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煤矿防治水工作难题及技术措施探讨

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：贾晨龙

[导读] 摘要：煤矿资源的开采强度不断增加，开采的难度、深度逐步加深，增加了对水害防治、处理的难度。

        云顶煤业有限公司河南洛阳 471000
        摘要：煤矿资源的开采强度不断增加，开采的难度、深度逐步加深，增加了对水害防治、处理的难度。从矿井水害类型入手，探讨矿井防治水工作难题及技术措施，为矿井防治水工作提供参考依据。
        关键词：煤矿生产；水害防治难题；技术措施
        引言：煤矿防治水工作是一项系统性的工程，水害对矿井安全生产严重影响，使矿井遭受巨大的经济损失。主要是由于水害的发生，会使相关的机械设备、装置受到水害的侵蚀，导致设备损坏。同时对其作业人员的人身安全造成严重威胁，因此在进行煤矿水害的治理、预防过程中，针对水害防治中遇到的难题做详细的研究与探讨，从而采取有效的技术措施，将防治水的工作质量提升。
        1 煤矿水害类型
        1.1 水文地质条件
        水害有顶板砂岩水，太原组灰岩、砂岩水，奥陶系灰岩水和老空水的影响。其中，顶板水主要以滴、淋水形式向矿井充水，遇到富水区段时对生产有一定影响，但不威胁矿井安全；太原组灰岩、砂岩厚度小，补给条件差，岩溶裂隙富水性弱，对矿井不构成威胁；奥陶系灰岩富水性极不均一，存在有断裂通道导通奥灰水与采掘工作面的联系造成矿井突水的可能；矿井及相邻采空区位置、范围和积水量清楚，对矿井充水作用弱，不对矿井构成水害威胁。
        1.2 矿井水害分析
        奥陶系岩溶裂隙承压含水层：根据勘探钻孔及井下探查钻孔资料，该含水层上距二1煤底板42.92～69.50m，平均55.99m。井田主要揭露中统马家沟组灰岩含水层，该层揭露厚度24.11～89.87m，平均52.35m，区内含水层厚度超过200m。该含水层地表出露广泛，和其含水层相比，补给量相对较为丰富，井田北缘灰岩裸露区和浅埋区岩溶较为发育，形态有溶孔、溶蚀裂隙和规模不等的溶洞，溶洞主要分布在深切沟谷两侧陡峭的岩壁上，常沿层面和沿断层发育，有时多个溶洞呈串珠状相连，但总体而言，岩溶形态主要是溶孔和溶蚀裂隙，溶洞较少。勘探和井下地质钻探揭露显示，该含水层溶、裂隙发育程度极不均一，富水性也极不均一。井下揭露奥灰含水层钻孔46个，涌水量0～53m3/h，其中涌水量大于5 m3/h的仅有2孔，其余钻孔涌水量多在1～2m3/h之间，富水性整体较弱，水质类型多为HCO3-Ca•Mg型。三年最高水位为+265m。（2）太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层：主要由下段L1～L3灰岩组成，上距二1煤层22.45～40.55m，平均厚度28.30m。层位稳定，钻孔揭露厚度6.07～16.36m，平均11.83m。岩溶裂隙不甚发育，裂隙多被方解石充填，井下46个揭露该层的钻孔，仅有3孔出水，且涌水量均小于1m3/h，该层富水性较弱。（3）太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层：主要为太原组上段L7灰岩，个别钻孔揭露有L6灰岩，上距二1煤层10.87～18.10m，平均14.12m。层位稳定，厚度变化较大，钻孔揭露3.8～13.05m，平均6.77m。灰岩裂隙不发育，多被方解石充填，富水性较弱；是矿井直接充水含水层。据副井检查孔资料：单位涌水量为0.00938 l/s•m、渗透系数0.148m/d。综合分析矿井主要受二1煤层底板奥陶系灰岩水和11、12采区上部老空水的影响。
        1.3 老空水
        （1）周边煤矿老空水：相邻矿井均存在采空区。相邻矿井11011工作面下巷上分层存在开采痕迹，发现有工字钢、坑木和顶板塌冒现象等，已超过现开采范围，具体情况不详；矿井采区回风上巷240～320m段曾发生顶板裂隙淋水现象，酸性极强，与五星矿采空区水水质基本一致。目前浅部相邻矿井均已关闭，采空区相互沟通且充满积水，根据2016年以来的水位观测资料，老空积水水位最高可达+269.75m，估算整个采空区积水量可达上百万方。小煤矿老空水可通过补给相邻边界二1煤层顶板砂岩含水层，进而对矿井采掘空间有一定的补给作用。（2）本矿老空水：矿井已回采工作面老空水是矿井的主要充水水源之一，是矿井涌水量的主要构成部分。

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        1.4 奥陶系灰岩水
        奥陶系灰岩含水层厚度大，出露及补给条件相对好，主要接受大气降水及地表水的补给，为煤系地层的基底，是矿井潜在的突水水源。开采历史在西风井发生过1次突水，最大突水量140m3/h，突水强度较大，对采掘生产影响较大。该含水层岩溶裂隙发育程度和富水性极不均一，正常情况下，受本溪组隔水层和太原组地层阻隔，一般不对矿井起充水作用，但如果该含水层的富水区段在断裂构造、钻孔导通或矿压、水压联合作用下与二1煤层构成水力联系时，会向采掘空间突水，影响采掘生产。
        1.5 地表流水
        井田范围内无河流、水库等地表水体，地表水不会对矿井产生直接充水作用。浅部五星、上灯等关闭矿井受季节性河流畛河地表水的渗漏补给是采空区积水的主要补给来源，可间接对矿井产生一定的补给，但补给量有限。
        2 防治难题
        矿井在进行开采的过程中盲目追求经济利益，煤矿建设中忽略了排水设施的不健全性有可能导致煤矿发生水灾，无法将积水及时排出，产生严重的水害事故。在水害防治过程工作中，专业设备、专业技术人员缺乏，因此效果达不到预期目标。在生产过程中，对于资料的收集、防治水图件以及基础台账的建立未能高度重视，从而增加水害发生的几率。
        3 技术措施分析
        3.1 加强煤矿井下的开采控制
        煤矿开采过程中，必须要对开采的力度进行控制，并且严格按照国家颁布的相关防治水条例进行设计防治水方案，将相关的防治水设施落实到位。开采时尽量避免与含水层的直接接触，还需要合理的建立采区水仓并配备齐全排水相关设备，对排水泵及时检修。倘若在开采时遇到含水构造地质层应在下部位置建立临时水仓，将相关的排水设施配备到位。煤矿安全管理人员、技术人员要加强安全施工方面技术措施的认真贯彻并落实到位，加强对含水层的勘探，从而减少水灾的发生。
        3.2 强化煤矿采掘工作面的探测
        煤矿防治水工作开展之前，对矿井范围内的充水区域做出详细的了解，其次查清矿井采空区积水范围、积水面积、积水量标注在矿井采掘工程平图和矿井充水性图上，然后对采掘区域内相邻工作面的积水区域的水压、水量等相关参数进行确定，再制定出行之有效的水灾预防策略。同时为避免该区域积水与矿井生产区域相连通，对积水区域采取有效的隔绝或者通过疏水降压的方式将积水直接排出；掘进过程中采用超前物探的方法对巷道前方进行超前物理探测，通过超前探测的方法获取导水构造、砂岩富水性、上覆隔水层厚度等资料，并根据实际情况制订合理的开采和防治水方案。
        3.3 采取行之有效的应急策略
        煤矿开采过程中，虽然利用相关技术设备以及有效地预防策略，加强水害的防治然而水害具有突发性且无法避免需要针对水害类型，制定行之有效的预防策略；企业每年应定期对职工进行水害事故应急培训，提高职工发生水害时的应急处理能力和防范意识。
        4 结语
        煤矿资源开采过程中，水害防治与处理必不可少是确保煤矿安全高效生产的重要前提，因此要针对防治水技术难题做出相应的处理，减少或者规避水害事故的发生、人员的伤亡以及企业的经济损失，对煤矿的持续发展具有非常重要的意义。
        参考文献：
        [1]陈生茂.煤矿防治水工作难题及技术措施探讨[J].煤炭工程，2019，51（S2）：87-89.
        [2]苑志宏.煤矿防治水工作难题及技术措施研究[J].矿业装备，2019（03）：130-131.
        [3]刘波.浅析煤矿防治水工作难题及技术措施[J].山东煤炭科技，2017（01）：152-153.