煤礦防治水實用技術(shù)及裝備

閆志強

摘 要：煤礦工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展受到煤礦水害事故的嚴重制約，為了解決這一問題，需要開發(fā)和探索煤礦防治水的實用技術(shù)和有效的技術(shù)方法，并且要研制高精度的探測儀器。本文就將針對不同的煤礦的水害類型，從充水水源特征、導水通道的性質(zhì)等特征出發(fā)，分析巷道穿越斷層破碎的管棚支護技術(shù)；采空區(qū)水探查的裝備、技術(shù)及防治方法；導水陷落柱探查、治理的裝備與技術(shù)。對集中典型的煤礦防治水裝備和探測治理技術(shù)做出探究。

關(guān)鍵詞：煤礦防治水 實用技術(shù) 裝備

中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0098-01

在礦井的生產(chǎn)、基建過程中有一種常見的災害即煤礦水害。煤礦水害一旦發(fā)生，將對礦井的生產(chǎn)建設(shè)工作造成巨大的影響，嚴重的還會造成淹井人亡的惡性事故的發(fā)生。近年來，煤礦事故的發(fā)生頻率呈上升的發(fā)展趨勢，這對煤礦工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著嚴重的制約作用，不斷地開發(fā)和探索實用有效的煤礦防治水技術(shù)是煤礦工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重點所在。

整體上開說，可以將煤礦防治水技術(shù)劃分為兩部分，即預防水害發(fā)生的防治技術(shù)和水害發(fā)生之后的治理技術(shù)，簡稱為水患預防術(shù)和水害治理術(shù)。水害的預防技術(shù)包括監(jiān)測、預測、探測技術(shù)，其中的探測技術(shù)又包括試驗、化探、鉆探、物探技術(shù)，預測與評價通常是密不可分的兩個部分，如果需要評價礦井水害的威脅程度，就需要預測礦井突水的可能性。對礦井水進行監(jiān)測，既是對水害的一種預測，又是對水害發(fā)生時間的一種有效的預報。對各類探測技術(shù)在查找導水通道和評價充水水源方面的具體應(yīng)用是礦井水文地質(zhì)工作的核心人物。由于礦井水的含水層的層次結(jié)構(gòu)比較復雜，富水性不均一，展布范圍廣，多層薄層灰?guī)r和巨厚的灰?guī)r含水層的含水水質(zhì)差異性十分明顯，而做好防治水工作的前提條件又是查明強徑流帶，要使這些問題得到很好的解決，就得研究探索實用的裝備和探測技術(shù)。

1 煤礦水害的類型和防治方法

在對煤礦水害進行分類時，可以根據(jù)通道和水源的不同，給出不同的分類方案。如果按照采掘空間和水源的關(guān)系進行分類，可以分為：地表水、老空水、底板水和頂板水。如果按照導水通道的不同進行分類，可以分為：陷落柱突水、斷層突水和巖體裂隙突水。

不同的水害類型，可以選擇不同的防治水方法。對于頂板水的防治，首先應(yīng)該查明覆巖巖體的結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)不同含水層的分布范圍，計算出冒裂帶的發(fā)育高度，對采動條件下地下水進入采掘空間的可能性進行論證。對于底板水害的防治，首先應(yīng)該查明富水性、含水層壓、阻隔水性能、展布特征、隔水層厚度，這是做好防治水工作的基礎(chǔ)。對于老空水的防治，查清積水面標高、積水量、積水范圍是進行防治水的關(guān)鍵所在。在礦井的生產(chǎn)和基建的過程中遇到的兩種導水通道水害類型是斷層和陷落柱，對其進行防治的關(guān)鍵是要對其導水性做出正確的判斷，進行精確的定位。

在煤礦的生產(chǎn)過程中，可以將煤礦防治水的裝備和方法分為水害治理、回采過程中的水患預處理、回采準備階段、工作面掘進、采區(qū)布置前等五個不同的治理階段。采區(qū)布置前可以選擇的技術(shù)有：多元示蹤試驗技術(shù)、鉆孔無線電波透視技術(shù)及放水試驗技術(shù)、水位遙測系統(tǒng)、高密度電法探測技術(shù)、頻率測探探測技術(shù)、磁偶源探測技術(shù)、瞬變電磁探測技術(shù)、高分辨三維地震勘探技術(shù)。工作面掘進過程中可以選擇的技術(shù)有：順煤層定向鉆進技術(shù)、地質(zhì)雷達探測技術(shù)、高分辨二維地震勘探技術(shù)、直流電法探測技術(shù)、井下瑞利波探測技術(shù)?；夭蓽蕚潆A段可以選擇的技術(shù)有原位地應(yīng)力測試技術(shù)、音頻電透探測技術(shù)、槽波地震探測技術(shù)及彈性波CT層析成像技術(shù)、無線電透視技術(shù)?；夭蛇^程中可供選擇的技術(shù)有孔間透視法、多含水層地下水壓（位）的自動監(jiān)測技術(shù)、聲發(fā)射及電磁輻射的底板監(jiān)測技術(shù)、底板突水監(jiān)測技術(shù)。礦井水患的預處理技術(shù)包括：鉆孔施工中的分支造斜技術(shù)、陷落柱止水塞技術(shù)、礦井水害治理技術(shù)包括建造巷道阻水墻技術(shù)、主動疏水降壓技術(shù)、底板改造技術(shù)、局部注漿加固技術(shù)。

2 典型的煤礦水害探測裝備和技術(shù)

2.1 煤層頂板水害探查裝備和技術(shù)

煤層頂板水害的探查技術(shù)主要有井下放水試驗技術(shù)、采區(qū)構(gòu)造探查技術(shù)、電磁類探測技術(shù)、水情及水害監(jiān)測技術(shù)。放水試驗的真正目的是通過它查明采礦條件下地下水的補給量、補給通道及補給來源，確切的說是為了了解地下水的控制因素和補給條件，通過在此基礎(chǔ)上確定合理的礦井防治水對策。采區(qū)構(gòu)造探查技術(shù)主要有三維地震勘探技術(shù)和瑞利波探測技術(shù)。電磁類探測技術(shù)隊地表的要求相對來說較低，對于一些覆蓋盲區(qū)，是一種行之有效的補充手段，它具有作業(yè)成本低、適應(yīng)性強、探測精度高的特點。

2.2 導水陷落柱探查治理裝備與技術(shù)

導水陷落柱的主要探查技術(shù)有：中間指示層放水試驗技術(shù)、陷落柱空間形態(tài)的綜合探查技術(shù)、大型導水陷落柱治理的止水塞建造技術(shù)。隨著定向受控鉆探技術(shù)和分支造孔技術(shù)的發(fā)展，陷落柱的治理技術(shù)已經(jīng)從最初的全段注漿充填演變成為在柱體內(nèi)進行指定深度建造止水塞的技術(shù)，該項技術(shù)具有成本低、工期短的顯著優(yōu)點。

2.3 采空區(qū)水探查裝備、技術(shù)及防治方法

采用瞬變電磁場（TEM）技術(shù)和頻率探測（CSMT）技術(shù)，陽泉礦區(qū)成功對二礦東翼日偽老五礦采空區(qū)的積水邊界進行了探測，確定了房柱式采空區(qū)水邊界和開采邊界，為該區(qū)的兩個工作面的安全布設(shè)提供了有效的地質(zhì)資料。

2.4 巷道穿越斷層破碎帶管棚支護技術(shù)

噴孔、涌水、埋深大等復雜的地質(zhì)條件下，巷道穿越斷層的掘進施工是煤礦井下施工所面臨的的技術(shù)難題，這是運用管棚支護技術(shù)能夠很好的解決這一難題，但對此技術(shù)的研究還需要進一步的深入。

3 結(jié)語

煤礦防治水的關(guān)鍵技術(shù)是查清導水通道、工作面的充水水源、采區(qū)、礦井，隨著采煤深度的增加，煤礦防治水的地質(zhì)條件將會越來越復雜，探索和研究使用的煤礦防治水技術(shù)將成為煤礦防治水安全工作的有力保障。

參考文獻

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