浅谈煤矿开采水害防治技术研究.doc

浅谈煤矿开采水害防治技术研究 摘 要煤矿煤田位于河边，地貌形态为中低山区，地形切割强烈，沟谷纵横，地形复杂。文章论述了煤矿区域水文地质特征及水害特点，提出了煤矿水害分类治理技术，以翔实的资料分析了各种技术的特点，提出煤矿开采水害防治的主要措施。 关键词煤矿；水害防治 煤矿煤田位于河边，地貌形态为中低山区，地形切割强烈，沟谷纵横，地形复杂。近年煤矿随着开拓范围不断扩大，开采深度向下延深，矿区各矿的水文地质条件日益复杂，多种水害类型逐渐显现。因此，矿区防治水任务日趋繁重，防治水工作，特别是奥灰水害防治工作在确保煤炭安全、有序和高效生产方面的重要性突显出来。 一、煤矿区域水文地质特点 有些煤矿有太古界、元古界和下古生界的寒武系和奥陶系地层。如果该区断裂十分发育，近东西向、近南北向、北东向和北北东向断层相互切割，小断层密集、陷落柱也很发育，水文地质条件十分复杂。甚至可能有一穿过回坡底井田的地下分水岭。而危害下组煤开采的是两个含水层，奥灰和K2灰岩。下组煤与奥灰的距离在全国是最薄的，11号煤平均25m，最薄处仅15m，10号煤平均36m。K2灰岩是9号煤顶板，为充水含水层，厚2.75～11.4m。从1996年开始施工下组煤斜井和巷道共发生K2底板突水事故6次，都是在接近K2时，突水量150～380m3/h。 二、煤矿面临的主要水害 （一）顶板水水害 1、2号煤层开采直接充水水源为煤层顶板的下石盒子组（K9、K8）砂岩裂隙含水层，但由于该含水层富水性较弱，因此，对煤层开采不会造成影响。在某些块段构造的向斜轴部附近水量可能相对集中，但一般水量有限，采取一定的防治水措施的情况下也不会形成水害事故。K2太灰含水层是该煤层直接充水水源，煤层开采将完全揭露该含水层，由于该含水层水量相对丰富，对煤层开采将会造成大的影响，因此，在回采中必须采取物探、钻探和适当的防治水工程等措施，减少其对回采期间的影响，以保证煤层安全回采。但经过首采区开采对其揭露疏放后水量有所减少，开采过程中影响也相对减少。 （二）煤层底板水水害 底板水主要为K2太灰水和O2奥灰水。近5年要回采的1号煤层底板最低标高为520m，要回采的2号煤层底板最低标高为475m，而K2太灰含水层水位标高为480m，O2奥灰含水层水位标高为520m左右，因此，1、2号煤层相对这两个含水层基本不带压，再加上中间有小隔水层的存在，对开采也基本不受影响。O2含水层是下组煤开采防治的重点。9、10、11号煤层存在严重带压开采现象，所以，采掘中在充分利用本溪组有效隔水层的同时，必须采取一定的带压开采措施，预防或减少水害事故的发生。 井田生产和废弃小煤窑较多，据不完全统计有110多个，由于小煤窑边界不清，在采掘工程中很可能揭露小煤窑发生老窑突水，因此，小煤窑的边界控制也是防治水非常重要的工作。 总的来看，上组煤开采水文地质条件比较简单，开采过程中形成水害的可能性不大。由于下组煤位于K2含水层和O2含水层之间，为带压开采，且煤层底板有效隔水层厚度很薄，矿井水文地质条件复杂，因此，下组煤开采防治水工作严峻，开采过程中要做好采取充分的防治水技术措施，以防发生重大水害事故。 三、煤矿开采水害防治措施 在总结以往煤矿突水淹井事故经验的基础上，团柏煤矿的水害防治采取以防为主，供、疏、堵相结合的合理方针，重点做好下组煤开采防治水工作。 （一）完善矿井水文地质观测系统 矿区防治水害必须从加强水文地质工作，查清矿区水文地质条件入手，建立和完善矿区主要含水层地下水动态观测系统。主要要做的工作如下通过井田水质动态分析研究井田各含水层矿化度的变化，可以间接推断各含水层的自然补给条件；提前探测富水区域，做好水文地质预测预报；运用瞬变电磁法对含水断层陷落柱位置精确定位；红外测温法直观了解井下岩层含水状况；超前钻探预测地层水文地质条件；用水化学分析法可有效预测地层不同区域水文地质条件变化。团柏井田下组煤开采来看，越向东开采水文地质条件越复杂奥灰强富水；必须疏干的K2灰岩条件也复杂，水位与奥灰相同，存在奥灰补给通道，水量大（11-0单孔涌水量105m3/h）。因此在中、东部开采下组煤之前，应先进行专门水文地质勘探，勘探主要解决的问题奥灰富水性；K2疏干水量和受补通道；底板保护性能；安全评价；安全开采技术方法与布局。 （二）发展“突水”预测预报技术 实现突水预测预报的可视化和适时化，推进矿井防治水信息系统集成。团柏煤矿的防治水工作的重点放在下组煤开采上，采用综合物探、化探和钻探等到手段，查明陷落柱、断层和裂隙密集等地质“异常体”，以及封闭不良钻孔。并采用留设防水煤柱或底板加固等到手段对地质异常体进行改造，做到采煤工作面底板不出水或不出大水，以节约排水费用，保护水资源和生态环境。据涌水量预测结果，适当加大矿井和采煤工作面的排水能力，以防不测。首先要做好探水工作。探水又有两种方法，一是钻探。按规范要求探水，有疑必探，先探后采，11号煤落差1m以上的断层都在探水的考虑范围。掌握10号煤采掘资料，凡10号煤揭露的陷落柱、大于3m（含3m）的断层、特别破碎带、底板涌水点必探。11号煤采掘中发生底板涌水的必探。二是物探。考虑到实际效果，采用井下瞬变电磁法，坑透法配合。物探主要用于11号煤开采，在首采的2～3个工作面中必用。其次，要采取必要的隔离措施。实施采区隔离和上山与下山隔离及泵房隔离，这就要设置防水煤柱和防水闸门。再次是加固措施。对已知陷落柱和断层，利用探水孔对薄弱处进行注浆加固，需要时补充注浆钻孔。对底板重破碎带，底板涌水处和物探验证了的异常区进行注浆加固，重点是11号煤。小流量钻孔的注浆可用能调节流量的高压计量泵。最后是留设煤柱。导水陷落柱（经探水）留煤柱。断层煤柱留设（是否留和柱宽）按矿井水文地质规程公式计算。原则上10号煤10m以上，11号煤5m以上断层的下降盘要留煤柱，此落差以下断层是否留煤柱看具体情况，包括探水与注浆的结果。另外疏放11号煤底含水也是重要的。为创造采煤的干燥条件，并利于发现奥灰涌水的征兆，对11号煤的充水含水层底灰及贴身石英砂岩含水夹层（统称11号煤底含）进行疏放。疏放可利用现有水平巷和上山巷打放水钻孔，孔间距可作50m考虑，根据降压效果（测压）调整钻孔密度。 （三）完善开采艺术 在采掘过程中为防止底板出现灾害性突水，应坚持先探后掘、先探后采和先注浆后掘进，先注浆后回采的技术原则。为了节约工程量和保证安全，在采取钻探、物探、化探等综合手段时，应坚持物化探先行，钻探验证的技术方法，以杜绝采掘巷道误揭导水陷落柱和导水断层。 （四）建立强大的抗灾排水能力 这是煤矿防水害的最基本的措施。预计西部常规最大突水量为1800m3/h，因此除有矿井正常涌水量的排水能力外，抗突水的非常排水能力应达到3000m3/h以上。采用直排式（一级排水），还应有配套的水仓容量和供电系统与管路系统。 四、结语 1.煤矿的水害要分类治理，重点治理下组煤水害。 2.煤矿开采一定要实施科技治水战略，做到安全发展。 参考文献 [1]王永红，沈文.中国水害预防及防治[M].北京煤炭工业出版社，2003. [2]张光德，李栋臣.矿井水害防治[M].徐州中国矿业大学出版社，2003.