礦井防治水技術應用

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇礦井防治水技術應用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

煤炭資源在中國的能源框架中處于戰(zhàn)略性位置，在推動中國經(jīng)濟發(fā)展及提升人民生活水平等方面發(fā)揮著不可替代的作用。但長期以來，煤礦生產(chǎn)過程中一直存在著安全問題。隨著近地面的煤炭資源逐漸開采殆盡，生產(chǎn)作業(yè)向地下較深的位置推進，但由于井下水文地質(zhì)條件的不可控性，開采過程中時常會出現(xiàn)各類水害，嚴重影響著開采過程的安全性與開采進度。針對此問題，對防治水技術進行深入研究，盡可能降低水害事故的發(fā)生概率，這對煤礦生產(chǎn)安全性及生產(chǎn)效率的提升有著重要意義[1]。

1復雜水文地質(zhì)條件下礦井防治水的必要性

煤炭開采過程會受到各類災害的影響，其中水害是較為常見的一種。水害的存在對煤礦開采進度有著重要影響，威脅生產(chǎn)安全，因此防治水工作的實施有著重要意義。對于中國大多數(shù)煤礦企業(yè)來說，水文地質(zhì)對開采效果的影響較為明顯，特別是開采規(guī)模也受到了極大限制，要想進一步提升煤炭開采效率和質(zhì)量，水害防治相關研究必不可少。通過有效的防治水技術能盡可能降低水害對煤礦開采帶來的危害，推進開采工作的順利進行，使煤礦開采能適應更多的水文地質(zhì)條件。就目前大多數(shù)煤礦的開采狀況而言，井下水文地質(zhì)條件具有較強的隱蔽性[2]，因此需要加大重視程度，充分關注井下的水害防治工作，進而提升煤礦開采水平。

2復雜水文地質(zhì)條件分析

2.1充水水源

工作面頂板砂巖縫隙內(nèi)的水為工作面頂板的直接充水來源，這一部分含水層水隨著煤層開采過程通過導水裂隙帶進行疏導。由于煤層頂板含水層的含水量較少，造成的影響較小，一般不會發(fā)生嚴重的水害事故，但可能出現(xiàn)工作面頂板漏水的狀況[3]。工作面底板的直接充水來源為石炭系太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙水，該部分水體主要分布于灰?guī)r的含水層內(nèi)，該含水層厚度最大可達24.43m。灰?guī)r本身具有較高的致密性，并且不會產(chǎn)生裂隙，但在防治水過程中也不應忽視。通常在井田的淺部和構造帶位置可發(fā)現(xiàn)部分裂隙帶，并且發(fā)現(xiàn)會有水沖刷的痕跡。同時，石炭系太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙水也是充水水源之一，與上段含水層之間由砂質(zhì)泥巖巖段隔開，該巖層厚度達40m，因此通常生產(chǎn)過程中不會直接發(fā)生工作面底板涌水的狀況。但該含水層與上段含水層存在某種水力作用，導致工作面中涌水量增加。因此在后期的工作面采掘及防治水過程中應當重點關注。

2.2充水通道

在井下，巖層的斷層、裂隙和封閉不良鉆孔等均構成了充水通道[4]。其中，斷層通道所產(chǎn)生的威脅最大。井下斷層本身透水性較強，隨著開采過程的推進，斷層極有可能受到破壞，進而導致透水性增加。同時，裂隙所造成的危害也不可忽視，井下裂隙通常是由工作面頂板或底板遭到破壞而產(chǎn)生，容易導致頂板涌水等事故的發(fā)生。除此之外，如果施工人員操作不合規(guī)范，則極有可能產(chǎn)生封閉不良的鉆孔，這些鉆孔使各含水層直接連通，進而導致采掘過程發(fā)生突水。

3礦井水害類型及其突水方式分析

煤礦開采作業(yè)所處環(huán)境變得越來越復雜，尤其是水文地質(zhì)條件的未知性，對煤炭開采工作帶來了更大的挑戰(zhàn)。水害對生產(chǎn)安全所造成的影響不可忽視。下面對較為常見的兩類水害類型[5]進行詳細闡述。a)老空水。老空水通常形成于井下采空區(qū)內(nèi)。隨著開采工作不斷推進，會出現(xiàn)越來越多的采空區(qū)，而這些采空區(qū)內(nèi)會由于地下河或周圍含水巖層而產(chǎn)生大量積水。當采掘工作面靠近老空水區(qū)域時，為防止透水，需要將老空水的積水范圍、標高、積水量等標注在采掘圖上，劃分出積水線、探水線和警戒線（見圖1）。若無法及時排放采空區(qū)中的積水，則會帶來一系列的水害事故，嚴重威脅工作面采掘過程的安全。目前工作面采掘過程中老空水的形成現(xiàn)象較為普遍，由于水文地質(zhì)條件的復雜性，這些老空水大大增加了后續(xù)開采過程的風險概率，因此應當予以關注。b)承壓水。除老空水外，在水文地質(zhì)條件復雜的井下生產(chǎn)中，承壓水也較為常見。顧名思義，承壓水指的是充滿2個穩(wěn)定隔水層之間的含水層的重力水，其形成如圖2所示。該水害嚴重威脅著井下生產(chǎn)的安全進行，同時也會對巷道結構造成不利影響。若不能提前做好對承壓水相關的預防工作，則極有可能導致不可逆轉的安全事故。圖2承壓水形成示意圖

4礦井防治水技術在復雜水文地質(zhì)條件下的應用

礦井水害問題危害極大，除了對井下正常的生產(chǎn)進度產(chǎn)生影響之外，對開采過程中人員的生命安全也有著極大的威脅，因此，采取相應技術對水害問題進行治理迫在眉睫[6]。但當前情況下，井下水文地質(zhì)條件的復雜性為水害防治相關工作帶來了一系列困難，應當從以下幾方面入手開展水害防治工作。

4.1水文地質(zhì)條件的勘探

井下水文地質(zhì)條件勘探對工作人員了解井下條件有很好的幫助，特別是在井下較為復雜的水文地質(zhì)條件下，進行水文地質(zhì)勘探有很大的必要性。相關工作人員應當采取多種勘探技術對井下狀況進行綜合了解，掌握地下巖層的含水狀況及突水方式，采取相應的措施進行預防，以降低水害所造成的影響。在具體的水文地質(zhì)條件勘探工作中，采用傳統(tǒng)單一的勘探手段具有一定的限制性，因此通常結合物探技術與鉆探技術，利用目前最先進的電磁檢測技術，對井下不同位置的含水層進行探測。通過鉆探手段對井下具體富水區(qū)域的面積和位置等相關的信息進行收集，并整理為具體的地下含水層分布圖和涌水關系圖等，對各水體之間的連通關系及井下水分的特性等進行了解，制定對應的解決方案進行水害預防，防止突水涌水，為后續(xù)生產(chǎn)工作提供數(shù)據(jù)支撐[7]。煤礦水文地質(zhì)勘探一般分階段循序進行，如圖3所示。礦井水文地質(zhì)勘探為礦井建設、采掘、開拓延深、改擴建提供了所需的水文地質(zhì)資料，是礦井防治水工作的主要水文地質(zhì)理論依據(jù)，它是在煤田水文地質(zhì)勘探的基礎上進行的。礦井水文地質(zhì)勘探貫穿于煤礦的整個建設生產(chǎn)過程，它可以驗證和深化煤田水文地質(zhì)勘探對礦井水文地質(zhì)條件的認識，同時，又可根據(jù)礦井建設生產(chǎn)過程中遇到的水文地質(zhì)問題，充分利用礦井的有利條件，進行針對性的礦井水文地質(zhì)勘探，為礦井建設生產(chǎn)和礦井防治水工作提供依據(jù)。

4.2注漿堵水技術

注漿堵水技術是井下防治水害的一項重要技術，它主要是通過注漿對水體位置進行封堵，以降低水害所產(chǎn)生的危害。在注漿堵水工作之前，應進行充分的水文地質(zhì)勘探工作，結合所探測到的富水性基本信息與井下巖層的受力分析，對工作面采掘過程中可能產(chǎn)生的突水進行預判。若巖層含水量較高，則不能在短期內(nèi)對水進行疏通，應采取注漿堵水技術進行治理，有效預防突水的發(fā)生。在對井下水文地質(zhì)情況進行了解之后，確定突水風險較高的位置，從工作面和地面同時施工進行封堵作業(yè)，將積水控制在確定區(qū)域內(nèi)，以免對開采過程造成突水影響。

4.3疏導排放技術

采取注漿堵水技術盡管能起到一定的預防水害的作用，但仍存在一定的突水威脅。因此，在很多時候也會采取疏導排放技術對巖層含水量進行控制，防止水害發(fā)生。a)首先是對地表的全部積水進行排放，防止它在重力作用下發(fā)生滲漏，從根源切斷井下水源的補充。b)對井下含水量較多的巖層可采用鉆孔方式，通過一定的水流通道將水引出，起到降低巖層內(nèi)水壓的作用，有效防止作業(yè)過程中突水的發(fā)生，保證施工過程的安全性。疏導排放技術能有效降低井下巖層的含水量，但它仍存在一定的局限性，若含水量巨大且有著足夠的補充水源，則疏導排放技術并不能達到理想的效果。并且，水體疏放過程與時間有著較強的聯(lián)系，應與具體情況相結合，進而采取合理的疏放水方案，達到相應的排水效果[8]。針對面積較大的富水區(qū)域可采取分區(qū)排水的方式，同時，可進行管道的連通來達到定點排水的目的，預防水體對工作面產(chǎn)生影響。

4.4預防與應對技術

水文地質(zhì)勘探工作能為下一步的疏導排放提供一定的支持，還能夠有效地預判出井下所存在的突水風險，以采取相應措施。從本質(zhì)上來說，井下水害防治工作的目的是為生產(chǎn)提供安全保障，然而即使采取相對完善的防治措施，也不能保證絕對安全，因此還需要對各項綜合條件進行考慮，不斷完善水害防治措施，并對工作面采掘方案進行合理優(yōu)化。若處于復雜的水文地質(zhì)條件下，無法完全了解井下具體水文情況，則應進行暫時規(guī)避，防止安全事故的發(fā)生，待相關技術方案完善后再開展回采作業(yè)。

4.5放水孔與觀測孔的設置

在工作面回采期間進行放水孔與觀測孔的布置時，應對孔的具體作用和結構進行設計，應著重關注鉆孔后對孔口的固定工作[9]。特別是在放水孔設計中應充分應用壓力表，通過壓力表對水體的水壓變化狀況進行觀測，充分掌握水體變化狀況。在工作面回采完成后，及時封堵放水孔，以保障工作面的結構穩(wěn)定性。此外，在保障工作面穩(wěn)定性的前提下，留下1～2個空位便于觀測并進行相關調(diào)整，避免水害發(fā)生。

5結語

水害防治是保障井下生產(chǎn)安全的一項重要工作。為確保開采工作的順利開展，務必采取合理的水害防治措施。但實際生產(chǎn)所面臨的水文地質(zhì)條件較為復雜，應充分做好水文地質(zhì)勘探工作，在此基礎上結合具體生產(chǎn)情況采取相應的注漿堵水技術與疏導排放技術，以實現(xiàn)對水害的科學治理，確保礦井生產(chǎn)過程的安全。

參考文獻：

［1］張耀輝，熊祖強，李西凡，等.復雜水文地質(zhì)條件下礦井水害綜合防治技術研究［J］.煤炭科學技術，2021，49(3)：167-174.

［2］趙亞斌.復雜水文地質(zhì)條件下綜合防治水技術探究［J］.西部探礦工程，2021，33(4)：125-126.

［3］尹尚先，連會青，劉德民，等.華北型煤田巖溶陷落柱研究70年：成因·機理·防治［J］.煤炭科學技術，2019，47(11)：1-29.

［4］毛維林.水文地質(zhì)條件復雜區(qū)域回采工作面綜合防治水技術應用［J］.山東煤炭科技，2019，37(6)：173-174.

［5］弓美疆.復雜水文地質(zhì)工作面開采綜合防治水技術［J］.能源與節(jié)能，2019(5)：127-128.

作者:秦泰山 單位:山西三元煤業(yè)股份有限公司