帶壓開采防治水技術(shù)分析

李吉祥

【摘 要】 實(shí)現(xiàn)安全帶壓開采是下組煤開采的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文結(jié)合礦井實(shí)際情況，首先分析了下組煤帶壓開采過程中存在的主要問題，結(jié)合多年的工作實(shí)踐總結(jié)出帶壓開采實(shí)踐中形成的防治水綜合配套技術(shù)保障體系，并指出了今后在下組煤帶壓開采中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 下組煤 帶壓開采 水害 防治技術(shù) 保障體系

0 引言

一直以來，由于奧灰水的威脅，下組煤得不到有效開采，而實(shí)現(xiàn)上、下組煤合理配采，對于提高老礦井生產(chǎn)能力具有重要意義。上世紀(jì)，邯邢地區(qū)的一些礦井承擔(dān)了帶壓開采研究項(xiàng)目，主要研究內(nèi)容有：第一，底板突水機(jī)理；第二，突水預(yù)測預(yù)報(bào)；第三注漿改造技術(shù)。時(shí)至今日，已經(jīng)取得了較大的成就，獲得了大量下組煤開采經(jīng)驗(yàn)，其中，帶壓開采技術(shù)可更好地實(shí)現(xiàn)下組煤的開采。

1 下組煤帶壓開采的主要技術(shù)問題

帶壓開采技術(shù)在我國很多礦井得到了應(yīng)用，并使得大量的煤炭資源得以解放，從而提高了礦井生產(chǎn)效益。然而，帶壓開采技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，還存有一些不足之處，其主要有：

1.1 適用條件

帶壓開采的適用條件：第一，開采煤層底板以下必須含有較厚的隔水層；第二，隔水層的巖性組合能夠抵抗水壓；第三，采場構(gòu)造較為簡單，沒有與含水層相貫通的裂隙等通道。而這一系列條件在實(shí)際的應(yīng)用過程中，無法準(zhǔn)確操作。

1.2 安全標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行帶壓開采安全評價(jià)之前，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)評估工作，也就是結(jié)合突水系數(shù)，作出宏觀上的可行性評價(jià)，但在實(shí)際評價(jià)時(shí)，相關(guān)評價(jià)的量化標(biāo)準(zhǔn)模糊，難以有效確定。

1.3 開采下限

在進(jìn)行下組煤開采時(shí)，必須確定安全開采下限，而以下限也沒有什么標(biāo)準(zhǔn)可循。

2 下組煤開采主要防治水技術(shù)

要想解決高承壓地下水的威脅，就必須堅(jiān)持積極主動的防治水技術(shù)原則，主要有：第一，綜合勘探，查清條件；第二，預(yù)測預(yù)報(bào)，先探后掘；第三，注漿改造，先治后采；第四，全程監(jiān)控，全面設(shè)防。

2.1 水文地質(zhì)條件勘察

應(yīng)首先仔細(xì)研究礦井水文地質(zhì)資料，而后對奧灰含水層進(jìn)行針對性研究，以實(shí)現(xiàn)對礦井的認(rèn)識更加全面、深刻，這也是下組煤開采的前提，也有利于防止突水事故出現(xiàn)。水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探的內(nèi)容有：第一，水文地質(zhì)鉆探；第二，水文地質(zhì)物探；第三，水文地質(zhì)試驗(yàn)。此外，還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的井下放水試驗(yàn)，為此，應(yīng)設(shè)計(jì)并安裝一套下組煤水患監(jiān)測系統(tǒng)，以對下組煤開采時(shí)的充水等情況做出準(zhǔn)確的估計(jì)。為有效控制地下水，還應(yīng)加強(qiáng)對地下水系統(tǒng)狀態(tài)的研究，可采取數(shù)值模擬和分析等方法。

2.2 采場綜合探查

在下組煤沒開采全過程，都要進(jìn)行防探水工作，可采取以下三種措施：第一，地面與井下相結(jié)合的措施；第二，鉆探和物探相結(jié)合的措施；第三，探查和治理相結(jié)合的措施?？碧皆瓌t為：第一，井下為主，地面為輔；第二，物探為主，鉆探為輔；第三，物探先行，鉆探驗(yàn)證。在進(jìn)行物探方法的選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮探查體情況。具體探查工作應(yīng)分以下三個(gè)階段進(jìn)行。

2.2.1 開掘前階段

在這一階段，為探明煤層和巖層的賦存、構(gòu)造等情況，包括斷層、巖層導(dǎo)水性等，可采取地面三維地震勘探及電法勘探技術(shù)。

地面勘查是為了準(zhǔn)確的找出問題，它是以物探方法為主，以有利于下一階段的采掘工程規(guī)劃，并獲得關(guān)于地下水的具體資料，更好地進(jìn)行地下水防治工作。

2.2.2 巷道掘進(jìn)階段

在這一階段，則主要以超前綜合探測措施為主，堅(jiān)持“先探后掘”的原則。其重點(diǎn)探測區(qū)域?yàn)椋旱谝?，掘進(jìn)前部；第二，掘進(jìn)兩幫。目的為探測這些區(qū)域是否存在斷層和導(dǎo)水構(gòu)造。在探測時(shí)，一般采取直流電法，而在兩幫前方則采取底板超前鉆探方法。

2.2.3 工作面回采前階段

本階段，主要探測工作面內(nèi)部，目的為確定工作面內(nèi)部構(gòu)造信息，可采取線電坑透儀探測方法。探測內(nèi)容主要有：第一，工作面內(nèi)部含水層構(gòu)造；第二，底板隔水層的充水情況。

2.3 分利用隔水層的天然阻水條件帶壓開采

帶壓開采就是在充分利用隔水層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)安全采煤的目的，它不需要疏降水壓，也不需要對含水層進(jìn)行改造，更不需要加固隔水層。同時(shí)，應(yīng)真實(shí)評價(jià)隔水層的阻水抗壓性能，主要包括數(shù)量和可靠性兩點(diǎn)，這樣才能充分了解隔水層的阻水抗壓能力，也能最大程度地利用隔水層的阻水抗壓作用。

2.4 采礦對隔水巖體的擾動效應(yīng)降至最低

造成突水事故的一個(gè)重要因素就是采礦活動，研究表明，很多底板突水事故的發(fā)生原因?yàn)椴蓜拥V壓的影響，因此，確定合理的采煤方法和工作面尺寸對于避免底板突水事故的發(fā)生非常重要。但這必須以研究和掌握以下兩點(diǎn)為前提：第一，底板破壞規(guī)律；第二，底板破壞深度。為獲得底板破壞規(guī)律的知識，可采取底板注水試驗(yàn)，利用數(shù)值模擬等方法。而后，根據(jù)底板巖層移動和破壞規(guī)律，確定合理的開采方法以及工作面尺寸。

2.5 改造充水條件，達(dá)到削弱和固本的雙重目的

改造充水條件，主要包括以下兩點(diǎn)：第一，加固煤層底板隔水層，本質(zhì)為填充裂隙、消減水壓等；第二，直接改造充水含水層，主要為弱化含水層。這種改造采取的主要技術(shù)措施為注漿技術(shù)，而疏放技術(shù)可以有效避免突水事故。這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用獲得了良好的工程實(shí)踐效果。

利用、適應(yīng)和改造相結(jié)合的防治水技術(shù)措施可實(shí)現(xiàn)良好的效果。利用指的是充分發(fā)揮巖體的自承能力；適應(yīng)指的是礦壓上讓壓措施等；改造指的是加固地質(zhì)體中較弱的地方，或疏水降壓。

3 結(jié)語

總之，本文通過井田帶壓開采條件進(jìn)行分析，根據(jù)存在的問題提出針對性的防治水措施，為礦井防治水工作提供參考依據(jù)。建議在礦建過程中加強(qiáng)資料收集工作，采用綜合手段查清礦井充水因素，對首采面進(jìn)行水害綜合評價(jià)，積累防治水工作經(jīng)驗(yàn)，為創(chuàng)建高產(chǎn)高效礦井保駕護(hù)航。特別是對于開采下組煤，必須解決底板承壓水的威脅。近幾十年的帶壓開采實(shí)踐，雖然積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，但每個(gè)礦井的水文地質(zhì)條件不同，這些經(jīng)驗(yàn)未必能解決一些礦井的下組煤開采時(shí)的水患問題，因此，在充分了解各礦井的水文地質(zhì)資料和掌握突水機(jī)理的基礎(chǔ)上，采取合理的防治水措施，以充分回收煤炭資源。

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