放頂煤時如何克服復(fù)雜地質(zhì)條件的影響

楊躍輝

【摘 要】煤礦資源的開采涉及到巖石力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、地球物理勘探、礦山測量、計算數(shù)學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域的交叉學(xué)科，復(fù)雜地質(zhì)條件的放頂煤開采技術(shù)是融合多領(lǐng)域、多學(xué)科、多項研究技術(shù)與內(nèi)容的技術(shù)。本文系統(tǒng)了分析了復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開采對含水層的破壞，探究放頂煤工作面頂板水的防治技術(shù)措施，研究結(jié)果為復(fù)雜地質(zhì)條件下放頂煤技術(shù)實施提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】放頂煤 復(fù)雜地質(zhì)條件

【中圖分類號】 F407.21【文獻標(biāo)識碼】B【文章編號】1672-5158（2013）07-0322-01

一、引言

放頂煤是一種歷史悠久、傳統(tǒng)的采煤方法，通常稱為“高落式”采煤法。綜合機械化放頂煤采煤法是現(xiàn)代社會相對流行、技術(shù)全面的一種采煤方法，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中與復(fù)雜的開采地質(zhì)條件下發(fā)揮著重要的作用。復(fù)雜的開采地質(zhì)條件是指構(gòu)造發(fā)育程度較高、煤層厚度和傾角變化較大、儲量相對較少，工作面幾何形狀不規(guī)則的開采條件。復(fù)雜地質(zhì)條件下在地表或煤層等上覆巖層中存在水體更加大了煤礦開采的技術(shù)難度，如何實現(xiàn)含水層下完成安全采煤是現(xiàn)代社會亟需解決、完善的開采技術(shù)，針對含水層下煤礦安全開采或有效避開含水層以及采取相應(yīng)的技術(shù)手段避免發(fā)生突水或水資源喪失的研究具有非常重要的實踐意義。

二 、復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下工作面頂板水的開采策略與防治技術(shù)

復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下在處理水體下采煤問題時，首先要考慮開采可能引起的覆巖中的裂縫是否通過相互連通以及相互連通的裂縫是否波及到水體。煤層開采后上覆巖體按照破壞程度劃分為冒落帶、裂隙帶、彎曲帶等三帶，在實踐生產(chǎn)過程中工程師尤為關(guān)注的是由冒落帶與裂隙帶組成的導(dǎo)水裂隙帶高度。導(dǎo)水裂隙帶是綜合反映上覆巖體破壞范圍與破壞后導(dǎo)水性能的重要指標(biāo)。研究復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下工作面頂板水的開采策略，對于含水層中可能發(fā)生突水危險的區(qū)域，最好的解決方式就是避而不采，但在實踐工程中，由于回采工作面的布置與接替的關(guān)系以及實際工程切實需要往往難以避免突水危險區(qū)域。在含水層下開采之前一定要進行現(xiàn)場調(diào)查，取樣分析，采用先進、合理的物探技術(shù)對工作面進行了物探，探明工作面上覆巖層的富水區(qū)域，結(jié)合相鄰工作面出水情況預(yù)測工作面最大和正常涌水量。在完成工程地質(zhì)及水文地質(zhì)詳細(xì)調(diào)查與物理力學(xué)參數(shù)測試完成之后對含水層下開采覆巖破壞規(guī)律進行科學(xué)分析，對開采導(dǎo)水裂隙帶高度發(fā)育規(guī)律進行詳細(xì)研究，對可能發(fā)生危險的區(qū)域進行定量預(yù)測后制定開采方案。通常會面臨三種方案的選擇，一是避開含水層危險區(qū)域，二是強行開采，三是通過采取疏水降壓措施完成開采。若為滿足工程需要一定要采取強行開采的方案，則開采前必須進行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，開采前鉆孔合理放水，縮短工作面出水時間，有效地減小工作面淋水量。工作面嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，放頂煤要嚴(yán)格控制高度，工作面下平巷掘進時采取上坡掘進方案，讓水能形成自流通過下平巷放水鉆孔驗證，執(zhí)行采用高阻力支架與頂板預(yù)裂爆破等相關(guān)預(yù)防措施來降低覆巖關(guān)鍵層復(fù)合破斷的可能性，工作面保證壓力均衡，要均速推進，不準(zhǔn)時采時停"達到防止突水災(zāi)害的效果。工程含水層泄水孔疏水降壓的實踐表明，含水層泄壓效果受含水層內(nèi)賦存規(guī)模狀況的影響較大，在含水層水壓較大、側(cè)向補給性能較好的條件下，疏水降壓初期時含水層水位有一定程度的下降，但很快就會恢復(fù)到初始的狀態(tài)，很難達到疏水降壓的目的?；夭晒ぷ髅嫒绻霈F(xiàn)較大淋水時，應(yīng)采取工作面托頂煤開采或者調(diào)面?zhèn)蝺A斜開采，留設(shè)護條帶煤柱，加快開采速度，減小出水對工作面的威脅?？偨Y(jié)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下工作面頂板水的開采策略與防治技術(shù)，首先補充勘探工程，對危險區(qū)域進行詳細(xì)水文地質(zhì)調(diào)查，完成相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)的測定；其次建立含水層下回采工作面施工監(jiān)測系統(tǒng)，實時動態(tài)監(jiān)測水位及應(yīng)力狀態(tài)。開采過程中采取疏干開采，針對冒裂帶含水層地段，工作面上、下順槽進行井下打孔疏干，使工作面開采時的涌水量減小，改善生產(chǎn)環(huán)境；同時封堵水力聯(lián)系通道，健全排水系統(tǒng)，留設(shè)安全煤巖柱。最后改革采煤方法和工藝，改造地面澇洼積水，采煤方法與頂板管理方法是影響覆巖破壞程度的重要原因，在實踐工程中依據(jù)實際工程形式采用科學(xué)、合理的方法。

三 、總結(jié)與建議

在構(gòu)造發(fā)育程度較高、煤層厚度和傾角變化較大、儲量相對較少的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下進行煤礦的開采工作是多領(lǐng)域、多學(xué)科、多重技術(shù)的有效融合。伴隨我國煤礦開采量的不斷增大，開采深度的逐步加深，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜的形勢下對開采技術(shù)與相關(guān)措施的要求也逐步提高。理論上要深入注重含水層開采中采煤過程中要注重上覆巖體破壞規(guī)律、地下水動態(tài)變化規(guī)律、含水層富水特征以及防水煤巖柱性能的研究；實踐工程中在開采前進行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查與水文地質(zhì)調(diào)查，科學(xué)、合理的設(shè)計開采方案，開采過程中嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范進行施工，采取實時的，動態(tài)的水質(zhì)監(jiān)測、水位監(jiān)測、應(yīng)力狀態(tài)、水量監(jiān)測等，保證開采工作的安全進行。

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