矿井水害勘探与防治技术分析赵飞

发表时间:2020/5/9   来源:《工程管理前沿》2020年第6期   作者:赵飞
[导读] 本文主要以矿井水害勘探与防治技术分析为重点进行阐述
        【摘要】本文主要以矿井水害勘探与防治技术分析为重点进行阐述,结合当下矿井水害勘探与防治实际情况为依据,首先分析矿井水害勘探与防治现状,其次介绍矿井水害勘探思路,最后从隐蔽致灾勘探和治理、区域水防治、钻孔物探技术宣传几个方面深入说明并探讨矿井水害防治技术的有效创新,旨意在为相关研究提供参考资料。
        【关键词】矿井水害勘探 防治技术 有效措施
我国作为矿井水害比较严重的国家之一,即便最近几年安全资金投入力度有所加大,矿井安全生产形势备受关注,然而以煤矿为主的重大透水事故频繁产生,矿井防治工作日益严峻。而在煤炭开采强度增加背景下,浅层可采煤炭储备量逐步减少,深部开采矿井作业受到水害的影响,因此强化矿井水害勘探工作,针对性的实施防治技术产生较大的现实意义和价值。针对矿井水害勘探和防治技术的应用,以下为笔者给予的分析和建议。
        一、矿井水害勘探与防治现状
煤炭开采在高压水与高地应力的作用下进行,开采期间涉及的小型地质构造和小规模隐伏陷落柱引出矿井突水的可能性较大,目前探测技术针对小型地质构造探测相对困难。矿井水害防治技术不能适应矿井安全生产需求,主要如下:
首先是矿井深部陷落柱存在较强导水性,发展为矿井突水事故产生的集中因素,现有的探测技术无法准确找到陷落柱;其次是深部开采过程中钻孔施工存在困难,往往表现埋钻与卡钻现象,钻孔施工时间比较长,勘探距离短一些,尤其是不利于小规模地质构造探测,井下误揭时会造成突水事故【1】;最后是矿井井下水治理要建立人力、物力等资源的基础之上,和矿井原有具备的紧张采掘现象互相冲突。这些因素的产生引出井下水治理成效不够显著,且井下工作环境不够优越,降低井下水治理工作的成效。
        二、矿井水害勘探思路
(一)引进地下水研究理念。传统的煤炭水文地质勘探总是围绕水文地质钻孔涌水情况加以判定。因为地下含水层内水分布尚未均匀化,水文地质勘探结果会产生片面的结论。分析矿井井下水文地质条件,要把整个勘探范围和古地层沉降体系、地表水体系和岩溶水体系存在关联,确定勘探趋于在多个体系中占据的位置,整体判断是否会受到水害影响【2】。对于过水断面与井田地表标高整体影响,尤其是排泄区与岩溶水体系比较发达的矿区,这些都会增加矿井涌水量。如果矿井开采煤田和地表水关联比较密切,那么矿井水治理难度和水害治理经济投放要多一些,因此要巧妙的引进地下水研究理念。
(二)更新水文地质勘探技术方式。传统的矿井水文地质勘探方式相对单一化,集中围绕抽水实验和测井技术进行。在我国东部开采区域开采深度超过千米的情况下,单一化的地质勘探技术便不能适应繁琐地下水条件需求【3】。最近几年遥感技术水文地质勘探和外界条件同位素、水化学同位素、地球物理勘探等技术,都可以全方位的增强矿井水文地质勘探水平。另外遥感水文地质勘探和地面物探研究调查的前提下,初步了解矿井井田地表与地下水体系径流情况,确定井下含水层存在的充水性质,之后围绕钻探与抽水试验等工程,结合取样结果整理地质勘探资料,描绘水文地质勘探隔水层对比图、含水层厚度对应的值线图与地下脆性岩层和塑性岩层比值图等,阐述勘探岩层岩性。基于丰富的基础资料,详细了解水化学场与勘探区域地下水流场,同时结合分析结果完善水化学图与地下水流场图,详尽的掌握勘探地区地下补给径流排泄现象。
(三)优化矿井水害预测评价技术。传统模式下的矿井水害预测按照对比法与解析法开展,因为矿井条件相对复杂,预测结果的可靠性无法保障,现阶段水害预测评价重点选择三维地质模型建立的形式,直观化的预测井下开采矿井涌水状态,深入的认知矿区水文地质特征。在多样化水文地质勘探数据中得到地学信息,给井下含水层充准确判断和开采矿井遇到的危险提供评估支撑。然而水位地质勘探信息往往比较零散,且信息存在局限性【4】。

直接选择上述信息加以预测,通常情况下只是会得到表面化的结果。选择含税层富水评价法和脆弱性指标法,按照数学模型给予取得的地学数据加以深入统计模拟和叠加,达到现场条件预测的确切的结果。
        三、矿井水害防治技术的有效创新
(一)隐蔽致灾勘探和治理。矿井采空地区属于一种隐蔽的灾害引起因素,要想细致的勘探隐蔽致灾条件,要选择物探先行、钻探验证整体探测技术模式,最终完成判断,必要情况下开展疏放水工作。与此同时物探成为探查灾害的技术方式,发挥较强作用。在多年的进展之下,我国建设地表、井下、巷道立体勘探技术,要圈定好地质异常体【5】,从而进行钻孔验证。另外针对开采造成覆岩变形破坏探测技术,要注重勘探开采裂隙带发育高度,结合开采区岩层岩性参数,选择数值模拟技术方式,更加直观化的控制裂隙带高度,采用多种方法对陷落柱治理效果进行了检验,包括检查孔观察、水量观测、水质分析对比等方法,通过注浆形成“封堵塞”,确保矿井开采安全,此方法在平朔井工一矿隐伏陷落柱治理工程和东坡矿奥灰水治理工程中得到很好的验证。
(三)区域水防治。现在地面区域防治技术已经产生,此项技术按照大功率千米钻机完成防治井下水,也就是明确地面施工钻孔的目标层位后,开展清晰化的钻进目标层位方案,最后以水平方向进行钻进,借助地面注浆手段改造现有的含水层,降低井下突出事故。此种新型技术基于时间层面,在过程治理转变为超前治理;基于空间层面,在井下作业转变为地面作业,完成区域水防治处理。
(三)钻孔物探技术宣传。矿井作业中,和地质异常体临近的探勘工程针对确保井下安全生产具备较大作用。通常处理方式是首先开展物探活动,之后选择钻孔加以验证。近些年产生的井下超前探放水技术,首先钻孔施工,之后安设物探探头,探测好钻孔镀金20-30米范围之中的地质情况,技术优势便是控制井下物探存在干扰因素,提高矿井水害防治效果【6】。
        结束语
综上所述,矿井水害勘探与防治技术研究课题的开展具有重要意义和价值,在矿井水害的问题处理上,相关人员要全面明确水害勘探要点,采取有效的防治技术进行水害预防,采用矿井灾害综合治理、区域化,减少矿井水害产生几率,强化矿井水害的预防和处理实效性。
        【参考文献】
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[2]孙肖. 矿井水害防治技术研究进展分析%Analysis on Research Progress of Mine Water Damage Prevention Technology[J]. 能源与节能, 2019, 000(004):130-131.
[3]王明明. 工作面顶、底板承压含水层水害防治技术分析[J]. 江西煤炭科技, 2019(2):207-209.
[4]包国臣. 地质勘查中水文地质问题分析及灾害防治[J]. 明日, 2018(24):92-92.
[5]李晓龙, 张红强, 郝世俊, et al. 渭北某矿井底板奥灰水害防治定向钻孔施工关键技术[C]// 中国煤炭学会钻探工程专业委员会2018年钻探工程学术研讨会. 0.
[6]弓美疆. 复杂水文地质工作面开采综合防治水技术%Comprehensive Water Control Technology for Mining in Complex Hydrogeological Working Face[J]. 能源与节能, 2019, 000(005):127-128.
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