蒙陜礦區(qū)深部侏羅紀(jì)煤田頂板水害防控技術(shù)現(xiàn)狀與展望

洪益青，祁和剛，丁 湘，王 洋，許 霞

(1.中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司,北京 100120； 2.中煤能源研究院有限責(zé)任公司, 西安 710054；3.中煤地質(zhì)工程總公司，北京 100040)

我國(guó)侏羅紀(jì)煤炭資源地質(zhì)儲(chǔ)量約占總量的60%，主要集中分布于西北地區(qū)，其中鄂爾多斯盆地煤炭資源探明儲(chǔ)量居全國(guó)首位。我國(guó)規(guī)劃的14個(gè)大型煤炭基地中有4個(gè)處于蒙、陜、甘、寧四省交界處。其中，處于蒙陜接壤區(qū)的陜北、神東兩大基地是現(xiàn)階段最具開(kāi)發(fā)潛力的煤炭主產(chǎn)區(qū)，已經(jīng)形成大規(guī)模開(kāi)發(fā)格局。隨著開(kāi)采強(qiáng)度加大，尤其是開(kāi)采水平的延伸，頂板水害問(wèn)題日益突出，突水災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，造成大量生命財(cái)產(chǎn)損失和負(fù)面社會(huì)影響，同時(shí)還嚴(yán)重制約著我國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略西移。蒙陜煤炭主產(chǎn)區(qū)深部頂板水害防控是亟待解決的重要科學(xué)技術(shù)難題。近10年來(lái)，圍繞這一難題，蒙陜礦區(qū)開(kāi)展了大量水文地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)勘探和防治水工程技術(shù)實(shí)踐工作。與此同時(shí)，在防治水理論、頂板水害形成機(jī)理、水害精準(zhǔn)防控技術(shù)研究等方面取得了重大進(jìn)展[1-4]。本文旨在總結(jié)階段性研究成果，展望下一步研究方向，梳理尚需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，以期為侏羅紀(jì)煤田頂板水害防控技術(shù)研究貢獻(xiàn)力量。

1 研究進(jìn)展和取得的成果

針對(duì)蒙陜礦區(qū)深部侏羅紀(jì)煤田面臨的嚴(yán)峻水害形勢(shì)和防治水瓶頸問(wèn)題，基于深部礦井埋藏深、水壓大、富水性強(qiáng)且不均一、含(隔)水層空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特殊的水文地質(zhì)條件，近年來(lái)，通過(guò)艱苦卓絕的努力，對(duì)深部侏羅紀(jì)煤田水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)不斷深入，逐步形成了適合本區(qū)的防治水技術(shù)體系。

1.1 沉積控水規(guī)律研究

近年來(lái)，針對(duì)蒙陜礦區(qū)深部侏羅系存在多相變、多旋回、漸進(jìn)式的沉積模式，同時(shí)受到古地理環(huán)境變遷，使礦井主要充水含水層的富水性極不均一，平面上的富水條帶和剖面上的富水砂巖透鏡體并存等問(wèn)題，通過(guò)與華北型石炭-二疊紀(jì)煤田構(gòu)造控水理論的比較研究，丁湘等人[1]提出沉積相和巖相古地理演化是本區(qū)礦井水文地質(zhì)條件和水害類型的客觀主控原因，并以鄂爾多斯侏羅紀(jì)聚煤盆地沉積地層架構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)位于煤田深部的呼吉爾特、納林河、榆橫等礦區(qū)典型礦井的侏羅系沉積相類型進(jìn)行了詳細(xì)劃分，掌握其沉積相特征、含(隔)水層空間展布形態(tài)、富水規(guī)律和水化學(xué)特征，并分析含水層的沉積體系和巖相古地理演化歷史對(duì)不同礦區(qū)典型水害類型的控制作用，掌握了深部侏羅紀(jì)煤田沉積控水規(guī)律，對(duì)頂板水害防治工作的展開(kāi)起到理論指導(dǎo)作用。

1.2 水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

1.2.1 煤層頂板涌(突)水分區(qū)預(yù)測(cè)方法

在解決華北型隱伏煤田頂板水害的研究過(guò)程中，武強(qiáng)教授[5]早在2000年就提出了煤層頂板水害評(píng)價(jià)的“三圖-雙預(yù)測(cè)法”。該方法從充水水源、通道和強(qiáng)度三大關(guān)鍵技術(shù)難題出發(fā)，定量地圈定出水害防控的重點(diǎn)“靶區(qū)”，為礦井水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供重要的理論指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，趙寶峰等人[6]根據(jù)我國(guó)深部侏羅紀(jì)煤田頂板含水層的沉積和構(gòu)造特征，選取了含水層的斷層分維值、褶皺分維值、粗砂巖厚度、砂巖厚度、砂巖層數(shù)和砂地比6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用灰色關(guān)聯(lián)度法分析了各評(píng)價(jià)指標(biāo)與富水性的相關(guān)性，并運(yùn)用語(yǔ)氣算子比較法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)含水層富水性進(jìn)行了分區(qū)評(píng)價(jià)。邸春生等人[7]基于沉積地質(zhì)條件，以井田為尺度開(kāi)展了含、隔水層沉積體系的精細(xì)劃分和富水性分區(qū)，并通過(guò)探查與生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)了劃分與分區(qū)方法的合理性，為井下探放水設(shè)計(jì)以及頂板水害防治提供了決策依據(jù)。

1.2.2 頂板涌水量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

由于深部侏羅系煤田頂板含水層通常為中-粗砂巖或砂礫巖，含水層厚度較大，富水性較強(qiáng)，當(dāng)工作面開(kāi)采產(chǎn)生的導(dǎo)水裂縫帶波及至含水層時(shí)，靜儲(chǔ)量的短時(shí)間釋放，表現(xiàn)為瞬時(shí)水量較大，衰減速度較快，殘余水量較小等特點(diǎn)。因此，劉洋等人[8-10]提出了動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量和靜態(tài)儲(chǔ)量疊加分析礦井涌水量的預(yù)測(cè)計(jì)算方法，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化與計(jì)算方法優(yōu)化對(duì)采煤工作面涌水量進(jìn)行了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。礦井涌水量是一個(gè)隨著礦井生產(chǎn)進(jìn)度的進(jìn)行而不斷動(dòng)態(tài)變化的量，預(yù)測(cè)礦井涌水量必須根據(jù)礦井的接續(xù)計(jì)劃和各采掘活動(dòng)點(diǎn)的出水量來(lái)預(yù)測(cè)，趙寶峰等人[11]提出的基于時(shí)空動(dòng)態(tài)的礦井涌水量精細(xì)預(yù)測(cè)方法充分考慮到了不同區(qū)段內(nèi)地層的富水性特征，利用這種方法預(yù)測(cè)的礦井涌水量更加符合實(shí)際情況。

1.3 充水規(guī)律與充水模式研究

鄂爾多斯深部侏羅紀(jì)煤田主要充水含水層為侏羅系上部以直羅組砂巖為主的孔隙-裂隙含水層，直羅組的沉積相、沉積環(huán)境演化、砂體空間展布等沉積地質(zhì)條件是控制本區(qū)深部礦井水文地質(zhì)條件的主要因素。楊建等人[12]研究頂板含水層的充水機(jī)理，分析其充水的一般規(guī)律，揭示了蒙陜礦區(qū)深部礦井工作面回采的充水規(guī)律，劃分了頂板含水層的充水模式。在采取了可控預(yù)疏放措施后，工作面采后涌水主要以動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量為主，涌水過(guò)程一般呈現(xiàn)臺(tái)階式增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了“消峰平谷”的防治水目標(biāo)。通過(guò)沉積富水條帶時(shí)，涌水量明顯抬升，對(duì)礦井建設(shè)與生產(chǎn)期水害進(jìn)行了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

1.4 頂板水害防控技術(shù)體系研究

丁湘等人[1]從井上下水文地質(zhì)條件精細(xì)探查、頂板水害監(jiān)測(cè)監(jiān)控方法、頂板水可控疏放與疏放水工程布置等方面開(kāi)展研究，形成了一整套深部侏羅系煤層開(kāi)采水害防控的方法和技術(shù)體系。首先，根據(jù)蒙陜接壤區(qū)深埋煤層頂板水文地質(zhì)特征，工作面疏放水目標(biāo)，提出頂板水疏放的量化指標(biāo)：①鉆孔總水量、水壓保持穩(wěn)定，鉆孔穩(wěn)定水量總量與動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量相當(dāng)，主要含水層疏降至不承壓狀態(tài)，變化幅度小于2%；②鉆孔穩(wěn)定總水量與本段動(dòng)態(tài)涌水量相差<10%(72h)；③分段疏放水總量-(本段計(jì)算動(dòng)態(tài)涌水量×疏放水時(shí)間)=本段靜儲(chǔ)量疏放量，靜儲(chǔ)量疏放量與計(jì)算靜儲(chǔ)量相差<10%。其次，研究制定了“綜合勘探，精細(xì)探查；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；統(tǒng)籌兼顧，優(yōu)化設(shè)計(jì)；可控疏放，消峰平谷”的水害防控技術(shù)路線。最終形成了一整套適合本區(qū)沉積地質(zhì)條件的水害防控技術(shù)與方法體系，基本排除了水害隱患，實(shí)現(xiàn)了工作面采后涌水量的“消峰平谷”，保障了礦井安全建設(shè)與生產(chǎn)。

2 存在的主要問(wèn)題與面臨的挑戰(zhàn)

雖然上述研究取得了一定成果，但是，隨著研究工作的進(jìn)一步深入和各個(gè)礦區(qū)水文地質(zhì)條件的進(jìn)一步揭露，新的問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，對(duì)深部侏羅紀(jì)煤田頂板水害的防治工作提出了更高要求。

2.1 沉積控水規(guī)律有待進(jìn)一步開(kāi)展系統(tǒng)性和理論化研究

沉積環(huán)境控制砂體類型，是決定含(隔)水層孔隙度和滲透率的重要因素。在對(duì)沉積環(huán)境分析的過(guò)程中，對(duì)三維地震、電法勘探等資料的解釋和利用程度不足，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有物探資料進(jìn)行進(jìn)一步梳理和精細(xì)解譯，并進(jìn)行沉積亞相和微相劃分，為進(jìn)一步準(zhǔn)確定位含水層提供資料基礎(chǔ)。巖相古地理、古地貌、古風(fēng)化殼、不整合接觸帶及斷裂構(gòu)造等因素對(duì)含水層富水性的影響程度認(rèn)識(shí)不足，應(yīng)在沉積控水規(guī)律研究的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行多因素回歸分析，系統(tǒng)研究上述因素對(duì)礦井水文地質(zhì)條件和充水規(guī)律的影響程度、尺度效應(yīng)和耦合效應(yīng)?；诔练e控水規(guī)律的含水層富水性分區(qū)是基于地下水賦存條件的靜態(tài)評(píng)價(jià)，下一步應(yīng)結(jié)合礦井充水機(jī)理和礦井涌水量進(jìn)行礦井充水強(qiáng)度分區(qū)評(píng)價(jià)，將沉積控水和多因素耦合控水規(guī)律理論化，更好的為頂板水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供理論指導(dǎo)。

2.2 采場(chǎng)涌水量大且煤水難以分流問(wèn)題亟待解決

影響蒙陜礦區(qū)深部侏羅紀(jì)煤田生產(chǎn)的主要充水含水層為直羅組中、下部砂巖孔隙裂隙含水層。該含水層在區(qū)域上普遍分布，厚度大，富水性強(qiáng)，頂板探放水鉆孔單孔涌水量達(dá)220m3/h，初始水壓達(dá)6MPa。如呼吉爾特礦區(qū)門克慶礦井首采工作面回采條件下，礦井涌水量已達(dá)2 100m3/h，其中首采工作面總水量已達(dá)1 067m3/h(包含工作面水量170m3/h、采空區(qū)密閉墻水量897m3/h)。同時(shí)，由于煤層傾角較小，底板呈寬緩的波狀起伏，且回采工作面推進(jìn)長(zhǎng)度大，易造成俯采段內(nèi)大量采空水和頂板淋水涌入，使得采場(chǎng)煤水混雜、煤質(zhì)變差，清淤、排水工作量大，惡化工作面作業(yè)環(huán)境的同時(shí)威脅設(shè)備安全與運(yùn)輸系統(tǒng)安全，嚴(yán)重制約了礦井的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，因此，迫切需要在礦井水區(qū)域治理、源頭截流、采場(chǎng)煤水分離與清濁分流等方面尋求突破，以保障礦井的安全生產(chǎn)和頂板水害的有效治理。

2.3 缺乏對(duì)礦井涌水量全周期動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與靜儲(chǔ)量充水過(guò)程的認(rèn)識(shí)

侏羅紀(jì)煤田礦井涌水量與礦井生產(chǎn)進(jìn)度、含水層靜儲(chǔ)量的釋放過(guò)程和動(dòng)態(tài)補(bǔ)給過(guò)程密切相關(guān)。目前，導(dǎo)致涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的主要原因是未充分考慮 “時(shí)間效應(yīng)”和“空間效應(yīng)”的共同影響，未考慮 “沉積控水”導(dǎo)致的頂板含水層空間極不均一性特征，未考慮含水層靜儲(chǔ)量、動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量在充水過(guò)程中的作用過(guò)程等。因此，礦井涌水量預(yù)測(cè)應(yīng)將“時(shí)空分區(qū)”與“動(dòng)靜儲(chǔ)量”相互疊加，在充分考慮含水層動(dòng)、靜儲(chǔ)量的同時(shí)，并分時(shí)段、分區(qū)段精細(xì)預(yù)測(cè)礦井涌水量。根據(jù)礦井的建井和生產(chǎn)接續(xù)計(jì)劃，選取若干時(shí)間關(guān)鍵點(diǎn)將預(yù)測(cè)期進(jìn)行時(shí)間分區(qū)，分別預(yù)測(cè)各時(shí)間分區(qū)內(nèi)井下不同位置的涌水量，其中在工作面回采階段，通過(guò)水文地質(zhì)參數(shù)和方法的比擬比選優(yōu)化，通過(guò)已采段和已回采工作面得到未采段和準(zhǔn)備工作面的涌水量數(shù)據(jù)。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)大流量放水試驗(yàn)，在獲取準(zhǔn)確水文地質(zhì)參數(shù)的同時(shí)，研究靜儲(chǔ)量與動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量的綜合充水作用過(guò)程，尤其是靜儲(chǔ)量中彈性釋水和重力釋水的作用過(guò)程。

2.4 缺乏區(qū)域性防控與水害治理的工程實(shí)踐

目前所采用的常規(guī)鉆孔逐個(gè)工作面疏放水方式鉆探工程量大，鉆孔在隔水層中的無(wú)效進(jìn)尺所占的比例高，且不利于集中排水，缺乏區(qū)域性防控與治理頂板水害的技術(shù)手段。若采用采區(qū)整體疏放水，即在地下水的補(bǔ)給方向，利用長(zhǎng)距離定向追蹤探放水工藝，采取“斷源截流、集中疏排、分區(qū)治理”的技術(shù)思路，可達(dá)到區(qū)域防控的水害治理目的，大幅度減少工作面采后涌水量。同時(shí)，從礦井生產(chǎn)布局、探放水工程布置、采掘時(shí)空安排等多方面探索以采區(qū)為單位大范圍治理頂板水害的方式和方法，形成適合本區(qū)的頂板水害區(qū)域治理模式。

2.5 缺乏覆巖破壞規(guī)律與充水強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性研究

蒙陜礦區(qū)深部礦井埋藏深度在500～700m，煤層頂板為巨厚堅(jiān)硬砂巖且不易自然垮落，抗壓強(qiáng)度在20～40MPa，抗壓強(qiáng)度是抗張強(qiáng)度的8～10倍，在這種特殊沉積地質(zhì)條件下，缺乏對(duì)覆巖破壞發(fā)育規(guī)律的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)以及與含水層充水強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)系研究。因此，采用井下測(cè)試、物探、鉆探和放水試驗(yàn)等手段，綜合探查頂板含水層空間富水規(guī)律和覆巖破壞規(guī)律，獲取準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，掌握覆巖破壞規(guī)律和充水強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性。

3 發(fā)展趨勢(shì)和研究展望

在水害治理理念上，蒙陜礦區(qū)水害防治做到由事故處置向超前治理、局部治理向區(qū)域治理、突水災(zāi)害預(yù)防向礦井水綜合治理、單一水害防治向水害與強(qiáng)礦壓復(fù)合災(zāi)害協(xié)同治理轉(zhuǎn)變的防治水思路是今后發(fā)展的大趨勢(shì)。

3.1 深入研究水害區(qū)域治理與立體防控技術(shù)

以“斷源截流、集中疏排、分區(qū)治理、上下聯(lián)動(dòng)”的水害防治原則，從礦井采掘布局、探放水工程布置、采掘時(shí)空安排、上下煤層水害立體防治、采空區(qū)調(diào)蓄與煤水分離等多項(xiàng)技術(shù)手段出發(fā)，實(shí)施區(qū)域治理與立體防控的頂板水害防治技術(shù)，以降低水害防治的噸煤成本，改善井下作業(yè)環(huán)境，增加企業(yè)生產(chǎn)效益，保障礦井安全開(kāi)采，主要發(fā)展方向可包括：

(1)基于沉積控水的區(qū)域截流水害防控技術(shù)研究。針對(duì)侏羅紀(jì)深部煤田頂板含水層平面上呈條帶分布的特征，按照“斷源截流、集中疏排、分區(qū)治理”的思路，提高疏放水效率，采用長(zhǎng)距離定向追蹤探放水技術(shù)和常規(guī)鉆探疏放水技術(shù)相結(jié)合，協(xié)調(diào)相鄰礦井防治水工程，優(yōu)化探放水工程布局，從礦井采掘布局、探放水工程布置、采掘時(shí)空安排等多方面探索以采區(qū)為單位大范圍治理頂板水害的方式和方法，形成適合本區(qū)域的頂板水害區(qū)域治理模式。

(2)上、下煤層聯(lián)合開(kāi)采與雙重水害分時(shí)立體防治。針對(duì)蒙陜礦區(qū)深部礦井沉積地質(zhì)條件，可實(shí)行上下煤層聯(lián)合開(kāi)采與雙重水害分時(shí)立體防治技術(shù)研究，通過(guò)合理的采掘布局，利用下部煤層巷道對(duì)上部煤層頂板含水層進(jìn)行水害治理，從而掩護(hù)上部煤層的掘進(jìn)和回采，同時(shí)利用上部煤層的采空區(qū)形成疏水廊道截流從而減少下部煤層回采過(guò)程中的涌水量。可主要通過(guò)研究低位長(zhǎng)、短鉆聯(lián)合泄水、生產(chǎn)布局與采掘接續(xù)的再調(diào)整以及排水系統(tǒng)優(yōu)化等技術(shù)方法，平衡上、下煤層回采中涌水量的相互關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)上、下煤層開(kāi)采過(guò)程中的涌水量協(xié)同控制，動(dòng)態(tài)調(diào)蓄。

(3)采場(chǎng)大流量落地水綜合治理技術(shù)。工作面回采過(guò)程中總是伴隨著煤泥水問(wèn)題，可圍繞三個(gè)方面進(jìn)行研究：一是通過(guò)區(qū)域截留、頂板疏放、采空區(qū)后方泄水等手段減少工作面落地水的水量，研究制定煤泥水量減少方案；二是利用采空區(qū)調(diào)蓄和對(duì)煤泥水的沉淀、吸附作用，以采空區(qū)作為過(guò)濾、凈化污水的載體，將井下排水直接注入采空區(qū)進(jìn)行初級(jí)凈化，然后再進(jìn)行二次處理后供井下及地面生產(chǎn)使用，制定采空區(qū)調(diào)蓄與煤水分流方案，達(dá)到采場(chǎng)煤水分離的效果；三是通過(guò)優(yōu)化礦井排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)清污分離，將未經(jīng)生產(chǎn)污染的采空水、疏放水、探放水、頂板淋水收集后供井上下使用，實(shí)現(xiàn)礦井水的循環(huán)利用，提高排水效率，降低礦井排水設(shè)備維護(hù)和水處理成本，實(shí)現(xiàn)礦井水綜合治理與礦井安全、高效、綠色開(kāi)采的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.2 深入研究巨厚砂巖水害與礦壓協(xié)同防治技術(shù)

針對(duì)水害與強(qiáng)礦壓復(fù)合災(zāi)害問(wèn)題，將定向順層長(zhǎng)鉆孔、水力壓裂技術(shù)應(yīng)用到復(fù)雜沉積條件下巨厚層砂巖水害與礦壓協(xié)同治理的研究當(dāng)中，研究深部侏羅紀(jì)煤田頂板特殊的沉積環(huán)境，分析含水層的主控因素及含富水特性，研究巨厚砂巖的組合特征及力學(xué)性質(zhì)。針對(duì)蒙陜礦區(qū)大采深、高礦壓、強(qiáng)富水的特殊條件下提出利用長(zhǎng)鉆孔、高水壓、強(qiáng)增透技術(shù)對(duì)巨厚砂巖進(jìn)行疏水卸壓和頂板弱化技術(shù)研究，同時(shí)開(kāi)展巨厚砂巖關(guān)鍵層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及煤水共采技術(shù)研究，從而形成水害與礦壓協(xié)同治理的關(guān)鍵技術(shù)體系。主要發(fā)展方向可包括：

(1)厚砂巖層下采煤礦壓顯現(xiàn)與充水規(guī)律研究。充分利用勘探及測(cè)試資料，認(rèn)真分析煤層頂板覆巖的組合結(jié)構(gòu)及巖石力學(xué)性質(zhì)，開(kāi)展關(guān)鍵層的富水性分區(qū)研究，掌握關(guān)鍵層的沉積相特征、厚度的空間展布及富水特征；開(kāi)展覆巖破壞規(guī)律性及“三帶”發(fā)育高度研究，結(jié)合礦井工作面回采過(guò)程中動(dòng)態(tài)礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、周期來(lái)壓的步距和來(lái)壓強(qiáng)度，綜合分析礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與頂板砂巖含水層的充水強(qiáng)度、沉積相特征及頂板巖石強(qiáng)度之間的控制性聯(lián)系。

(2)定向長(zhǎng)鉆孔、高壓增透、疏水卸壓技術(shù)研究。針對(duì)蒙陜礦區(qū)煤層頂板含水層厚度大、礦壓大、水壓高、大導(dǎo)高、富水性極不均一等復(fù)雜水文地質(zhì)條件以及工作面煤層頂板為厚層堅(jiān)硬砂巖且不易自然垮落等特點(diǎn)，采用定向長(zhǎng)鉆孔技術(shù)，增加鉆孔與巖層的接觸面積，同時(shí)在長(zhǎng)鉆孔內(nèi)利用本含水層水進(jìn)行高壓水壓裂，在巖層內(nèi)進(jìn)行再造裂隙，從而增加砂巖體的聯(lián)通性，使砂巖含水層水從弱徑向流變?yōu)閺?qiáng)徑向流，擴(kuò)大鉆孔的疏放水半徑，再利用短鉆孔進(jìn)行殘余水疏放與驗(yàn)證，從而達(dá)到快速疏水降壓的效果，減少工作面掘進(jìn)及回采過(guò)程的涌水量。同時(shí)，利用高壓水壓裂技術(shù)可對(duì)強(qiáng)含水層及巨厚砂巖關(guān)鍵層進(jìn)行重復(fù)壓裂，在巖石中再造裂隙，達(dá)到弱化頂板厚層砂巖的目的，降低巖石的抗壓與抗剪強(qiáng)度。

(3)上下聯(lián)合、水壓同治技術(shù)研究。針對(duì)蒙陜礦區(qū)深部礦井沉積地質(zhì)條件，可實(shí)行“上層卸壓、下層泄水”，實(shí)現(xiàn)水害與礦壓協(xié)同治理的理念。利用下部煤層巷道對(duì)上部煤層頂板進(jìn)行水害治理，從而掩護(hù)上部煤層的掘進(jìn)和回采；利用上部煤層的采空區(qū)進(jìn)行截流來(lái)保護(hù)下部煤層的掘進(jìn)與回采；同時(shí)利用上部煤層回采對(duì)其上覆巨厚砂巖進(jìn)行卸壓，消除下部煤層回采的礦壓動(dòng)力顯現(xiàn)威脅。通過(guò)時(shí)間和空間相互轉(zhuǎn)換，確定合理的開(kāi)拓布置與正確的開(kāi)采方法，實(shí)現(xiàn)煤水同采、水害與強(qiáng)礦壓災(zāi)害協(xié)同治理。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段取得的一系列研究成果對(duì)蒙陜礦區(qū)深部侏羅紀(jì)煤田防治水安全與礦井可持續(xù)發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，也進(jìn)一步凸顯了礦井水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)研究對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。目前，隨著研究區(qū)礦井相繼投產(chǎn)和開(kāi)拓布局逐步形成，礦區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)一步揭露，新的防治水問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，對(duì)研究工作提出了更高要求。需要系統(tǒng)地梳理總結(jié)本區(qū)水文地質(zhì)條件及防治水技術(shù)研究的得與失，提出新的研究方向，并通過(guò)學(xué)科交叉、理念創(chuàng)新、理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)技術(shù)水平的進(jìn)一步提高與升級(jí)換代，在為礦井防治水安全保駕護(hù)航的同時(shí)，著力在控水規(guī)律研究、頂板水害區(qū)域治理技術(shù)研究、礦井采掘布局和排水系統(tǒng)優(yōu)化、礦井水處理與資源化循環(huán)利用、礦井無(wú)害化生產(chǎn)等方面集成創(chuàng)新，為將蒙陜礦區(qū)侏羅紀(jì)煤炭資源主產(chǎn)區(qū)建成安全高效、綠色和諧、生態(tài)友好的煤炭生產(chǎn)基地貢獻(xiàn)力量。

[1]中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司，中煤科工集團(tuán)西安研究院有限責(zé)任公司.深部侏羅紀(jì)煤田沉積控水規(guī)律與水害防控技術(shù)體系研究成果報(bào)告[R].西安:中煤科工集團(tuán)西安研究院有限責(zé)任公司，2015.

[2]閆建華, 王朝引, 丁湘.鄂爾多斯侏羅系煤田水文地質(zhì)特征及防治水對(duì)策[J].建井技術(shù), 2013(6):36-39.

[3]楊建, 梁向陽(yáng), 丁湘.蒙陜接壤區(qū)深埋煤層開(kāi)發(fā)過(guò)程中礦井涌水量變化特征[J].煤田地質(zhì)與勘探, 2017, 45(4):97-101.

[4]靳德武.我國(guó)煤礦水害防治技術(shù)新進(jìn)展及其方法論思考[J].煤炭科學(xué)技術(shù), 2017, 45(5):141-147.

[5]武強(qiáng), 黃曉玲, 董東林,等.評(píng)價(jià)煤層頂板涌(突)水條件的“三圖-雙預(yù)測(cè)法”[J].煤炭學(xué)報(bào), 2000, 25(1):60-65.

[6]趙寶峰.基于含水層沉積和構(gòu)造特征的富水性分區(qū)[J].中國(guó)煤炭地質(zhì), 2015(4):30-34.

[7]邸春生, 丁湘, 黃浩.深埋侏羅系煤層頂板水探放技術(shù)實(shí)踐——以呼吉爾特礦區(qū)葫蘆素礦井為例[J].煤田地質(zhì)與勘探, 2016, 44(6):96-100.

[8]劉洋, 張幼振.淺埋煤層工作面涌水量預(yù)測(cè)方法研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào), 2010, 27(1):120-124.

[9]趙忠證.納林河礦區(qū)首采工作面涌水量計(jì)算研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2014(12):116-117.

[10]虎維岳.淺埋煤層回采中頂板含水層涌水量的時(shí)空動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)[J].煤田地質(zhì)與勘探, 2016, 44(5):91-96.

[11]趙寶峰, 牛光亮, 丁湘,等.基于時(shí)空分區(qū)的礦井涌水量預(yù)測(cè)方法研究[J].煤炭技術(shù), 2016, 35(12):155-157.

[12]楊建, 趙彩鳳.基于工作面頂板疏放水的含水層水力聯(lián)系研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保, 2015, 42(5):84-86.