礦井下綜掘工作面探放水技術(shù)研究與應(yīng)用

劉祥勝

摘要：我國(guó)試煤炭資源大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾年來(lái)中國(guó)煤炭開采巷道掘進(jìn)的施工技術(shù)已得到明顯改善，但種種客觀原因與主觀原因?qū)е旅旱V安全事故依然頻發(fā)。其中煤礦水害安全事故的概率也逐漸上升。就礦井綜掘工作面探放水技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：礦井下；綜掘工作面；探放水技術(shù)；研究與應(yīng)用

引言

煤礦生產(chǎn)過(guò)程中伴隨著淺部煤層消耗，深部煤層開采的施工過(guò)程中地質(zhì)水文條件將會(huì)更加復(fù)雜多變，因此生產(chǎn)安全問(wèn)題將會(huì)更加明顯突出。煤炭井下巷道掘進(jìn)施工中，根據(jù)有掘必探的原則，采用常規(guī)的短探短掘防治水方法施工，探放水占用掘進(jìn)時(shí)間較長(zhǎng)，造成掘進(jìn)進(jìn)度慢，探放水工作與快速掘進(jìn)矛盾凸顯。為此，考慮在保證礦井安全生產(chǎn)的前提下，對(duì)巷道掘進(jìn)期間的超前探放水方案進(jìn)行優(yōu)化。在煤礦井下綜掘工作面應(yīng)用先進(jìn)的探放水技術(shù)，就能為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。

1中國(guó)煤礦突水類型

1.1煤層頂板突水

采煤工作面頂板突水是煤層上覆蓋承壓水在采煤過(guò)程中由于頂板冒落、斷裂構(gòu)造等涌入面而導(dǎo)致的一種水害。煤層開采過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力改變、重新分布，從而使得圍巖遭到破壞，而當(dāng)裂縫導(dǎo)通頂板含水層時(shí)就有可能引發(fā)煤層頂板突出事故。煤層頂板突水安全事故是礦井內(nèi)出現(xiàn)概率較大的水文地質(zhì)災(zāi)害之一，由于其存在爆發(fā)性，因此對(duì)礦井安全造成的危害和影響十分巨大。

1.2煤層底板突水

煤層底板突水是一種常見(jiàn)自然災(zāi)害，主要以突發(fā)或緩發(fā)的形式進(jìn)入煤層工作面，從而導(dǎo)致礦井涌水量激增。煤層底板的隔水能力主要由上覆與下伏隔水層的厚度、穩(wěn)定性與抗拉強(qiáng)度決定。隔水層底板越厚，穩(wěn)定性越高，則開采冒落帶達(dá)不到強(qiáng)含水層或地表時(shí)，礦井涌水量少；隔水層完整性越高，則抗拉強(qiáng)度與隔水性能會(huì)更加優(yōu)越。

1.3斷層突水

煤礦斷層是礦井充水的必經(jīng)途徑。不論是何種類型的水體，都可能通過(guò)斷層進(jìn)入礦井。煤礦斷層突水主要是煤層頂板與底板存在含水層，且斷層帶導(dǎo)水裂隙帶與含水層相連接。

2綜掘工作面探放水技術(shù)的應(yīng)用

2.1綜掘工作面探放水技術(shù)的具體實(shí)施

a）河流與建筑物周圍的老空水探放，如果老空區(qū)位于建筑和河流旁邊，這種情況下是難度最大的。如果是正規(guī)的國(guó)家煤礦開采，在開采工作前都會(huì)先規(guī)劃出防隔水巖柱，保證開采工作的安全進(jìn)行。但是，有的煤礦會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)勘測(cè)不準(zhǔn)或設(shè)計(jì)隔水巖柱時(shí)未結(jié)合實(shí)際情況而設(shè)計(jì)不合理，隔水巖柱沒(méi)有發(fā)揮隔水效果，再加上老空水呈酸性，對(duì)建筑物有一定的腐蝕作用，當(dāng)老空水突發(fā)時(shí)就有可能會(huì)造成礦井及附近的建筑物塌陷的情況，所以除了設(shè)計(jì)合理的隔水巖柱外，還應(yīng)該要與建筑保持合適的距離才能防止事故的發(fā)生。老空水會(huì)對(duì)河流產(chǎn)生污染，影響人們的生活飲水。因此，當(dāng)老空水位于河流與建筑周圍，需要主動(dòng)探放老空水。先將每一個(gè)分散的老空區(qū)間基站的老空水探放到其他地點(diǎn)，然后再統(tǒng)一對(duì)其進(jìn)行探放；b）老空區(qū)積水相對(duì)較大，當(dāng)老空區(qū)的積水長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有進(jìn)行探放時(shí)，老空水積攢起來(lái)，如果遇到雨水天氣，這時(shí)是最容易引發(fā)老空水突水。一爆發(fā)起來(lái)猶如泄洪的水，來(lái)勢(shì)兇猛，勢(shì)不可擋。在積水較多時(shí)，礦井工作人員要提高警惕，及時(shí)探放水，還要注意探放水的效率，以免在探放水途中引發(fā)水災(zāi)，造成人員傷亡；c）老空區(qū)與施工現(xiàn)場(chǎng)距離較小，如果老空區(qū)與礦井施工現(xiàn)場(chǎng)距離較小，礦井工人是最容易受到老空水的侵害的。這時(shí)要注意探測(cè)清楚老空區(qū)的詳細(xì)地點(diǎn)，在傳統(tǒng)的探放技術(shù)上，適當(dāng)增多疏水通道，防止在探水時(shí)出現(xiàn)水災(zāi)而導(dǎo)致人員傷害。還要選取合適的探放水技術(shù)，否則對(duì)工作人員和環(huán)境都會(huì)造成傷害。

2.2鉆探安全保護(hù)措施

鉆探安全保護(hù)措施主要包括以下幾方面：a）檢查鉆探場(chǎng)地的支護(hù)與通風(fēng)情況，保證相關(guān)指標(biāo)符合施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后才可安裝鉆機(jī)；b）密切注意周圍環(huán)境，觀測(cè)是否有出水預(yù)兆或警示。如發(fā)現(xiàn)安裝鉆機(jī)地點(diǎn)與積水地點(diǎn)距離過(guò)近，無(wú)法保證探放水工作安全時(shí)，要實(shí)施加固防護(hù)措施并另尋安全地點(diǎn)開展探放水工作；c）在安裝鉆機(jī)探水前需強(qiáng)化鉆探地點(diǎn)周圍環(huán)境的巷道支護(hù)工作，并清理巷道，配置好相應(yīng)需求的排水溝；d）相關(guān)主要管理人員需要親自現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查，核實(shí)探水孔的位置、坡度、深度與數(shù)量等；e）鉆機(jī)安裝必須反復(fù)核實(shí)，嚴(yán)格按照停送電制度進(jìn)行。在開鉆前檢查立柱、孔口安全設(shè)備、巷道支護(hù)等。如出現(xiàn)意外情況需及時(shí)妥善處理后方可繼續(xù)進(jìn)行鉆探工作；f）鉆探過(guò)程中要注意判斷煤層厚度的變化并詳細(xì)記錄煤層深度。每當(dāng)鉆進(jìn)10m或需更換鉆具時(shí)，都需要進(jìn)行測(cè)量并核實(shí)孔洞深度。在完成前再進(jìn)行復(fù)核，避免由于孔洞深度差錯(cuò)而導(dǎo)致水害；g）在探水鉆進(jìn)前需安裝好孔口管道與控制閘閥，并開展耐壓試驗(yàn)，在得出水壓限制后才可進(jìn)行開展鉆探工作。如部分地點(diǎn)危險(xiǎn)度較高，可以設(shè)置相應(yīng)的安全躲避場(chǎng)所，并以探放水施工制度中的規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)安全通道；h）如果鉆孔內(nèi)水壓過(guò)大，則可以采用反壓及配置放噴裝置的方式來(lái)進(jìn)行。在探放老空積水前首先分析檢測(cè)其空間位置、積水量與水壓。如老空積水區(qū)高于探放水點(diǎn)位置時(shí)，僅可進(jìn)行打鉆孔探放水。探放水前需要撤離探放水點(diǎn)以下部位工作人員。在放水過(guò)程中要配置施工人員來(lái)監(jiān)督整個(gè)放水過(guò)程，核實(shí)放水量，直至老空水全部放完為止；i）鉆孔接近老空區(qū)時(shí)要注意是否可能有瓦斯或其它有害氣體。為此在探放水過(guò)程中需要有礦山救護(hù)隊(duì)員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督管理，對(duì)空氣中氣體成分進(jìn)行檢查。如果其中瓦斯或其它有害氣體的含量超標(biāo)，需立即停止鉆探行為，安排施工人員撤出并及時(shí)上報(bào)，妥善處理。如檢查發(fā)現(xiàn)有瓦斯或其它有毒物體噴出，應(yīng)該強(qiáng)化通風(fēng)系統(tǒng)工作，并用預(yù)先準(zhǔn)備好的黃泥、木塞將孔洞堵住。如情況危急無(wú)法處理，應(yīng)立即停止工作，安排施工人員撤離。

2.3放水與放水后掘進(jìn)的安全措施

當(dāng)探測(cè)到積水或存在水壓后應(yīng)及時(shí)核實(shí)積水?dāng)?shù)據(jù)，核實(shí)放水量與孔洞數(shù)量，調(diào)整排水能力。嚴(yán)格按照排水供電系統(tǒng)規(guī)程中的要求，將水倉(cāng)、水溝等處進(jìn)行徹底整理。在鉆孔放水前應(yīng)采用合理方式預(yù)估積水量，根據(jù)礦井排水能力與水倉(cāng)容積合理控制放水量。在放水過(guò)程中要設(shè)立專人監(jiān)督排水情況，密切監(jiān)控水量、水壓等數(shù)據(jù)，并做好記錄。如果水量突然出現(xiàn)劇變則需要高度重視，立即處理。派設(shè)專人監(jiān)視放水地點(diǎn)通風(fēng)情況，增加有害氣體檢測(cè)頻率，或根據(jù)實(shí)際條件添設(shè)瓦斯報(bào)警裝置。完成放水工作后，應(yīng)及時(shí)核算實(shí)際出水量與預(yù)估出水量的差距，并核實(shí)原因，防止積水殘留。

結(jié)語(yǔ)

在煤礦井綜掘工作面生產(chǎn)過(guò)程中，科學(xué)合理應(yīng)用探放水技術(shù)，對(duì)于確保巷道的安全掘進(jìn)及提高礦井的水害防治能力等有重要意義。煤礦井下綜掘工作面生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施探放水工程，確保了巷道的安全掘進(jìn)，并且避免了掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生意外突出事故，提高了礦井的水害防治能力。在煤礦井下綜掘工作面進(jìn)行探放水時(shí)，還需堅(jiān)持正常的探放水，必須保證探放水施工期間的安全。這就要求在探放水施工以前，提前對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)的積水情況（包括水量、水壓及有害氣體情況）進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)，并制定有針對(duì)性的應(yīng)急處置措施，對(duì)施工地點(diǎn)及采區(qū)的排水系統(tǒng)、排水能力進(jìn)行驗(yàn)證，保證排水系統(tǒng)完善、能力滿足需要，并備足封孔、堵水所需的器具和材料，確保一旦探透積水區(qū)，能夠及時(shí)堵水截流和疏排水，確保礦井防治水的安全。

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