煤炭矿井防治水技术分析及应用研究

煤炭矿井防治水技术分析及应用研究

李林

（榆林汇森煤矿建设运营有限责任公司冯家塔分公司陕西榆林719400）

摘要:煤炭是社会发展的第一动力来源，与社会发展的各个方面都存在着联系。煤矿开采为国家经济的发展尤其是工业发展提供了丰富的资源，然而煤矿开采作业始终都是一项安全隐患较高的作业工程。复杂的地质环境、多种多样的影响因素都会影响到开采安全，稍有不慎就会出现煤矿水害、瓦斯爆炸等灾害。文章以此为背景，以煤矿水害检测为主要切入点，以具体的煤矿开采项目为例，对煤矿开采过程的防治水技术进行了重点介绍。

关键词:矿井；防治水；煤矿

引言

随着煤矿规模越来越大，开采深度也持续加大，这些因素都使得开采工作面面临复杂的地质情况，而且也会增加矿井的水害事故，对煤矿企业的发展形成制约，对人民群众的生命和财产安全也造成较大的危害。

1、矿井水害分类

矿井中常见的水害有突水、洪水淹井、透水溃沙等，这些事故造成的危害性较大，同时死亡率也比较高，对环境的负面影响较大。矿井水害根据来源和进入矿井的方式与途径大致分为五种，分别为岩溶水、裂隙水、孔隙水、老窖水和地表水等。矿井水害进入方式包括滴水、突水、淋水、渗水等。所谓突水是指工作面或者井巷和含水裂隙带、被淹巷道、地表水体、含水层沟通而造成的溃水或者是涌水事故，其特点比较明显，时间短、来势汹、时间短等、人身伤亡大、突发性较强。

2、矿井水文地质工作

煤炭矿井进行防治水的基础工作就是矿井的水文地质工作，该工作做的好则可以很好地了解矿井的整体情况，弄清楚其是否有断水层、含水层。另外，也可以对含水层的水文类型和参数进行确切的分析。

3、煤矿矿井水灾危害检测方法

3.1瞬变电磁检测法

这种检测主要是借助二次场空间特点来完成对目标的监测和研究，然后根据监测数据确定目标的物理特性。如果监测目标是低阻体，则这种方法的定型功能就能得到很好的发挥，并且这种方法的另一个优势是敏感度较强。基于这两点使用瞬变电磁检测可以相对精准地对低阻异常的地质问题进行定位。使用瞬变电磁检测法对巷道的侧向探测，可以实现对煤矿工作面以及设计巷道的超前探测，尤其适合对煤矿井下富水区域开展水灾防治，再者利用这种方法不断地扩大探测区域，可以实现对异常区域的全面探测，例如异常区域含水性具体区域、影响范围等，最大限度规避开采过程的事故风险。

3.2煤矿井下直流电法

煤矿井下直流电检测方法主要是借助了不同岩石的差异性以及全空间理论。首先根据全空间理论来设置电厂，之后可以有效地对煤矿开采区域的水文地质情况进行检测。这种检测方法是现阶段煤矿井下水文地质分层中应用比较广泛的一种。首先是对含水层以及导水体的超前探测，主要是针对巷道底板以及作业面100m范围以内的区域探测，然后及时探测出含水层、隔水层的具体数据，如厚度以及高度，同时还需要对异常水体的具体范围作出探测;其次是利用三级空间交汇探测技术来协助井下探测，先对对应范围内岩石视电阻率变化规律作出相应的了解，然后根据井下探测结果预测矿井作业范围内的导水结构，例如断层结构、陷落柱结构、裂隙破裂带结构等，探测范围一般为80m。

3.3音频电穿透视法

音频电穿透视法主要是利用了不同介质电磁波传播原理。不同的介质电磁在传播的过程中，因为本身电流强度相对较大，所以对应介质的电阻率就会呈现出一种有规律的变动，以此为基础，使用音频电穿透视法可以相对精确地计算出穿透点的视电阻率关系变动，然后根据上面计算出来的数据描绘出视电阻率平面等值线图，根据平面等值线图对检测区域的相关地质信息作出判断和了解，之后根据所在区域的地质条件等信息对该区域的富水性质、分布状况以及具体的空间形态作出较为准确的判断，更好地帮助矿井防治水。从方法的构成和操作流程可以看出，这种检测方法可以更加有效地为煤矿开采作业提供准确可靠的数据支持，但是具体的使用还需要紧密联系煤矿开采要求来进行。

4、煤矿开采矿井防治水技术探究

4.1建立综合化的矿井防治水策略

煤矿开采技术综合运用，建立综合化的矿井防治水策略体系是基础。国内煤矿开采技术实施主要从降低煤炭开采内部水压、减少煤层底板破坏和增加煤层开采底板阻水能力进行规划。系统性检测:应用瞬变电磁技术，实行煤矿开采层的系统性检测，将矿井底部检测到的信号通过电磁波传输到地面控制系统中。下图为煤炭开采中煤矿矿井检测的数据信号传输图。直流信号波能按照矿井底设计界面，检测深部矿井中矿岩体信息，并实行信号反馈。

检测区域划分:检测人员按照反馈数据波，将系统检测区域分为富水区、贫水区、中水区，再进一步检测深层矿井中水层的活跃性。本次检测的结果为:富水区水深700m，与煤矿开采层的距离为120m富水区中心以5m半径的圆形区域中水层活跃性较大，其余部分相对稳定;贫水区深300m，与煤矿开采层的距离为140m区域中数量较少，水层总体相对稳定;中水区深500m，与煤矿开采层的距离为127m，该区域中水层结构呈现相互交错的分布结构，水层结构稳定，存在泄露的可能性为50%。确定巷道设计:施工人员依据以上地质检测的相关数据，分别在富水区、贫水区、中水区所在的设计巷道中，为增加煤层开采底板阻水能力，将煤层开采的底板层厚度规划为:富水区中心5m径圆内为35m底板层，其余其余为30m底板层;贫水区均铺设25m厚度的底板层，中水层中采用30m与25m形底板层拼凑铺设，依据这种设计总体策略，引导煤矿开采矿井防治水技术实施。

4.2形成分布式的矿井防治水处理方案

为了进一步提升煤矿开采的安全性，对自然性水害和人为性水害做出全面性预防，在综合结构设计策略的基础上，形成分布式矿井防治水处理技术设计。一方面，精确煤矿挖掘巷道设计，运用超声波物探技术作为第一波检测，按照系统反馈信号，应用钻探设备再次进行巷道检测，探测头将含有导水构造的预注浆结构实行注浆处理;在技术人员确定煤层与水层巷道间的管道位置后，固定位置，继续保持超前性挖掘，实现系统性的巷道安全检测;另一方面，实行井下煤矿挖掘、回采地面系统性镜面操作，应保持稳定的煤矿回采水压在－500～(－900)之间。如果开采人员发现矿井煤炭回采的水压低于或者高于稳定值时，及时启动矿井水压处理应急方案，系统停止煤炭开采运作。

4.3设定安全、准确的矿井防治水路线

煤矿开采矿井防治水技术中，设定安全、准确的矿井防治水路线，实行系统性的煤矿效果处理，也是煤矿开采矿井防治水技术有效运用的重要保障。现场实行煤矿开采矿井开采的过程中，结合开采区域中水层分布结构图，在贫水区开凿另一条煤矿输送渠道，并按照中水区水体分布结构，建设了一条进地面逃生渠道。设计的煤矿应急处理和人员逃生路线，充分利用煤矿地质结构;制定的安全应急预案，也为煤矿开采矿井水害问题的有效应对提供了防护保障。

结束语

矿井水害对其正常运行影响较大，唯有采取合适的策略来防治才是关键。文章主要分析了矿井水害分类和防治水常见的技术及方法，希望能够为类似煤矿防治水工作提供帮助。

参考文献：

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[3]雷志明.矿井防治水技术综合研究与应用[J].煤,2017,26(10):83-84.