矿井探放水工程技术创新研究

[摘  要]在矿井生产中，矿井渗水是非常容易发生的情况。因此，要想保证生产安全，就需要通过矿井探放水降低危险。从矿井探放水工程的实际操作出发，分析如何更好地进行矿井探放水工作，

[关键词]探放水;水源;技术创新

中图分类号：TD3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0369-01

在矿井生产中，如果存在井下出水的情况，则很容易造成井下事故。近年来，由于井下出水造成的矿井灾难频发，给我国煤炭行业的安全生产造成了严重影响。我国多数矿区周围存在许多小矿井，但由于缺乏合理管理，导致在生产过程中非常容易发生越界事件，造成许多矿井产生积水，这给我国多数矿区及其周围小矿井的正常生产带来了极大的威胁。因此，治理积水在矿井工作中是非常重要的，而加强相应的矿井探放水工作也是非常重要的。

1 矿井水文地质条件分析

（1）井田边界及其水力性质

井田位于乌兰木伦河中游东岸，地形北东高，西南低，大气降水后，雨水除渗入地下外，沿沟谷迳流到乌兰木伦河。

根据地下水赋存条件和水力特征，将该井田含水层分为新生界松散层孔隙潜水和中生界碎屑岩裂隙水。由煤层自燃所形成的烧变岩，裂隙率高达10-30%左右，为地下水的赋存、运移创造了有利条件，形成裂隙孔洞潜水。

松散层含水层主要接受大气降水补给，井田内风沙滩地、黄土梁，剥蚀丘陵与沟谷相间的地形地貌，以及基岩的古地形等因素控制了地下水的形成、分布、迳流和排泄条件，多以下降泉的形式补给地表，流向乌兰木伦河。

开采12、22上和22煤层时，萨拉乌素组潜水能进入矿井，该含水层富水性强，储存量较大，导水性能好，在冒落带危险区以孔隙水为主。

（2）含水层

井田内含水层有3层：

1）上更新统萨拉乌素组孔隙潜水，岩性为中、细粉砂组成，厚20～50m，单位涌水量0.369～1.393 L/s·m，渗透系数3.89～9.87 m/d，富水性好。

2）中侏罗统直罗组裂隙潜水，岩性为中、粗粒长石石英砂岩，一般36.76 m，单位涌水量0.00713 L/s·m，渗透系数0.454 m/d，富水性一般。

3）中下侏罗系延安组裂隙潜水，由中、细粒砂岩组成，厚度一般172.18 m，单位涌水量0.00086-0.01212 L/s·m，渗透系数0.00256-0.286 m/d，富水性弱。

（3）隔水层

井田内主要隔水层为第三系红土，厚0-6m，平均1.70m，岩性为浅红色、棕红色粉砂质粘土、亚粘土和钙质结核层互层。较致密，隔水性较好。

（4）矿井充水条件

1）充水水源

a）开采12、22上、22煤层时，松散层含水层是矿井充水的水源之一。

12煤层三盘区柳根沟区段上覆基岩较薄，最薄处小于10m，松散含水层较厚，0.6-29.68m，砂砾石层发育，该区段12煤及以上煤层发生自燃使围岩形成烧变岩，成条带状分布，基岩裂隙发育，易于接受大气降水及砂层水的转化径流补给，富水性较强，对12开采有一定的影响。

在22上煤层二盘区考考赖沟区段，松散层厚度6.28-74.98m，含水层较厚0-37.23m，砂砾石层发育，煤层上覆基岩较薄，富水性较好，静储量大，对该煤层开采有一定的影响。

22煤层三盘区柳根沟古冲沟段上覆松散含水层较厚，5-57.44m，含水层较厚2.0-45.25m，富水性较强，对22开采有一定的影响。

b）顶板基岩裂隙水是矿床充水的水源之一。因基岩较厚区段，富水性弱，水量较小，对开采12、22上、22煤层威胁不大。

c）矿井及小窑老空水积水。当在矿井及小窑老空水附近开采时，对工作面掘进及回采有一定的影响。

2）充水通道

基岩裂隙是主要的充水通道。由于考考赖沟区段22上煤上覆基岩厚度较薄，柳根沟段12煤层火烧，上覆基岩较薄，裂隙发育，裂隙率高达10-30%左右。其上覆松散含水层较厚，砾石层发育，为地下水的赋存、运移创造了有利条件，形成裂隙孔洞潜水，在回采该区域下覆煤层过程中，上部松散层含水层及基岩裂隙水会导入工作面，工作面涌水量会增大;随着基岩厚度的增大，裂隙减少，岩石胶结致密，地下水渗透缓慢，富水性也较差。

2 矿井探放水工作的原则

在进行矿井生产时，必须探究和分析矿井情况。结合实际工作中的经验，总结了需要进行探放水矿井的挖掘情况，一般情况下，矿井探放水要遵循“有疑必探，先探后掘”的开采原则。必须进行探水的常见情况包括以下 6 种：①当水快淹至煤窖时，必须进行探放水，尤其是在一些老窖和空窖，这类矿井的事故率非常高;②当采掘必须经过含水裂缝密集带或溶洞前，需要进行探水;③当采掘接近防水煤柱时，需要进行探水，以保证煤柱尺寸的精确性;④在矿井施工过程中，如果前方出现渗水，则要停止工作，立即开展探水处理;⑤当采掘工作处于非常复杂的地质环境时，要进行探放水工作，避免突发状况的发生;⑥当接近河流、湖泊等地下水源的发源地时，应重视探放水工作，防止因过度靠近水源地而产生危险。虽然探放水无法准确定位每一个可能引发危险的水害点，但通过采取遵循一定的探放原则，将会对矿井安全生产有非常大的帮助。

3 矿井探放水的准备工作

矿井探放水工作并不简单，且因造成矿井出水的原因很多，这也增加了探放水工作的难度。因此，进行矿井探放水工作前，应做好前期的准备工作。在探放水前，需要对探测区的水文状况有一定的了解，观测工作区的积水深度、积水量，并做好精准的记录，同时，也要合理分析采掘工作区与周围断层的构造关系，更要分析放水巷道的施工方向、次序、施工的规格和形式，了解探放水区积水位置与开采区的位置关系，从而使开采工作更好地避免积水的影响。同时，在开探水施工的过程中，一定要遵守安全工作制度，并动态记录工作情况，以提高探放水工作的安全性和准确性。

4 探放水工程实践中的类型和工作要求

矿井下的地质情况复杂，能造成矿井水害的危害类型较多，且由不同的地质情况决定。因此，进行探放水工作时，也会有不同的类型和要求。

4.1 探放老空水

在煤矿生产中，需要一定的采掘巷道，而有些巷道在利用后会被弃，这样的矿井和煤矿巷道在长期废弃的状态下非常容易产生积水，且积水的面积较大、形状不规则，有的巷道甚至能达到数百万立方米的积水，在此情况下，一旦出现缺口，则非常容易酿成水淹灾害。在进行采掘工作时，如果没有对废弃巷道进行探放水处理，则很容易发生事故。因此，在探放老空水时，需要符合一定的要求。在进行老空区的积水探放时，要采取积极态度，一般情况下，排放老空水并不会对矿区的整体排水设备造成压力，且当老空区内的积水靠近大量的煤炭区时，排放老空水可有效避免开采危险。如果老空区的水量较大，一次性排放有困难时，则可先对老空区和工作区进行隔断处理，再在开采工作开始后进行排水处理。同时，要注意的是，由于老空区的积水时间较长，水中含有的酸性物质较多，为了保护排水设备，应先稀释老空水再排放。此外，如果老空区的积水量较大，则水压也较大，针对这种情况，应先减压处理再排放老空水。

4.2 探放断层水

断层水不同于老空水，断层水较容易产生突水。开采区的地质情况比较复杂，断裂层较多，如果断裂层靠近水源，则容易发生突水，进而造成施工危险，但并不是所有断层都需要进行探放断层水。常见的需要进行探放断层水的情况包括：①当开掘巷道附近有断裂层，但位置和方向不清楚，且有可能导致突水情况发生时，需要进行探放水工作;②当隔水层厚度和水压值都处于临界值时，需要进行探放水工作;③采掘区与断水层的距离<60 m 或突水系数>0.06 时，一旦操作不慎，则发生危险的概率非常高;④当开采区的构造复杂，且涵水层的水压>3 MPa 时，发生突水的危险系数较高。在进行断层水的探放工作时，一定要根据合理的方法进行，在最大限度上控制探放断水层的危险。同时，也要重视探放陷落柱水的工作。煤层下含有丰富的矿物质层，部分为状态酸盐层，且形成了水岩溶陷落柱，这样的陷落柱属于突水薄弱带。在采掘过程中，如果破坏了这样的断裂带，则容易造成突水或淹井事故。因此，探放陷落柱时必须注意。

5 结束语

在矿井探放水实践的过程中，要加强管理，并结合实际情况分析处理。探放水时的突发状况较多，且这些情况会直接影响生产安全。因此，要争取利用更好的方法使探放水工程更合理、更安全。

作者简介：

袁旺（1986-），内蒙古人，助理工程师，主要研究方向为矿井探放水技术与水害监测方面。