煤矿井下综采防水技术的应用

煤矿井下综采防水技术的应用

袁二斌

兰花集团东峰煤矿有限公司 山西省晋城市 048000

摘要：近年来，经济快速发展，为了提升煤业煤矿井下5136综采面掘进作业的安全性，提出了采用井下超前钻孔放水的技术方案。该技术方案采用了优化后的钻机布置结构，能够显著降低钻机作业时的不稳定性，同时能够将钻进效率提升10%以上，在挖煤矿得到了广泛的应用。

关键词：煤矿井下；综采防水技术；应用

1煤矿井下水害成因

在煤矿开采当中，发生水害的主要原因有：第一，矿井作业。在实际作业当中，矿压是导致发生水害的主要因素。在具体采煤当中，矿压情况的存在会对底板隔水层产生破坏，使原本较小的断面发展演化为较大的断裂带，并使得阻水结构在不断发展后形成特殊的导水通道，且因此影响到阻水岩体。这部分活动的存在，将对岩体的阻水性能产生较大的影响，使井下具有更高的可能发生透水情况，进而导致水害事故的发生；第二，决策失误。在煤矿开采前，一项关键性任务即是对井下的水文地质条件进行探测，避免出现在煤矿生产过程中，井下水害是较为典型的灾害类型，对于井下作业人员的安全具有非常大的威胁。煤矿煤层处于地底的深层位置，顶板含水层具有较高的含水量，如果在实际开采当中涌出大量的水，不仅将因此中断煤矿生产工作、影响到煤炭的质量，严重时也将对作业人员安全产生严重的威胁。□赵国光忻州市煤矿安全生产监管检查组山西忻州034000盲目开采的情况。在施工中，只有保证井巷工程同富水岩层、岩溶陷落柱、老空积水等条件保持远离，才能够最大程度降低水害发生的可能性。在具体开采设计当中，不同井巷在防水煤柱布局规划、位置方面不合理情况的存在都将导致巷道发生透水情况；第三，设施问题。在矿井生产当中，排水设施是重要的组成部分，需要具有较高的可靠性，当矿井在实际生产中出现内部积水或者涌水问题时，需要通过排水设施的应用，将涌水进行快速的抽离。而在部分企业当中，受到重视程度以及资金投入等方面的影响，在实际应用的排水设施方面存在无法满足安全生产需求的情况，则将因此在生产中无法有效的排水，进而对安全生产造成一定的隐患。

2煤矿井下综采防水技术的应用

2.1钻孔时钻场加固

由于现在的钻机不断向着大功率、大钻进扭矩方向发展，钻机在钻进过程中的振动冲击较大，因此对各个系统参数和稳定性的要求均较大，在钻进工作中提供的钻进力矩较大，因此必须要求钻进区域的地基要牢固。在进行直径大、深度长的孔洞钻进时还必须对该区域内的地基进行一定的处理，避免在钻进过程中出现松动、垮塌。由于巷道底板有浮煤及松软地层，因此项目组制定了新的钻场加固方案。

2.2打钻注意事项

首先，在施工过程中技术人员应做好以下准备工作：沿途应确保流水通畅，且做好排水沟的清理与维护工作，有效清除巷道中的浮煤。同时还应保证最大排水量不小于100m³/h。期间应注意做好流水线路巷道的加固工作，尤其应连锁加固沿途的十字头以及丁字口等处，确保巷道坡度大于5°，对于不沿底的路段应利用编织袋装煤的方法进行铺底。其次，煤矿还应指派专业人员定期检查打钻地点的甲烷以及二氧化碳等气体的含量，并在施工地点安装便携仪检测瓦斯浓度。当瓦斯浓度超标时，打钻人员应立即停止作业，切断电源，并及时报告矿调度室，以便及时处理。再次，打钻期间若发现异常问题，技术人员应及时向矿调度室汇报，听候处理指示。最后，技术人员应与矿地测量技术人员充分协商后，才可根据煤矿开采实际情况调整钻孔参数。

2.3探水

在井下工作中，对于接近工作面采空积水区，以及接近没有封闭，且可能出现突水情况的钻孔，即需要能够进行探放水处理。在井下工作面当中，其所具有的水文、地质情况较为复杂，受到客观认识能力与勘探手段的影响，则无法对井下情况进行全面的了解。该种情况的存在，则将使得井下会存在很多无法判断发生水害的区域，具有未知以及不确定的特点。在实际采掘施工过程当中，对于疑问区，即需要做好对应探水措施的应用，通过超前钻探技术即的应用做好水源水量、水压的把握，同时对开采煤层的距离进行把握，在对地质水患、地质情况进行了解的基础上，及时采取对应措施以此实现对水害的提前防控。

2.4截水

在对水害源头具有清晰、系统了解后，如果没有对疏放水措施进行及时的使用，如现场条件不允许疏放水、或者虽然能够放水但不合理时，既可以通过水源阻隔的方式实现对水患的解除。对于防水闸门、防水煤柱以及防水墙等设施，即能够对水源进行临时或者永久的截住，使富水区同工作面能够良好的隔离，避免因局部地区存在涌水情况而对实际采煤工作的正常开展产生影响，而对防水隔离煤柱进行设立即是十分有效的防治水措施方式。在煤层同含水带、含水层的接触位置，可以对一定宽度的煤层预留不采，使地下水源同工作面形成一定的距离，该类煤层称之为防水隔离煤柱。通过在水下防水隔离煤柱的设置，即能够有效的避免地下水涌入到矿井当中，且能够对火灾事故、瓦斯事故的蔓延起到较好的防止效果。

2.5智能排水系统的功能设计

为了确保该智能排水控制系统在各种工况下的运行稳定性，对该排水控制系统的实际功能进行了设计，主要包括多运行模式切换系统、可视化控制系统保护等。多运行模式切换主要是指该控制系统为了满足不同工况下的运行稳定性需求，分别设置了自动控制、人工控制和远程控制三种模式，在不同的工况下可以实现系统的自动切换，当出现紧急状态时，以人工控制可以实现直接优先控制，满足紧急控制需求。可视化控制主要是指在各个排水区域均设置有远程视频监控单元，能够实现对排水区域情况的远程监测，便于工作人员在监控中心实时的掌握井下排水系统运行情况，确保排水系统的运行正常。系统保护模块是指对系统中的水泵、电机、控制阀等进行安全保护，防止出现电机电流过大、漏电等导致的系统运行异常。自动轮换工作机制是指系统根据各水泵的工作时间自动进行轮换工作，确保各个水泵运行时间的均衡性，提升系统运行稳定性和各排水设备的使用寿命。数据信息采集单元是智能排水控制系统的核心，用于对系统中各排水设备运行状态的监测和数据分析，同时实现对井下排水单元的远程控制，实现排水系统运行的智能化和自动化控制。

结语

煤矿井下综采采用了优化后的钻机布置结构，同时对超前探放水钻孔的探放水施工技术方案和防突方案进行了论述，结果表明：①在进行直径大、深度长的空洞钻进时还必须对该区域内的地基进行一定的处理，避免在钻进过程中出现松动、垮塌。②在钻进的过程中，由于巷道中的钻场空间所限，采用了短钻杆的钻进技术方案。在每一次换接钻杆后重新开钻时，先不断地轻压钻杆，然后以正常钻进速度1/3的转速进行钻进，能够有效地确保钻进的安全性和一致性。该方案在确保钻进安全的前提下能够将钻进效率提升10%以上。③在钻孔处设置防突水装置，能够有效地降低在钻进过程中发生突水事故的概率。

参考文献

［1］郝哲，王介强，刘斌.岩体渗透注浆的理论研究[J].岩石力学与工程学报，2001（04）：492-496.

［2］高建光，范三阳，姜福磊.开拓巷道小岩柱过承压含水层防治水措施[J].煤炭工程，2007（11）：65-67.

［3］韩磊，陈建生，陈亮.帷幕灌浆扩散半径及数值模拟的研究[J].岩土力学，2012，33（07）：2235-2240.