煤礦防治水實用技術及裝備

閆志強

摘 要：煤礦工業的可持續發展受到煤礦水害事故的嚴重制約，為了解決這一問題，需要開發和探索煤礦防治水的實用技術和有效的技術方法，并且要研制高精度的探測儀器。本文就將針對不同的煤礦的水害類型，從充水水源特征、導水通道的性質等特征出發，分析巷道穿越斷層破碎的管棚支護技術；采空區水探查的裝備、技術及防治方法；導水陷落柱探查、治理的裝備與技術。對集中典型的煤礦防治水裝備和探測治理技術做出探究。

關鍵詞：煤礦防治水 實用技術 裝備

中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0098-01

在礦井的生產、基建過程中有一種常見的災害即煤礦水害。煤礦水害一旦發生，將對礦井的生產建設工作造成巨大的影響，嚴重的還會造成淹井人亡的惡性事故的發生。近年來，煤礦事故的發生頻率呈上升的發展趨勢，這對煤礦工業的可持續發展有著嚴重的制約作用，不斷地開發和探索實用有效的煤礦防治水技術是煤礦工業實現可持續發展的重點所在。

整體上開說，可以將煤礦防治水技術劃分為兩部分，即預防水害發生的防治技術和水害發生之后的治理技術，簡稱為水患預防術和水害治理術。水害的預防技術包括監測、預測、探測技術，其中的探測技術又包括試驗、化探、鉆探、物探技術，預測與評價通常是密不可分的兩個部分，如果需要評價礦井水害的威脅程度，就需要預測礦井突水的可能性。對礦井水進行監測，既是對水害的一種預測，又是對水害發生時間的一種有效的預報。對各類探測技術在查找導水通道和評價充水水源方面的具體應用是礦井水文地質工作的核心人物。由于礦井水的含水層的層次結構比較復雜，富水性不均一，展布范圍廣，多層薄層灰巖和巨厚的灰巖含水層的含水水質差異性十分明顯，而做好防治水工作的前提條件又是查明強徑流帶，要使這些問題得到很好的解決，就得研究探索實用的裝備和探測技術。

1 煤礦水害的類型和防治方法

在對煤礦水害進行分類時，可以根據通道和水源的不同，給出不同的分類方案。如果按照采掘空間和水源的關系進行分類，可以分為：地表水、老空水、底板水和頂板水。如果按照導水通道的不同進行分類，可以分為：陷落柱突水、斷層突水和巖體裂隙突水。

不同的水害類型，可以選擇不同的防治水方法。對于頂板水的防治，首先應該查明覆巖巖體的結構特征，根據不同含水層的分布范圍，計算出冒裂帶的發育高度，對采動條件下地下水進入采掘空間的可能性進行論證。對于底板水害的防治，首先應該查明富水性、含水層壓、阻隔水性能、展布特征、隔水層厚度，這是做好防治水工作的基礎。對于老空水的防治，查清積水面標高、積水量、積水范圍是進行防治水的關鍵所在。在礦井的生產和基建的過程中遇到的兩種導水通道水害類型是斷層和陷落柱，對其進行防治的關鍵是要對其導水性做出正確的判斷，進行精確的定位。

在煤礦的生產過程中，可以將煤礦防治水的裝備和方法分為水害治理、回采過程中的水患預處理、回采準備階段、工作面掘進、采區布置前等五個不同的治理階段。采區布置前可以選擇的技術有：多元示蹤試驗技術、鉆孔無線電波透視技術及放水試驗技術、水位遙測系統、高密度電法探測技術、頻率測探探測技術、磁偶源探測技術、瞬變電磁探測技術、高分辨三維地震勘探技術。工作面掘進過程中可以選擇的技術有：順煤層定向鉆進技術、地質雷達探測技術、高分辨二維地震勘探技術、直流電法探測技術、井下瑞利波探測技術。回采準備階段可以選擇的技術有原位地應力測試技術、音頻電透探測技術、槽波地震探測技術及彈性波CT層析成像技術、無線電透視技術。回采過程中可供選擇的技術有孔間透視法、多含水層地下水壓（位）的自動監測技術、聲發射及電磁輻射的底板監測技術、底板突水監測技術。礦井水患的預處理技術包括：鉆孔施工中的分支造斜技術、陷落柱止水塞技術、礦井水害治理技術包括建造巷道阻水墻技術、主動疏水降壓技術、底板改造技術、局部注漿加固技術。

2 典型的煤礦水害探測裝備和技術

2.1 煤層頂板水害探查裝備和技術

煤層頂板水害的探查技術主要有井下放水試驗技術、采區構造探查技術、電磁類探測技術、水情及水害監測技術。放水試驗的真正目的是通過它查明采礦條件下地下水的補給量、補給通道及補給來源，確切的說是為了了解地下水的控制因素和補給條件，通過在此基礎上確定合理的礦井防治水對策。采區構造探查技術主要有三維地震勘探技術和瑞利波探測技術。電磁類探測技術隊地表的要求相對來說較低，對于一些覆蓋盲區，是一種行之有效的補充手段，它具有作業成本低、適應性強、探測精度高的特點。

2.2 導水陷落柱探查治理裝備與技術

導水陷落柱的主要探查技術有：中間指示層放水試驗技術、陷落柱空間形態的綜合探查技術、大型導水陷落柱治理的止水塞建造技術。隨著定向受控鉆探技術和分支造孔技術的發展，陷落柱的治理技術已經從最初的全段注漿充填演變成為在柱體內進行指定深度建造止水塞的技術，該項技術具有成本低、工期短的顯著優點。

2.3 采空區水探查裝備、技術及防治方法

采用瞬變電磁場（TEM）技術和頻率探測（CSMT）技術，陽泉礦區成功對二礦東翼日偽老五礦采空區的積水邊界進行了探測，確定了房柱式采空區水邊界和開采邊界，為該區的兩個工作面的安全布設提供了有效的地質資料。

2.4 巷道穿越斷層破碎帶管棚支護技術

噴孔、涌水、埋深大等復雜的地質條件下，巷道穿越斷層的掘進施工是煤礦井下施工所面臨的的技術難題，這是運用管棚支護技術能夠很好的解決這一難題，但對此技術的研究還需要進一步的深入。

3 結語

煤礦防治水的關鍵技術是查清導水通道、工作面的充水水源、采區、礦井，隨著采煤深度的增加，煤礦防治水的地質條件將會越來越復雜，探索和研究使用的煤礦防治水技術將成為煤礦防治水安全工作的有力保障。

參考文獻

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