水文地质条件分析及矿井水害防治浅析

2017-03-21 07:19 [科技论文] 来源于：互联网作者：互联网

导读：[摘要]矿水害防治是一个多专业、多部门的工作，通过探讨构建一个科学、有效的综合防治水工作体系，对于预防煤矿水害事故发生，确保矿井安全生产至关重要。本文以石圪台矿水害防治为例，并结合本矿区其他矿井防治水工作的先进经验，探讨了矿井水害防治体系的

　　[摘要]矿水害防治是一个多专业、多部门的工作，通过探讨构建一个科学、有效的综合防治水工作体系，对于预防煤矿水害事故发生，确保矿井安全生产至关重要。本文以石圪台矿水害防治为例，并结合本矿区其他矿井防治水工作的先进经验，探讨了矿井水害防治体系的具体模式，对本矿和其他矿区的防治水工作具有重要的指导意义。
　　[关键词]水文地质矿井水害防治
　　中图分类号：P641.461 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0237-01
　　1 引言
　　矿井水害是煤矿五大灾害之一，近年来国内水害事故时有发生，从事故发生的严重程度来看，水害已成为仅次于煤矿瓦斯事故之后的第二大严重事故。矿井水害一旦发生，轻则恶化环境、损坏设备、影响生产衔接、破坏正常生产秩序，重则造成淹井、淹巷、人员伤亡等重特大事故。因此，做好矿井水害防治工作，有效遏制矿井水害事故，有着极其重要的意义。
　　2 矿井概况
　　石圪台煤矿位于陕西省神木县北部，井田面积65.25km2。石圪台煤矿设计生产能力10.0Mt/a，设计服务年限41a。1987年开工建设。矿井设计可采储量为1043.29Mt。采用斜井―平硐联合开拓方式，长壁式综合机械化采煤工艺，全部跨落法管理顶板。矿井目前开采12煤和22煤。从近年来国内发生水害事故的情况分析，水害事故发生的直接原因有：矿井水文地质条件不清楚、在水体下采煤措施不落实;未留设防水煤柱、破坏隔水煤柱、越层越界、不重视水文地质工作、地表水处理;探查技术方面的不足，尤其是探查构造方法上的缺陷;管理不到位或违章指挥、技术力量不足、技术人员专业知识不能满足安全生产要求、不按规定探放水、防治水设施缺失或不符合规定要求; 明知有水害隐患而不采取措施。而这些原因的背后或多或少地隐藏着，防治水人员意识上的麻痹、防治水技术上的缺陷、防治水管理上的漏洞和防治水投入上的滞后。为此，笔者根据多年工作实践，提出一些水害防治工作思路，旨在探讨与煤矿水害防治工作者共同遏制水害事故的发生。
　　3 地下水基本知识及水害类别
　　3.1 地下水的概念
　　地下水是指埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。通常以多种形式存在：1）气态水;2）吸着水;3）薄膜水;4）毛细水;5）重力水等。重力水是我们研究的主要对象。
　　3.2 地下水的分类
　　按埋藏条件可分为：1）上层滞水;2）潜水;3）承压水。按含水层空隙性质可分为：1）孔隙水;2）裂隙水;3）喀斯特水。
　　3.3 矿井水害分类
　　依据矿井充水水源及水源进入矿井的途径和方式，矿井水害可划分为五种，即地表水水害、老窑水水害、孔隙水水害、裂隙水水害及岩溶水水害。矿井水进入矿井的方式有渗水、滴水、淋水、突水（涌水、溃水）。其中因井巷或工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、岩溶带、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而产生的涌水或溃水事故，由于来势猛、时间短、水量大，故称突水。突水灾害的突发性强，人身伤亡大。
　　4 矿井水害防治
　　4.1 矿井水害产生的原因及总体防治要求
　　矿井水害发生的原因主要有：地面防洪措施不当、井下水文地质资料不清盲目施工、井巷位置设计不合理、探放水设备没有效发挥作用、施工措施不力工程质量差、乱采挖破坏了防水煤柱、井下排水系统不到位、麻痹大意违章作业和管理不重视。矿井防治水工作应该以坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据具体的水文地质条件，选择有针对性的防治水措施进行综合治理。
　　4.2 地面防治水措施
　　地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施，以防止井筒灌水、地表渗水和地面积水，从而减少矿井涌入量，防止井下灾害事故的发生。具体措施有：挖沟排截洪、河流改道、整铺河底和堵塞通道。
　　4.3 井下防治水措施
　　煤矿井下水害防治措施是结合地质勘查资料和井下检测工作，采用采掘前的钻孔探水，防水闸门、防水墙或注浆阻断水源，排水疏干降压等方法。排水疏干降压方法包括地面钻孔疏干、井下钻孔疏干、利用巷道疏干。根据地下水位、水量和补给条件，确定疏干层段和顺序，控制排水流量，排水前加固巷道，正式排水前进行水压和透水实验，发现问题应及时处理。
　　4.3.1 井下探放水
　　探放水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明有采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，目的是为有效的防治矿井水害做好准备。主要包括：探放老空水、探放断层水、探放陷落柱水、导水钻孔的探查与处理和探放含水层水。
　　4.3.2顶、底板含水层中水的疏放
　　当煤层上覆或下伏有含水层，并对采掘作业有威胁时，可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁，以保证采掘作业的正常进行。通常有巷道疏放、放水钻孔和疏放降压钻孔。
　　4.3.3井下设防水柱、防水闸门和防水墙
　　在井下水害高发地段，留有一定宽度和高度的煤层不得开采，目的是使采煤工作面和水体隔离开来，并保持一定的距离，从而起到隔水的作用，这部分不采的煤层叫防水煤柱。根据防水煤柱所起的作用可分为：井田隔离煤柱、被淹井巷之间的煤柱、断层防水煤柱、防止潜水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出口设置防水闸门和防水闸墙悼。
　　4.3.4注浆堵水
　　注浆堵水是将注浆的材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以此达到加固堵漏的目的。按注浆材料划分通常有水泥注浆、化学浆液注浆和粘土注浆。
　　5 矿井水害防治建议
随着科学技术的进步，煤矿生产与建设过程中的装备、工艺、技术都有了极大的提高，可是矿井开采越来越深，受矿井水害的危险越来越大，煤矿突水事故频繁发生。针对我国目前煤矿水害及其防治技术现状，应该提高新条件下煤矿水害防治技术与装备，形成适合新的地质与生产条件的水害安全保障技术体系和j监控体系，以改变目前煤矿水害频繁发生的局面。
（1）行政部门与矿业集团公司组织专业矿山水害防治技术队伍，对我国近几年以来所发生的重点水害全面调查、分析和研究总结，找出新条件下煤矿水害频繁发生的原因、特点、趋势、规律及主要问题，做出矿井水害论证报告和水害隐患评估报告，编写今后矿区防治水工作的基本纲领性文件，为矿区水害安全工作提供决策基础资料。
　　（2）结合目前矿区采矿模式及采矿特点，重新评估矿区水害特点、水害类型、水害模式和水害威胁程度，重新形成新条件下矿区水害调查和评估研究报告;并针对不同水害类型的矿井，提出具有操作性的水害安全保障技术规程和操作规范，用以指导矿区煤矿水害防治工作，为矿区水害安全工作提供决策技术支持。
　　（3）建立矿区水害防治技术研究中心。这一中心将适时分析研究水害问题，不断创新煤矿水害防治技术和相关手段与装备。依托各高等院校，将出现的问题作为研究课题，共同解决疑难问题。
　　（4）加强在下列方面的煤矿水害防治基础理论与技术研究工作：
　　①新的采矿条件下矿井突水机理研究。随着开采的不断延伸，多年来沿用的突水系数理论已不足以适应新形式的要求。
　　②新的采矿条件下煤层隔水底板的防突水效应研究。过去的研究成果主要集中于水量和水源，而对突水通道，尤其是煤层底板隔水层的防突水效应研究工作很少。随着深部开采疏降难度的加大，深入研究煤层底板隔水层的防突水效应，进而充分有效地利用隔水层的自然防突水能力。
　　（5）建立由技术专家、抢险和特种救护人员共同组成信息化和专业化的矿山水害快速反应队伍，以应对矿山水害发生后的抢险救灾工作。
　　6 结语
　　（1）在实际煤矿开采过程中，针对水害的防治措施往往不是单一的，而是综合防治措施。提高防治意识和管理水平，加大水害预测技术的应用，才能从根源上减少水害事故的发生。同时要做好井下水害应急预案，一旦发生水害，把人员伤亡和经济损失降到最低。
　　（2）煤矿水害防治工作是一项长期而又复杂的工作，搞好水害防治工作是煤矿安全生产的需要，搞好水害防治工作更是构建以人为本、和谐社会的需要，搞好水害防治工作利国利民，因此，从事煤矿安全生产领导和每一名职工都要从思想上重视水害防治工作，不断提高防治水意识，积极参与水害防治工作，技术人员还需不断研究水害、认识水害、掌握水害规律、采取科学合理技术与管理措施，防止水害事故发生
　　作者简介：
　　王江平（1982-），内蒙古人，主要研究方向为矿井水害防治。

（编辑：韩语）

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