大埋深復雜水文地質條件工作面防治水技術研究

王峰

摘 要：隨著我國礦井開采越來越深，礦井深層的復雜水文地質條件給開采工作帶來了困難。為了解決這一難題，大埋深復雜水文地質條件工作面防治水技術的研究迫在眉睫。

關鍵詞：大埋深；復雜水文地質條件；防治水；礦井

一、前言

礦產是我國不竭的財富，然而近年來大規模的開采導致大部分淺層的礦產幾近枯竭，深層開采成為目前許多老礦井保證產量的唯一方法。而深層開采的技術難題中大埋深復雜水文地質條件工作面防治水技術的研究保證我國煤礦資源安全開采。

二、研究目的及意義

隨著我國經濟發展迅速，我國煤礦開采也日益劇增。可是許多老礦山的淺部煤礦接近枯竭，資源需大于求。因此探索深層煤炭資源成為了解決需大于求的唯一方法。而深層煤炭資源的開采是在高地壓、高水壓的工作壞境下，深層礦井水文地質十分復雜，目前國內外礦井事故的發生也和礦井對復雜的水文地質條件下高壓水防治沒有成熟的技術和可靠的具體方法有很大關系。所以大深埋水文地質條件工作面防治水技術研究成為目前的主要研究課題。

三、埋深復雜水文地質條件工作面防治水技術研究現狀

目前國內外礦井對復雜的水文地質條件防治水技術還在不斷的探索中，都還沒有具體可行的方案。國內主要將研究重點放在開采過程中隊地下水質的污染上，國內主要將重點放在研究底板突水機理，在帶壓開采方面也展開了相應的研究工作，并取得了一些成績。但是在深部巷道交叉點問題、焦作礦區大埋深、超高壓注漿法等研究上缺乏工程實踐借鑒。

針對深層礦井開采現狀，防治水工作面臨新的挑戰。復雜的水文地質環境，在不重視的情況下十分容易引起山體崩裂、地表崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。奧灰水帶壓開采的水患威脅在開采礦井中發生越來越頻繁。很多煤礦由于缺乏技術和專業知識，在水文地質勘探工作中，將區域和井田內水文地質情況沒有勘探清楚，導致部分富水性弱、滲透性差的含水層和強含水層混淆，導致部分資源閑置。或者盲目深層開采，忽視水文地質勘探、煤礦構造，導致局部井巷工程被淹，人員傷亡等事故的發生呈上升趨勢。

1、大采高綜放開采與防治水措施聯合應用

研究表明大采綜放采煤方法作為特厚煤層開采的發展方向，有工作面生產能力大、系統簡單、煤炭回采率高等優點，而水文地質條件復雜的礦井是不能采用放頂煤開采方法的，所以有必要將防治水措施與其聯用，將礦井水文地質條件復雜程度降低后再進行大采高綜放開采。在防治水措施的設計中，需要設計采用地面疏排水、水文地質分區、井下探放水、補水充勘探等措施。如果只是依靠地面疏排水或者井下排水來解決礦井水患問題可能不能夠達到預期目標，而井下探放水則能夠解決此類隱患。而后重新評價水文地質條件后，在達到相關規程規范要求后，采用大采高綜放開采技術是可以成功開采的。

2、帶壓開采技術

想要穩定老礦區礦井產能的方法之一就是解放受奧灰水嚴重威脅的下組煤，完成合理配采上、下組煤。帶壓開采技術及其安全防范技術措施的綜合運用是一個可行的方案，可是仍然有一些技術性問題有待解決。例如在實踐中無法定量的確定隔水層厚度、隔水層巖性組合。由于這些不能確定，從而給實際操作帶來困難。并且在評估帶壓開采的安全系數時無法掌握其綜合指標，不能夠十分準確的提供開采的可行性。在開采下限的決定上也沒有準確可行的方案。所以在利用帶壓開采技術的過程中，將防治水技術確立為積極主動的思路，綜合下組煤試采礦井水文地質條件、帶壓開采條件、礦井地質和受水威脅程度等因素來確定開采方案。在防治水技術的確立過程要始終堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的“十六字”基本原則。通過專業的分析現有的勘探資料，采用科學可靠地預測預報手段，來進行帶壓開采。在防治水過程中也要注意以下幾個方面：①水文地質條件勘探過程中，需要利用充分的信息資源資料，建立水患診斷數字化平臺，系統的作出綜合性分析評價，給開采的含水層進行分區分層，通過最先進的理論和數值模擬方法進行有效管理；②在采場綜合探查的時候，防探水工作必須在整個開采過程中都不能忽視，開掘前階段要基本了解煤層的賦存形態，找到可疑區域，在巷道掘進階段可以用直流電法超前綜合探測方法，在工作面回采階段需要研究地板探測的結果；③隔水層的阻斷作用作為帶壓開采的有利條件必須利用充分，應用可靠性工程學的方法得到準確的評價指標帶壓系數能夠解決使用突水系數的弊端，值得注意的是現場原位測試的帶壓系數才能夠作為評價指標；④在采礦過程中要盡可能降低對隔水巖體的擾動效應，在解決這個問題上從采煤方法、開采規模、開采條件等方面進行了研究，最終得出的結論是減少或避免底板突水的開采方法有利于開采的安全進行；⑤確定煤層底板突水的主要因素，根據這些因素制定底板突水檢測預警系統來進行突水前兆預測和動態監測，在葛泉礦1192工作面和東龐礦9103工作面的帶壓開采過程中運用了此技術達到了非常好的效果。

3、礦井構造條件研究

礦井構造規律的研究作為國內外普遍存在的技術難題，對煤礦防治水的措施研究十分重要。礦井構造規律的研究首先要系統的分析礦井構造分布、組合規律、不同序次、性質、級別的礦井構造分布特征，目前作為礦井構造規律研究的主要方法有分維方法，在楊振忠等人對《復雜水文地質條件下組煤開采防治水技術研究》一文中就楊村煤礦的開采中就構造條件進行了研究。在對礦井復雜程度進行定量評價的中需要通過測定的一些定量指標對構造復雜程度進行分區分級。在構造規律研究的基礎上可以采用有限元方法對構造應力條件的應變特征進行模擬分析來確定礦井導水斷層的構造規律。

四、發展

1、帶壓開采防治水技術的研究發展

作為目前大埋深復雜水文地質條件的工作面防治水技術的研究中重要的解決途徑之一的帶壓開采防治水技術，可以從完善突水系數和帶壓系數技術下，發展帶壓開采安全評價技術體系。主要從帶壓安全開采的可靠性分析、數據倉庫的擴充、三維地質建模技術以及可視化等方面來對帶壓開采安全評價技術的發展帶來新的途徑。為了采取更加準切的帶壓防治水技術，可以將帶壓條件分等級，根據隔水層帶壓條件、內局部構造、是否有斷裂層進行分級，從而采取更加專業的措施防治水。

2、建立成套的底板加固技術

有文獻表明，大采高工作面及巷道特殊區域的頂板管理利用注漿加固有良好的效果，地板加固技術能夠有效預防煤礦突水，有非常大的優越性和實用性。可以根據現場環境，采用實驗室試驗和理論分析相結合的方法來建立合理的成套地板加固技術。這樣可以對高水壓工作防治水提供可靠的技術保障。

五、結束語

在對大埋深復雜水文地質條件工作面防治水技術研究下，能夠有效的改善目前深層開采的一些問題，以期能夠減少事故發生，提高經濟效益。

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