大埋深復(fù)雜水文地質(zhì)條件工作面防治水技術(shù)研究

王峰

[摘 要]隨著我國礦井開采越來越深，礦井深層的復(fù)雜水文地質(zhì)條件給開采工作帶來了困難。為了解決這一難題，大埋深復(fù)雜水文地質(zhì)條件工作面防治水技術(shù)的研究迫在眉睫。

[關(guān)鍵詞]大埋深 復(fù)雜水文地質(zhì)條件 防治水 礦井

中圖分類號：TD823.5+3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0367-01

一、前言

礦產(chǎn)是我國不竭的財富，然而近年來大規(guī)模的開采導(dǎo)致大部分淺層的礦產(chǎn)幾近枯竭，深層開采成為目前許多老礦井保證產(chǎn)量的唯一方法。而深層開采的技術(shù)難題中大埋深復(fù)雜水文地質(zhì)條件工作面防治水技術(shù)的研究保證我國煤礦資源安全開采。

二、研究目的及意義

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，我國煤礦開采也日益劇增?？墒窃S多老礦山的淺部煤礦接近枯竭，資源需大于求。因此探索深層煤炭資源成為了解決需大于求的唯一方法。而深層煤炭資源的開采是在高地壓、高水壓的工作壞境下，深層礦井水文地質(zhì)十分復(fù)雜，目前國內(nèi)外礦井事故的發(fā)生也和礦井對復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下高壓水防治沒有成熟的技術(shù)和可靠的具體方法有很大關(guān)系。所以大深埋水文地質(zhì)條件工作面防治水技術(shù)研究成為目前的主要研究課題

三、埋深復(fù)雜水文地質(zhì)條件工作面防治水技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外礦井對復(fù)雜的水文地質(zhì)條件防治水技術(shù)還在不斷的探索中，都還沒有具體可行的方案。國內(nèi)主要將研究重點放在開采過程中隊地下水質(zhì)的污染上，國內(nèi)主要將重點放在研究底板突水機理，在帶壓開采方面也展開了相應(yīng)的研究工作，并取得了一些成績。但是在深部巷道交叉點問題、焦作礦區(qū)大埋深、超高壓注漿法等研究上缺乏工程實踐借鑒。

針對深層礦井開采現(xiàn)狀，防治水工作面臨新的挑戰(zhàn)。復(fù)雜的水文地質(zhì)環(huán)境，在不重視的情況下十分容易引起山體崩裂、地表崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。奧灰水帶壓開采的水患威脅在開采礦井中發(fā)生越來越頻繁。很多煤礦由于缺乏技術(shù)和專業(yè)知識，在水文地質(zhì)勘探工作中，將區(qū)域和井田內(nèi)水文地質(zhì)情況沒有勘探清楚，導(dǎo)致部分富水性弱、滲透性差的含水層和強含水層混淆，導(dǎo)致部分資源閑置?；蛘呙つ可顚娱_采，忽視水文地質(zhì)勘探、煤礦構(gòu)造，導(dǎo)致局部井巷工程被淹，人員傷亡等事故的發(fā)生呈上升趨勢。

1、大采高綜放開采與防治水措施聯(lián)合應(yīng)用

研究表明大采綜放采煤方法作為特厚煤層開采的發(fā)展方向，有工作面生產(chǎn)能力大、系統(tǒng)簡單、煤炭回采率高等優(yōu)點，而水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井是不能采用放頂煤開采方法的，所以有必要將防治水措施與其聯(lián)用，將礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度降低后再進行大采高綜放開采。在防治水措施的設(shè)計中，需要設(shè)計采用地面疏排水、水文地質(zhì)分區(qū)、井下探放水、補水充勘探等措施。如果只是依靠地面疏排水或者井下排水來解決礦井水患問題可能不能夠達到預(yù)期目標(biāo)，而井下探放水則能夠解決此類隱患。而后重新評價水文地質(zhì)條件后，在達到相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求后，采用大采高綜放開采技術(shù)是可以成功開采的。

2、帶壓開采技術(shù)

想要穩(wěn)定老礦區(qū)礦井產(chǎn)能的方法之一就是解放受奧灰水嚴重威脅的下組煤，完成合理配采上、下組煤。帶壓開采技術(shù)及其安全防范技術(shù)措施的綜合運用是一個可行的方案，可是仍然有一些技術(shù)性問題有待解決。例如在實踐中無法定量的確定隔水層厚度、隔水層巖性組合。由于這些不能確定，從而給實際操作帶來困難。并且在評估帶壓開采的安全系數(shù)時無法掌握其綜合指標(biāo)，不能夠十分準確的提供開采的可行性。在開采下限的決定上也沒有準確可行的方案。所以在利用帶壓開采技術(shù)的過程中，將防治水技術(shù)確立為積極主動的思路，綜合下組煤試采礦井水文地質(zhì)條件、帶壓開采條件、礦井地質(zhì)和受水威脅程度等因素來確定開采方案。在防治水技術(shù)的確立過程要始終堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的“十六字”基本原則。通過專業(yè)的分析現(xiàn)有的勘探資料，采用科學(xué)可靠地預(yù)測預(yù)報手段，來進行帶壓開采。在防治水過程中也要注意以下幾個方面：①水文地質(zhì)條件勘探過程中，需要利用充分的信息資源資料，建立水患診斷數(shù)字化平臺，系統(tǒng)的作出綜合性分析評價，給開采的含水層進行分區(qū)分層，通過最先進的理論和數(shù)值模擬方法進行有效管理；②在采場綜合探查的時候，防探水工作必須在整個開采過程中都不能忽視，開掘前階段要基本了解煤層的賦存形態(tài)，找到可疑區(qū)域，在巷道掘進階段可以用直流電法超前綜合探測方法，在工作面回采階段需要研究地板探測的結(jié)果；③隔水層的阻斷作用作為帶壓開采的有利條件必須利用充分，應(yīng)用可靠性工程學(xué)的方法得到準確的評價指標(biāo)帶壓系數(shù)能夠解決使用突水系數(shù)的弊端，值得注意的是現(xiàn)場原位測試的帶壓系數(shù)才能夠作為評價指標(biāo)；④在采礦過程中要盡可能降低對隔水巖體的擾動效應(yīng)，在解決這個問題上從采煤方法、開采規(guī)模、開采條件等方面進行了研究，最終得出的結(jié)論是減少或避免底板突水的開采方法有利于開采的安全進行；⑤確定煤層底板突水的主要因素，根據(jù)這些因素制定底板突水檢測預(yù)警系統(tǒng)來進行突水前兆預(yù)測和動態(tài)監(jiān)測，在葛泉礦1192工作面和東龐礦9103工作面的帶壓開采過程中運用了此技術(shù)達到了非常好的效果。

3、礦井構(gòu)造條件研究

礦井構(gòu)造規(guī)律的研究作為國內(nèi)外普遍存在的技術(shù)難題，對煤礦防治水的措施研究十分重要。礦井構(gòu)造規(guī)律的研究首先要系統(tǒng)的分析礦井構(gòu)造分布、組合規(guī)律、不同序次、性質(zhì)、級別的礦井構(gòu)造分布特征，目前作為礦井構(gòu)造規(guī)律研究的主要方法有分維方法，在楊振忠等人對《復(fù)雜水文地質(zhì)條件下組煤開采防治水技術(shù)研究》一文中就楊村煤礦的開采中就構(gòu)造條件進行了研究。在對礦井復(fù)雜程度進行定量評價的中需要通過測定的一些定量指標(biāo)對構(gòu)造復(fù)雜程度進行分區(qū)分級。在構(gòu)造規(guī)律研究的基礎(chǔ)上可以采用有限元方法對構(gòu)造應(yīng)力條件的應(yīng)變特征進行模擬分析來確定礦井導(dǎo)水?dāng)鄬拥臉?gòu)造規(guī)律。

四、發(fā)展

1、帶壓開采防治水技術(shù)的研究發(fā)展

作為目前大埋深復(fù)雜水文地質(zhì)條件的工作面防治水技術(shù)的研究中重要的解決途徑之一的帶壓開采防治水技術(shù)，可以從完善突水系數(shù)和帶壓系數(shù)技術(shù)下，發(fā)展帶壓開采安全評價技術(shù)體系。主要從帶壓安全開采的可靠性分析、數(shù)據(jù)倉庫的擴充、三維地質(zhì)建模技術(shù)以及可視化等方面來對帶壓開采安全評價技術(shù)的發(fā)展帶來新的途徑。為了采取更加準切的帶壓防治水技術(shù)，可以將帶壓條件分等級，根據(jù)隔水層帶壓條件、內(nèi)局部構(gòu)造、是否有斷裂層進行分級，從而采取更加專業(yè)的措施防治水。

2、建立成套的底板加固技術(shù)

有文獻表明，大采高工作面及巷道特殊區(qū)域的頂板管理利用注漿加固有良好的效果，地板加固技術(shù)能夠有效預(yù)防煤礦突水，有非常大的優(yōu)越性和實用性?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場環(huán)境，采用實驗室試驗和理論分析相結(jié)合的方法來建立合理的成套地板加固技術(shù)。這樣可以對高水壓工作防治水提供可靠的技術(shù)保障。

五、結(jié)束語

在對大埋深復(fù)雜水文地質(zhì)條件工作面防治水技術(shù)研究下，能夠有效的改善目前深層開采的一些問題，以期能夠減少事故發(fā)生，提高經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 張長遠，陳建，宋小林等.周福寶帶壓注漿封孔技術(shù)的研宄應(yīng)用[J].煤炭工程，2011（3）.

[2] 朱永建，余偉健.構(gòu)造帶極+穩(wěn)定圍巖注漿加固效果數(shù)值分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（3）：14-16.

[3] 吳永平.特厚復(fù)雜煤層綜放開采技術(shù)研究[J].煤礦開采，2008（1）

[4] 呂霽，孫世國.特厚煤層綜放開采上覆巖層導(dǎo)水裂隙帶高度研究[J].中國煤炭，2009（1）.

[5] 李志軍，趙宏亮，徐春榮.罐子溝煤礦突水分析及防治措施[J].科技信息，2015（1）.

[6] 王金華.我國大采高綜采技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2006（1）.