浅谈煤矿防治水措施的研究方向

摘 要:本文说明了煤矿井水灾的危害,就目前煤矿井水灾防治措施也从几个方面进行了分析,在此基础上,展望前景,明确了煤矿防治水措施的研究方向,主要探讨了对煤矿物探防水的研究以及注浆防水技术的研究。

关键词:煤矿井水害 防治水措施 研究方向

中图分类号:TD163 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0115-01

1煤矿井水灾的危害

煤矿井水灾对矿井的生产作业产生较大危害,不仅会降低煤矿井生产作业的效率,甚至会造成矿井人员伤亡的恶性事故,危害国家,危害人民,详细说来主要体现在以下六个方面。

(1)会造成硫化氢中毒、引起瓦斯积聚并进一步产生爆炸现象。

(2)污染生产作业环境。造成巷道严重积水,顶板的淋水会使附近巷道空气以及工作面潮湿,容易引起病菌滋生,恶化工作环境,对个人身体健康构成威胁。

(3)排水费用增加,造成吨煤成本的提高,降低矿井收益。矿井水的多少与排水费用、排水设备和设施息息相关。

(4)增加设备的损耗,减少相关设备的使用寿命。水在氧气的作用下对金属设施、设备具有较强腐蚀作用。

(5)造成煤炭资源的浪费。这主要体现在隔离煤柱的损失。

(6)当煤矿井突然发生涌水现象或总水量超出煤矿井的排水能力时,不仅会造成局部巷道被淹没或矿井局部停产,甚至会造成矿井被淹没以至于人员伤亡等恶性事故,那么煤矿井就会被迫停产、关井[1]。

2当前煤矿井水灾防治措施

目前煤矿井水灾的防治措施,大体上可总结为查明、观测、探水、放水、截水、堵水。那么查明、观测和探水这三个技术措施主要是前期的水灾预防工作,运用监测、预测、探测等手段。放水、截水、堵水则主要是后期的水灾治理,比如在我国被广泛应用的注浆截流技术手段[2]。

(1)查明,是指查明充水水源和导水通道。煤矿井水防治措施的关键是查明工作面及采区、矿井的充水水源及其通道。

(2)观测,主要是指水文观测。具体说来体现在以下三方面:①运用水文观测孔以及过探水钻孔,观测各类地下水水源的水量变化、水位、水压,查明水质,分析煤矿井水的来源。②查明水量的补给、地表水体的分布和排泄条件;查明洪水对居民点及工业广场、矿区的影响程度;收集当地的河流水文地质和降水量、气象资料,包括洪水期和枯水期、水位、速度、流量等。③观测四季矿井的涌水量并总结出规律。

(3)探水。据《煤矿安全规程》的相关规定:矿井必须做好水害分析预报,坚持“有疑必探,先探后掘”的探放水原则。由于受客观认识能力和勘探手段的限制,煤矿生产又是地下作业,水文地质条件相对复杂,因此掌握不清地下含水条件,存在水害疑问区。

(4)放水,即查明水源后,根据水源的特征采取相应的疏放水方法,有准备、有计划地疏放干任何威胁到煤矿井安全生产的水源。这是应对矿井水灾最有效、最积极的方法[3]。

(5)截水。就是查明水源后,受条件所限无法疏放水或疏放水不合理时,采用防水煤柱、防水墙、防水闸门等设施,临时或永久性地截住水源,将水与采掘区隔开,使局部受困不影响整体。

(6)堵水,是指注浆堵水。将专门准备的堵水材料浆液通过钻孔输送到断层破碎带或地层的溶洞、裂隙,使浆液不断的扩张、凝固、并进一步硬化,达到隔离水源、填充堵塞通道的目的。注浆堵水方法实施简便,并且效果也不错,是防止煤矿井透水积极有效的手段。目前这种注浆堵水手段不管从工艺、注浆材料、检测、设备以及注浆应用等方面都有了一定进步。

3煤矿防治水措施的研究方向

3.1 对煤矿防水物探的研究

物探方法有成本低、速度快、工作灵活等优点,所以煤矿地质部门也逐渐认可这种方法[4]。但是就目前来说,物探方法发展程度不够完善,目前的煤矿防水物探方法还不能完全解决煤矿防治水所遇到的实际问题,物探方法还要不断的提高和完善,并且还应进一步探索出能够解决实际问题的物探方法。以下是防水物探的发展方向。

(1)理解煤矿防水物探的整体作用。这其中包括地质资料与物探资料的结合,不同的问题采用不同的方法等。不仅可以减少多解性、局限性和盲目性,还可以相互借鉴,以他人之长,补己之短。

(2)不断完善现有的技术手段,物探资料解释由定性化研究向定量化研究发展。

(3)加大物探资料处理自动化、微机化研究的力度,使煤矿防水物探结果标示、资料处理等向前迈向一大步。

(4)加强对与煤矿井防治水息息相关相关并且难度较大的解决地质问题方法的研究。比如预测工作面底板结构、超前探测距离在50m以上等。

煤矿防水物探技术手段经过不断实践与探索,基本形成了应用地球物理这个领域的重要分支并具有自己的特色,同时也已经成为解决煤矿防治水问题的非常重要的手段[5]。实际上,它不仅可以提供解决与煤矿生产相关的地质问题,还可以在减少煤矿自然灾害方面发挥重要作用。因此煤矿防水物探的完善与发展,还会进一步提高水文物探、工程物探的水平。

3.2 堵水截流方法的研究

堵水截流方法作为煤矿防治水的辅助措施,目前有了较大发展,也因此产生了很多新技术。国外在建井阶段施工酮室和井筒是主要应用的是注浆堵水,他们普遍认为在建井前期,排水并不能被注浆堵水所代替。现在,很多国家采用的是挖沟机,修建隔水帷幕于软岩层中,清渣、护壁、开挖流水作业,是目前国内外最先进的堵水截流手段。苏联有关专家认为,深度不超过50m的砂砾层水可以用帷幕加以解决,这主要取决于当前的技术装备水平,如苏联的BM型挖沟机,挖沟宽度为0.5m,沟深50m,在岩石硬度4级以内都可以挖沟。日本的BM型多齿轮转头挖沟机,挖沟宽度0.4m～1.2m,沟深50m。虽然现在还没有在难度更大的喀斯特岩层中建立较大型的地下帷幕,但是根据国外较先进的注浆设备,钻探设备及测试仪表的水平,在技术层面还是可以满足要求的。

4结语

煤矿防治水问题亟待解决,因为它不仅与矿工的生命财产安全以及矿井本身等切身利益息息相关,而且对于社会经济的可持续发展,矿区自然生态环境的保护及国家各种资源的开发利用都有着非常重要的意义。所以,我们要理论与实践相结合,逐渐探寻矿井水灾发生的规律,发挥各种防治水技术措施的优势,走预防为主,防治结合之路,并以更为先进的仪器、工艺、材料、设备为辅导,根除矿井水害,还矿山一片灿烂的天空。

参考文献

[1] 周韬,韩自豪,周建雄,等.瞬变电磁法在煤矿水害防治中的应用[J].中国煤田地质,2004,16(2).

[2] 乔宝印.物探技术在矿井水防治中的应用[J].河北能源职业技术学院学报,2003,3.

[3] 白云来.矿井底板承压水突水特征与防治措施研究现状[J].矿业快报,2008,5.

[4] 虎维岳.新时期煤矿水害防治技术所面临的基本问题[J].煤田地质与勘探,2005,33(增刊).

[5] 国家安全生产监督管理总局.2009年版煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社,2009.