礦井防治水技術的應用與研究

孔慶蒙+張仟仟

摘 要：煤礦生產過程中，礦井水害不僅阻礙開采工作，而且影響生產安全。而分析水害類型及產生原因，針對性的提出防治措施，能夠有效解決水害問題。本文以白莊煤礦8105軌道順槽里段突水事故為研究對象，分析研究礦井防治水技術的應用。

關鍵詞：礦井水害；防治技術；突水原因；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.077

礦井隨著開采規模不斷擴大，開采范圍越來越大，開采深度越來越深，礦井水害事故的發生也更加頻繁，給礦井的安全生產及經濟狀況帶來了巨大的影響。而對于如何治理礦井水害的研究也越來越多。本文將以白莊煤礦突水事故為案例，分析礦井水害的防治。

1 礦井概況

白莊井田位于肥城煤田西部，地處泰山山脈西翼，于1979年建成投產，后經擴建，目前核定生產能力為140萬噸/年。其礦井劃分為-430m、-250m、-150m三個水平。目前仍從事采掘活動的只有-430m、-250m兩個水平。其中-430m水平礦井水文地質條件復雜，此次突水事故就發生在該水平。

2 突水情況

2016年1月25日，白莊煤礦-430m水平東翼一采區8105軌道順槽里段底板發生奧灰突水，最大出水量達到了2800m3/h。其具體突水經過如下：4時15分，8100采區泵房司機匯報，8100采區泵房水量增加、水色發渾；5時59分，確定出水點位于8105軌道順槽里段聯絡巷以里，出水量約200m3/h；7時32分，8100采區泵房開泵3臺，水量仍增大、水色渾濁；7時40分，匯報奧灰水位下降27m，泄水巷水量增大；9時23分，8100采區泵房4臺泵全部啟動，吸水井水位上升；10時11分，8100采區泵房進水；10時40分，8100采區泵房被淹，啟動關閉-430m水平東翼防水閘門應急程序；14時11分，-430m東翼2道水閘門和1道擋水墻水閘閥關閉。

3 原因分析

經過分析，本次突水事故的直接原因與間接原因如下。

（1）直接原因。白莊煤礦-430m水平東翼8105軌道順槽里段底板存在隱伏導水構造，受7101工作面礦壓影響，先誘發隱伏構造五灰突水，繼而在五、奧灰壓力差的作用下導通奧灰水。

（2）間接原因。8105軌道順槽里段底板隱伏導水構造之所以突水，就在于工程人員對于該區段向斜軸隱伏導水構造分析不足，認識不夠，隱患排查不到位，導致這一隱患一直存在，一觸即發。除此以外，8煤層巷道施工后未進行注漿改造也是造成突水事故的間接原因。當然，更為重要的是礦井經過十多年的開采生產建設，開采范圍不斷擴大，開采深度不斷延深，礦井的水文地質條件有了較大變化，原來的《生產礦井地質報告》已不能滿足礦井安全生產的需要，而工作人員對最新的水文地質狀況掌握不足。

4 防治措施

針對這一突水事故，工程技術人員采取了妥善的解決方法。先是組織人員有序撤離，關閉水閘門和水閘墻隔離水患；隨后采取了一系列的治水措施，控制了水情，并歷過一百三十多天的努力，最終于2016年6月16日，將出水點水量全部封堵，徹底解決了本次突水事故。

礦井水害除了治理之外更應該注重預防，下面將結合本次突水事故的原因，從技術和制度兩個層面分析如何防治此類突水事故。

（1）探清水文地質條件。本次突水事故之所以會發生，其中一個重要原因就在于工作人員對于目前白莊煤礦五、奧灰含水層的水文地質條件以及礦井隱伏導水地質構造掌握不夠清晰。隨著開采的深入，礦區水文地質狀況會發生變化，《生產礦井地質報告》也應隨之不斷更新。

礦井可以通過大型放水試驗、抽水試驗、連通試驗、水化學試驗等勘探方法來獲取煤層底板灰巖含水層的水文地質狀況，為后續開采提供指導。而在本次事故之后，《白莊煤礦生產礦井地質報告》也得到了進一步的修編。

（2）帶壓開采。白莊煤礦-430m水平東翼采礦區8105軌道順槽里段發生突水問題主要是因為其底板存在隱伏導水構造，在礦壓作用下，誘發突水。而對于底板承壓水的防治，帶壓開采是重要方法之一。

帶壓開采是指煤層底板受承壓水威脅，充分利用煤層底板至承壓含水層之間的隔水性能，采取某些技術措施實現安全采掘的綜合性防治水技術。帶壓開采技術的重點是對突水系數的利用，底板受構造破壞塊段突水系數多控制在0.06MPa/m。隨著開采水平的延深，底板隔水層承受水壓增大，帶壓開采技術的利用減少。

（3）疏水降壓。底板高承壓水是底板含水層導升破壞的重要因素，水壓越高，含水層導升破壞帶的高度越大。而疏水降壓方法主要就是通過提前疏放底板承壓含水層的水，來降低工作面承壓含水層的壓力。

根據白莊煤礦礦井地質報告，其主要含水層五、奧灰含水層的平均厚度較厚，具有豐富的含水量，巖溶裂隙發育，富水性強，具有較大的彈性儲存量。再加上礦區各巖層的組成成分、構造及裂隙發育情況等不同，在含水特征以及富水性方面存在明顯的差別，因而適合作為疏水降壓的對象。

（4）底板注漿加固。白莊煤礦8煤層巷道施工后未及時進行工作面注漿加固是8105軌道順槽里段突水的重要原因之一。因此可以通過底板注漿加固改造來杜絕突水問題。

礦井煤層底板存在裂隙和地質構造，這些裂隙和地質構造破壞了底板隔水層的完整性，降低了底板隔水層的強度，減小了有效隔水層的厚度，導致底板隔水層整體隔水能力削弱，從而導致底板突水事故的發生。

底板注漿加固的方法是：查清各含水層水力聯系；確保煤層底板有合適改造的“中間層”；回采前進行注漿，充填和膠結底板巖層中的節理、裂隙，實現加固煤層底板的作用。

（5）加強日常巡檢制度。首先是建立水閘門的巡檢制度，確保水閘門能夠正常使用，以防止水害事故的突然發生；其次是建立并完善礦井水動態觀測系統，對礦井的水動態進行實時監控；最后是對礦井區域內五、奧灰水壓實行動態觀測，同時調查相鄰礦井水位變化情況。

（6）落實隱患排查治理制度。白莊煤礦8105軌道順槽里段突水的原因之一是地測防治水隱患排查不全面，有漏洞，未排查出該區段底板存在向斜軸隱伏導水構造。為進一步加強礦井防治水工作，促進安全生產，礦井要嚴格落實水害隱患排查治理制度，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全方針，明確職責，落實到人，搞好礦井地測防治水專業隱患排查整治工作，確保礦井生產。

參考文獻：

[1]李永蘭.礦井防治水技術綜合研究與應用[J].山西焦煤科技，2014（09）：39.

作者簡介：孔慶蒙，男，本科，主要從事礦井地質及礦井防治水工作。