❶ 矿井水的防治方法有哪些
1. 地面防治水方法涉及多个方面：沟渠开挖以排除积水、引导河流改道、加固河床、封闭矿井通道（例如塌陷坑和裂缝）、处理地表裂缝以及封堵废弃钻孔。
2. 井下防治水方法包括：进行水文地质勘探并排放积聚的水、预留抗隔水煤（岩）柱、设置水闸门和构建水闸墙。
3. 疏干降压措施：通过泵抽井下积水，实现地下水位下降，从而减少矿井内的涌水。
4. 堵水防渗策略：运用特定的材料或构造，比如水闸门和水闸墙，阻止水流渗透进入矿井。
在煤炭采掘过程中，矿井水与煤层和岩层接触，并受到人类活动的直接影响，这导致水质变化，并呈现出明显的煤炭行业特征。矿井水中的悬浮物含量常常远高于地表水，这些悬浮物粒子细小、比重较低、沉降速度缓慢，给混凝处理带来困难。矿井水可能含有废弃机油、乳化油等有机污染物。矿井水中的总离子含量通常较地表水为高，特别是硫酸根离子含量。此外，矿井水的pH值偏低，伴随大量亚铁离子存在，这增加了处理难度。
❷ 深基坑涌水涌砂案例分析，请给个质量问题原因分析和处理办法吧
为什么不用“井群降水”呢？止水帷幕的做法只能对一般较少量、没有补给情况回下的地下水，对于又有浅层滞水、又答有承压水存在的复杂地下水条件，效果很不明显。显见，本工程就是由于地下水处理措施不当引起的诸多事故。可能开始时止水帷幕还能够起到一点作用，由于后来基坑深度增加受力情况发生变化导致止水措施失效，造成涌砂、涌水、地面下沉。根据楼主所述情况，单纯的堵水措施不一定能够解决问题了
❸ 煤矿为什么会有地下水处理
一、 概述
煤炭在我国能源结构中占70％以上，煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。据统计我国40％的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。西北矿区多处于山区，水资源更为缺乏，地表水又多为间歇性河流，枯洪水季节流量相当悬殊，常年流量稀释能力差，排入河流的污水造成严重污染。因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。
1、煤废水污染严重
据包括10多位院士在内的专家学者鉴定通过的一项课题研究表明，山西每年挖5亿吨煤，使12亿立方米的水资源受到破坏。这相当于山西省整个引黄河水入晋工程的总引水量。专家呼吁，应当从技术、人才、资金投入和经营机制等多方面解决这一世纪难题，帮助山西省等煤炭主产区摆脱“产煤致旱、因煤致渴”的困扰。
这项关于山西省煤炭产业可持续发展的研究表明，山西省采煤造成严重的水资源破坏，加剧了水资源短缺问题。这项课题研究表明，山西每挖1吨煤损耗2.48吨的水资源。每年挖5亿吨煤，使12亿立方米的水资源受到破坏。这相当于山西省整个引黄工程的总引水量。因此，这对于山西这个人均水资源量仅占全国平均水平不到五分之一的地区来说是个非常严重的问题。
目前，由于煤炭开采对地下水系破坏非常严重。据统计，山西采煤对水资源的破坏面积已达20352平方公里，占全省总面积的13％。山西省大部分农村人畜吃水靠煤系裂隙水，而煤矿开采恰好破坏了该层段的含水层。据统计，全省由于采煤排水引起矿区水位下降，导致泉水流量下降或断流，使近600万人及几十万头大牲畜饮水严重困难。
2、煤炭采掘业废水治理技术问题
99%的采煤项目废水没有进行治理，从主观上应该说是环保监管不力。从客观上说是我们环保部门对采煤项目废水治理技术持谨慎态度。采煤废水治理技术多如牛毛，那种技术最适用、工艺最成熟、操作管理最方便、投资最省、运行费用最低，一直是我们环保部门在寻求的。由于采煤废水复杂多变，在同一矿井废水中，同时含有铁、锰等重金属，硫、氟、氯等非金属及有机污染物和悬浮物，有的矿井废水呈弱酸性（如织金县珠藏、凤凰山等），再就是即使是同一矿井，所采层不同，废水性质也不同，甚至是差别很大。这就给煤矿废水治理技术的选用带来很大的困难。通常情况是某一技术只能有效处理某一污染物，不可能把所有超标的污染物都处理好。一个煤矿不可能投入很多资金对污染物进行单项处理，这就是采煤废水治理在技术上的难点。有的业主自行修了一两个池子，把矿井废水往池子一放，就是对废水进行处理了。事实上不是这样简单，可能连悬浮物也处理不了，金属和非金属就更不可能处理了。
3、煤矿废水处理要求
1.1煤矿废水包括矿井涌水、煤场和矸石场淋溶废水等。在进行处理前，应先委托地区环境监测站进行监测，以监测资料作为废水处理工程设计的依据。DFMC煤矿废水治理技术和成套设备是目前经实践证明的实用技术，50万吨以下、小时涌水量50m3以下的煤矿可采用此技术和设备。对于酸性煤矿废水还需新增设备和药剂。煤矿废水经处理达标后尽可能循环使用，循环使用率不低于50％，经处理后排放的废水列为总量控制指标进行考核。
1.2新建煤矿必须执行“三同时”规定，试产三个月必须申请地区环保局验收，验收达标的发给排污许可证，不达标的停产治理。
1.3原有煤矿分期分批进行治理，2005年50%左右的原有煤矿治理完工并通过达标验收。列入家2005年治理计划的煤矿不治理的，依法予以处罚；治理不达标的，停产治理。治理计划由各县市环保局商煤炭局提出，报地区环保局综合平衡后以治理计划下达执行。
表1 某A煤矿废水处理监测结果 单位：mg/l
指标 排放
标准 处理前
浓度 超标倍数（倍） 处理后
浓度 比排放标准低（%） 悬浮物 70 258 2.7 11.5 83.6 铁 1 2.58 1.6 0.68 32 硫化物 1 2.8 1.8 0.5 50 COD 100 281.9 1.8 7 93 锰 2 0.13 未超标 0.1 —
表2某B煤矿废水处理监测结果单位：mg/ l
指标 排放
标准 处理前
浓度 超标 倍数 （倍） 处理后
浓度 比排放标准低（%） 悬浮物 70 318 3.5 4.5 93.6 铁 1 2.28 1.3 0.74 26 硫化物 1 3.21 2.2 0.5 50 COD 100 228.4 1.3 18.8 81.2 锰 2 0.37 未超标 0.18 — 1.4、煤矿废水中铁含量高，如浓度大于100mg/l，其处理设备投资和运行费用将要增加。因为铁含量过高，要达到1mg/l的排放标准，一级除铁是不行的，必须三至四级除铁。
1.5、酸度高的煤矿废水应使达标（6～9）。
1.6、煤矿要对煤场、矸石场进行硬化处理，建导流沟，把因大气降水产生的这一部分淋溶水引入废水处理系统进行处理。
1.7、 预防事故和自然因素引起的非正常排放
为预防因降暴雨致使废水次理池溢流，工程设计必须考虑废水处理池有足够的容积。为防止事故性排放，必须建事故调节池。四、煤矿生活废水处理要求洗煤厂和煤矿生活废水处理采用深圳开发研制的微型生活废水处理装置进行处理。生活废水经处理达标后可排放。五、煤矿废水治理技术选用
实践证明是可行的 DFMC煤矿废水治理技术和成套设备可选用。未经试点的技术只能试点，不能推广。经试点并由A地区环境监测站监测、提出监测报告，从治理效果、投资、运行费用等全面评价后由地区环保局决定是否推广。
二、废水主要处理技术
我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高 ，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。三、矿井水处理回用的条件
1、矿井废水的产生及特点
煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地下地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。某矿区M煤矿矿井废水水质取矿井正常排水时井口水样，结果见表1。
M煤矿矿井废水污染物监测表
表1 单位：mg/L
序号 监测项目 日均值浓度范围 序号 监测项目 日均值浓度范围 1 肉眼可见物 微粒悬浮物 9 总氮 5.600～5.854 2 PH值 8.41～8.55 10 砷(ng/L) 3.4～5.2 3 CODcr 66.4～131.7 11 总磷 0.085～0.104 4 硫化物 1.09～1.67 12 粪大肠菌 260～393 5 悬浮物 360～500 13 铜 0.0207～0.0294 6 酚 0.006～0.051 14 铅 -- 7 BOD5 14.10～24.73 15 镉 -- 8 LAS 0.198～0.220 16 锌 0.0381～0.0407
通过网络调查和资料查找，收集了多年来某矿区有关矿井水和地下水的化验数据资料，以及环境监测站监测数据（表1）综合分析，该煤矿矿井废水含煤泥为主要悬浮物，有机物略有超标，粪大肠菌群超标，挥发酚超标。
2、矿井废水回用途径
煤矿矿井水处理后可作生产用水或生活用水，矿井生产用水主要是井下采掘设备液压用水、消防降尘洒水，生活用水主要是冲厕、洗浴水以及深度处理后用于饮用水。水质标准分别为：
a、防尘洒水《煤矿工业矿井设计规范》（GB50215－94）
SS≤150mg/L，粒径d<0.3mm；PH值为6～9；大肠菌群≤3个/L。
b、空压机、液压支柱用水水质SS≤10～200mg/L，粒径d <0.15mm；硬度（碳酸盐）2～7mg/L；pH值为6.5～9；浊度<20。
c、矿井洗浴水水质达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的Ⅲ类水体标准。
d、中水水质达到《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48-1999）。
5、生活饮用水达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）。
四、处理工艺
从上表可知，M煤矿矿井废水处理工程的设计处理能力为800～1000m3/d，处理后作为生产和生活用水，采用混凝反应、过滤、活性炭吸附及消毒工艺，流程见图1。
图1矿井废水处理工艺流程
矿井废水由井下排水泵提升至灌浆水池，部分用于黄泥灌浆，其余废水自流进入曝气池，气浮除油后进入斜板沉淀池进行初步沉淀，由提升泵提升进入混凝沉淀设备，同时加入混凝剂，经过斜管沉淀后，将絮状物沉淀到底部而被去除，清水从上部溢流出水自流进入砂滤罐，出水自流进入清水池，清水池前投加二氧化氯进行杀菌消毒。砂滤罐的反冲冼水自流进入污泥池，上清液自流进入曝气池，以提高矿井废水资源的利用率。出水若用作生活用水，则砂滤罐出水进入活性炭吸附装置处理后流入清水池用作生活用水。
五、主要处理单元
1、预沉池曝气
矿井废水中含有少量的有机物，通过曝气接触氧化去除废水中的有机物。另外，井下液压支柱等设备产生少量油类，通过气浮除油，使废水中油类达标。
2、混凝沉淀
煤矿矿井水主要污染物为悬浮物，处理悬浮物主要采用混凝沉淀法，用铝盐或铁盐做混凝剂，混凝剂混合方式采用管道混合器混合。混凝沉淀装置采用倒喇叭口作为反应区，水流在反应区中流速逐渐降低，使废水和混凝剂药液的反应在反应器中逐渐全部完成。完全反应的废水流出反应区后开始形成混凝状物质，经过布水区进入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窝状填料，利用多层多格浅层沉淀，提高了沉淀效率。将絮状物沉淀到底部而被去除，清水从上部溢流排出。
3、砂滤净化
矿井废水经混凝沉淀后，水中还含有较小颗粒的悬浮物和胶体，利用砂滤设备将悬浮颗粒和胶体截留在滤料的表面和内部空隙中，它是混凝沉淀装置的后处理过程，同时也是活性炭吸附深度处理过程的预处理。砂滤罐为重力式无阀滤池，采用自动虹吸原理达到反冲洗，不需要人工单独管理，操作简便，管理和维护方便。砂滤罐通常采用不同等级的石英砂多层滤料。
4、活性炭吸附
该煤矿矿井废水主要含有挥发酚，酚类属于高毒物质，它可以通过皮肤、粘膜、口腔进入人体内，低浓度可使细胞蛋白变性，高浓度可使蛋白质沉淀。长期饮用被酚污染的水源，会引起蛋白质变性和凝固，引起头晕、出疹、贫血及各种神经症状，甚至中毒。处理中水用作生活饮用水，必须用活性炭吸附装置处理。活性炭的比表面积可达800～2000m2/g，具有很强的吸附能力。该装置采用连续式固定床吸附操作方式，活性炭吸附剂总厚度达3.5m，废水从上向下过滤，过滤速度在4～15m/h，接触时间一般不大于30～60min。随着运行时间的推移，活性炭吸附了大量的吸附质，达到饱和丧失吸附能力，活性炭需更换或再生。
5、消毒
废水中含有一定的病菌、大肠菌群，处理后回用于洗浴时，若不经过消毒，对人体皮肤伤害严重。所以矿井废水处理后作为生活用水必须经过消毒处理，本工艺采用二氧化氯消毒，现场用盐酸和氯酸钠反应产生二氧化氯，二氧化氯无毒、稳定、高效、杀菌能力是氯的5倍以上。
六、处理工艺特点
1、以上可知A煤矿矿井废水处理工程是根据矿井水水质特点确定工艺技术参数，采用一次提升到混凝沉淀装置，再自流进入后续各处理构筑物，出水水质稳定可靠，动力设备较少，能耗较低。
2、采用混凝沉淀装置与砂滤罐相结合的工艺技术，主要处理构筑物采用组合式钢结构，具有占地面积小、使用寿命长、工程投资省、工艺简单、操作管理方便、运行成本低等特点。砂滤罐设计采用重力式无阀滤池，反冲洗完全自动，操作管理方便。
3、该煤矿矿井废水处理系统实现了自动加药、自动反冲洗的全过程监控，包括电控系统、上位监控系统和仪表检测系统。仪表检测系统包括加药流量、处理流量 、水池液位和加药箱液位、进水和出水浊度等连续自动检测。
❹ 矿井水害防治的技术路线
澄合矿区提出的“监测预报，超前探测，探治结合，综合防护”四位一体综合防治水害技术体系的主要内容及目的为:
1)监测预报主要包含了两个方面的内容，一是针对相对富水区段实时监测井下涌水点、奥灰岩及K2含水层，及时地掌握涌水量的动态变化规律，从而快速判断井下突水的突水水源及类型;另一是基于水文地质条件调查分析，进行预测预报:①区域预测。区域性水害预测是建立在矿井水文地质条件分析的基础上，综合巷道施工、钻孔资料、泉水和地表水资料、地质构造、水文、水化学特征等资料，进行全面、系统的分析和研究，从宏观上确定严重突水威胁区、突水威胁区和无突水威胁区域，用以指导矿井防治水工作。②局部预报。局部的水害预报主要针对不同的采掘工作面、不同的地质构造部位和不同的含水层或隔水层进行综合分析，对采掘工作面或巷道进行水害评价;或根据近期降雨预报与井下监测结果，对突水威胁区域或严重突水威胁区进行局部或短期的预报。
监测预报是“四位一体综合防治水技术体系”的基础，而水文地质勘查是监测预报的基本手段。
2)超前探测主要是在工作面掘进前开展水文地质补充勘探，并以井下直流电法进行超前探测;工作面、巷道掘进时采用进行井下直流电法超前探测和钻孔验证，圈定水文地质异常区;工作面回采前用直流电法及音频电透视探测隔水层富水块段及原始导高，以钻探成果深化对底板水文地质条件的认识;在工作面回采过程中，实时监测水位水压变化规律，预测突水危险性。
超前探测是“四位一体综合防治水技术体系”的关键，而水文地质物探是超前探测的主要方法。
3)探治结合是根据超前探测圈定的水文地质异常区，分不同情况实施预防措施:①煤层底板存在奥灰水威胁的地段进行注浆改造，通过注浆改造底板，提高隔水层有效厚度和完整性，增强其阻水性能; ②巷道接近老窖积水区段时，应边探边采，进行探放水或构筑密闭墙，防止老矿采空区突水。探治结合是 “四位一体综合防治水技术体系”的核心，注浆改造是实现探治结合的重要途径。
4) 综合防护是采取非工程措施提前做好水害事故预防工作，主要包括: ①在突水威胁区域掘进时，设避水灾硐室，在硐室内安装电话，压风自救器，食物和水等。②在掘进头附近设立专门的报警电话，以便在水灾发生时能及时通知调度室。③实行远距离放炮等安全措施。④设立避灾路线，在井下悬挂明显避灾路线的标志，并传达到井下每位作业人员。⑤编制矿井防治水紧急处理预案，定期进行演练。⑥定期向全矿进行矿井水情水害情况通报，举行防治水专职培训和讲座。为了实现上述水害防治技术措施，具体技术路线如图 7. 1 所示。
图 7. 1 澄合矿区四位一体综合防治水技术体系图
1) 建井和生产前，开展矿区水文地质勘探，提供地质、水文地质等基础资料。全面把握区域地质构造情况、水煤空间组合关系等，分析预测充 ( 突) 水条件、水害类型等，提出预防处理措施。
2) 开展矿区水文地质探查，采用三维地震、瞬变电磁法查清主要可采煤层的底板起伏情况及地质异常体; 查清隐伏灾害性较大的含水、导水地质构造 ( 如导水裂隙发育带等突水通道) 具体位置及煤层底板导水构造的富水性平面分布规律，并对潜在突水通道作出预测。
3) 在地面物探基础上，工作面巷道掘进过程中，利用直流电法对地面物探异常区进行超前探测，其超前探测有效距离一般为 60 ～80 m。
4) 工作面巷道形成后，利用高分辨直流电法对工作面底板进行了综合探测，对工作面底板构造及其富水性进行评价，并圈定可能发生的突水危险区。
5) 采用钻探方法进行探查和验证，在查清水害威胁程度的基础上采用相应的方法和措施进行防护和治理。
6)对煤层底板存在奥灰水威胁的地段进行注浆改造，通过注浆改造底板，提高隔水层有效厚度和完整性，增强其阻水性能。
7)对存在老窖积水威胁的区段，应提前探测，加强疏排。
8)建立地下水动态监测系统，对威胁矿井安全生产的奥灰岩和K2段含水层进行动态监测，根据水压变化，制定有针对性的防治水措施。
9)进行综合防护，编制水害应急救援预案。
❺ 矿井突水的防治
（一）矿井突水及突水征兆
凡是井巷掘进或工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称为矿井突水。这是因为井下采掘活动破坏岩层天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。矿井突水的发生与发展有一个逐渐变化的过程，有的表现很快（一两天或更短）、有的表现较慢（采掘后数日至半个月），这与工作面具体位置、采场地质情况、水压力、矿山压力大小有关。从开拓工作面开始到产生突水事故期间，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常现象统称为“突水征兆”。
1.承压水和与承压水有关的断层水突水征兆
1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁、断柱现象。
2）底软膨胀、底臌胀裂。这种征兆多在底板来压之后发生，且较普遍。在采掘面围岩内出现裂缝（特别是底板为脆性岩层），当突水量大、来势猛时，底臌胀裂的同时还伴有“底爆”响声。在受到压力最大地段，柔性岩层变薄；相应地，压力小的地段会出现增厚现象。
3）先出小水，后出大水。由出小水至大突水，时间长短不一。据统计，有1～2h至20～30d不等。如某煤矿某工作面1960年5月8日正式回采，6月2日发现工作面有底臌现象，在近F1断层的溜子道的煤层由1.8m增厚至2.4m，到6月4日，采场底臌趋于明显，并出现一条长11m、宽0.1m的裂隙，先出风、后出水，底板破裂时产生巨响，涌水量达4.8m3/min。随着矿山压力的增大，底臌更加明显，裂缝增多、涌水量愈来愈大，6月5日23时涌水量达到70.2m3/min。突水水色开始为灰色，后转为棕黄色，不久变清。
4）采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因为裂隙沟通、增多所致。
2.冲积层水突水征兆
1）突水部位岩层发潮、滴水，且水量逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。
2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时浑。总的趋势是水量、砂量增加，直到流砂大量涌出。
3）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，导致地表出现塌陷坑。如吉林舒兰丰广矿三井二路石门，在揭露13层煤底板砂岩时，水、砂涌出，造成严重透水事故。最大涌水量为26m3/min，含砂量为60％，地表80m×700m的范围内先后出现大量塌陷坑。
3.老窑水突水征兆
1）矿层发潮、色暗无光。需挖去一薄层进行观察，若仍发暗，表明附近有水；若里面的矿体干燥、光亮，则是由附近顶板流下的“表皮水”所造成。
2）矿层“挂汗”。矿层一般不含水也不透水，若其上或其他方向有高压水，则在矿层表面会有水珠，似流汗一样。其他地层若有积水，也可能有类似现象。
3）采掘面、矿层和岩层内温度低———“发凉”。若走进工作面感到凉，且时间越长越感到凉；用手摸矿时，开始感到冷，且时间越长越冷，此时应注意可能会突水。
4）在采掘面的岩层内有“吱吱”的水呼声时，表示因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，说明采掘面离水体不远，有突水危险。
5）老窑水呈红色，含有铁，水面泛油花，有臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。
（二）矿井突水的防治
矿井突水的防治工作应以防为主，即矿井防水是有效防治矿井突水灾害的重要手段。矿井防水就是根据井田地质、水文地质条件构筑各种必要的工程设施，防止矿井大量涌水，发生突水事故。矿井防水的措施可概括为地面防水、井下防水两大类。
1.地面防水
地面防水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水或地表水渗入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线，特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要，常采用以下方法：
1）河流改道。矿区范围内有常年性河流流过且与矿井直接充水含水层接触，河水渗漏量大，是矿井的主要充水水源时，会给生产带来严重影响。这种情况下，可在河流进入矿区的上游地段筑水坝，将原河流截断，用人工河道将河水引出矿区。若因地形条件不允许改道，而河流又很弯曲时，可在井田范围内将河道截弯取直，缩短河道流经矿区的长度，减少河水下渗量。
2）铺整河底。矿区内有季节性河流、冲沟、渠道，当水流沿河床或沟底裂缝渗入井下时，则可在渗漏地段用粘土、料石或水泥修筑不透水的人工河床，阻止河水渗漏或减少渗漏量。
3）填堵通道。矿区内因采掘活动而出现的地面塌陷或地面开裂，经查明是矿坑涌水通道时，可用粘土或水泥填堵这些通道。对较大的溶洞或塌陷裂缝，可下部填碎石，上部用粘土覆盖，并分层夯实，要求填土层略高出地面，以防积水。
4）挖沟排（截）洪。地处山麓或山前平原区的矿井，因山洪或潜水涌入井下，而构成水害隐患或增大矿井排水量时，可在井田上方垂直来水方向沿地形等高线布置排（截）洪沟、渠，拦截洪水和浅层地下水，将其通过安全地段引出矿区。
5）排除积水。有些矿区开采后引起地面塌陷，塌陷坑内常年积水，且随开采面积增大，塌陷区范围增大，积水增多。此时，可将积水排走，造地复田，消除水害隐患。
上述这些方法，从施工角度都是可行的，但采取何种方法应视矿区具体条件而定，可以采用单一方法，也可采用多种方法综合防治。
2.井下防水
井下防水措施可归结为“查、探、堵、排”四个字，即查明水源、超前探放水、堵挡水源、排水降压。井下防水工程主要有防水闸门、防水矿（岩）柱、矿井注浆堵水等。
（1）防水闸门
防水闸门是井下防水的主要安全设施，以分区隔离为目的，可缩小灾情范围，控制水势危害。一般设计为人工启闭的弧形铁门，四周用混凝土墙加固，墙内镶有放水管及电缆、电话线管路等，水管一端进水并挖有水池，出水口设有阀门与压力表，放水时可观测水压和调整水量。闸门向来水方向打开，并能承受设计水压力。若水压高时，需用高压水闸门，构筑时，需对四周岩层注浆，并做耐压试验。目前我国矿井所用的防水闸门均为钢制，有平板型、圆弧拱型和膜型扁壳型3种基本类型，其中膜型扁壳型防水闸门具有门扇质量轻、抗压能力大、结构合理、技术先进等优点，深受矿山开采部门的欢迎。
防水闸门一般设置在井下运输巷内，正常生产时防水闸门敞开着，当水患突然发生时，可将防闸门关闭，切断水路。凡受水患威胁严重的矿井，在井下巷道布置和生产矿井开拓延伸或采区设计时，应在适当的地点预留防水闸门的位置，使矿井形成分翼、分水平或分区隔离开采。
1）防水闸门位置的选择至关重要，一般应考虑几方面问题：①防水闸门应设置在对水害具有控制作用的部位和井下重要设施部位（如井底车场出入口处），能使水害控制在尽可能小的范围内，并考虑即使水害发生，也能恢复生产及绕过事故地点开拓新区。②防水闸门应设置在不受邻近采动影响的地点，以免破坏防水闸门的结构和闸门周边围岩的隔水性与稳定性，防止防水闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。③防水闸门应建在围岩稳定性与隔水性好的地段（要求围岩硬度系数必须大于4），尽量避免在较弱岩层或矿层内砌筑。若必须在矿层中砌筑时，必须使闸身的混凝土结构和基岩结合成一体。④防水闸门应尽量修筑在单轨巷道内，以减少掘进量和防水闸门的规模。
2）防水闸门的分类。从使用的角度出发，防水闸门可分为临时性和永久性两种。若预计突水量不大，水头压力较小时，可修筑临时性防水闸门，一旦突水，临时性防水闸门可起缓冲作用，以便采取进一步的防治措施。永久性防水闸门投资大、施工要求高，只有在保证施工质量前提下，当关闭防水闸门后才能起到封堵水害的作用。
（2）防水矿（岩）柱
在地表水体周围、强含水层或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入井巷，在可能发生突水处保留最小宽度（或厚度）的矿（岩）柱，这种为保证地下采矿工程地段的水文地质条件不致明显变坏而留设的最小宽度（或厚度）的矿（岩）柱称为防水矿（岩）柱。
1）防水矿（岩）柱的种类及留设原则，一般包括几个方面：①有突水威胁又不宜疏忽的地区，采掘时必须留设防水矿（岩）柱；②应在安全可靠的基础上，把矿柱厚度降低到最低程度，以提高资源利用率；③一个井田或一个水文地质单元内的防水矿（岩）柱，应在总体开采设计中确定，即开采方式和井巷布局与矿柱留设相适应，避免以后矿柱留设的困难；④多矿层地区防水矿（岩）柱留设必须统一考虑，以免某一矿层所留矿柱因另一矿层开采而遭破坏，致使整个防水矿（岩）柱失效；⑤同一地点若按不同条件留设矿柱时，最终选定留设矿（岩）柱的宽度，应满足所有条件；⑥留设防水矿（岩）柱所需数据，必须就地取得，邻区或外区数据仅供参考。若需采用其他地方的数据，应适当加大安全系数。
2）防水矿（岩）柱留设，包括两种方法。
A.断层矿（岩）柱的留设。矿层位于导水断层上盘时的矿（岩）柱留设，分两种情况。一是断层上盘矿层与下盘含水层接触或位于其上；二是矿层与导水断层接触，断层沟通地表河流且与下盘含水层接触，如图4－11所示。可利用均布荷载“简支梁”理论导出顺层防水矿（岩）柱宽度计算公式为
地质灾害防治技术
式中：L为顺层防水矿柱宽度（m）；M为矿层厚度或采高（m）；P为矿层所承受的水压（MPa）；K为矿层的抗张强度（MPa）；A为安全系数，一般取2～5，取值应考虑断层产状要素可靠程度、破碎带的宽度和强度、矿层变化及其强度值的可靠性、水压变化及其可靠程度、采后矿柱破坏情况等诸多因素。
图4－11 矿层位于导水断层上盘时的防水矿柱
当岩层倾角较大时，可用下式计算水平防水矿柱宽度：
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式中：Lp为岩层倾角较大时，顺层防水矿柱的宽度（m）；L为顺层防水矿柱的宽度（m）；β为矿层倾角（°），当岩层与断层间夹角较小时，应考虑底板突水可能性，并用底板防水岩柱厚度来校验。校验时先确定底板防水岩柱，再根据矿层与断层间的夹角用下式计算顺层防水矿柱的宽度：
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式中：Ha为安全防水矿（岩）柱宽度（m）；θ为矿层与断层夹角（°）；其他符号意义相同。
将式（4－21）和式（4－22）计算结果进行比较，取大值作为防水矿（岩）柱宽度的最终选定值。
图4－12 矿层位于导水下盘的防水矿柱图
B.安全防水岩柱厚度（Ha）确定方法。
a.根据矿井实际观测资料确定。Ha可根据各矿具体情况和经验确定，应大于隔水层受采动影响而遭到直接破坏的无效隔水层厚度。我国峰峰、焦作、淄博等矿区采煤对底板破坏深度为6～14m，有些地区大于14m，在无资料情况下，可利用直接破坏带厚度与采场岩体试验资料作为参考（坚硬岩层为11～20m，中硬岩为10～17m，软弱岩层为8～12m）。
b.突水系数（Ts）的估算。突水系数指突水点处突水临界水压力与其有效隔水层厚度的比值（MPa/m）。先根据矿区各突水点资料算出临界突水系数值，再利用突水系数值计算安全防水岩柱厚度。根据定义，突水系数及安全防水岩柱厚度（Hs）表达式分别为
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式（4－23）和式（4－24）中：P0为临界水压力（MPa）；P为隔水层承受水压力（MPa）；M1为隔水层厚度（m）；M0为矿压对底板破坏的最大深度（m）。
斯烈萨列夫隔水层底板临界厚度（t）的计算公式为
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式中：L为巷道底宽或回采工作面最大控顶距离（m）；γ为隔水层容重（t/m3）；K为隔水层抗张强度（t/m2）；其他符号意义同前。
再计算安全防水岩柱厚度（Ha），公式为
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当L不大时，M0→0，则Ha＝t。
矿层位于导水断层下盘时，矿（岩）柱的留设除按式（4－21）计算顺层安全防水矿柱外，还需计算导水裂隙带与断层保持一定安全厚度的防水岩柱时，顺层防水矿柱宽度（图4－12）。比较两者大小，取大值。计算公式为
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式中：L为顺层防水矿柱宽度（m）；L1、L2、L3分别为顺层防水矿柱分段宽度（m）；Ha为断层安全防水岩柱宽度（m）；Hml为导水冒裂带高度（m）；θ为断层面与煤层的锐夹角（°）；δ为走向塌陷角（°）。
矿层位于不导水断层上盘时，矿（岩）柱留设根据断层两盘的矿层与含水层的相对位置可分为：含水层高于冒裂带高度、含水层处于冒裂带中和含水层低于矿层等3种情况。
（3）矿井注浆堵水
注浆堵水就是将制好的浆液压入井下围岩裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而提高岩层强度、完整性和不透水性，从而达到封堵、截断补给水源和加固围岩的目的，也是矿井防治水害的重要手段之一。目前已广泛用于矿井井筒注浆、封堵突水点、恢复被淹矿井，在帷幕注浆堵水截流减少矿井涌水量，底板注浆加固防止突水等方面，已取得良好的效果。
1）注浆材料与注浆工作程序。
A.注浆材料：注浆材料的选择应根据注浆堵水的目的、地质条件、施工条件、注浆工艺和投资多少等诸多因素决定。一般情况下，凡是水泥浆能解决问题的，尽量不采用化学浆。化学浆主要用于弥补水泥浆的不足，解决一些水泥浆难以解决的问题。当地下水流速小于25m/h时，采用单液水泥浆；流速大于25m/h时，采用水泥、水玻璃双液浆。用于底板岩溶、断层破碎带的注浆堵水及处理井下突水事故时，多采用先灌注惰性材料（如砂、炉渣、砾石、锯末等）充填过水通道，缩小过水断面，然后灌注快凝水泥、水玻璃浆液，再用强度较高的化学浆进一步封堵。
B.注浆工作程序：
a.注浆段高和注浆方式。注浆段高是指一次注浆的长度，可分为全段一次注浆和分段注浆两种。前者是在注浆孔终孔后进行一次性注浆，适用于含水层距地表近、厚度不大、裂隙发育较均匀的岩层。其优点是一次钻进，一次完成注浆，可缩短施工时间；缺点是段高大时，不易保证质量。当岩层吸浆量大时，要求注浆设备能力大，易出现不均匀扩散，影响注浆堵水效果。当注浆深度较大且穿过裂隙大小不同的多个含水层时，为防止浆液在大裂隙扩散远、小裂隙扩散近，或上部岩层的裂隙进浆多、下部岩层裂隙进浆少等问题，宜采用后者，即分段注浆。段高可按岩层破碎程度划分，我国经验数据是：极破碎岩层一般为5～10m；破碎岩层为10～15m；裂隙岩层为15～30m；重复注浆可取30～50m。注浆方式是指注浆顺序，分下行式和上行式两种。自上而下依次注浆称为下行式注浆，即从地表钻进含水层开始，钻一段，注一段浆，反复交替，直至全孔。其优点是：上段注浆后，下段高压注浆时，不跑浆，上段同时获得复注，注浆堵水效果好；缺点是：钻孔与注浆交替进行，工期长。该方式适用于岩层破碎或裂隙发育的地层。自下而上的注浆称为上行式注浆，即在注浆孔钻进结束后，使用止浆塞，自下而上逐段注浆。优点是无重复钻进，能加快注浆速度。该方法适用于岩层较稳定，垂直节理不发育的地层。
b.注浆前压水。目的在于将裂隙中松软的泥质充填物推送到注浆范围以外，使浆液进入裂隙后增加填充的密闭性和胶结强度。对于大裂隙，压水时间约为10～20min，中小裂隙则需15～30min或更长。重复注浆钻孔压水时间适当延长，一般为30～60min。压水时，压力应由小增大，最大不得超过注浆终压。
c.下放止浆塞及注浆。止浆塞放至规定位置后，接好输浆管，压缩浆塞止浆并经压水试验检查后，即可进行注浆。注浆过程中应特别注意堵浆、跑浆及冒浆，并采取措施保证注浆工作顺利。
C.注浆参数：
a.浆液扩散半径。裂隙中浆液的扩散半径随岩石的渗透系数、注浆压力、注浆时间的增加而增大，随浆液的浓度和粘度的增加而减小。据实际经验，岩溶地层的浆液平均扩散半径为10～15m，裂隙地层平均为4～8m。
b.注浆压力。注浆压力对浆液的扩散影响很大。经验表明，随着注浆压力的提高，填充物质的强度急剧增加，这就保证了填充物具有足够强度和不透水性。当地下水流速大时，应设法增加浆液的流动阻力，则需降低注浆压力。合理运用注浆压力是注浆的关键，宜根据水文地质条件选择注浆压力，如有的地区选用注浆压力为静水压力的2～2.5倍，有的则根据岩石裂隙采用合适的压力值。
c.浆液注入量。可根据扩散半径和岩石裂隙率进行粗略计算，计算公式为
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式中：Q为浆液注入量（m3）；r为浆液扩散半径（m）；n为裂隙率，一般取1％～5％；H为注浆段长度（m）；β为浆液在裂隙内的有效充填系数，约为0.3～0.9，视岩层性质而定。
2）井筒注浆堵水。井筒注浆堵水一般可分为井筒地面预注浆、井筒工作面注浆两种方式。
井筒地面预注浆就是在井筒开凿前，从地面打孔，采用闭合帷幕方式进行预先注浆，封堵含水层中的孔隙、裂隙、溶洞，将水隔离于井筒开凿范围以外，保证井筒施工顺利进行。该方法适用于含水层较厚且离地表较近，或含水层较薄且层数多的水文地质条件，它具有施工条件好、速度快、不占施工工期等优点。
A.注浆孔的布置：一般多呈外环式布孔。即注浆孔布置在井筒毛断面（荒径断面）的外围，由注浆孔组成注浆外环。外环圈的直径大于井筒荒径0～1m，各孔的间距不应小于3～4m。对裂隙小、耗浆少的地层，间距可略大些（图4－13）。
图4－13 外环式注浆孔布置
注浆孔孔数的确定与岩石裂隙发育程度、井筒断面、注浆泵能力等因素有关，可由下式确定：
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式中：N为注浆孔数（个）；D为井筒掘进直径（m）；L为注浆孔间距，一般取3～5m；A为注浆孔至井筒掘凿边界距离（m），一般取0.5～1.5m，当注浆孔深度小于200m时，且钻孔水平偏距不大时，A值可取小些。
注浆孔应按由稀到密的原则分组施工，待第一组钻孔施工并注浆完毕后，再进行第二组，依此类推。这样可根据施工和注浆情况，检查注浆效果和修改必要的注浆参数，如调整孔距、浆液浓度、注浆段长度等，也便于钻机交叉施工。注浆孔结构应尽量简单，在钻机设备能力允许的条件下，终孔直径尽可能大些，一般以不小于89～108mm为宜。
B.井筒工作面预注浆：该方法是在井筒掘进工作面凿至距含水层尚有一定距离处，停止掘进，从工作面上打钻至含水层预先注浆堵水。优点是可节省钻孔工程量及钻进时间、浆液消耗量低、对上段岩层情况和注浆效果检查直观，还可作为下段注浆施工参考的依据；缺点是钻孔注浆在工作面进行，场地小、施工不便、钻孔直径和深度均受到限制，而且占用建井工期。
3）突水点（口）注浆堵水。矿井因突水事故被淹没后，可以采取强排疏干法和注浆堵水法，使其恢复生产。强排疏干法即利用大流量水泵（水泵排水量要大于矿井突水后的总涌水量）强行排水，并采取相应措施恢复生产。它适用于突水点（口）涌水量和含水层静储量小、矿井排水设备及电力供应条件好、排水后对工农业和居民用水无影响等条件下。注浆堵水是指用各种方法和材料（水泥、水玻璃、化学材料等）堵塞井下突水点，切断通道和水源，增加突水点及其周围岩层和隔水层的强度，故又称为突水点（口）注浆堵水。适用于突水点埋藏深且涌水量大、井巷断面有限、不能安装大型排水设备、突水点水源与工农用水和居民供水属同一水源、排水后会引起水源地枯竭或产生环境水文地质问题时。
按注浆孔的位置，突水点（口）注浆堵水可分为地面注浆堵水和井下注浆堵水。按堵水的先后顺序，突水点（口）注浆堵水分为先堵后排法和先排后堵法。我国淹没矿井恢复注浆堵水常采用的是地面注浆先堵后排法。
A.注浆堵水前的水文地质工作。注浆堵水时应解决的问题是：井下突水点的具体位置在哪里？在什么部位注浆效果最好？根据什么原则布置勘探注浆孔？突水点堵水效果如何判断等。为了正确选择堵水方案，确保注浆钻孔能命中堵水的关键地点或部位和正确评价堵水效果，一般需进行下列水文地质工作：
a.分析已有水文地质资料，进行野外地质调查，补充必要的勘探工作，查清突水点的位置，确定或判断突水水源，查明突水点附近断裂构造与含水层的特征及岩溶发育程度和规律，分析突水点与它们之间的水力联系等。
b.测定地下水流速、流向和地下水的水质与水温。
c.布设地下水动态观测网，进行堵水前、后和堵水过程中的动态观测，并编制注浆观测孔历时曲线和等水位（压）线图。
d.利用钻孔和被淹矿井抽（放）水试验，进一步分析各含水层与突水点（口）的水力联系，并利用注浆工程前后放水资料对比，评价堵水效果。
e.注浆前必须进行冲洗钻孔及压水试验。冲洗钻孔的目的是疏通岩层的空隙通道，有利于浆液扩散与胶结围岩，提高堵水效果；通过压水试验可计算岩层单位吸水量、了解岩层的渗透性，以选择浆液材料及其浓度与压力。
B.待封堵于井巷内的水停止流动后，在接近防水闸门的正常巷道内向出水点附近的断层或含水层打注浆孔，并用高压注浆泵注浆，以封堵水源和加固突水点周边的围岩。