煤炭矿井防治水技术分析与应用措施

2018-12-05康伟

山东煤炭科技 2018年3期

康伟

（山西汾西矿业（集团）有限责任公司贺西煤矿开拓二队，山西吕梁 033300）

1 贺西煤矿概述

1.1 矿井概况

贺西煤矿位于柳林县陈家湾乡贺家社村西，隶属山西汾西矿业（集团）有限责任公司，距柳林县城15km，井田位于河东煤田中段,离柳矿区南部，批准开采山西组3#、4#煤层，井田面积18.908km2，煤系以上含水层富水性较弱，井田水文地质类型为中等。年正常涌水量34.79m3/h，最大涌水量73m3/h。开采深度的提高，矿井部分区域突水系数大于安全开采的临界值，矿井区域内太灰水有可能随采掘活动扰动进入工作面。同时，奥陶系灰岩水也存在通过大的导水构造突破煤层底板进入采场的可能。因此就需要做好煤矿水灾的防治工作。

1.2 矿井水文情况

贺西煤矿为了确保生产活动顺利进行，在煤矿开采前进行了必要的水文地质勘探工作，通过有效的水文地质勘测能够帮助煤矿管理人员充分认识煤矿所处区域的地质结构特点，明确煤矿开采区域内的地质危险区域，从而合理制定安全的煤矿开采计划，为煤矿水灾的防治提供比较的数据基础。瞬变电磁法是贺西煤矿水文地质勘探中较为常见的一种勘探技术，具体原理结构如图1所示。贺西煤矿勘探人员在进行水文勘查时，先在地表铺设线框，然后在线框中输入一定强度的阶跃电流，在这一过程中如果切断电流，那么就会在线框下部产生一个感应场，而这一感应场会逐渐向下方扩散，在这一过程中感应场的能量会逐渐降低。同时感应场在面对地下不同岩层、水层时都会产生一定的能量变化，勘探人员只需要记录感应场的能量变化就能够从侧面得到煤矿所处区域的地下水文地质状况。

2 贺西煤矿水灾类型

根据煤矿矿井水灾的性质以及成因的不同，可以将贺西煤矿可能出现的水灾分为以下几种：（1）老空区积水。贺西煤矿的开采已经有了一定的年限，而由于煤矿储量有限，贺西煤矿中一些小煤窑在完成开采后往往会形成一个较大体积的采空区，而采空区在经过一段时间的积累后，会存储大量积水，如果水量过大，容易造成水压破坏采空区与煤矿巷道之间的岩层，进而引发煤矿水灾。（2）底板承压水灾。贺西煤矿在实际开采过程中，会在底板中传播支承压力，使得底板岩层会同时收到底板承压水和向下支承压力两种压力的作用，导致煤层会出现裂缝，导致底板水灾发生。（3）顶板水灾。贺西煤矿顶板水主要有野青水、砂岩水两种，含水层有着较弱的富水性，在实际开采过程中，煤层会有裂缝出现，导致顶板水会沿着裂缝进入相应的工作面，导致水灾的发生。

图1 瞬变电磁法基本原理

3 矿井防治水主要方法

3.1 老空水的防治措施

对于贺西煤矿老空区积水的防治主要从探查与防治两方面工作入手。

3.1.1 做好探查工作

探查人员应当坚持“有疑必探，先探后掘，边探边掘”的基本工作原则，以认真负责的工作态度做好老空区积水的探测工作。同时，要善于使用各种现代化探测技术，充分探测井下积水状况，从而为贺西煤矿生产部门对老空区积水进行防治提供必要的技术支持。

3.1.2 做好防治工作

贺西煤矿老空区积水的防治工作主要需要从以下方面进行：（1）对于已经完成明确探测的部分，可以根据实际情况进行合理的防水工作，降低老空区积水带来的威胁；（2）对于情况不确定的区域，煤矿生产部门在生产过程中应留足安全煤柱，同时需要继续做好老空区积水的探测工作，必要时进行防水处理；（3）需要在煤矿水灾防治过程中，根据探测工作划分老空区积水范围，布置好探水线以及警戒线。

3.2 顶板水的防治措施

贺西煤矿巷道顶板部分含水层的富水性比较弱，在煤矿掘进过程中，易造成顶板水通过岩层缝隙进入掘进工作面。为保证贺西煤矿掘进作业的安全有序进行需要对顶板水做好处理工作：（1）疏放钻孔。探测人员先确定贺西煤矿顶板的富水区，然后以疏放钻孔的形式来进行积水的排放，从而降低积水对于煤矿掘进的影响。（2）疏水巷道的建设。该部分的工作主要是疏放钻孔的补充，当疏放钻孔的排水效果无法达到目标时，就可以进行疏水巷道的建设，巷道应切穿顶板裂缝，并与水流方向垂直，从而达到最好的疏放效果。