煤礦井下水害的防治技術(shù)

賴建民

摘 要：作為煤礦中重大的災(zāi)害之一，水害是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴(yán)重事故，輕則造成煤礦生產(chǎn)環(huán)境的惡化及正常生產(chǎn)秩序的破壞，嚴(yán)重情況下還會(huì)造成傷亡或者是淹井事故，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其防治技術(shù)的研究。

關(guān)鍵詞：煤礦；生產(chǎn)環(huán)境；水害；防治技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）12-0174-02

對(duì)于煤礦井下潛在礦井井害來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)生的原因來(lái)自于多個(gè)方面，主要與自然條件、管理水平、生產(chǎn)技術(shù)水平以及防治能力有著較為直接的關(guān)系。

本文主要在對(duì)煤礦井下常見的水害類型及成因分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)其影響因素和煤礦底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方式的探討，提出煤礦井下潛在礦井水害的防治技術(shù)。

1 煤礦井下水害的主要類型及成因

1.1 主要類型

煤礦井下水害的產(chǎn)生會(huì)對(duì)礦井開采的安全性產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，造成煤礦開采的成本增加或者是礦井局部和整體淹沒的水災(zāi)災(zāi)害。從當(dāng)前的國(guó)內(nèi)技術(shù)條件狀況以及煤礦井下開采現(xiàn)狀來(lái)看，如果按其水源類型對(duì)其進(jìn)行劃分，主要有以下幾種水害類型。

1.1.1 地表水水害

造成地表水水害的水源主要來(lái)源于大氣降水和地表水體，其水源主要是通過煤礦與地表相通的井口以及煤礦礦井的作業(yè)面斷層部位以及存在封閉不嚴(yán)問題的鉆孔孔洞內(nèi)涌入煤礦井下作業(yè)面，從而引發(fā)地表水水害。

1.1.2 孔隙水水害

該種水害類型主要是由于在礦井內(nèi)部開采區(qū)域的內(nèi)地層巖層含水特性與大氣環(huán)境中的季節(jié)性降水變化產(chǎn)生某種程度和變化趨勢(shì)配合后，造成礦井工作面在巖石含水層的滲透作用下而出現(xiàn)的水害問題，其具有較為明顯的季節(jié)性特點(diǎn)。

1.1.3 裂隙水水害

裂隙水水害產(chǎn)生的水源主要來(lái)自于礫巖及砂巖含水層中的潛在水分，其在地表水分的補(bǔ)充和侵蝕作用下，會(huì)產(chǎn)生一定的匯集作用，并最終經(jīng)由開采作業(yè)面的冒落帶以及斷裂帶潰入礦井內(nèi)部作業(yè)區(qū)域中，從而引發(fā)井下水害。

1.2 水害形成原因分析

從以上對(duì)于煤礦井下潛在的礦井水害類型及水害的水源分析來(lái)看，造成煤礦井下礦井水害的原因主要有以下幾個(gè)方面。首先，在進(jìn)行煤礦井下挖掘和開采作業(yè)前沒有對(duì)礦井區(qū)域的水文地質(zhì)條件進(jìn)行完整有效的監(jiān)測(cè)，從而造成開采工作面與含水巖石層以及老空水積水區(qū)域和充水?dāng)鄬虞^為接近，最終在盲目施工的情況下造成水害事故的發(fā)生；其次，礦井采取巷道設(shè)計(jì)缺陷存在著一定的問題，巷道的選址過于靠近含水表層或者是水源匯集地，從而使得在煤礦開采過程中頂板受到地壓壓力和水壓壓力下，產(chǎn)生相應(yīng)的滲水和漏水事故；最后，礦井區(qū)域內(nèi)的地表防洪措施制定不到位，從而在施工區(qū)域遭遇大面積強(qiáng)降水天氣時(shí)，產(chǎn)生大量的地表水匯集和灌入，最終引發(fā)較為嚴(yán)重的水害問題。

2 煤礦井下水害的影響因素及煤礦底板突水預(yù)測(cè)

預(yù)報(bào)

2.1 主要影響因素

從以上對(duì)于造成煤礦井下礦井水害的主要原因分析來(lái)看，影響礦井水害發(fā)生的主要因素除了水害防治措施不完善、水文監(jiān)測(cè)工作不到位以及對(duì)地表水沒有進(jìn)行恰當(dāng)有效的處理外，還較多的與人為影響因素有著密不可分的聯(lián)系。

人為影響因素是煤礦井下礦井水害發(fā)生的主要因素，主要是其在進(jìn)行煤礦開采的過程中為了減少煤礦開采的成本，沒有嚴(yán)格按照煤礦安全規(guī)程的要求，各項(xiàng)防范措施的制定以及防治水技術(shù)和裝備配置相對(duì)落后，對(duì)礦井水害的危險(xiǎn)性重視不夠、認(rèn)識(shí)不足、責(zé)任不到位，在積水區(qū)域沒有設(shè)置警戒線、探水線及禁采線，沒有落實(shí)“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采、綜合治理”方針，從而埋下了水害事故隱患。

2.2 煤礦底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

煤礦底板突水從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)承壓含水層的水壓力作用遭到破壞，最終作用于隔水層，造成了隔水層的完全破壞而導(dǎo)致水從底板中涌出，對(duì)于突水的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)主要可以采用以下三種方式進(jìn)行。

①對(duì)底板隔水巖層在礦壓和采掘影響下的變形以及破壞特征進(jìn)行分析，從而對(duì)煤礦底板的突水情況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)；

②通過影響煤層底板突水的各個(gè)主要因素分析的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的GIS煤層底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。

③運(yùn)用水壓為煤層底板突水的主要因素對(duì)承壓含水層的水壓力產(chǎn)生的隔水底板破壞作用進(jìn)行分析，例如，當(dāng)前運(yùn)用的斯列薩列夫理論以及煤層底板突水系數(shù)等。

3 煤礦井下水害的防治技術(shù)

3.1 合理布置采區(qū)巷道和采掘工作面

在進(jìn)行采區(qū)巷道和采掘工作面布置的過程中，首先，應(yīng)留設(shè)必要的隔離煤柱，從而避開井下水體，最終防止透水事故的發(fā)生；其次，應(yīng)在充分按照礦水水文地質(zhì)料的基礎(chǔ)上，對(duì)礦井的含水層數(shù)量以及厚度和含水性以及鉆孔封孔情況等進(jìn)行了解，并嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》中的各項(xiàng)要求，對(duì)采區(qū)巷道以及采掘工作面的四周設(shè)置足夠的隔水煤柱，從而使之水體之間保持相應(yīng)的安全距離，隔斷導(dǎo)水通道從而防止斷層水以及承壓水和老空水等水體進(jìn)入采掘工作面；最后，在進(jìn)行采區(qū)巷道和采掘工作面設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)對(duì)礦井的地質(zhì)水文條件以及煤層賦存條件進(jìn)行充分考慮，并根據(jù)圍巖的物理學(xué)特性以及支護(hù)形式的選取等，確保預(yù)設(shè)的防隔水煤柱能有足夠的承壓力，避免其在開采過程中受到損壞。

3.2 加強(qiáng)水文地質(zhì)調(diào)查及監(jiān)測(cè)

作為煤礦井下礦井水害防治的基礎(chǔ)性工作，對(duì)于煤礦地區(qū)水文地質(zhì)基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)工作應(yīng)貫穿在煤礦開采過程中的始終，每天都應(yīng)對(duì)煤礦井下的水文觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并指派專人進(jìn)行實(shí)際情況的確認(rèn)和落實(shí)，從而采取相應(yīng)的措施排除積水。與此同時(shí)，在對(duì)開采區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的清查，論證工作面開采的可行性，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水文數(shù)據(jù)觀測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建，并對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)中含水較為充分的巖石和地層進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，并由專業(yè)的防治水觀測(cè)隊(duì)伍對(duì)其在煤礦開采作業(yè)過程中出現(xiàn)的水溫以及水位、水壓的變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和記錄，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)暫停開采工作并對(duì)其進(jìn)行綜合分析，謹(jǐn)慎處理。

3.3 巖溶水的防治

煤礦井下的巖溶水經(jīng)過日積月累的作用，通常以地下暗河的形式存在。對(duì)于巖溶水的防治首先應(yīng)加強(qiáng)對(duì)暗河基本規(guī)律的了解：

①其主要存在于灰?guī)r以及白云巖等相抵可溶性巖層中。

②由于受到地形構(gòu)造的影響控制，地下暗河的走向基本上與巖層走向平行。

③在地形影響下其整體上呈現(xiàn)出高處流往低處的特點(diǎn)。因此對(duì)巖溶水的防治主要應(yīng)從查明地下暗河的分布位置入手，從而使采取巷道能夠有效避開地下暗河，或者采用堵塞、截流以及斷源等方法對(duì)其進(jìn)行防治。

3.4 建立完善的防排水系統(tǒng)及應(yīng)急救緩預(yù)案

①完善的防排水系統(tǒng)需要由主排水系統(tǒng)以及輔助排水系統(tǒng)組成，主要采用機(jī)械排水的方式，通過安裝水泵房井經(jīng)過以及主暗斜井、副斜井抽排出地面。同時(shí)在涌水大的工作面建設(shè)備用臨時(shí)水倉(cāng)、泵房攔截排水系統(tǒng)，做好相應(yīng)的地表水的防、堵、疏通工作，減少井下排水壓力，并利用現(xiàn)代化排水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行全方位自動(dòng)監(jiān)控，及時(shí)掌握其礦井涌水情況，以便及時(shí)完成排水任務(wù)，并掌握水泵的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，記錄水泵運(yùn)行參數(shù)，保證水泵工作在完好的狀態(tài)，提高效率，確保礦井安全。

②應(yīng)急救緩預(yù)案的制定應(yīng)在專業(yè)處置原則、礦領(lǐng)導(dǎo)原則按分工負(fù)責(zé)、快速反應(yīng)原則、常備原則和以人為本的原則基礎(chǔ)上進(jìn)行，對(duì)事故等級(jí)進(jìn)行劃分和確定，并參照綜合預(yù)案的指揮機(jī)構(gòu)設(shè)置，對(duì)事故進(jìn)行有效的處理。

參考文獻(xiàn)：

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