煤礦防治水工作面臨的常見問(wèn)題淺析

何銀岐

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求不斷增加，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，煤炭在能源中仍占有70%以上的比例。近些年煤礦的開采過(guò)程中，面臨的安全問(wèn)題越來(lái)越多，尤其在煤礦防治水方面曾引發(fā)了多起惡性事故。本文主要以煤礦防水工作面臨的新問(wèn)題做一簡(jiǎn)單介紹，并提出解決意見供參考。

Abstract： As the strength of the national economy continues to grow， the demand for energy is increasing. According to China's actual situation， coal still accounts for more than 70% of energy.? In the mining process of coal mines in recent years， there have been more and more safety problems， especially in coal mines， which have caused many vicious accidents.? The weight of this paper is mainly a brief introduction to the new problems faced by coal mine waterproofing work， and proposes solutions for reference.

關(guān)鍵詞：煤礦防治水;新問(wèn)題;工作方向

Key words： coal mine water control;new problems;work direction

中圖分類號(hào)：TD745? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）29-0045-02

0? 引言

隨著煤礦開采技術(shù)的不斷進(jìn)步和煤礦開采條件的不斷變化，煤礦企業(yè)防治水工作也會(huì)面臨著新的問(wèn)題。本文主要以我國(guó)部分煤礦的特點(diǎn)進(jìn)行分析闡述。

1? 煤礦開采防治水工作面臨的新問(wèn)題

隨著煤礦開采新技術(shù)應(yīng)用，機(jī)械化水平提高，部分煤礦產(chǎn)能大幅提升，一些老礦區(qū)的開采強(qiáng)度不斷加大，導(dǎo)致煤礦防治水工作出現(xiàn)了以前沒(méi)有的一些新問(wèn)題。

1.1 井口及工業(yè)場(chǎng)地的地表防治水問(wèn)題

近年來(lái)，多數(shù)煤礦建在山區(qū)，工業(yè)廣場(chǎng)大多處在山谷溝壑之間。受地理?xiàng)l件限制，在來(lái)整場(chǎng)地時(shí)會(huì)堵塞河道，造成排水不暢。當(dāng)遇到強(qiáng)降水天氣時(shí)經(jīng)常會(huì)有洪水淹井的事故發(fā)生。主要原因是在礦建選址時(shí)，主要參考當(dāng)?shù)氐暮樗罡吆樗蛔鳛橐罁?jù)，不是以建成之后對(duì)地形地貌改變后，工業(yè)集群而產(chǎn)生的匯水的流量的大小作為參考依據(jù)。煤礦建設(shè)，井下工程投入占比很大，地面工業(yè)廣場(chǎng)建設(shè)大多根據(jù)地形，依山就勢(shì)的布置，往往后期的排水條件的變化會(huì)考慮不周。多數(shù)煤礦企業(yè)為了節(jié)約場(chǎng)地資源，大多采用涵洞的方式進(jìn)行排水作業(yè)，但是涵洞排水能力十分有限，在洪災(zāi)多發(fā)季節(jié)，經(jīng)常會(huì)因泥沙、垃圾、樹木雜物等的物質(zhì)因?yàn)楹樗鼟吨砣攵l(fā)生涵洞堵塞，從而使得涵洞無(wú)法正常進(jìn)行排水作業(yè)，從而洪水漫流造成淹井事故。近年來(lái)，極端天氣日益增多，溝谷匯水造成的礦井水害事故的風(fēng)險(xiǎn)在不斷上升。

1.2 多煤層開采后地質(zhì)災(zāi)害及地表匯水威脅的問(wèn)題

我國(guó)大部分礦區(qū)都有多層煤疊加賦存，可采煤層從幾層到幾十層，累計(jì)可采厚度從幾米到幾十米、上百米。這些礦區(qū)大都開采歷史較長(zhǎng)，由于過(guò)去開采技術(shù)有限，大都只開采了露頭部分，且回采率極低，造成大量煤炭資源損失，并形成了很多采空區(qū)，造成在表塌陷變形。隨著國(guó)家對(duì)煤炭資源需求增大，煤炭開采水平提升，煤礦的建設(shè)規(guī)模不斷加大，開采范圍、開采深度不斷增加，采場(chǎng)大多布置在歷史采空區(qū)的開采水平以下。采場(chǎng)范圍內(nèi)會(huì)時(shí)常出現(xiàn)老窯。大部分老空區(qū)距離地表較淺，開采以后會(huì)出現(xiàn)頂部的裂縫帶與地表溝谷連通，會(huì)導(dǎo)致地表開采后上覆圍巖塌陷造成老空區(qū)積水、地表水潰入井下造成事故。尤以厚煤層開采更是嚴(yán)重。

1.3 放頂煤及大采高開采帶來(lái)的水害隱患問(wèn)題

在煤炭開采中，多采用下行開采，隨著上層煤層的逐漸開采，開采水平會(huì)不斷延深。近年來(lái)，對(duì)于厚煤層開采普遍采用大采高或是綜采放頂煤開采工藝。這兩種開采工藝導(dǎo)致的頂板冒落帶、裂縫帶高度的增大。目前，我國(guó)還是沒(méi)有比較準(zhǔn)確的檢測(cè)預(yù)測(cè)方法或手段，而且大多數(shù)煤礦企業(yè)又缺乏頂板冒落帶、裂縫帶發(fā)育高度的相關(guān)研究。并且較厚的煤層在開采后導(dǎo)致的地面塌陷變形也是比較嚴(yán)重的，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致開采后的導(dǎo)水裂隙帶與強(qiáng)含水層、采空區(qū)的積水以及地表的匯水連通，造成礦井水災(zāi)。而這個(gè)問(wèn)題對(duì)于防治水工作的正常開展有很大的影響：①會(huì)導(dǎo)致礦井涌水量的分析不能夠準(zhǔn)確，無(wú)法反映礦井開采后的實(shí)際涌水量情況，導(dǎo)致設(shè)計(jì)排水能力足;②煤礦設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)防水煤柱時(shí)未充分考慮到厚煤層開采后巖體移動(dòng)的問(wèn)題，導(dǎo)致防水煤柱設(shè)計(jì)偏小，防水煤柱的安全有效性不能保證，等等其他問(wèn)題。

1.4 抽冒工作帶來(lái)的水害風(fēng)險(xiǎn)

抽冒是指在厚煤層淺部、傾角較大的煤層以及斷層破碎帶和基巖風(fēng)化帶附近開采時(shí)，頂板的巖層或是煤層本身在較小的范圍之內(nèi)垮塌，冒落高度超過(guò)預(yù)計(jì)高度的現(xiàn)象。這種由于抽冒而帶來(lái)的水害問(wèn)題帶有強(qiáng)烈的地域特點(diǎn)。對(duì)于極易出現(xiàn)抽冒現(xiàn)象的地區(qū)，特別是在煤層埋藏較淺的地帶，地表匯聚大量水帶來(lái)的開采風(fēng)險(xiǎn)，要引起足夠的重視的。

1.5 富含水帶的開采引發(fā)的水害問(wèn)題

以山西的煤炭開采為例，由于山西幾個(gè)礦區(qū)分面奧陶紀(jì)石灰?guī)r層，這一層巖石的特點(diǎn)就是富水性強(qiáng)，且水壓水量都比較大。在煤貯存器開有過(guò)程中，需要穿過(guò)或揭露這層巖石。隨著開采深度的不斷增加，奧陶紀(jì)石灰?guī)r層水壓會(huì)大幅增大，會(huì)極大的危害煤礦有正常開采：①部分的煤礦對(duì)于開采區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況不清楚，缺乏相應(yīng)的地質(zhì)資料，摸不清奧陶紀(jì)石灰?guī)r層的空間位置，開采設(shè)計(jì)參數(shù)不準(zhǔn)確，采掘過(guò)程中無(wú)計(jì)劃揭露，造成水災(zāi);②對(duì)奧陶紀(jì)石灰?guī)r層的含水量估計(jì)不足，礦井排水時(shí)不足造成礦井水災(zāi)。

2? 防治對(duì)措與措施

面對(duì)煤炭開采過(guò)程中防治水方面存在的普遍問(wèn)題，煤礦企業(yè)要采取正確的應(yīng)對(duì)措施，避免事故發(fā)生。建議如下：

2.1 井口及工業(yè)場(chǎng)地的地表防治水建議

在丘陵或山區(qū)建設(shè)礦井時(shí)，選址要非常慎重。一是設(shè)計(jì)前要對(duì)擬建地點(diǎn)至少20公里范圍內(nèi)的地質(zhì)地形進(jìn)行分析，尤其對(duì)山勢(shì)較高或河流上游方向（以下簡(jiǎn)稱上游方向）進(jìn)行重點(diǎn)分析，搜集歷年洪水位資料，使工業(yè)立場(chǎng)標(biāo)高高于歷年洪水位。二是在上游方向建設(shè)排水溝壩或防水堤堰，并定期檢查維護(hù)，將上游可能出現(xiàn)的積水繞過(guò)工業(yè)廣場(chǎng)，導(dǎo)向下游，保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地安全。三是整體考慮地形情況，避免將工業(yè)廣場(chǎng)建在自然排洪溝谷中，并與之保持一定的安全距離。

2.2 多煤層開采后地質(zhì)災(zāi)害及地表匯水威脅的問(wèn)題

對(duì)于多煤層開采的老礦區(qū)，防治水工作要高度重視。一是收集老窯分布的相關(guān)資料，掌握老窯的分面區(qū)域，在開采之前對(duì)老窯積水進(jìn)行排放，防止老窯積水引發(fā)事故。二是進(jìn)行開采設(shè)計(jì)時(shí)，盡量避免在老窯分面區(qū)域進(jìn)行采掘活動(dòng)，必須進(jìn)行采掘時(shí)要留有足夠的安全距離。三是經(jīng)常觀察地表水體的水量變化情況，定期分析井下水質(zhì)變化，查找井下涌水與地表水體的水力聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取防范措施。四是經(jīng)常檢查煤層露頭以及地表嚴(yán)重塌陷區(qū)域，及時(shí)進(jìn)行治理，對(duì)于小井的井口、地表裂縫等要進(jìn)行統(tǒng)一的平整、壓實(shí)恢復(fù)植被，降雨及地表徑流自然排泄。根據(jù)不同地區(qū)，不同的破壞程度，重新對(duì)其地表的防排水系統(tǒng)進(jìn)行改造或是修建長(zhǎng)期的防排水系統(tǒng)，整體性提高該礦區(qū)的防排水能力，最大限度降低大氣降水以及地表水的滲漏補(bǔ)給。

2.3 放頂煤及大采高開采及抽冒工作帶來(lái)的水害隱患問(wèn)題

針對(duì)放頂煤大采高開采工藝及抽冒防治水工作主要做好以下幾點(diǎn)：①請(qǐng)相關(guān)地質(zhì)勘察部門通過(guò)地質(zhì)手段確定開采后的“三帶”發(fā)育高度，為防治水工作提供可靠的理論依據(jù)。②開采前在工作面上巷建設(shè)完善的排水系統(tǒng)，排水量要適當(dāng)放大，留有足夠的備用空間。③經(jīng)常對(duì)開采區(qū)域的地面進(jìn)行檢查，煤層露頭以及地表嚴(yán)重塌陷區(qū)域，及時(shí)進(jìn)行充填治理，防治地表水潰入井下。④開采過(guò)程中要選擇合理的開采順序，避免相鄰煤層開采過(guò)程應(yīng)力集中，造成防隔水煤柱失效。⑤在鄰近采空區(qū)進(jìn)行開采時(shí)要根據(jù)需要進(jìn)行探放水工作。

2.4 富含水帶的開采引發(fā)的水害問(wèn)題

針對(duì)強(qiáng)富含水帶的開采要做好以下幾點(diǎn)：①加強(qiáng)地質(zhì)工作，掌握開采范圍內(nèi)的地質(zhì)及構(gòu)造變化情況，摸清含水層的位置。②進(jìn)行開采設(shè)計(jì)時(shí)，盡量避開含水層并留有足夠的防隔水煤柱。③在揭露斷層或構(gòu)造帶時(shí)要預(yù)先判斷斷層的導(dǎo)水性，預(yù)測(cè)涌水量，提前做好預(yù)防措施。④必須揭露強(qiáng)含水層時(shí)要制定專項(xiàng)措施及應(yīng)急預(yù)案。

2.5 強(qiáng)化防排水工作，切實(shí)加強(qiáng)防排水系統(tǒng)建設(shè)

①根據(jù)實(shí)際需要，增設(shè)相關(guān)的排水設(shè)備，礦井主水倉(cāng)容量，主泵的排水能力符合相關(guān)要求。②加強(qiáng)地質(zhì)資料管理，結(jié)合采空區(qū)的位置，老井洞的積水特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)采掘工程。③針對(duì)新的涌水通道及儲(chǔ)水的因素，及時(shí)修編防治水設(shè)計(jì)，包括隔水、防水、控水以及引流的各項(xiàng)保障措施。④在積水區(qū)附近進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，要加強(qiáng)水情水害預(yù)測(cè)工作，及時(shí)開展探放水工作，確保安全生產(chǎn)。

2.6 建立地面積水區(qū)、老空區(qū)專項(xiàng)檔案

加強(qiáng)礦區(qū)內(nèi)地表水體及老空區(qū)的資料的收集，并定期對(duì)表水體范圍進(jìn)行測(cè)量，并及時(shí)填繪《井下下對(duì)照?qǐng)D》，對(duì)于礦井水害進(jìn)行早期預(yù)防。

收集資料的過(guò)程中，要重點(diǎn)收集老空區(qū)的范圍、空間位置以及以耳咽管開采過(guò)程的涌水量數(shù)據(jù)及其他地質(zhì)信息。對(duì)于信息不確定的范圍，要采用物探、鉆探等技術(shù)手段，進(jìn)行探查。通過(guò)全面的排查，劃定危險(xiǎn)區(qū)域，確定危險(xiǎn)等級(jí)。

3? 結(jié)束語(yǔ)

在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，煤炭資源都會(huì)在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。煤炭開采行業(yè)會(huì)有很大的發(fā)展空間。煤礦防治水工作在煤礦開采過(guò)程越來(lái)越重要。為保證礦井的安全平穩(wěn)發(fā)展，每個(gè)企業(yè)要結(jié)合各自實(shí)際情況在防治水工作中不斷探索，尋找適合自己的防治水管理模式。

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