煤矿深部开采放水试验及防治水方案

[摘要]：为了弄清我矿深部水平开采受底板高承压太灰含水层的威胁，我矿对太灰含水层展开了群孔干扰放水试验，从而了解到煤底板太灰含水层的补径排条件，以及富水性。而通过这次的实验得出结论，太灰含水层岩溶发育，并且具备一定的非均一性，其矿区内部的高水位易疏降。另外，笔者在此基础上提出了以疏水降压为主、注浆为辅的防治水方案，以便为煤矿开采工作提供合理的建议。

[关键词]：开采放水试验 防治水方案 群孔放水试验 流场演化

众所周知，煤矿是我国重要的经济命脉之一，煤矿的采掘工作不仅充满了高危性、高风险些，同时还时刻关乎着我国煤矿采掘人员的人身安全。而在煤矿众多的高危因素当中，水风险不仅是较为常见的一项，同时还会造成严重的经济财产损失和人身安全风险。在这个背景下，及时提出煤矿深部开采放水试验及防水方案，这便具备了一定的时代意义与发展意义。不过，由于我矿水文地质条件相对较为复杂，所以在开采的时候会遇到许多的问题，其中较为代表性的如：底板高承压太灰水的威胁。所以，针对此我矿采取了大型的群孔放水试验，并在对矿井太灰含水层水文地质条件给予研究和评价的基础上，提出高承压太灰水的防治措施，从而为我矿的开采工作提供可靠的建议。

一、大型群孔放水试验

我矿水文地质条件具有着复杂性的特点，而且在其太灰岩溶水含水层组、奥灰岩溶水含水层组都存在着较大的威胁性。所以，结合我矿的实际水文地质情况制定合理的防治水方案，并做好前期准备工作。而在这其中，需要进行大流量和长时间的放水试验，从而将太灰地下水流场的变化情况及其边界情况呈现出来，进而为方案的规划与设定提供可靠的参照。而在这个基础上，我矿设计了以下放水试验：

1.根据方案合理布设放水孔与观测孔

由于二水平底板太灰含水层富水性存在着不均一性，所以首先要对富水区域进行划分，并对矿井的排水能力给予充分的考虑，从而将放水孔的位置选择在二水平水仓的周边；为了确保流水量的足够程度，我矿一共布设了4个放水孔，而且这4个放水孔的位置分布集中，从而形成相互干扰的大井。另外，为了方便观测地下水的流场形态、重要断层的倒水性等，我矿在矿区边界等区域分别布设了若干个井下观测孔。

2.试验过程

根据我矿的实际水文地质条件，总放水量几乎超过了20000m？。并且4个孔的总涌水量平均达到了230m？/h。当放水工序完毕之后，开始进行水位恢复观测。期间，当我矿的水位完全恢复之后，所用时间共达到了45h。在对放水试验数据展开检测工程的时候，主要是结合井下放水，井上、井下同步观测的手段。其中，有2个放水孔的水位观测主要采用了YJSY型自动水压观测仪，并且在4个放水孔周边分别使用流速仪对其出水量进行监测。使用水位自记仪对地面监测孔进行检测，并且将相关数据传送到检测中心，从而方便人员及时对相关数据信息进行检查和了解。

二、放水实验结果分析

1.水量和水位的动态变化明显

首先，将我矿的放水孔分别设定为FS1、FS2、FS3、FS4。放水孔的流量变化不明显，从某种程度来讲可以归类于稳定状态。其中，放水量偏大的放水孔为FS1何FS2，而与之相对的FS3和FS4的放水量则趋于平稳。整体来算，四个孔的放水量总体为230m？/h。

另外，当放水试验开展之后，观测孔会出现降深的情况，并且降深的主要幅度为51m。其次，太灰地下水位下降，其余的观测孔也出现了相应程度的降深，高水位易下降。这些无疑是为以后的疏降水工程奠定了良好的前提基础。再者，分析表1还可以总结出以下的观点：

放水试验阶段，水位的下降幅度与观测孔保持平行，并且断层处并未对太灰水起到太大的阻隔作用；多数观测孔水位下降速度提高，表明太灰水的存储量不高，并且径流条件优越。

2.太灰地下水流场动态演化分析

太灰地下水流场在东西方属于高水位区，而在西南方则水位偏低，属于一种具备统一联系特点的地下水流场。另外，放水孔所处的位置为微小的降落漏斗，是正式放水试验开展前的试放水所形成的。另外，在放水试验初期的时候，太灰地下水位的降落速度较小，并且以它的放水孔为中心，从而形成一个明显的降落漏斗；北部是太灰水的主要排泄区域，初期时它的水位偏低，而且在放水的过程当中，它的水位一直都低于观测孔的水位；随着放水试验的慢慢开展，太灰地下水降落漏斗会慢慢出现变化，而且其地下水的流场状态也会开始转变形态，并不断向放水孔的中心区域汇集，从而证明了太灰含水层的良好疏降性。

三、防治水技术与措施

通过放水试验的实施，发现矿区太灰含水层具有着极强的富水和高承压的特点，且求取水文地质参数存在着非均一性。不过，它的静存量比较小，而且侧向补给的能力不是很强，所以区域内太会含水层具有着可疏降的特点。另外，本次所使用的防治水技术主要以疏降为主，并以底板注浆加固技术为辅。

1.疏水降压。预先疏降是工作面深部带压开采的重要防水措施，主要负责受太灰底板水危害比较大的区域，并且还时刻对带压系数加以保障，从而让这个系数确定在煤层底板可以承受的范围之内。另外，根据我矿的开采经验，当突水系数超过了0.8MPa/m的临界值之后，放水孔和观测孔的水位数值都会达到安全的水位以下。在对采取巷道进行掘进的时候，需要人员对其进行合理的物探，从而将太灰富水异常的区域找出，并利用相应的仪器或器具进行验证。参考工程的实际情况对疏水孔给予保留，其中，这些疏水孔都具备着排水方便、水量大的特点。另外，通过对水量的预测，可以进而里地对疏放水孔进行方案设计，从而确保疏放水孔的最优化分布，从而达到最经济、最优化、最科学、最有效的目的。

2.底板注浆加固。该项措施是防治水技术当中较为主要的一点，同时也是不可或缺的一项辅助技术，它与疏水降压技术配合使用。其中，当疏干降压工程无法有效满足相关需求的时候，可以在疏干降压的过程当中对底板富水异常区域进行注浆加固，从而有效地将煤层的隔水性和强度提高上去。这样一来，便可以实现煤矿深部高承压水上开采工作的安全性了。另外，为了达到煤矿安全开采的最佳效果，在对注浆进行改造之前，首先可以利用瞬变电磁或相关的手段对工作面的底板富水性异常区进行勘探，从而为接下来的注浆工程奠定良好的前提基础。

结束语

总而言之，作为我国重要的经济命脉之一，煤矿安全一直都是当前煤矿采掘工作中的一项重点问题，它的发生几率存在着突发性、不稳定性，因此需要我们给予时刻的关注。而在这个背景下，水安全问题不仅是煤矿安全中的一项重点，并且也是重要的煤矿安全风险之一，所以防治水与防突可以说是并驾齐驱的隐患问题。而本次论讨笔者主要结合大型的群孔放水试验和防治水技术，旨在重点解决高承压太灰水的防治的问题，从整体来看尚存在一定的不足之处，而这便需要领域同行在日后的工作当中不断给予完善了。

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