礦井防治水技術(shù)應(yīng)用

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇礦井防治水技術(shù)應(yīng)用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

煤炭資源在中國的能源框架中處于戰(zhàn)略性位置，在推動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展及提升人民生活水平等方面發(fā)揮著不可替代的作用。但長期以來，煤礦生產(chǎn)過程中一直存在著安全問題。隨著近地面的煤炭資源逐漸開采殆盡，生產(chǎn)作業(yè)向地下較深的位置推進(jìn)，但由于井下水文地質(zhì)條件的不可控性，開采過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)各類水害，嚴(yán)重影響著開采過程的安全性與開采進(jìn)度。針對此問題，對防治水技術(shù)進(jìn)行深入研究，盡可能降低水害事故的發(fā)生概率，這對煤礦生產(chǎn)安全性及生產(chǎn)效率的提升有著重要意義[1]。

1復(fù)雜水文地質(zhì)條件下礦井防治水的必要性

煤炭開采過程會(huì)受到各類災(zāi)害的影響，其中水害是較為常見的一種。水害的存在對煤礦開采進(jìn)度有著重要影響，威脅生產(chǎn)安全，因此防治水工作的實(shí)施有著重要意義。對于中國大多數(shù)煤礦企業(yè)來說，水文地質(zhì)對開采效果的影響較為明顯，特別是開采規(guī)模也受到了極大限制，要想進(jìn)一步提升煤炭開采效率和質(zhì)量，水害防治相關(guān)研究必不可少。通過有效的防治水技術(shù)能盡可能降低水害對煤礦開采帶來的危害，推進(jìn)開采工作的順利進(jìn)行，使煤礦開采能適應(yīng)更多的水文地質(zhì)條件。就目前大多數(shù)煤礦的開采狀況而言，井下水文地質(zhì)條件具有較強(qiáng)的隱蔽性[2]，因此需要加大重視程度，充分關(guān)注井下的水害防治工作，進(jìn)而提升煤礦開采水平。

2復(fù)雜水文地質(zhì)條件分析

2.1充水水源

工作面頂板砂巖縫隙內(nèi)的水為工作面頂板的直接充水來源，這一部分含水層水隨著煤層開采過程通過導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)行疏導(dǎo)。由于煤層頂板含水層的含水量較少，造成的影響較小，一般不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的水害事故，但可能出現(xiàn)工作面頂板漏水的狀況[3]。工作面底板的直接充水來源為石炭系太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙水，該部分水體主要分布于灰?guī)r的含水層內(nèi)，該含水層厚度最大可達(dá)24.43m。灰?guī)r本身具有較高的致密性，并且不會(huì)產(chǎn)生裂隙，但在防治水過程中也不應(yīng)忽視。通常在井田的淺部和構(gòu)造帶位置可發(fā)現(xiàn)部分裂隙帶，并且發(fā)現(xiàn)會(huì)有水沖刷的痕跡。同時(shí)，石炭系太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙水也是充水水源之一，與上段含水層之間由砂質(zhì)泥巖巖段隔開，該巖層厚度達(dá)40m，因此通常生產(chǎn)過程中不會(huì)直接發(fā)生工作面底板涌水的狀況。但該含水層與上段含水層存在某種水力作用，導(dǎo)致工作面中涌水量增加。因此在后期的工作面采掘及防治水過程中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注。

2.2充水通道

在井下，巖層的斷層、裂隙和封閉不良鉆孔等均構(gòu)成了充水通道[4]。其中，斷層通道所產(chǎn)生的威脅最大。井下斷層本身透水性較強(qiáng)，隨著開采過程的推進(jìn)，斷層極有可能受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致透水性增加。同時(shí)，裂隙所造成的危害也不可忽視，井下裂隙通常是由工作面頂板或底板遭到破壞而產(chǎn)生，容易導(dǎo)致頂板涌水等事故的發(fā)生。除此之外，如果施工人員操作不合規(guī)范，則極有可能產(chǎn)生封閉不良的鉆孔，這些鉆孔使各含水層直接連通，進(jìn)而導(dǎo)致采掘過程發(fā)生突水。

3礦井水害類型及其突水方式分析

煤礦開采作業(yè)所處環(huán)境變得越來越復(fù)雜，尤其是水文地質(zhì)條件的未知性，對煤炭開采工作帶來了更大的挑戰(zhàn)。水害對生產(chǎn)安全所造成的影響不可忽視。下面對較為常見的兩類水害類型[5]進(jìn)行詳細(xì)闡述。a)老空水。老空水通常形成于井下采空區(qū)內(nèi)。隨著開采工作不斷推進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)越來越多的采空區(qū)，而這些采空區(qū)內(nèi)會(huì)由于地下河或周圍含水巖層而產(chǎn)生大量積水。當(dāng)采掘工作面靠近老空水區(qū)域時(shí)，為防止透水，需要將老空水的積水范圍、標(biāo)高、積水量等標(biāo)注在采掘圖上，劃分出積水線、探水線和警戒線（見圖1）。若無法及時(shí)排放采空區(qū)中的積水，則會(huì)帶來一系列的水害事故，嚴(yán)重威脅工作面采掘過程的安全。目前工作面采掘過程中老空水的形成現(xiàn)象較為普遍，由于水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，這些老空水大大增加了后續(xù)開采過程的風(fēng)險(xiǎn)概率，因此應(yīng)當(dāng)予以關(guān)注。b)承壓水。除老空水外，在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的井下生產(chǎn)中，承壓水也較為常見。顧名思義，承壓水指的是充滿2個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的含水層的重力水，其形成如圖2所示。該水害嚴(yán)重威脅著井下生產(chǎn)的安全進(jìn)行，同時(shí)也會(huì)對巷道結(jié)構(gòu)造成不利影響。若不能提前做好對承壓水相關(guān)的預(yù)防工作，則極有可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的安全事故。圖2承壓水形成示意圖

4礦井防治水技術(shù)在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的應(yīng)用

礦井水害問題危害極大，除了對井下正常的生產(chǎn)進(jìn)度產(chǎn)生影響之外，對開采過程中人員的生命安全也有著極大的威脅，因此，采取相應(yīng)技術(shù)對水害問題進(jìn)行治理迫在眉睫[6]。但當(dāng)前情況下，井下水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性為水害防治相關(guān)工作帶來了一系列困難，應(yīng)當(dāng)從以下幾方面入手開展水害防治工作。

4.1水文地質(zhì)條件的勘探

井下水文地質(zhì)條件勘探對工作人員了解井下條件有很好的幫助，特別是在井下較為復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，進(jìn)行水文地質(zhì)勘探有很大的必要性。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)采取多種勘探技術(shù)對井下狀況進(jìn)行綜合了解，掌握地下巖層的含水狀況及突水方式，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防，以降低水害所造成的影響。在具體的水文地質(zhì)條件勘探工作中，采用傳統(tǒng)單一的勘探手段具有一定的限制性，因此通常結(jié)合物探技術(shù)與鉆探技術(shù)，利用目前最先進(jìn)的電磁檢測技術(shù)，對井下不同位置的含水層進(jìn)行探測。通過鉆探手段對井下具體富水區(qū)域的面積和位置等相關(guān)的信息進(jìn)行收集，并整理為具體的地下含水層分布圖和涌水關(guān)系圖等，對各水體之間的連通關(guān)系及井下水分的特性等進(jìn)行了解，制定對應(yīng)的解決方案進(jìn)行水害預(yù)防，防止突水涌水，為后續(xù)生產(chǎn)工作提供數(shù)據(jù)支撐[7]。煤礦水文地質(zhì)勘探一般分階段循序進(jìn)行，如圖3所示。礦井水文地質(zhì)勘探為礦井建設(shè)、采掘、開拓延深、改擴(kuò)建提供了所需的水文地質(zhì)資料，是礦井防治水工作的主要水文地質(zhì)理論依據(jù)，它是在煤田水文地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。礦井水文地質(zhì)勘探貫穿于煤礦的整個(gè)建設(shè)生產(chǎn)過程，它可以驗(yàn)證和深化煤田水文地質(zhì)勘探對礦井水文地質(zhì)條件的認(rèn)識，同時(shí)，又可根據(jù)礦井建設(shè)生產(chǎn)過程中遇到的水文地質(zhì)問題，充分利用礦井的有利條件，進(jìn)行針對性的礦井水文地質(zhì)勘探，為礦井建設(shè)生產(chǎn)和礦井防治水工作提供依據(jù)。

4.2注漿堵水技術(shù)

注漿堵水技術(shù)是井下防治水害的一項(xiàng)重要技術(shù)，它主要是通過注漿對水體位置進(jìn)行封堵，以降低水害所產(chǎn)生的危害。在注漿堵水工作之前，應(yīng)進(jìn)行充分的水文地質(zhì)勘探工作，結(jié)合所探測到的富水性基本信息與井下巖層的受力分析，對工作面采掘過程中可能產(chǎn)生的突水進(jìn)行預(yù)判。若巖層含水量較高，則不能在短期內(nèi)對水進(jìn)行疏通，應(yīng)采取注漿堵水技術(shù)進(jìn)行治理，有效預(yù)防突水的發(fā)生。在對井下水文地質(zhì)情況進(jìn)行了解之后，確定突水風(fēng)險(xiǎn)較高的位置，從工作面和地面同時(shí)施工進(jìn)行封堵作業(yè)，將積水控制在確定區(qū)域內(nèi)，以免對開采過程造成突水影響。

4.3疏導(dǎo)排放技術(shù)

采取注漿堵水技術(shù)盡管能起到一定的預(yù)防水害的作用，但仍存在一定的突水威脅。因此，在很多時(shí)候也會(huì)采取疏導(dǎo)排放技術(shù)對巖層含水量進(jìn)行控制，防止水害發(fā)生。a)首先是對地表的全部積水進(jìn)行排放，防止它在重力作用下發(fā)生滲漏，從根源切斷井下水源的補(bǔ)充。b)對井下含水量較多的巖層可采用鉆孔方式，通過一定的水流通道將水引出，起到降低巖層內(nèi)水壓的作用，有效防止作業(yè)過程中突水的發(fā)生，保證施工過程的安全性。疏導(dǎo)排放技術(shù)能有效降低井下巖層的含水量，但它仍存在一定的局限性，若含水量巨大且有著足夠的補(bǔ)充水源，則疏導(dǎo)排放技術(shù)并不能達(dá)到理想的效果。并且，水體疏放過程與時(shí)間有著較強(qiáng)的聯(lián)系，應(yīng)與具體情況相結(jié)合，進(jìn)而采取合理的疏放水方案，達(dá)到相應(yīng)的排水效果[8]。針對面積較大的富水區(qū)域可采取分區(qū)排水的方式，同時(shí)，可進(jìn)行管道的連通來達(dá)到定點(diǎn)排水的目的，預(yù)防水體對工作面產(chǎn)生影響。

4.4預(yù)防與應(yīng)對技術(shù)

水文地質(zhì)勘探工作能為下一步的疏導(dǎo)排放提供一定的支持，還能夠有效地預(yù)判出井下所存在的突水風(fēng)險(xiǎn)，以采取相應(yīng)措施。從本質(zhì)上來說，井下水害防治工作的目的是為生產(chǎn)提供安全保障，然而即使采取相對完善的防治措施，也不能保證絕對安全，因此還需要對各項(xiàng)綜合條件進(jìn)行考慮，不斷完善水害防治措施，并對工作面采掘方案進(jìn)行合理優(yōu)化。若處于復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，無法完全了解井下具體水文情況，則應(yīng)進(jìn)行暫時(shí)規(guī)避，防止安全事故的發(fā)生，待相關(guān)技術(shù)方案完善后再開展回采作業(yè)。

4.5放水孔與觀測孔的設(shè)置

在工作面回采期間進(jìn)行放水孔與觀測孔的布置時(shí)，應(yīng)對孔的具體作用和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)著重關(guān)注鉆孔后對孔口的固定工作[9]。特別是在放水孔設(shè)計(jì)中應(yīng)充分應(yīng)用壓力表，通過壓力表對水體的水壓變化狀況進(jìn)行觀測，充分掌握水體變化狀況。在工作面回采完成后，及時(shí)封堵放水孔，以保障工作面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，在保障工作面穩(wěn)定性的前提下，留下1～2個(gè)空位便于觀測并進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，避免水害發(fā)生。

5結(jié)語

水害防治是保障井下生產(chǎn)安全的一項(xiàng)重要工作。為確保開采工作的順利開展，務(wù)必采取合理的水害防治措施。但實(shí)際生產(chǎn)所面臨的水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，應(yīng)充分做好水文地質(zhì)勘探工作，在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體生產(chǎn)情況采取相應(yīng)的注漿堵水技術(shù)與疏導(dǎo)排放技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對水害的科學(xué)治理，確保礦井生產(chǎn)過程的安全。

參考文獻(xiàn)：

［1］張耀輝，熊祖強(qiáng)，李西凡，等.復(fù)雜水文地質(zhì)條件下礦井水害綜合防治技術(shù)研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2021，49(3)：167-174.

［2］趙亞斌.復(fù)雜水文地質(zhì)條件下綜合防治水技術(shù)探究［J］.西部探礦工程，2021，33(4)：125-126.

［3］尹尚先，連會(huì)青，劉德民，等.華北型煤田巖溶陷落柱研究70年：成因·機(jī)理·防治［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47(11)：1-29.

［4］毛維林.水文地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域回采工作面綜合防治水技術(shù)應(yīng)用［J］.山東煤炭科技，2019，37(6)：173-174.

［5］弓美疆.復(fù)雜水文地質(zhì)工作面開采綜合防治水技術(shù)［J］.能源與節(jié)能，2019(5)：127-128.

作者:秦泰山 單位:山西三元煤業(yè)股份有限公司