仓的建设方法，其特征在于采用以下技术方案为：
当一个矿山多中段开采时，将最下部的中段局部先行通过空场法开采并形成采空区作为矿山的应急水仓，该应急水仓的容量根据矿山的具体水文地质条件，预计最可能透水的透水速度，按照8-10小时的透水量设计；所述的应急水仓最高标高在最低生产水平之下；应急水仓入口处与最低开采水平运输巷道相通；应急水仓上部布置有天井，所述天井与上中段平巷和风井连通，水汇流入应急水仓时可以透气排压。
2.如权利要求1所述的地下大水矿山应急水仓的建设方法，其特征在于：所述的应急水仓的合理容量为1～10万m3。
3.一种地下大水矿山应急水仓的建设方法，其特征在于采用以下技术方案为：
当矿床存在开拓之下或者之外的零星和边角矿体时，在最低开拓水平之下位置利用盲斜井或盲竖井开拓形成一套小生产系统，将边界部位矿体或零星矿体采空留下空区作为应急水仓，该应急水仓的容量根据矿山的具体水文地质条件，预计最可能透水的透水速度，按照8-10小时的透水量设计；所述的应急水仓最高标高在最低生产水平之下；应急水仓入口处通过盲斜井或盲竖井与最低开采水平运输巷道相通；应急水仓上部布置有天井，所述天井与上中段平巷和风井连通，水汇流入应急水仓时可以透气排压。
4.如权利要求3所述的地下大水矿山应急水仓的建设方法，其特征在于：所述的应急水仓的合理容量为1～10万m3。
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