礦井探放水工程技術(shù)創(chuàng)新研究

[摘 ?要]在礦井生產(chǎn)中，礦井滲水是非常容易發(fā)生的情況。因此，要想保證生產(chǎn)安全，就需要通過礦井探放水降低危險(xiǎn)。從礦井探放水工程的實(shí)際操作出發(fā)，分析如何更好地進(jìn)行礦井探放水工作，

[關(guān)鍵詞]探放水;水源;技術(shù)創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TD3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）22-0369-01

在礦井生產(chǎn)中，如果存在井下出水的情況，則很容易造成井下事故。近年來，由于井下出水造成的礦井災(zāi)難頻發(fā)，給我國煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。我國多數(shù)礦區(qū)周圍存在許多小礦井，但由于缺乏合理管理，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中非常容易發(fā)生越界事件，造成許多礦井產(chǎn)生積水，這給我國多數(shù)礦區(qū)及其周圍小礦井的正常生產(chǎn)帶來了極大的威脅。因此，治理積水在礦井工作中是非常重要的，而加強(qiáng)相應(yīng)的礦井探放水工作也是非常重要的。

1 礦井水文地質(zhì)條件分析

（1）井田邊界及其水力性質(zhì)

井田位于烏蘭木倫河中游東岸，地形北東高，西南低，大氣降水后，雨水除滲入地下外，沿溝谷逕流到烏蘭木倫河。

根據(jù)地下水賦存條件和水力特征，將該井田含水層分為新生界松散層孔隙潛水和中生界碎屑巖裂隙水。由煤層自燃所形成的燒變巖，裂隙率高達(dá)10-30%左右，為地下水的賦存、運(yùn)移創(chuàng)造了有利條件，形成裂隙孔洞潛水。

松散層含水層主要接受大氣降水補(bǔ)給，井田內(nèi)風(fēng)沙灘地、黃土梁，剝蝕丘陵與溝谷相間的地形地貌，以及基巖的古地形等因素控制了地下水的形成、分布、逕流和排泄條件，多以下降泉的形式補(bǔ)給地表，流向?yàn)跆m木倫河。

開采12、22上和22煤層時(shí)，薩拉烏素組潛水能進(jìn)入礦井，該含水層富水性強(qiáng)，儲(chǔ)存量較大，導(dǎo)水性能好，在冒落帶危險(xiǎn)區(qū)以孔隙水為主。

（2）含水層

井田內(nèi)含水層有3層：

1）上更新統(tǒng)薩拉烏素組孔隙潛水，巖性為中、細(xì)粉砂組成，厚20～50m，單位涌水量0.369～1.393 L/s·m，滲透系數(shù)3.89～9.87 m/d，富水性好。

2）中侏羅統(tǒng)直羅組裂隙潛水，巖性為中、粗粒長石石英砂巖，一般36.76 m，單位涌水量0.00713 L/s·m，滲透系數(shù)0.454 m/d，富水性一般。

3）中下侏羅系延安組裂隙潛水，由中、細(xì)粒砂巖組成，厚度一般172.18 m，單位涌水量0.00086-0.01212 L/s·m，滲透系數(shù)0.00256-0.286 m/d，富水性弱。

（3）隔水層

井田內(nèi)主要隔水層為第三系紅土，厚0-6m，平均1.70m，巖性為淺紅色、棕紅色粉砂質(zhì)粘土、亞粘土和鈣質(zhì)結(jié)核層互層。較致密，隔水性較好。

（4）礦井充水條件

1）充水水源

a）開采12、22上、22煤層時(shí)，松散層含水層是礦井充水的水源之一。

12煤層三盤區(qū)柳根溝區(qū)段上覆基巖較薄，最薄處小于10m，松散含水層較厚，0.6-29.68m，砂礫石層發(fā)育，該區(qū)段12煤及以上煤層發(fā)生自燃使圍巖形成燒變巖，成條帶狀分布，基巖裂隙發(fā)育，易于接受大氣降水及砂層水的轉(zhuǎn)化徑流補(bǔ)給，富水性較強(qiáng)，對(duì)12開采有一定的影響。

在22上煤層二盤區(qū)考考賴溝區(qū)段，松散層厚度6.28-74.98m，含水層較厚0-37.23m，砂礫石層發(fā)育，煤層上覆基巖較薄，富水性較好，靜儲(chǔ)量大，對(duì)該煤層開采有一定的影響。

22煤層三盤區(qū)柳根溝古沖溝段上覆松散含水層較厚，5-57.44m，含水層較厚2.0-45.25m，富水性較強(qiáng)，對(duì)22開采有一定的影響。

b）頂板基巖裂隙水是礦床充水的水源之一。因基巖較厚區(qū)段，富水性弱，水量較小，對(duì)開采12、22上、22煤層威脅不大。

c）礦井及小窯老空水積水。當(dāng)在礦井及小窯老空水附近開采時(shí)，對(duì)工作面掘進(jìn)及回采有一定的影響。

2）充水通道

基巖裂隙是主要的充水通道。由于考考賴溝區(qū)段22上煤上覆基巖厚度較薄，柳根溝段12煤層火燒，上覆基巖較薄，裂隙發(fā)育，裂隙率高達(dá)10-30%左右。其上覆松散含水層較厚，礫石層發(fā)育，為地下水的賦存、運(yùn)移創(chuàng)造了有利條件，形成裂隙孔洞潛水，在回采該區(qū)域下覆煤層過程中，上部松散層含水層及基巖裂隙水會(huì)導(dǎo)入工作面，工作面涌水量會(huì)增大;隨著基巖厚度的增大，裂隙減少，巖石膠結(jié)致密，地下水滲透緩慢，富水性也較差。

2 礦井探放水工作的原則

在進(jìn)行礦井生產(chǎn)時(shí)，必須探究和分析礦井情況。結(jié)合實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了需要進(jìn)行探放水礦井的挖掘情況，一般情況下，礦井探放水要遵循“有疑必探，先探后掘”的開采原則。必須進(jìn)行探水的常見情況包括以下 6 種：①當(dāng)水快淹至煤窖時(shí)，必須進(jìn)行探放水，尤其是在一些老窖和空窖，這類礦井的事故率非常高;②當(dāng)采掘必須經(jīng)過含水裂縫密集帶或溶洞前，需要進(jìn)行探水;③當(dāng)采掘接近防水煤柱時(shí)，需要進(jìn)行探水，以保證煤柱尺寸的精確性;④在礦井施工過程中，如果前方出現(xiàn)滲水，則要停止工作，立即開展探水處理;⑤當(dāng)采掘工作處于非常復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境時(shí)，要進(jìn)行探放水工作，避免突發(fā)狀況的發(fā)生;⑥當(dāng)接近河流、湖泊等地下水源的發(fā)源地時(shí)，應(yīng)重視探放水工作，防止因過度靠近水源地而產(chǎn)生危險(xiǎn)。雖然探放水無法準(zhǔn)確定位每一個(gè)可能引發(fā)危險(xiǎn)的水害點(diǎn)，但通過采取遵循一定的探放原則，將會(huì)對(duì)礦井安全生產(chǎn)有非常大的幫助。

3 礦井探放水的準(zhǔn)備工作

礦井探放水工作并不簡單，且因造成礦井出水的原因很多，這也增加了探放水工作的難度。因此，進(jìn)行礦井探放水工作前，應(yīng)做好前期的準(zhǔn)備工作。在探放水前，需要對(duì)探測區(qū)的水文狀況有一定的了解，觀測工作區(qū)的積水深度、積水量，并做好精準(zhǔn)的記錄，同時(shí)，也要合理分析采掘工作區(qū)與周圍斷層的構(gòu)造關(guān)系，更要分析放水巷道的施工方向、次序、施工的規(guī)格和形式，了解探放水區(qū)積水位置與開采區(qū)的位置關(guān)系，從而使開采工作更好地避免積水的影響。同時(shí)，在開探水施工的過程中，一定要遵守安全工作制度，并動(dòng)態(tài)記錄工作情況，以提高探放水工作的安全性和準(zhǔn)確性。

4 探放水工程實(shí)踐中的類型和工作要求

礦井下的地質(zhì)情況復(fù)雜，能造成礦井水害的危害類型較多，且由不同的地質(zhì)情況決定。因此，進(jìn)行探放水工作時(shí)，也會(huì)有不同的類型和要求。

4.1 探放老空水

在煤礦生產(chǎn)中，需要一定的采掘巷道，而有些巷道在利用后會(huì)被棄，這樣的礦井和煤礦巷道在長期廢棄的狀態(tài)下非常容易產(chǎn)生積水，且積水的面積較大、形狀不規(guī)則，有的巷道甚至能達(dá)到數(shù)百萬立方米的積水，在此情況下，一旦出現(xiàn)缺口，則非常容易釀成水淹災(zāi)害。在進(jìn)行采掘工作時(shí)，如果沒有對(duì)廢棄巷道進(jìn)行探放水處理，則很容易發(fā)生事故。因此，在探放老空水時(shí)，需要符合一定的要求。在進(jìn)行老空區(qū)的積水探放時(shí)，要采取積極態(tài)度，一般情況下，排放老空水并不會(huì)對(duì)礦區(qū)的整體排水設(shè)備造成壓力，且當(dāng)老空區(qū)內(nèi)的積水靠近大量的煤炭區(qū)時(shí)，排放老空水可有效避免開采危險(xiǎn)。如果老空區(qū)的水量較大，一次性排放有困難時(shí)，則可先對(duì)老空區(qū)和工作區(qū)進(jìn)行隔斷處理，再在開采工作開始后進(jìn)行排水處理。同時(shí)，要注意的是，由于老空區(qū)的積水時(shí)間較長，水中含有的酸性物質(zhì)較多，為了保護(hù)排水設(shè)備，應(yīng)先稀釋老空水再排放。此外，如果老空區(qū)的積水量較大，則水壓也較大，針對(duì)這種情況，應(yīng)先減壓處理再排放老空水。

4.2 探放斷層水

斷層水不同于老空水，斷層水較容易產(chǎn)生突水。開采區(qū)的地質(zhì)情況比較復(fù)雜，斷裂層較多，如果斷裂層靠近水源，則容易發(fā)生突水，進(jìn)而造成施工危險(xiǎn)，但并不是所有斷層都需要進(jìn)行探放斷層水。常見的需要進(jìn)行探放斷層水的情況包括：①當(dāng)開掘巷道附近有斷裂層，但位置和方向不清楚，且有可能導(dǎo)致突水情況發(fā)生時(shí)，需要進(jìn)行探放水工作;②當(dāng)隔水層厚度和水壓值都處于臨界值時(shí)，需要進(jìn)行探放水工作;③采掘區(qū)與斷水層的距離<60 m 或突水系數(shù)>0.06 時(shí)，一旦操作不慎，則發(fā)生危險(xiǎn)的概率非常高;④當(dāng)開采區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜，且涵水層的水壓>3 MPa 時(shí)，發(fā)生突水的危險(xiǎn)系數(shù)較高。在進(jìn)行斷層水的探放工作時(shí)，一定要根據(jù)合理的方法進(jìn)行，在最大限度上控制探放斷水層的危險(xiǎn)。同時(shí)，也要重視探放陷落柱水的工作。煤層下含有豐富的礦物質(zhì)層，部分為狀態(tài)酸鹽層，且形成了水巖溶陷落柱，這樣的陷落柱屬于突水薄弱帶。在采掘過程中，如果破壞了這樣的斷裂帶，則容易造成突水或淹井事故。因此，探放陷落柱時(shí)必須注意。

5 結(jié)束語

在礦井探放水實(shí)踐的過程中，要加強(qiáng)管理，并結(jié)合實(shí)際情況分析處理。探放水時(shí)的突發(fā)狀況較多，且這些情況會(huì)直接影響生產(chǎn)安全。因此，要爭取利用更好的方法使探放水工程更合理、更安全。

作者簡介：

袁旺（1986-），內(nèi)蒙古人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榈V井探放水技術(shù)與水害監(jiān)測方面。