煤礦開采綜合防治水關鍵技術

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1復雜水文地質條件分析

1.1充水水源的判斷煤頂板砂巖裂隙水是礦井的直接充水來源，水大量分布在導水裂隙帶內，煤礦遭到水的侵害，埋下諸多安全隱患。含水層具有較弱的富水性，開采時易導致頂板淋水。石炭系太原組上段灰巖巖溶裂隙水是煤底板的直接沖水來源，所在含水層的厚度為5.24~24.43m。灰巖含水層致密性較好，基本不存在裂隙，水的侵蝕作用有限。但仍需注重防治水措施的應用，例如構造帶周邊及井田淺部，原因在于巖溶裂隙較發育，存在水侵蝕現象。

1.2充水通道礦井的充水通道包含如下幾類：①斷層。在煤礦開采的擾動下，斷層受損，導致本就具有透水性的斷層進一步透水。②裂隙。作為主要的充水通道，若開采對現場地質的破壞性較強，易導致底板受損或頂板垮落，形成導水裂隙帶，可見頂板存在涌水現象。③封閉不良鉆孔。煤礦開采方式不當時，可能導致封閉不良鉆孔，其產生的影響是打破含水層間相對獨立的狀態，層間存在水力聯系，有突水的可能。一旦突水，礦井的補水量將迅速增加，影響持續擴大，威脅生產安全。

2煤礦開采水災的發生原因

煤礦采掘時需科學設置礦井，例如考慮煤層下方的地質條件，經過技術可行性論證后選擇適宜的礦井布設區域，生成設置方案。地質水源狀況是礦井生產中的重點考慮對象，精準采取采掘動作，避免水層發生異常。水層的合理分布狀態是穩定在礦井的底層和底層間，但生產中存在底板雙層擠壓的可能，從而發生礦井透水事故，甚至有大范圍的礦井水溢流[1]。在礦井的位置不合理、方法缺乏可行性等多因素的作用下，引發礦井塌方、洪水一系列災害，嚴重范圍廣、危害嚴重。

3復雜水文地質條件下的防治水關鍵技術

3.1掘進期超前探測與分析為保證巷道掘進安全，每掘進50m安排一次超前振波探測。測量儀器選用便捷式地質探測設備，由專員操作，測定前方是否存在大導水斷層，并鉆探檢驗，保證探測結果的準確性。在遇到三維地震勘探所得6條斷層前，暫停掘進，鉆孔探測，明確作業面影響范圍，進而根據掌握的現場情況采取處理措施，在確認安全的前提下繼續掘進。

3.2地表防治水技術在地表修筑防排水設施，攔截地表水，以免涌入礦井。礦井設計中，先根據“高于當地歷年最高洪水位的最高標高”的要求規劃井筒的修筑位置，由于現場地形條件限制而無法滿足該要求時，修筑隔水擋水構筑物，避免地表水進入礦井，或是根據水文條件采取明渠排水、河流改道等方法。地面受井下開采的影響而沉陷開裂時，對地面采取硬化和防滲措施，防止地表水經由開裂部位向下流動。

3.3井下防水技術經過測量后確定礦區內煤層和含水層的位置，計算兩者的距離，根據距離的長短采取適宜的應對措施。若煤層和含水層有一定的距離，采取防水措施，最大限度減小水對含水層的危害；若煤層和含水層的距離較近，含水層更易對煤層產生影響，需在正式開采前加強排水，從源頭上規避水侵害現象。根據現場水文、地質條件選擇適宜的井下防水技術。實踐表明，優良的井下防水技術可取得突出的防水效果，但技術應用中需耗費較多的成本，同時技術實現難度較高。為此，需注重對井下防水技術的優化，梳理思路，把握技術應用要點，提高可行性；在施工前做好設計工作，加強對設計方案的論證；組建高素質的施工隊伍，有效進行防水作業。注重對現場的勘探，根據勘探結果判斷施工條件，選擇適宜的開采地點。以安全開采和高效開采為基本要求，制定開采方案，確定風險防范措施，再由具有資質的人員按照方案將開采工作落實到位，遇到施工風險時隨即管控，抑制風險的爆發。

3.4全面勘察與實時監測煤礦開采作業發生于水文地質條件復雜的地區時，易引發嚴重的水害。為實現安全開采的目標，需要做好前期勘察工作。根據勘察信息判斷礦井及周邊環境的具體情況，識別不利于施工的因素，根據因地制宜的原則制定綜合防治方案。礦井全面勘察中，需準確界定礦井中的安全區，在該區域組織生產活動，規避安全事故。水文地質勘察工作量大，單一的勘察模式所取得的結果缺乏全面性與準確性，對防治水及其他安全防控工作的指導意義不足，甚至由于信息偏差而導致安全處理效果變差，反而增加了安全事故的發生率。因此，在復雜的水文地質勘察環境中，可以聯合采用物探、化探及其它可行的勘察技術，多途徑著手，豐富勘察信息，對于存在的水害問題，需及時指出并予以處理。勘察中，加強對潛在水害區域及危險點的勘察，匯總勘察信息，生成勘察結果。遵循動態勘察的原則，及時掌握水文地質條件的最新狀況，靈活應對，盡可能將水文地質條件對礦井生產的影響降至最低。

3.5合理留設防漏水煤(巖)柱在回采工作面防水煤（巖）柱的參數計算與設計中，宜采用垂直剖面的方法。隨著開采進程的推進，工作面持續推移，需聯合采用巷幫煤層鉆場和底板巖石鉆場的方法，以便準確界定煤場的邊界位置，在此前提下于合適的區域留設防漏水煤（巖）柱。施工方案基于前期勘察結果設計而得，但勘察結果可能存在失準的情況，因此勘察方案在實際應用中可能存在不適性，且隨著礦井生產的持續進行，水文地質條件有所變化，原方案可行性不足，此時需結合最新的水文地質條件優化施工方案，確保留設煤（巖）柱可提供良好的防隔水功能。以如圖1所示的多煤層開采為例進行分析：確定下層煤開采后的導水裂縫帶高度，若上、下兩層煤的層間距小于該值，根據最上一層的巖層移動角和煤層間距向下推算，保證下層煤的邊界防隔水煤（巖）柱具有可行性，如圖1a所示；若上、下兩層煤的層間距大于該值，則分別留設上、下層煤的防隔水煤（巖）柱，如圖1b所示。圖中：H為導水裂縫帶上限；H1、H2、H3為各煤層底板以上的靜水位高度；γ為上山巖層移動角；β為下山巖層移動角；L1y、L2y為導水裂縫帶上限巖柱寬度；L1為上層煤防水煤柱寬度。

3.6放水孔和觀測孔的合理設計工作面回采期間，安排放水孔和觀測孔的設計，需著重考慮的是對鉆孔孔口閥做加固處理，保證該裝置的有效性。同時，回采前需利用放水孔壓力表測定該處的壓力，加強對放水孔的全方位觀測。觀測結果具有重要的參考價值，因此必須提前制定觀測工作制度，由具有資質的人員參與水量的觀測，對比分析各時段的水量，根據實測結果判斷水量的變化特征，據此對工作方式進行調整。例如，水量呈減小的變化趨勢時，有必要進行透孔，采取此措施盡快消除積水，杜絕水災害的發生。

4結語

復雜水文地質條件下的礦井生產作業潛在諸多安全隱患，需加強現場勘察，確定充水水源和充水通道，根據掌握的水文條件和地質條件制定防治措施，保障開采安全。相關人員需妥善選擇防治水技術，結合現場水文、地質條件進行技術優化，再將工作落實到位。隨著開采環境的變化，防治水技術及其他的安全防護措施均要隨即更新，以便適應最新的環境，保障安全防護的有效性，順利推進生產進程。

參考文獻

[1]高鵬.復雜水文地質條件下綜合防治水技術[J].中國石油和化工標準與質量,2019,39(21):187-188.

作者:師永麗 單位:山西省煤炭地質資源環境調查院有限公司