煤矿开采中综合防治水技术的应用研究.pdf

| 工程前沿 | Engineering Frontiers 31 2020 年第 9 期 作者简介易国晶，男，本科，高级工程师，研究方向采 煤相关技术。 煤矿开采中综合防治水技术的应用研究 易国晶 （贵州盘江精煤股份有限公司，贵州 六盘水 553000） 摘 要近年来，受社会进步及经济发展的影响，能源开采缺口持续扩大，不同程度上增加其开采难度。煤炭作为能源 的主要组成部分， 在日常生活及工业生产中占据着极其重要的地位及作用， 尤其是新形势下， 煤矿开采作业要求日趋严格。 为保证煤矿开采效率及质量，灵活运用综合防治水技术手段得到越来越多从业人员的关注及重视。基于此，文章以煤矿 开采综合防治水技术为切入点，分析其应用现状，进一步提出具体的应用要点，希望以此提升煤矿开采中综合防治水的 工作效率及质量。 关键词煤矿开采；综合防治水技术；应用要点 中图分类号TD745 文献标志码A 文章编号2096-2789（2020）09-0031-02 进入21世纪以来， 我国城市经济建设进程持续加快， 促使以煤矿为典型代表的能源需求缺口逐渐扩大，为此， 如何保证煤矿开采效率及质量，做好综合防治水工作， 得到越来越多从业人员的关注及重视。煤炭开采作业实 施不仅能为社会运转提供强有力的能源支持，更能保证 人民群众日常生活供暖的持续性 [1]。然而，从目前我国 煤矿开采综合防治水技术水平来看，仍存在着较多问题 亟待解决。以顶板来压问题为例，因其严重影响煤矿生 产作业的安全性，存在引发各种安全事故的可能性，危 害开采人员生命健康安全，甚至会产生不可避免的经济 损失，阻碍企业长远发展。鉴于此，文章针对“煤矿开 采中综合防治水技术应用”进行分析研究具有重要的价 值与意义。 1 煤矿开采综合防治水技术的作用 1.1 综合探测 通常，煤矿综合开采作业期间灵活运用地质勘探技 术能保证防治水工作的实施效果，充分发挥勘探环节的 作用，帮助技术人员全面收集及了解地下水构造的基本 情况及地质中含水量，便于制定科学合理的设计方案 [2]。 同时，利用物探技术手段能全面掌握开采区域水结构及 地质构造状态，采取有针对性及有目的性的防护措施， 对于保证开采技术使用效果具有不可比拟的积极作用。 此外，只要开采作业前期仔细勘察综合水文地质的底板， 方可了解开采现场的真实情况。如以高密度直流电方法 能搭建运输巷与回风巷的水文地质观测网络，大大提高 总体工作效率及工作质量。 1.2 分类治理 煤炭开采环节中应用防治水技术手段能妥善分类处 理各种水害问题。以陷落柱问题处理为例，技术人员应 尽量于勘察作业前期全面评估陷落柱的具体情况，制定 切实可行的施工方案，采取相应的处理措施，充分发挥 其治理作用。处理措施利用井上下注浆封堵手段仔细 填充陷落柱底部及顶部，确保减少陷落柱中含水量，保 证其导水性效果 [3]。从导水断层及含水断层治理的角度 来看，以地质勘察作业为基础利用注浆封堵手段能有效 控制隔水煤柱，并且具体作业实施之前，应尽量全面评 估及真实反映断层的具体特性，便于采取相应的施工保 护措施，消除影响施工作业合理性的风险因素。 同时，防治水技术主张在工作面底板处开展预注浆 操作，尽量和局部疏防水作业同步进行。有研究资料显 示，矿井中部分区域底板深受高承压的影响，存在水害 威胁的可能性，若相关技术人员于开采作业实施前期， 利用预注浆手段加固处理底板，可大大增强其稳定性， 甚至可利用局部疏放水手段降低底板内压力 [4]。此外， 立足于地层含水的具体情况及水位的具体情况，将其视 为煤矿开采作业的前提条件及夯实基础，通过井下钻孔 疏水降压等方法控制底板内作业压力，可以达到降低突 发性防水问题发生率的目标，真正意义上做到保证煤矿 开采作业有序开展。 2 煤矿开采综合防治水技术的应用现状 2.1 地质勘探问题 煤矿开采作业实施前期不仅需要仔细勘察开采区域 的地形地貌，更需要深入调查开采区域的地质条件，消 除影响开采作业合理性的风险因素，得出全面客观的开 采区域勘察结果，便于充分发挥其参考依据的作用。然 而，从目前我国煤矿开采综合防治水技术应用水平来看， 大多数煤矿企业尚未从根源上认识到应用综合防治水技 术的重要性及必要性，完全忽略开展详细地质勘察的环 节，大大增加后期煤矿开采作业的风险 [5]。这样，煤矿 开采作业期间不可避免会出现水灾事故，且事故具有发 生率高及处理难度大等鲜明特点，往往发生于中小型煤 矿企业，严重威胁开采人员的生命财产安全。 2.2 基础作业问题 通常情况下，煤矿开采作业质量与基础工作效果间 存在着密切联系。煤矿开采作业期间需严格控制其基础 工作环节，但是具体作业期间深受基础工作不达标等因 素的影响，存在引发严重水灾问题的可能性，无法保证 防治水的工作效果。有研究资料显示，煤矿开采基础作 业问题的发生原因相对复杂，包括设计因素及工作建设 因素。以设计因素为例，煤矿开采作业前应做好相应的 前期准备工作，率先明确开采深度及位置，制定设计方 案不得脱离开采图纸。只有这样方可保证后期开采工作 有序开展，一旦设计人员了解程度不全，则直接影响设 计方案的合理性。 2.3 管理手段问题 受煤矿开采作业流程相对复杂的影响，往往需要大 批量工作人员，一旦工程建设周期过于漫长，会明显增 | 工程前沿 | Engineering Frontiers 32 2020 年第 9 期 加人员工作量及工作难度。如何做好人员管理工作的问 题，得到越来越多煤矿企业的关注及重视。目前，我国 煤矿企业普遍存在人才管理方法不得当、管理模式不健 全及管理理念滞后的问题，造成水灾问题频频发生，无 法取得令人满意的煤矿生产效果。同时，防治水技术宣 传力度远远不足，造成水灾危害出现后无法得到有效控 制，并且部分煤矿企业错误地认为水灾治理工作远远重 于防御工作，严重削弱其风险防范意识，过于关注煤矿 生产的经济效益及工作效率。 3 煤矿开采综合防治水技术的应用要点 3.1 工程案例 近年来，受社会进步及经济发展的影响，煤矿开采 需求缺口持续扩大，促使煤矿开采作业成为推动社会经 济发展的重点工作内容。同时，煤矿开采作业的环境条 件相对复杂，大大增加了其作业量及难度。以某煤矿开 采工程项目为例，该工程项目的具体情况如下。 （1）221212 采面布置在山脚树矿采二区北翼，回 风巷长 710m，运输巷长 680m，切眼长 100m（安装 68 台液压支架）。采用综采工艺、走向长壁后退式采煤 法、全部垮落法管理顶板。采煤机型号为 MG300/700- AWD， 滚 筒 截 深 800mm。 液 压 支 架 型 号 ZY3300- 15/33，高度范围 1500 ～ 3300mm，最大控顶距 4.62m， 最小控顶距 3.82m，工作阻力 3300kN。该采面所采煤层 为 12 层，煤层倾角 5 ～ 8，平均煤厚 2.5m，无伪顶， 直接顶为泥质粉砂岩和菱铁质粉砂岩，厚度 2.5 ～ 3.5m； 老顶为细砂岩，较硬，厚度为 2.5 ～ 3.0m。采面距地表 垂深 579.6 ～ 725.7m，上区段为 221210 采空区，下区 段无工程，顶部局部为 221212 高位巷，底部为 221510 运输联络巷。 （2）221212 采面距煤系地层顶部约 95m，无采空 区。221212 回风巷上区段为 221210 采空区，221210 采 空区积水在 221212 回风巷掘进期间已探放完毕，并施 工验证孔进行了验证，221210 采空区内无积水。采面相 应地表有较多的泉眼，泉眼总的汇水量为 30 ～ 60m3/h， 有 1 条比较大的裂隙和 1 条落差 5 ～ 9m 的断层，地表 水可能会通过该断层及裂隙导通至采面。采面来压时， 30 架位置及采面下出口往外 7m 位置顶板有淋水，连 同采空区老塘后方的涌水达到了 20m3/h。 3.2 煤矿开采综合防治水技术的具体应用 针对上述煤矿开采工程的采面情况及水文情况，为 了达到防治水的效果，便需要采取有效的防治水技术， 总结具体的综合防治水技术要点如下。 （1）地面防水技术。由于矿井开采作业往往于地 下进行，意味着地面防水作业占据着极其重要的地位及 作用，做好地面防水作业能保证煤矿开采各个环节有序 进行。因此在实际应用的过程中，相关煤矿企业秉持实 事求是的工作原则，加大对于地面防水作业的重视程度， 以保证防排水工程建设质量为前提条件，及时顺畅排出 雨水，最大限度规避出现雨水渗漏的问题；并且挑选建 筑场地及井口期间，着重强调突出选择合理性及科学性， 尽量选择地势低平的场地及井口，确保井口与场地内建 筑标高均明显高出历年来洪水最高位置，大大降低淹没 风险。此外，针对处于河流区域的矿区，仔细标记煤矿 内漏水位置，开展相应的填筑作业。 （2）井下防水技术。井下防水技术是综合防治水 技术的主要组成部分，可划分为疏导式排水技术及井下 防水技术两种类型。在实际应用的过程中，相关技术人 员应尽量于开采前期精确测算含水层与煤层间距离。针 对二者间存在一定距离的煤矿，采取有针对性的处理措 施，做好相应的防水工作，预防出现含水层被破坏引发 水灾等方面问题；针对二者间距离较近的煤矿，尽量于 开采作业前期采取相应的排水措施，同时立足于煤矿开 采现场的具体情况选择适宜的井下防水技术手段，综合 考虑技术手段的成本投入，以达到兼顾经济性及合理性 的目标。 （3）综合探测技术。煤矿开采应用综合探测技术 手段不仅能为开采作业提供更多便利，更能控制水害问 题始终处于合理范围内。在实际应用的过程中，相关技 术人员应以保证开采设计方案及规划科学合理为前提条 件，尽量于设计规划前期利用综合物探测技术手段，全 面分析开采区域内地质构造情况及导水特性。以地震物 探及瞬变电磁法为例，利用该方法能全面掌握开采区陷 落柱及开采区断层的基本情况，便于及时合理分析所探 测的数据信息，极大程度上提高数据信息的真实性。同 时，经地面物探检查后能明显发现导水构造时，开展深 入检查作业，例如利用物探技术手段增加钻探深度，有 助于超前探测倒水异常情况。 4 结束语 通过文章研究，认识到煤矿开采作业的难度系数相 对较高，尤其是开采期间不可避免会遭遇水灾风险，直 接影响煤矿开采作业进度，严重威胁工作人员生命健康 安全。因此，相关煤矿企业秉持具体问题具体分析的工 作原则，加大对于应用综合防治水技术的重视程度，提 前做好矿井周围水文条件及地质状况的勘察工作，立足 于具体勘察结果制定切实可行的防治水方案，可大大提 高防治水工作效率。贯彻落实相应的工作标准，方可保 证煤矿开采作业的安全性及合理性，为促进我国煤矿开 采水平进步提供强有力的支持。 参考文献 [1] 高延桐. 煤矿开采中综合防治水技术的应用[J]. 化工管理, 20192207. [2] 张涛. 煤矿开采中综合防治水技术的应用[J]. 当代化工研 究,20191447-48. [3] 张磊, 刘浪浪. 浅谈煤矿开采中综合防治水技术的应用对 策[J]. 内蒙古煤炭经济,201916208. [4] 宋建伟. 煤矿开采中综合防治水技术的应用研究[J]. 能源 与节能,20196177-178. [5] 李贺. 煤矿开采中综合防治水技术的应用[J]. 当代化工研 究,2019464-65.