褚夫祥
枣庄大兴矿业有限责任公司 山东省枣庄市 277500
摘要：目前，我国的经济的发展迅速，煤矿行业的发展也有了前所未有的提高。为解决巨厚砂岩含水层影响下特厚煤层综放开采过断层水害防治的技术难题，以煤矿首采面揭露的断层为例，采用槽波勘探CT成像、井下钻孔高位探查的手段对断层展布、含导水性和水害威胁进行了研究。针对该断层展布长、落差大、水害威胁严重的特点，研发了留设限高保护带、超前注浆加固、采空区涌水滞后分流等水害“A+B”综合防治技术。
关键词：综采工作面；综合防治水；技术应用；分析
引言
经过多年的发展，中国煤矿开采基本上已采用了综采技术。综采技术的应用使得煤矿生产的产量和安全性大幅度提高，其主要特点是采用了重型机电设备。为了保证开采的安全性，必须做好综采工作面的防治水工作。综采工作面发生水害不仅会影响到工作面的正常开采，还会影响到综采设备的使用寿命。因此，做好综采工作面的防治水工作尤为重要。虽然煤矿采用了多种防治水技术，但是工作面水害依然时有发生，给煤矿的安全生产带来了巨大的威胁。本文分析了煤矿综采工作面防治水存在的问题，并探讨了综合防治水技术在综采工作面的应用。
1概况
综采工艺是现代化矿井高效生产的主要手段之一，确保综采作业的持续性对矿井生产综合效益的获取至关重要。而地下水害作为井下回采作业中十分常见的灾害形式之一，一直以来都是威胁综采面生产安全的主要因素，实现对地下水害的有效防治对于矿井生产而言意义重大 。因此，综合运用多种现代化技术手段，探寻行之有效的水害综合防治技术，对矿井的持续发展起着不可替代的重要作用。
2综采工作面防治水工作中存在的问题
随着煤矿开采深度的增加，地下水的水压也越来越高，使得煤矿突水和透水事故频繁发生，给煤矿企业带来了巨大的损失。煤矿水害防治存在的问题主要有两方面，即：防治水理论不完善以及缺乏有效的防治水技术。
2.1防治水理论不完善
煤矿防治水不仅涉及到技术问题，还涉及到很多理论问题。虽然现在已经存在一些防治水理论，但都是针对某种特定的地质条件得出的，缺乏广泛的适用性。煤矿突水发生在什么条件下，与煤矿开采方式有何联系，这些机理尚不明确。很多情况下，煤矿水害的发生与地质构造存在很大的关系。正确地采用数学公式来表述这种水害状况，对于煤矿水害的防治具有重要意义。水害发生涉及到复杂的流固耦合问题，重点是要研究清楚水的来源，并对水压进行准确估计。很多情况下，很难获得煤矿水害发生时的现场数据，这给煤矿水害防治带来了巨大的困难。
2.2未建立完善的排水系统
完善的排水系统在煤炭排水过程中发挥着重要的作用。完善的排水系统可在一定程度上预防水害事故的发生。但如今一些规模较小的煤炭企业为减少资金投入在建设排水系统时并未依照国家相关规定。排水系统建设不符合标准就导致其无法发挥原有的作用，影响排水工作的正常进行。因此，在矿井建设之处就应当加强对其排水系统的建设，使矿井安全得到应有的保障。
2.3断层水害危险性分析
根据物探和钻探探查结果，DF29断层展布范围大，斜穿整个工作面;发育高度大，到达安定组;断层带宽带度达2～5m，裂隙发育导水性好;在无强含水层补给时候，该断层富水性差，影响较小。但当采动影响导致断层活化，进一步沟通巨厚洛河组砂岩含水层，断层带可成为良好的导水通道，给工作面造成严重的水害威胁。同时受断层影响，工作面在生产过程中仍存在顶板破碎带冒顶的风险。
2.4缺乏有效的防治水技术
煤矿防治水通常采用的方法有疏、 堵和注三种， 虽然原理比较简单， 但是施工起来比较困难， 其难点在于合适参数的选择。 若防治水施工的参数不合理， 不仅不能对水害进行防治， 还会诱发煤矿水害事故。 很多煤矿防治水参数的选取依赖于相邻矿井或以往的经验参数，例如注浆的时间、 钻孔的深度等。在实际防治水施工时， 岩层中的水压是变化的， 不是恒定的， 这导致很难保证选择的防治水措施能发挥其作用。 岩层中的水压不仅与水头有关， 还与煤层的开采强度有很大的关系。 这就造成防治水技术在施工时存在很大的困难。 水害区域综合防治通常应以采区、 大构造及水文地质单元为对象， 但在实际应用中受限于井下采掘交替紧张等， 很多时候在刚完成一个作业面的防治后便立即着手采掘作业， 这种情况下的水害区域综合防治仅实现了对作业面回采范围内水害问题的防治。
3现场应用及效果
3.1注浆孔止水
奥灰底板改造是利用高压将水泥浆液注入目标岩层，充填裂隙，注浆压力较大。在注浆孔的钻进过程中，如果不能及时有效止水，则容易形成废孔，影响工作面的正常生产。在成孔后，如果套管止水不严密，则容易造成跑浆，水泥浆液甚至有可能顶出套管，威胁施工人员安全。为此，在反复研究、多次试验的基础上，研发了高压止水装置。
3.2钻孔施工事故处理
（1）岩粉卡钻。由于注浆孔向下施工，岩粉容易在孔底沉积，造成卡钻，不仅影响钻进，而且成孔后影响注浆。可以在成孔之后利用注浆泵向孔内压水，将底部的岩粉冲出，防止卡钻。
（2）塌孔。在底板岩层破碎时，注浆孔施工过程中极易出现塌孔。在地质构造等岩性差的地段提前利用水泥浆液加固，提高岩层的强度，同时在软岩区域用水泥浆液冲孔，防止施工过程中塌孔。
3.3工程效果
注浆结束后，采用单孔压水试验、井下钻探、综合物探等方式对底板注浆效果进行检验，未发现水文地质异常区域，水泥浆液将底板隐伏导水通道填充，降低了奥灰水与采空区的水力联系，工作面回采过程中水量较小，无突水发生。综上可知，煤层回采前顶板岩层未受采动影响，处于原始状态，采前对比钻孔注水漏失量主要进入覆岩原生裂隙中，变化幅度不大。工作面回采结束后，煤层覆岩受到采动破坏的影响，产生了大量新生裂隙，观测钻孔注水漏失量相比对比孔增大。注水漏失量随着注水位置的增高明显减小并最终趋于稳定。
3.4科学地防治水
在明确水害的情况下，需要根据实际情况采取合理的防治水施工方案。防治水施工要符合《煤矿安全规程》中关于煤矿防治水的作业规定，做到有疑必探，避免煤矿突水事故的发生。在陷落柱或断层附近进行回采时，先采用探水钻孔探明陷落柱或断层内部的水情，然后决定是采用疏水方案还是堵水方案。工作面底板含有承压水时，通常采用注浆方式对底板进行加固，从而避免发生突水事故。注浆控制的关键点是对含水层进行注浆作业时，考虑到含水层存在上下隔水层边界，整个注浆过程在有限空间内的作业，若在构造发育区注浆时未有效控制注浆量，会造成成本浪费。
结语
矿井各类水害齐全，井下生产均面临者松散层含水、煤层顶底板砂岩裂隙水、断层带导水等突水威胁。通过实施井下瞬变电磁探测并结合钻探探放。有针对性的进行钻探验证，提前对煤系砂岩地层富水区进行打钻疏放，可有效避免巷道集中出水事故的发生。能有效地查出本矿井下面临的水害威胁，及时有效的针对异常区进行探放水工作。为水害治理提供准确定位，实现了钻探从盲目到有的放矢的转变。随着科学技术的发展及相关从业人员的研究，井下综合物探技术应用会越来越纯熟，准确性会越来越高，应用范围会越来越广。
参考文献
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