煤矿突水灾害的预防及治理技术

煤矿突水灾害的预防及治理技术

黄荣鑫

福建省永安煤业有限责任公司池坪芦坑煤矿福建省三明市365000

摘要：目前，随着我国经济的不断发展，许多行业都处在高速发展过程中，煤炭行业作为我国传统行业之一，其生产方式和安全防治措施正在不断的进行改革，可是，尽管如此，煤矿在具体的生产过程中仍然会出现许多的安全问题，比如煤矿突水灾害就是其中最为严重的安全问题之一。所以，一定要建立一个有效的突水灾害预警机制，主要针对于顶板水、老空水、陷落柱水这三种突水灾害设置预警机制，还要针对不同种类的突水灾害制定出相应的治理措施。要知道，一旦发生煤矿突水灾害，受到影响的不仅仅只是煤矿本身的经济利益，所有矿井内的施工人员的人身安全都将受到危害，其可能造成的后果是不堪设想的，所以，一定要做好煤矿突水灾害的预防和治理工作。本人就煤矿突水灾害的预防和治理展开了讨论。

关键词：煤矿；突水灾害；预防；治理

引言：据有效的调查显示，我国从2000年到2012年的十二年间，一共发生过一千余起煤矿突水灾害，由于该灾害所死亡是人数将近五千人，这些煤矿突水灾害给我国经济发展和人们的生命财产安全造成了巨大的损失。尽管近年来煤矿突水灾害的发生次数正在不断的减少，但是，煤矿突水灾害的危险程度并没有减轻，所以，一定要对煤矿突水灾害进行有效的预防和治理，以此来保证煤炭行业的健康持续发展。

一、矿井突水灾害综合防治技术的完善

为持续加强矿井突水灾害防治工作和保持已有工作成效，国家相关部门制定了煤矿突水灾害防治的“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”16字原则和“防、堵、疏、排、截”5项综合治理措施，16字原则科学地概括了煤矿井水害防治工作的基本程序，而5项治理措施则是煤矿井水害治理的基本技术方法。遗憾的是，上述煤矿突水灾害防治的16字原则虽多次提到“探”，但在对应的5项综合治理措施中却没明确将“探”列为其主要内容加以阐述，仅在“疏”措施中简要点出了“探放老空水”这一工作内容，但这显然不是“探”字原则及其工作内容与对象的综合阐述。

显然，“探”字原则的工作内容还包括运用综合物探、化探和钻探等探测技术对含水层及其富水性、隔水层及其阻水能力、构造及“不良地质体”、老空区和突水通道的探测等。因此，作为矿井突水灾害防治研究内容之一的“探”，必须将其列入该灾害的综合防治措施与技术中，此举有着极为重要的现实意义。

二、矿井突水灾害综合防治技术类型

1.探测类技术

探测是矿井水害预防的一项基础工作，其成果精度直接决定着矿井突水灾害预防的成败。该技术的发展总体方向是利用综合物探技术（三维地震和瞬变电磁等）、地面钻探和井巷工程等取得的多元数据，查明触发矿井突水灾害的诸多（水文）地质因素，为其预防提供工作重点。对应于不同探测对象的主要技术分述如下：

（1）对于含水层及其富水性的探测，主要采用联合或局部放水试验，通过对防水过程中流场监测资料的整理和分析，得出含水层的补给、径流、边界条件富（导）水性等水文地质特征，从而为采取相应的矿井突水灾害预防措施与技术方法提供依据。

（2）对于隔水层及其阻水能力的探测，主要通过采场或室内试验获得带压系数进行分析，在采场测试时，基于物探测试成果，选择有代表性的点进行钻探试验，再通过孔内不同深度的水压测量，计算出保护层总体的带压系数，为采取预防措施提供依据。

（3）对于构造及“不良地质体”的探测，其中前者的探测方法可分为地上和井下2大类型，地面方法主要为三维地震，井下方法主要为坑道无线电透视和瑞利波法，而后者的探测方法主要为井下电法，包括直流电法和音频电透视法等。

（4）对于老空区空间分布及其积水特征的探测，因瞬变电磁测深法具有对含水体敏感且受地形起伏影响小、不受接地条件影响和发射脉冲不受地表高电阻率影响而使其成为较理想的探测方法，在确定积水异常区后，还须结合钻探方法对其进行验证，然后再进行井下探放水工作。

（5）对于突水通道（隐伏陷落柱）的探测，在依据地质、水文条件圈出其宏观范围后，利用三维地震、电磁法、化探、放水试验、水质分析和钻探等综合勘探手段以逐步缩小和确定异常区范围，而实践也已证明该思路的可行性。

2．防水类技术

（1）经验类比法，参考水文、工程地质条件相似矿井安全采掘的防隔水煤（岩）柱尺寸，作为其在本矿井开采的留设依据。

（2）理论公式计算法，如匈牙利的埃斯茨公式和查姆保公式等。

（3）依据新版《煤矿防治水手册》和《煤矿防治水规定》中的传统方法留设。

（4）数值计算法或相似模拟试验法确定其合理尺寸。

（5）防水闸作为矿井下重要的防水分区隔离措施，水闸门可修建在矿井有突水危险的采掘区域附近，一旦发生突水可关闭该区域水闸门，以达到限制其致灾区域的目的。从其平面结构看，主要有圆柱形、楔形和倒截锥形3种。水闸墙作为井下分区隔离的另一种措施，适用于巷道无需通风、行人，但必须隔离防水的状态，其可与水闸门配套使用实现对报废采区和突水巷道的有效隔离而达到防水或堵水的目的。

3.堵水类技术

依据浆液运动规律，可分为充填注浆、渗透注浆、压密注浆、压裂注浆和高压喷射注浆等类型。此外，依据注浆工程与采掘工程的先后顺序可分为预注浆和后注浆两种类型；依据突水的存在状态可分为静水注浆和动水注浆两种类型；依据突水点所处的构造部位可分为断层突水注浆、裂隙突水注浆、陷落柱突水注浆、滑动构造突水注浆和封闭不良钻孔突水注浆；依据突水灾害的空间位置可分为巷道突水注浆、工作面突水注浆和采空区突水注浆；依据使用浆液材料性质可分为单液水泥浆注浆、水泥－水玻璃双液浆注浆、黏土水泥浆注浆和化学浆液注浆等类型。

在工程实践中，目前常用的注浆堵水技术包括动水注浆技术、引流注浆技术、帷幕注浆技术、导水陷落柱注浆技术和煤层底板含水层加固改造技术等。

4.疏水类技术

疏水降压技术指通过对煤层顶板含水层水的疏放和底板含水层水的降压，以消除顶底板含水层水对矿井开采的威胁，从而达到安全开采的目的。矿井开采引起煤层底板破坏后，如导水裂缝带影响范围内存在富水性强的含水层（体），在采掘工程继续前，须对含水层采取超前疏干措施，即在进行专门水文地质勘探和相关现场试验的基础上，编制疏干方案，选定并评价疏干方式和技术方法后进行顶板含水层疏干工作。此外，为使矿井疏干方案更合理，应选用新的技术方法对导水裂缝带高度、充水含水层富水性、煤层顶板分区评价和疏干水量预测进行评价。对煤层底板的承压含水层而言，要求在矿井开采时将其底板承受的水压降低到安全水头压力之下，而评价煤层底板带压安全开采的技术方法主要有突水系数法、脆弱性指数法和五图－双系数法等。

结语：综上可知，本文总结了近年来煤矿突水灾害的发生次数以及由于这些突水灾害所造成的巨大损失，从这些数据中我们就可以知道煤矿突水灾害对煤炭行业本身的影响是十分巨大的，所以我们根据煤矿生产过程中可能出现的各种问题制定出了相应的治理方案，并且积极建立起一套有效的突水灾害预警系统，以此来最大限度的减少煤矿突水灾害的发生，只有实现治理技术和预防措施的集成，才能够有效的解决煤矿可能会出现的一些突水灾害，以此来提升煤矿生产的安全性。

参考文献：

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[3]徐建文，王平，田素川，等.矿井突水灾害防治技术浅析[J].煤炭技术，2010，29（12）：89-90.