礦井下綜掘工作面探放水技術(shù)研究與應(yīng)用

劉祥勝

摘要：我國試煤炭資源大國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，近幾年來中國煤炭開采巷道掘進的施工技術(shù)已得到明顯改善，但種種客觀原因與主觀原因?qū)е旅旱V安全事故依然頻發(fā)。其中煤礦水害安全事故的概率也逐漸上升。就礦井綜掘工作面探放水技術(shù)進行研究。

關(guān)鍵詞：礦井下；綜掘工作面；探放水技術(shù)；研究與應(yīng)用

引言

煤礦生產(chǎn)過程中伴隨著淺部煤層消耗，深部煤層開采的施工過程中地質(zhì)水文條件將會更加復(fù)雜多變，因此生產(chǎn)安全問題將會更加明顯突出。煤炭井下巷道掘進施工中，根據(jù)有掘必探的原則，采用常規(guī)的短探短掘防治水方法施工，探放水占用掘進時間較長，造成掘進進度慢，探放水工作與快速掘進矛盾凸顯。為此，考慮在保證礦井安全生產(chǎn)的前提下，對巷道掘進期間的超前探放水方案進行優(yōu)化。在煤礦井下綜掘工作面應(yīng)用先進的探放水技術(shù)，就能為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。

1中國煤礦突水類型

1.1煤層頂板突水

采煤工作面頂板突水是煤層上覆蓋承壓水在采煤過程中由于頂板冒落、斷裂構(gòu)造等涌入面而導(dǎo)致的一種水害。煤層開采過程中會導(dǎo)致應(yīng)力改變、重新分布，從而使得圍巖遭到破壞，而當裂縫導(dǎo)通頂板含水層時就有可能引發(fā)煤層頂板突出事故。煤層頂板突水安全事故是礦井內(nèi)出現(xiàn)概率較大的水文地質(zhì)災(zāi)害之一，由于其存在爆發(fā)性，因此對礦井安全造成的危害和影響十分巨大。

1.2煤層底板突水

煤層底板突水是一種常見自然災(zāi)害，主要以突發(fā)或緩發(fā)的形式進入煤層工作面，從而導(dǎo)致礦井涌水量激增。煤層底板的隔水能力主要由上覆與下伏隔水層的厚度、穩(wěn)定性與抗拉強度決定。隔水層底板越厚，穩(wěn)定性越高，則開采冒落帶達不到強含水層或地表時，礦井涌水量少；隔水層完整性越高，則抗拉強度與隔水性能會更加優(yōu)越。

1.3斷層突水

煤礦斷層是礦井充水的必經(jīng)途徑。不論是何種類型的水體，都可能通過斷層進入礦井。煤礦斷層突水主要是煤層頂板與底板存在含水層，且斷層帶導(dǎo)水裂隙帶與含水層相連接。

2綜掘工作面探放水技術(shù)的應(yīng)用

2.1綜掘工作面探放水技術(shù)的具體實施

a）河流與建筑物周圍的老空水探放，如果老空區(qū)位于建筑和河流旁邊，這種情況下是難度最大的。如果是正規(guī)的國家煤礦開采，在開采工作前都會先規(guī)劃出防隔水巖柱，保證開采工作的安全進行。但是，有的煤礦會因為地質(zhì)勘測不準或設(shè)計隔水巖柱時未結(jié)合實際情況而設(shè)計不合理，隔水巖柱沒有發(fā)揮隔水效果，再加上老空水呈酸性，對建筑物有一定的腐蝕作用，當老空水突發(fā)時就有可能會造成礦井及附近的建筑物塌陷的情況，所以除了設(shè)計合理的隔水巖柱外，還應(yīng)該要與建筑保持合適的距離才能防止事故的發(fā)生。老空水會對河流產(chǎn)生污染，影響人們的生活飲水。因此，當老空水位于河流與建筑周圍，需要主動探放老空水。先將每一個分散的老空區(qū)間基站的老空水探放到其他地點，然后再統(tǒng)一對其進行探放；b）老空區(qū)積水相對較大，當老空區(qū)的積水長時間沒有進行探放時，老空水積攢起來，如果遇到雨水天氣，這時是最容易引發(fā)老空水突水。一爆發(fā)起來猶如泄洪的水，來勢兇猛，勢不可擋。在積水較多時，礦井工作人員要提高警惕，及時探放水，還要注意探放水的效率，以免在探放水途中引發(fā)水災(zāi)，造成人員傷亡；c）老空區(qū)與施工現(xiàn)場距離較小，如果老空區(qū)與礦井施工現(xiàn)場距離較小，礦井工人是最容易受到老空水的侵害的。這時要注意探測清楚老空區(qū)的詳細地點，在傳統(tǒng)的探放技術(shù)上，適當增多疏水通道，防止在探水時出現(xiàn)水災(zāi)而導(dǎo)致人員傷害。還要選取合適的探放水技術(shù)，否則對工作人員和環(huán)境都會造成傷害。

2.2鉆探安全保護措施

鉆探安全保護措施主要包括以下幾方面：a）檢查鉆探場地的支護與通風情況，保證相關(guān)指標符合施工規(guī)范標準后才可安裝鉆機；b）密切注意周圍環(huán)境，觀測是否有出水預(yù)兆或警示。如發(fā)現(xiàn)安裝鉆機地點與積水地點距離過近，無法保證探放水工作安全時，要實施加固防護措施并另尋安全地點開展探放水工作；c）在安裝鉆機探水前需強化鉆探地點周圍環(huán)境的巷道支護工作，并清理巷道，配置好相應(yīng)需求的排水溝；d）相關(guān)主要管理人員需要親自現(xiàn)場監(jiān)督檢查，核實探水孔的位置、坡度、深度與數(shù)量等；e）鉆機安裝必須反復(fù)核實，嚴格按照停送電制度進行。在開鉆前檢查立柱、孔口安全設(shè)備、巷道支護等。如出現(xiàn)意外情況需及時妥善處理后方可繼續(xù)進行鉆探工作；f）鉆探過程中要注意判斷煤層厚度的變化并詳細記錄煤層深度。每當鉆進10m或需更換鉆具時，都需要進行測量并核實孔洞深度。在完成前再進行復(fù)核，避免由于孔洞深度差錯而導(dǎo)致水害；g）在探水鉆進前需安裝好孔口管道與控制閘閥，并開展耐壓試驗，在得出水壓限制后才可進行開展鉆探工作。如部分地點危險度較高，可以設(shè)置相應(yīng)的安全躲避場所，并以探放水施工制度中的規(guī)定來設(shè)計安全通道；h）如果鉆孔內(nèi)水壓過大，則可以采用反壓及配置放噴裝置的方式來進行。在探放老空積水前首先分析檢測其空間位置、積水量與水壓。如老空積水區(qū)高于探放水點位置時，僅可進行打鉆孔探放水。探放水前需要撤離探放水點以下部位工作人員。在放水過程中要配置施工人員來監(jiān)督整個放水過程，核實放水量，直至老空水全部放完為止；i）鉆孔接近老空區(qū)時要注意是否可能有瓦斯或其它有害氣體。為此在探放水過程中需要有礦山救護隊員在現(xiàn)場進行監(jiān)督管理，對空氣中氣體成分進行檢查。如果其中瓦斯或其它有害氣體的含量超標，需立即停止鉆探行為，安排施工人員撤出并及時上報，妥善處理。如檢查發(fā)現(xiàn)有瓦斯或其它有毒物體噴出，應(yīng)該強化通風系統(tǒng)工作，并用預(yù)先準備好的黃泥、木塞將孔洞堵住。如情況危急無法處理，應(yīng)立即停止工作，安排施工人員撤離。

2.3放水與放水后掘進的安全措施

當探測到積水或存在水壓后應(yīng)及時核實積水數(shù)據(jù)，核實放水量與孔洞數(shù)量，調(diào)整排水能力。嚴格按照排水供電系統(tǒng)規(guī)程中的要求，將水倉、水溝等處進行徹底整理。在鉆孔放水前應(yīng)采用合理方式預(yù)估積水量，根據(jù)礦井排水能力與水倉容積合理控制放水量。在放水過程中要設(shè)立專人監(jiān)督排水情況，密切監(jiān)控水量、水壓等數(shù)據(jù)，并做好記錄。如果水量突然出現(xiàn)劇變則需要高度重視，立即處理。派設(shè)專人監(jiān)視放水地點通風情況，增加有害氣體檢測頻率，或根據(jù)實際條件添設(shè)瓦斯報警裝置。完成放水工作后，應(yīng)及時核算實際出水量與預(yù)估出水量的差距，并核實原因，防止積水殘留。

結(jié)語

在煤礦井綜掘工作面生產(chǎn)過程中，科學(xué)合理應(yīng)用探放水技術(shù)，對于確保巷道的安全掘進及提高礦井的水害防治能力等有重要意義。煤礦井下綜掘工作面生產(chǎn)過程中實施探放水工程，確保了巷道的安全掘進，并且避免了掘進過程中發(fā)生意外突出事故，提高了礦井的水害防治能力。在煤礦井下綜掘工作面進行探放水時，還需堅持正常的探放水，必須保證探放水施工期間的安全。這就要求在探放水施工以前，提前對探測范圍內(nèi)的積水情況（包括水量、水壓及有害氣體情況）進行分析、預(yù)測，并制定有針對性的應(yīng)急處置措施，對施工地點及采區(qū)的排水系統(tǒng)、排水能力進行驗證，保證排水系統(tǒng)完善、能力滿足需要，并備足封孔、堵水所需的器具和材料，確保一旦探透積水區(qū)，能夠及時堵水截流和疏排水，確保礦井防治水的安全。

參考文獻：

[1]黑云飛，張雪嬌.恒泰南莊煤礦30101回采工作面探放水技術(shù)的應(yīng)用[J].科技風，2014（18）：135.

[2]鄧慶鵬，張迎軍，耿佳柱.安全高效探放水技術(shù)在礦井老空水治理中的應(yīng)用[J].科技信息，2014（6）：267-269.

[3]王傳林，王志遠.淺談礦井綜掘工作面探放水技術(shù)研究與應(yīng)用方法[J].工程技術(shù)：全文版，2017（2）：46.