煤炭礦井防治水技術(shù)分析與應(yīng)用措施

康 偉

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司賀西煤礦開拓二隊(duì)，山西 呂梁 033300）

1 賀西煤礦概述

1.1 礦井概況

賀西煤礦位于柳林縣陳家灣鄉(xiāng)賀家社村西，隸屬山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，距柳林縣城15km，井田位于河?xùn)|煤田中段,離柳礦區(qū)南部，批準(zhǔn)開采山西組3#、4#煤層，井田面積18.908km2，煤系以上含水層富水性較弱，井田水文地質(zhì)類型為中等。年正常涌水量34.79m3/h，最大涌水量73m3/h。開采深度的提高，礦井部分區(qū)域突水系數(shù)大于安全開采的臨界值，礦井區(qū)域內(nèi)太灰水有可能隨采掘活動擾動進(jìn)入工作面。同時，奧陶系灰?guī)r水也存在通過大的導(dǎo)水構(gòu)造突破煤層底板進(jìn)入采場的可能。因此就需要做好煤礦水災(zāi)的防治工作。

1.2 礦井水文情況

賀西煤礦為了確保生產(chǎn)活動順利進(jìn)行，在煤礦開采前進(jìn)行了必要的水文地質(zhì)勘探工作，通過有效的水文地質(zhì)勘測能夠幫助煤礦管理人員充分認(rèn)識煤礦所處區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，明確煤礦開采區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)危險(xiǎn)區(qū)域，從而合理制定安全的煤礦開采計(jì)劃，為煤礦水災(zāi)的防治提供比較的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。瞬變電磁法是賀西煤礦水文地質(zhì)勘探中較為常見的一種勘探技術(shù)，具體原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。賀西煤礦勘探人員在進(jìn)行水文勘查時，先在地表鋪設(shè)線框，然后在線框中輸入一定強(qiáng)度的階躍電流，在這一過程中如果切斷電流，那么就會在線框下部產(chǎn)生一個感應(yīng)場，而這一感應(yīng)場會逐漸向下方擴(kuò)散，在這一過程中感應(yīng)場的能量會逐漸降低。同時感應(yīng)場在面對地下不同巖層、水層時都會產(chǎn)生一定的能量變化，勘探人員只需要記錄感應(yīng)場的能量變化就能夠從側(cè)面得到煤礦所處區(qū)域的地下水文地質(zhì)狀況。

2 賀西煤礦水災(zāi)類型

根據(jù)煤礦礦井水災(zāi)的性質(zhì)以及成因的不同，可以將賀西煤礦可能出現(xiàn)的水災(zāi)分為以下幾種：（1）老空區(qū)積水。賀西煤礦的開采已經(jīng)有了一定的年限，而由于煤礦儲量有限，賀西煤礦中一些小煤窯在完成開采后往往會形成一個較大體積的采空區(qū)，而采空區(qū)在經(jīng)過一段時間的積累后，會存儲大量積水，如果水量過大，容易造成水壓破壞采空區(qū)與煤礦巷道之間的巖層，進(jìn)而引發(fā)煤礦水災(zāi)。（2）底板承壓水災(zāi)。賀西煤礦在實(shí)際開采過程中，會在底板中傳播支承壓力，使得底板巖層會同時收到底板承壓水和向下支承壓力兩種壓力的作用，導(dǎo)致煤層會出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致底板水災(zāi)發(fā)生。（3）頂板水災(zāi)。賀西煤礦頂板水主要有野青水、砂巖水兩種，含水層有著較弱的富水性，在實(shí)際開采過程中，煤層會有裂縫出現(xiàn)，導(dǎo)致頂板水會沿著裂縫進(jìn)入相應(yīng)的工作面，導(dǎo)致水災(zāi)的發(fā)生。

圖1 瞬變電磁法基本原理

3 礦井防治水主要方法

3.1 老空水的防治措施

對于賀西煤礦老空區(qū)積水的防治主要從探查與防治兩方面工作入手。

3.1.1 做好探查工作

探查人員應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘，邊探邊掘”的基本工作原則，以認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度做好老空區(qū)積水的探測工作。同時，要善于使用各種現(xiàn)代化探測技術(shù)，充分探測井下積水狀況，從而為賀西煤礦生產(chǎn)部門對老空區(qū)積水進(jìn)行防治提供必要的技術(shù)支持。

3.1.2 做好防治工作

賀西煤礦老空區(qū)積水的防治工作主要需要從以下方面進(jìn)行：（1）對于已經(jīng)完成明確探測的部分，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的防水工作，降低老空區(qū)積水帶來的威脅；（2）對于情況不確定的區(qū)域，煤礦生產(chǎn)部門在生產(chǎn)過程中應(yīng)留足安全煤柱，同時需要繼續(xù)做好老空區(qū)積水的探測工作，必要時進(jìn)行防水處理；（3）需要在煤礦水災(zāi)防治過程中，根據(jù)探測工作劃分老空區(qū)積水范圍，布置好探水線以及警戒線。

3.2 頂板水的防治措施

賀西煤礦巷道頂板部分含水層的富水性比較弱，在煤礦掘進(jìn)過程中，易造成頂板水通過巖層縫隙進(jìn)入掘進(jìn)工作面。為保證賀西煤礦掘進(jìn)作業(yè)的安全有序進(jìn)行需要對頂板水做好處理工作：（1）疏放鉆孔。探測人員先確定賀西煤礦頂板的富水區(qū)，然后以疏放鉆孔的形式來進(jìn)行積水的排放，從而降低積水對于煤礦掘進(jìn)的影響。（2）疏水巷道的建設(shè)。該部分的工作主要是疏放鉆孔的補(bǔ)充，當(dāng)疏放鉆孔的排水效果無法達(dá)到目標(biāo)時，就可以進(jìn)行疏水巷道的建設(shè)，巷道應(yīng)切穿頂板裂縫，并與水流方向垂直，從而達(dá)到最好的疏放效果。

3.3 底板承壓水的防治措施

底板承壓水造成的水災(zāi)也是一種較為常見的煤礦水災(zāi)類型，具體如圖2所示。對于賀西煤礦底板承壓水的防治主要有帶壓開采、底板注漿加固兩種形式。

3.3.1 帶壓開采

帶壓開采就是指在煤礦開采過程中，充分利用煤層底板與含水層之間的隔水性能，在避免使用防水措施的情況下實(shí)現(xiàn)安全開采。經(jīng)檢測賀西煤礦區(qū)域底板承壓水的頂部約10m左右的古風(fēng)化殼具有一定的隔水作用，使得帶壓開采有著較高的安全性。

3.3.2 底板注漿加固

底板注漿加固主要是指在煤礦開采作業(yè)前先進(jìn)行注漿處理，從而實(shí)現(xiàn)煤礦底板裂縫的消除，達(dá)到防治水災(zāi)的目的。需要注意的是，為保證注漿的合理性，需要充分分析各個水層之間的水力聯(lián)系，并且要有合適的可供填充的空間。

圖2 賀西煤礦底板承壓水水災(zāi)示意圖

4 結(jié)語

煤礦水災(zāi)的防治是賀西煤礦安全管理工作的重要一環(huán)，為做好賀西煤礦礦井的水災(zāi)防治工作，需要對賀西煤礦水災(zāi)的種類以及成因有著較為清楚的認(rèn)識，同時需要做好煤礦水文地質(zhì)的探測工作，從而為賀西煤礦水災(zāi)防治工作順利開展提供必要的支持，最后需要有針對性的根據(jù)煤礦水災(zāi)的不同，來探討有效的水災(zāi)防治技術(shù)。