大采深高承壓礦井水文地質條件及防治水技術研究

2020-07-10 04:42:58卓運亮

科學與信息化 2020年7期

卓運亮

摘要本文分析了礦井水形成原因，探究了礦井水突水方式，提出了優化大采深高承壓礦井安全開采的措施建議。

關鍵詞大采深;高承壓;礦井水文地質條件;防治水技術

1礦井水的形成原因和安全事故發生原因

1.1 分析礦井水的形成原因

礦井水產生應因為礦井采礦區長期積水，在沒有有效排水措施下，礦井內部積累了大量的積水。實際上，在實際的采礦過程總會遺留大量的采空區，當地表降水深入到礦井內部后就會累計，產生老空水問題[1]。從某種角度而言，老空水也可以被當作為礦井內地下水庫。隨著時間的累計，老空水內部積累了大量的礦井水，若地若開采前沒有勘測地下水環境，很容易引發礦井開采事故，導致老空水用于礦井。嚴重時，地下積累大量的有害氣體，直接威脅了井下作業的工作人員的生命安全。

在煤炭開采過程中，地下水與煤層、巖層接觸，加上人類的活動的影響，發生了一系列的物理、化學和生化反應，因而水質具有顯著的煤炭行業特征：含有懸浮物的礦井水的懸浮物含量遠遠高于地表水，感官性狀差;并且所含懸浮物的粒度小、比重輕、沉降速度慢、混凝效果差;礦井水中還含有廢機油、乳化油有機物，這些物質會干擾開采，不利于生產管理[2]。礦井水中含有的總離子含量比一般地表水高得多，而且很大一部分是硫酸根離子。礦井水往往pH特別低，常伴有大量的亞鐵離子，增加了處理的難度。

1.2 礦井水安全事故發生原因

地材礦井內巖層就像是兩個水層之間的隔離帶，經過長時間的積累，地下水內巖層量測水壓增大，井下作業若觸碰巖層會因為隔水層水壓增加讓礦井被淹沒，造成嚴重的礦井安全事故。

1.3 突水問題

實際上，地下老空水因為長期的不到活水中和，周圍毒氣融合在水體中會導致水質的酸性不斷增大，對比其他的承壓水，老空水的積水較為集中，若發生了碰撞會引起嚴重的安全事故，在深層地下礦井作業中，老空水問題較為常見，建議采礦人員做好安全措施。

2礦井水的防治措施

一般來說，不同煤礦對出水的要求差異較大，應根據我國環保部門的要求確定處理程度，做好采煤礦井地下水處理。對此，針對井下煤礦礦井水處理問題，對應的工作單位需建立針對性的防治措施。

2.1 開采前充分了解礦井內水文地質結構

為保證井下作業安全性。建議工作人員在開采前要了解礦井水文地質條件[3]：①首先，充分判斷地下水文地質環境，了解開采區區域的斷層落差，并判斷導師通道，進而進行掘進和開采管理。②研究礦井水文地質變化情況，要充分了解和勘測礦井地板和頂板的情況，可用無線電坑透儀檢測地下水結構，制定安全的治理方案。最后，做好防水試驗，分析地下含水層疏降效果，分析各個含水層之間的關系。

2.2 加強礦井內支撐管理

加強礦井內基本支撐可以提升井下工作安全性。常規的支撐結構有鋼結構、木結構、石結構以及混合結構等，其中木結構的特點是質地輕盈，方便搭建，適合多種煤礦井下施工環境。但是木材支架也存在明顯的缺點，例如木材支架的承載力不足，防水性差，長期浸泡在水中容易腐蝕。對此石材支架，其原材料時砂漿和石材，來源廣泛且承載力強，因此被廣泛運用于施工建設中。

井下巷道加固有兩種常見的處理方式[4]，第一種是注漿加固，是將注漿液注射到圍巖巖體內，讓其形成一個整體，保證其能夠在高應力平衡下預防縫隙產生，提升巷道結構的穩定性。第二種是機械加固，是通過機械處理磨平和壓實圍巖松散部分，提升巷道的穩定性。

3采煤綜合治理分析

3.1 地下水位監測

礦井作業人員要及時檢測礦井內部的水量、水位，按照其變化特征制定響應的預防措施，減少風險。

3.2 防水煤柱

防水煤柱可以減少構造地段的水危害發生頻率，保證施工安全性。防水煤柱留設也應當針對治理區域和斷層構造特點布局，以保證安全生產質量。

3.3 條帶開采

條帶開采可以降低煤層底板破壞，保證開采質量。

3.4 填充開采

填充開采可以防治水威脅影響，提升防治技術，減少煤層底板破壞程度，增加開采的安全性。針對突水情況，可采用鉆、物探技術，想了解開采區域的水文地質情況，應用加固、注漿、分支井綜合技術，降低復雜水文對環境的影響。

4結束語

綜上所述，地下煤礦資源開發中存在一定風險，大采深高承壓礦井水文開采難度帶，水文地質環境特殊，因此，在開采時候，工作人員要做好水文地質探測工作，針對礦井水的成因以及突水處理方式進行科學分析研究，進而制定可行、高效的處理措施和防治計劃，保證礦井開采質量，促進我國采煤行業不斷發展。