煤矿井下防治水技术与施工研究_郭艳春.pdf

201917 基础研究 30Modern Chemical Research 当代化工研究 煤矿井下防治水技术与施工研究 ＊郭艳春 （大同煤矿集团临汾宏大雪坪煤业有限公司 山西 041000） 摘要煤矿生产过程中，必须高度重视水害问题，采取有效的井下防治水技术，预防水害的出现、控制水害的危害。文章主要对煤矿井 下水害问题、防治特点及实现途径、煤矿井下防治水技术、施工管理策略进行了分析，希望能够为保障煤矿井下生产安全提供一定帮助。 关键词煤矿；井下；防治水技术；施工 中图分类号T 文献标识码A Research on Coal Mine Underground Water Prevention Technology and Construction Guo Yanchun Linfen Hongda Xueping Coal Industry Co., Ltd., Datong Coal Mine Group, Shanxi, 041000 AbstractIn the process of coal mine production, we must attach great importance to the problem of water disasters and adopt effective underground water prevention and control technology to prevent the occurrence of water disasters and control the hazards of water disasters. This paper mainly analyzes the problem of coal mine underground water disaster and its prevention and control characteristics and implementation ways, coal mine underground water prevention and control technology, and construction management strategies, hoping to provide some help for ensuring the safety of coal mine underground production. Key wordscoal mine；underground；water prevention and control technology；construction 基于安全生产的要求，近年来，煤矿实际生产过程中越 来越重视水害等常见病害的防治。但随着煤矿井下生产环境 的逐渐恶劣化以及受到人员、资金等因素的限制，现阶段煤 矿井下水害防治工作还存在着一定的缺陷与不足之处，导致 煤矿井下生产依然面临着水害的威胁。因此，必须进一步加 强对防治水技术的研究。 1.常见的煤矿井下水害类型 1矿压破坏所致水害 近年来，煤矿井下开采深度不断增加，达到地下水埋藏 位置，若没有做好相应防治措施，便会出现水害问题。矿压 破坏所致水害是一种典型的煤矿井下水害，对煤层底板进行 采动的时候，容易破坏其导水带，同时阻水岩体也遭受了采 动，从而增加了防水的难度。矿压破坏所致水害的原理为， 矿压破坏导致岩体阻水性能大大降低，且持续性下降，导致 较小的断面逐渐发展为大的断裂带，并逐步与阻水结构发展 为一个导水道，导致水害现象的出现。 2不良钻孔所致水害 导水通道通常情况下是点状垂向，若是采取错误的钻 孔方式，也容易导致煤矿井下水害的出现。导水通道的隐秘 性相对较强，且导水方向为垂向，畅通性良好。这样的条件 下，不同垂向层次之间的含水层形成了关联水力，钻孔过程 中、煤矿井下作业过程中，极易出现工作面突水的问题，导 致水害现象的出现。 2.煤矿井下水害的防治特点及实现途径 1井下水害的防治特点 对于煤矿井下工程来说，通常是阶段性采掘。因此，煤 矿井下水害的防治，也要分阶段地开展，首先，矿井开挖之 前，应做好地面物理勘探，建立完善的防治水操作系统，提 前制定好避灾路线；其次，矿井开挖的过程中，应当做好超 前物探、钻探工作，并要开展预测、预报等工作；再次，回 采之前开展井下综合物探工作，采取全面注浆方法对内侧、 外侧底板的隔水层进行加固处理，提高采掘工作的安全性； 最后，做好工作面勘察工作，回采过程中、回采后，均要对 井下水量、水质进行检测，从而为保障采掘安全奠定良好基 础。 2井下水害防治的实现途径 首先，掘进前的水防治。煤矿井下生产过程中，掘进 前，应采取三维地震技术对工作面地区进行检测，并要采取 三维三分量地震勘探技术进行全面覆盖，从而明确地质构造 情况。地震勘探的时候，一些地区发生异常，可以应用支流 电法来实现全面覆盖，也可以采取瞬变电磁法来实现全面覆 盖，对构造导水性能、含水层赋水规律进行检测，并应用相 对应的措施，来科学防治煤矿井下水害问题。 其次，采掘过程中的水防治。煤矿井下采掘过程中，将 地面物理勘探时发现的异常之处当作重点区域来开展水防治 工作，同时，对这些重点区域开展超前物理探测、超前钻孔 探测工作。开展物理探测的时候，针对异常之处，应观察其 富水问题，然后开展钻孔探测试验，以判断掘进过程中是否 需要留有安全距离。 最后，回采前的水防治。圈定工作面是回采前水防治 的第一步，圈定工作面之后，开展坑透探测，并对侧向瞬变 电磁进行探测，为底板加固、注浆提供有效的数据支持。同 时，这样还可以为奥灰处至煤层底板间隔水层的加固奠定良 好基础，从而实现隔水层厚度的增加及其完整性的增强，确 保煤矿井下采掘作业的安全性。 3.煤矿井下防治水技术 1勘察技术 为有效预防煤矿井下水害现象的出现，井下作业之前必 须做好勘察工作，对煤矿井下实际情况进行全面把握。煤矿 勘察过程中，所需要掌握的煤矿各项情况主要包括第一， 隔水层、含水层以及冲击层的透水性、含水性、涌水性等特 性及其具体位置、厚度、数量；第二，采空区分布情况、积 ChaoXing 201917 基础研究31 Modern Chemical Research 当代化工研究 水情况及采区的具体范围；第三，断层、裂隙的导水性能及 含水情况；第四，煤矿开采过程中的地表塌陷情况、围岩破 坏情况；第五，地表水体分布情况、水量及其补给情况。对 上述情况进行全面、准确把握，并以此为根据，制定科学、 合理的煤矿井下开采计划，是确保煤矿井下开采作业顺利进 行，保障煤矿井下开采作业安全的重要前提。 2观测技术 水文情况观测是观测过程中最主要的内容，对水防治 工作的关键因素进行全面分析，明确水文观测的相关数据信 息。对矿井所在地区的水文地质条件、气候数据信息进行全 面收集，明确地表水的分布情况、水源补给情况以及供给情 况等方面的内容。此外，还要对矿井所在地区不同季节降水 量的变化情况进行观测，并建立相应图标，对降水量变化情 况进行全面、细致的分析。 3探水技术 煤矿井下采空区工作面附近，可能出现突水现象，这一 现象一旦出现，便会给煤矿井下开采作业带来严重影响。通 常情况下，煤矿井下开采过程往往比较复杂，受到勘察技术 限制，很难对煤矿井下实际情况进行全面把握，因此可能不 能对这一水害进行有效控制。面对这样的情况，煤矿井下开 采过程中，应采取有效的探水技术。在实际进行探水的过程 中，可应用超前钻探技术措施，来探明水源与开采煤层之间 的距离及其具体位置、水量、水压等情况，综合考虑水源实 际情况，准确评估可能存在的安全隐患，并采取有针对性的 预防措施，来有效防治水害问题。 4疏放水技术 对水源情况进行全面了解之后，应根据水源情况的不 同，采取相对应的疏放水技术。若是水源会对煤矿井下安全 产生威胁，则最有效的措施便是采取疏放水技术，也就是将 其排放到煤矿之外，以从根本上对水害进行防治。 5截水技术 准确掌握水害源之后，若是由于受到煤矿采区实际情 况的限制而不能应用疏放水技术，则可采取截水技术，即修 建防水煤柱、防水闸门、防水墙等永久性或临时性的截水设 施，来将涌水面、工作面有效隔离开来，预防涌水对开采区 造成不利影响。建设防水隔离煤柱是比较常用的一种煤矿井 下防治水措施，这种防治水措施可以有效预防水源的涌入， 也可以预防火灾、瓦斯的扩散，从而能够有效保障煤矿井下 作业安全。 6注浆堵水技术 注浆堵水技术也是一种常用的煤矿井下防治水措施， 实际应用的过程中，主要是将堵水材料通过钻孔压入断层破 碎带、溶洞、地层裂隙之中，借助堵水材料的特性，来对孔 洞、孔隙进行填堵，达到堵住涌水道的效果，避免水源、工 作面之间发生接触，进而实现预防水害的目的。采用注浆堵 水技术，能够直接封堵水源的涌水渠道，其应用效果良好， 目前应用越来越广泛。 4.煤矿井下水防治施工管理策略 1建立健全组织机构 煤矿井下开采之前，为实现对水害问题的有效防治， 应提前建立相关组织机构，并要安排专门人员，明确具体职 责，从而为煤矿井下水防治工作的顺利开展奠定良好的基 础。以煤矿井下水害类型为根据，制定应急处理机制，并建 立应急救援指挥部，下设专业技术组、抢险组、救援组等机 构。明确不同部门、不同人员的具体职责，一旦出现水害， 便能立即反应，明确水害的具体位置，分析水害发生的原 因，并采取相应的处理措施，从而尽可能地降低水害的后 果，减少水害造成的损失，确保煤矿井下开采作业的正常进 行。 2完善应急处置机制 为确保煤矿井下水防治工作的切实落实，应对应急处 理机制进行建立与完善。煤矿井下作业过程中，水害一旦发 生，便要在第一时间组织工作人员撤出现场，对现场实际情 况进行检查，明确水害问题的诱发因素、具体表现等。组织 专家团队分析水害问题的成因，采取有针对性的措施予以处 理，明确过水通道、找出突水水源，对水害可能带来的危害 进行预测，根据水害实际情况，采取对应的处理措施，控制 水害的危害。 3规范施工工艺流程 煤矿井下施工过程中，必须对相关规范标准要求进行 严格遵循，对施工中的各环节、各项工作进行严格把控。同 时，煤矿井下施工之前，应做好人员培训工作，使其全面掌 握施工工艺流程，能够严格按照各项规范标准要求进行施 工，避免违规违章行为，从而预防由于操作不当而导致的水 害问题。此外，对施工现场管理制度进行严格落实，对煤矿 井下开采过程中的各项工作进行规范，做好检查、巡视工 作，及时排除隐患，防患于未然，将煤矿井下水害消灭在萌 芽之中。 5.结语 综上所述，水害是煤矿井下施工过程中的一种常见病 害，若是水害出现之后不能及时给予有效的处理，不仅会妨 碍井下生产的正常进行，还会引发安全事故，带来严重的人 员伤亡、经济损失。因此，应加强对煤矿井下水害问题及其 成因的分析，对勘察技术、观测技术、探水技术、疏放水技 术、截水技术以及注浆堵水技术等煤矿井下防治水技术进行 灵活运用，并将防治水工作贯彻到煤矿井下施工的各个环节 中去，以减少水害的出现，降低水害给煤矿井下生产造成的 不良影响，保障煤矿井下生产的正常进行。 【参考文献】 [1]张西锋.定向长钻孔技术在煤矿井下防治水钻孔施工中的 应用[J].煤矿机械,2019,4002130-132. [2]陈吉.论煤矿井下充水岩溶裂隙带防治水施工技术[J].江 西建材,201624103108. [3]樊建勇,梁立勋,卓军,贺华茂,刘华林,江乾林.煤矿井下充 水岩溶裂隙带防治水施工技术[J].煤矿安全,2015,460484-86. 【作者简介】 郭艳春（1985-），男，山西临汾人，大专学历，助理工程 师，大同煤矿集团临汾宏大雪坪煤业有限公司；研究方向地测防 治水。 ChaoXing