煤矿防治水工作存在突出问题及应对措施探析

煤矿防治水工作存在突出问题及应对措施探析

胡晓亮

陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿  715300  陕西渭南

摘要：近些年来，随着我国煤矿开采技术的不断进步，开采技术及相关设备更加先进，技术含量更高，生产矿井的部分技术设备已经不符合现阶段对煤矿开采的技术要求，需要研发和更新开采设备。从近年来发生安全事故的情况来看，水文因素是主要原因之一。因此，煤矿防水、治水工作迫在眉睫，需要加快方案制定。地测防治水关系整个煤矿开采的发展和进度，一旦发生较为严重的水害，不仅会影响开采质量，还会威胁工人生命安全。开展防治水工作，不仅是为了提高煤矿开采效率和质量，也是煤矿以人为本管理理念的具体体现。底板奥灰岩溶水害是威胁我国煤田煤炭资源安全开采的主要灾害之一，本文重视对底板奥灰水防治项目措施展开研究。

关键词：煤矿防治水；问题；应对措施

引言

随着资源的枯竭，赋存条件好、埋藏浅的煤炭资源都基本采完，开采大采深、赋存条件差的资源成为必然的趋势。奥陶系灰岩作为华北地区的主要含水层，对开采下组煤有着很大的影响。为安全开采受承压水影响的煤炭资源，必须先进行开采技术评价。

1项目概况

煤系沉积基底奥陶系峰峰组二段石灰岩，水文地质条件复杂，含水空间以溶蚀裂隙为主，富水性具有明显的不均一性，且岩溶水连通性良好，具有区域性的水位标高+372.00m。水头压力大，主要可采煤层均处于+372.00m以下，由于太原组下部岩层隔水性能不稳定，奥灰水将对煤层开采造成一定威胁，煤层开采时需严加防范奥灰水对矿井的危害。4号煤层底板至奥陶系石灰岩顶面距离27.30～121.00m，一般厚度30～60m左右，5号煤层底板至奥陶系石灰岩顶面距离20.85～92.86m，一般厚度20～50m左右，虽远大于底板破坏裂隙厚度，但奥灰岩溶水水头压力高，富水性强，由于太原组下部隔水岩层隔水性能相对不稳定，当位于构造发育地段，其底板隔水层遭受构造破坏的情况下，或者存在垂向导水通道时，煤层开采便有可能造成奥灰水突出，矿井生产中应引起足够重视。

2煤矿防治水工作存在突出问题

2.1矿井开采时顶板破坏及涌水

采用传统的全部垮落法处理采空区顶板时，随着采煤工作面的推进，采空区上覆岩层会发生移动、破坏，出现垮落带（Ⅰ）、裂隙带（Ⅱ）和弯曲下沉带（Ⅲ）。垮落带和裂隙带将破坏隔水层，进而导通含水层和采空区，煤层上覆含水层中的地下水就会涌入采空区。如果裂隙带能够到达地表或能够沟通上部存在直达地表裂隙带的采空区，当地表存在水体时，地表水将会涌入井下。

2.2矿井开采时底板破坏及涌水

根据“下三带”理论，煤层底板到含水层可分为底板导水破坏带、有效隔水层保护带和承压水导升带。当含水层中的承压水头压力大于煤层底板隔水层能够承受的最大压力时，地下水就会沿岩层中的薄弱带涌入矿井，常见的主要是奥陶系岩溶水，本区主要突水威胁即来源于此。

综上所述可知，影响奥灰水的突水性因素主要有底板隔水层的岩性组合及隔水性能、构造发育程度、奥灰水水头标高与底板标高、奥陶系灰岩富水性等。

3煤矿防治水工作应对措施

3.1全面对煤矿水源进行探查

在煤矿开采的过程中，为了更好采取针对性的防治水措施，做好对煤矿水源的探查非常关键。在具体实施中，主要包含井下超前探查与地面探查两类。①地面探查。主要选择钻探或者采取三维地震等方式，对煤矿井下的陷落柱等进行全面的超前探查。在井下探查的过程中，主要对掘进前方煤矿地质构造等进行全面的探查，特别是对水文情况出现异常的区域需要采取更为精准的防治水探查措施，开展高质量的区域治理。②超前物探。在采煤工作面形成之后，技术人员可选择使用音频电透视技术、坑透或者瞬变电磁等方式，对工作面煤层底板整体的含水量进行全面的探查，对探查得到的异常区域进行全面的钻探验证。必要情况下，应当采取注浆加固措施。开展井下或者井上超前探查主要目的是将导水通道精准找到，并采取针对性的治理措施，特别是将奥灰水通道全部切断，更好保证煤矿开采的安全性。

3.2采取区域治理措施将导水通道全部切断

很多煤矿有着较为明显的突水问题，为了更好实现防治水的效果，采取针对性的区域治理措施，将导水通道全部切断非常关键。在具体实施中，应当注重将防治水工作的重点放置到在工作面开掘之前开展地面打钻注浆，形成从“短兵相接”向“远距离打击”的良好转变，实现对防治水工作的综合治理，有效防治出现突水事故。若出现了开采工作中陷落柱等相对较多的情况，非常容易出现突水事故，特别是高承压的奥灰水，需要采取针对性的区域治理措施。在具体实施时，应当在奥灰水顶板施加水平钻孔，将这些导水构造发现出来，并采取超前治理措施。通过将浆液注入到奥灰中，实现对导水通道的有效切断，达到消除突水的目标，或者达到在工作面开采的过程中不会出现突大水的问题，防止出现淹井事故。

3.3底板注浆加固及改造

底板薄弱带探查与局部注浆加固是奥灰水水害防治的重要内容，贯穿于煤层整个生产活动中，其目的是充分利用隔水层阻水能力实现奥灰水带压安全开采。探查工作须在生产各个环节实施，实施阶段及方法如下：

(1)在采区开拓前，须开展地面物探或井下探查工作，确定断层、陷落柱平面位置，对其富水性进行解释，为井下富水异常区探查提供依据。

(2)在主要巷道开拓及工作面掘进时，坚持“有掘必探”原则，采用井下物探、钻探相结合探查方法，尤其是在地面物探揭示存在富水异常构造带附近采掘时，要给予高度重视。

(3)在工作面回采前，采用井下音频透视方法，探查工作面内部及顶底板构造发育情况、富水异常带分布情况，采用钻探手段进行底板奥灰水文地质条件探查、疏放与底板破碎带注浆治理。

3.4巷道掘进防治水措施

(1)在工作面巷道和大巷等岩巷掘进过程中，要严格按照“有掘必探、先探后掘”的原则进行掘进面超前探查，对巷道掘进面前方的导水陷落柱、断层、褶曲构造、封闭不良钻孔等进行探测。

(2)巷道掘进面超前物探推荐采用井下直流电法。利用井下直流电法对掘进面前方巷道顶底板及侧帮进行探测。

(3)超前探测的有效距离为掘进面前方80m。若经探测分析认为无异常，则应保留20m的超前距继续掘进;若探测认为有异常，要及时分析产生异常的原因，判别异常可能对应的地质构造形式，并超前打探水孔确定地质构造的含、导水性及其危害程度。

(4)探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中水压、水量突然增大，顶钻等异常时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆。要立即向矿调度室报告，并派人监测水情，如果发现情况危急，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员。

(5)对利用物探手段确定的导水构造、导水陷落柱和采空区等异常区，通过钻探打探水孔进行探测和验证。探水孔必须安装与探水段水压相适应的孔口控水装置。若探放水量较大(大于10m3/h)，可利用该孔进行简易放水试验，并注浆封堵，然后再继续掘进;若探放水量较小(小于10m3/h)，可继续掘进，并利用该孔作为水压、水量监测孔;如果水压水量逐渐增大，应停止掘进，立刻进行注浆，其效果经探查验证合格后，再继续掘进。

3.5带压开采防治

①以防为主：在开采受奥灰水威胁的煤层时，在采掘过程中即使采取一系列防止突水的安全措施，也难以完全杜绝奥灰水的突水事故，因此无论采用何种方法采煤都必须有可靠的防排水设施。

②限压开采：按规程规定及以往开采经验，在地层较完整块段突水系数可取到0.1MPa∕m以下，受构造破坏区段，突水系数控制在0.06MPa∕m以下。

③局部堵排：对采掘活动中的局部出水，进行封闭堵塞。对已探明的有突水危险的构造带进行注浆堵水，对有突水危险的底板，带压开采前进行底板注浆加固。

④超前物探：采掘工作面采用三维地震勘探、超前钻探、瞬变电磁法等方法，对异常构造带、工作面底板富水有一个全局的把握，必要时进行注浆堵水，形成有效的隔水层。

结语

综上分析，全面提升防治水工作效果是当前很多煤矿需要重点解决的问题之一。当前煤矿采取的防治水工作取得了较好的效果，但在许多方面仍旧需要采取针对性措施给予提升，以更好保证煤矿防治水效果，为煤矿安全可持续生产保驾护航。

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