防水措施

矿区地下水的防与治是密不可分的，与其治理不如预防，必须首先做好防水工作。防水工作可从地面和井下进行。

1.地面防水

地面防水包括开挖排水沟、防渗堵漏和河流改道等。

1）开挖排水沟：位于山前平原或位置较低的矿山，汛期洪水可直接灌入矿坑或袭击矿区地表建筑物，造成严重的危害。如徐州贾汪煤矿，1958年遭洪水袭击，铁路被冲垮，排洪道决口，井下涌水量猛增10倍，造成部分井巷淹没停产。因此，对这类矿山，应在垂直来水方向上开挖排水沟，拦截洪水。排水沟大致沿地形等高线布置，利用地形坡度，将洪水排出矿区。贾汪煤矿就是在矿区外围沿山坡修建43km的半环形排水沟，保证矿区免受洪水的威胁（图14-3）。排水沟不仅可排除地表水，对露天矿还可用来排除地下水。当矿坑充水岩层埋深较浅，且隔水层较平缓稳定时，常可开挖排水明沟，嵌入隔水层以拦截地下水。

图14-3 排洪沟布置示意图

a—平面图；b—剖面图

2）防水堵漏：为防止或减少降水及地表水进入矿坑，对矿区附近地表各种裂隙通道、岩溶塌陷以及可能积水的洼地等，均应用粘土或水泥等进行回填、堵漏。在岩溶塌陷十分强烈的地段，甚至用不透水的围堤将塌陷区隔离起来（如水口山矿）。对能造成矿坑充水的地表水，也应在渗漏地段加防渗铺盖，或修人工不透水河槽。

3）河流改道：当流经矿区的河流，对矿坑充水有严重影响时，可考虑将河流改道。即在河流上游筑拦水坝，将河水从人工河道引出矿区。人工河道路线的选择，既要考虑经济和施工条件，又要尽量减少以至对矿坑不产生渗漏。人工河道的坡度和断面，应大于旧河道，以利于泄洪。有些岩溶充水矿区，地表塌陷严重，改道的旧河床还需用钢筋混凝土铺底，如水口山矿和泗顶厂矿，均采用这种措施。

总之，地面防水必须根据矿区自然地理和水文地质条件，采用综合措施，才能取得良好效果。

2.井下防水

井下防水与地面防水是相互配合、缺一不可的重要防水措施。井下防水首先应从合理开采布局、采用正确的开采方法入手，并采取留保安矿柱、修防水闸门和超前探水等各项措施。

1）先易后难，合理进行开采布局，采用正确的开采方法。这是利用自然条件，防止或减少地下水进入矿坑的积极措施。其内容包括：①矿层开采顺序和井巷布置应从水文地质条件简单地段开始，如岩溶矿区，第一批井巷应尽量布置在非岩溶或岩溶发育较弱地区；②将井筒及井底车场布置在地层完整、不易突水的安全位置；③在强含水层或地表水下采煤时，应先开采深部，后采浅部；④在高压含水层之上采矿时，应先采浅部，后采深部；⑤对于处于同一水文地质单元的矿群，应该多矿井联合开采，整体疏干；⑥为减顶板的破坏，在强含水层或地表水体下采煤时，应尽量采用房柱法或充填法，避免采用大跨度的崩落法等。

图14-4 不同条件下留设防水矿柱示意图

2）留防水矿柱。当矿层与含水层（体）接触时，为了防止突水事故，应留设一定宽度和一定厚度的矿柱，称为防水矿柱。下列情况应考虑留设防水矿柱：①矿层直接为松散孔隙含水层所覆盖（图14-4a）；②矿层因受断层的错动而与强含水层直接接触（图14-4b、c）；③矿层受断层的错动而接近含水层（图14-4d、e）；④矿层与断层富水带或积水老窑直接接触（图14-4f）。留设防水矿柱的大小，既要考虑安全，又要经济合理。如何确定最佳尺寸，是一个十分复杂的问题。因为它与水头压力、矿层及围岩的强度、产状以及采矿方法等因素有关。目前，国内外尚没有一个完善确定防水矿柱的方法，多根据具体条件或经验来确定。如英国规定防水矿柱为18～36m，我国和前苏联煤炭部门，对厚度小于3.5m、侧角小于30°的煤层，均规定留防水煤柱不小于20m。对于在地表水或强含水层下采矿时，防水矿柱要大于导水裂隙带的高度。

矿层侧方直接与含水层接触时，通常按斯列萨列夫给定的公式确定防水矿柱的宽度，即：

专门水文地质学

则

专门水文地质学

式中：a为矿柱宽度（m）；L为矿层采高（m）；K_p为矿层抗张强度（MPa）；P为作用于矿柱的静水压力（MPa）。上式是在理想的条件下推导出来的，实际情况往往复杂得多，故常采用2～5倍的安全系数。

3）修建防水闸门或水闸墙。在可能发生突水的采区巷道进出口处或井下重要设施（如井底车场、水泵房、变电所等）的通道，可修建防水闸门，以便一旦发生突水，可关闭闸门，控制水害。另外，在局部有突水威胁的采掘工作面，可修建水闸墙，将水堵截在小范围内，以防突水波及全矿。

4）超前探水。矿坑水患，不仅在于水量大、水压高，更重要的是在于其突然性。超前探水就是在采掘过程中对于可能有水患的地段，提前进行钻探，以查明采掘工作的前方、侧帮或顶、底板的水情，确保安全生产。“有疑必探、先探后掘”的原则，就是这一措施的经验总结。

探水钻必须在充分分析矿井地质、水文地质条件基础上进行布置。通常是当掘进坑道接近强含水层、断层带或老窑积水区，或靠近可能存在着流砂层、充填泥沙的大溶洞以及有突水、突沙、突泥的征兆（如坑道变形、工作面淋水、涌水、涌沙明显或有异常的声响、气味等）时，应超前探水。

一、隔绝外来水的侵入　 用以隔绝及防堵雨水、雪水、露水、地下水等外来水源的侵入及渗透;绝太部份应用在房屋内外墙及屋顶的防水设计上。常见的方法如：帷幕墙的填缝胶或衬垫条的防水处理、涂刷防水性能佳的涂膜防水材料、覆盖式屋顶的防水层设计等。

二、避免外来水的接触雨水、雪水、露水等水源极容易受雨滴滴下的重力及风对流产生的推动力，将水源溅泼进屋内;为杜绝水源侵入或附着于建筑体上逐渐渗透;一般常见房屋加装屋檐及窗的庇水板与翼板等设计;以拉开与水源的接触到防水效果。

    三、防护使用水的渗漏 所谓使用水源包括一切生活用水、家电设备用水，以及生产所需的产业用水及所排放的污水等。防水工程最核心的施工项目，就是确保这些使用水源的管线及室内墙地面的防水层设计，能有效地防止水源渗漏。

  防水层的设计仍针对各种水源的特性、使用围、使用方式及排水系统等，进行完善的防水规划。   四、规划有效的排水系统 水滞留累积在某处，容易造成水压加大而增加其侵入力;尤其建筑体的毛细管作用，会让水不断渗入室内，慢慢造成潮湿、腐蚀及漏水;因此防水工程中的排水设计，就是以不让水滞留方式达到防阻功能。