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深部煤层开采矿井防治水技术探析

2021-11-26骆明玉

魅力中国 2021年22期
关键词:含水层底板矿井

骆明玉

(驻马店市吴桂桥煤矿集团有限公司,河南 驻马店 463000)

前言:现如今我国煤层开采事业已经取得了长远的发展,为国家提供了大量的经济财富。但是因地质环境复杂程度较高,使得煤层开采安全隐患增加。加之受到多种因素影响,在煤矿生产中很容易产生水害,且突水量超出矿井自身排水能力数倍。因此就在深部煤层开采矿井中需要及时运用防治水技术,以此来保障开采的安全性

一、煤矿矿井水灾危害检测

(一)瞬变电磁检测技术

瞬变电磁检测技术其实就是利用二次场空间特点针对目标所开展的监测,随后利用监测数据掌握目标的物理特性。当目标为低阻体时,瞬变电磁检测法能够展现应有的作用,且这一技术在敏感性方面相对较强。因此在使用瞬变电磁检测技术时能够精准针对低阻异常地质问题进行准确的定位。在开展巷道侧向探测时,则可以针对工作面、设计巷道的超前探测等,对于煤矿井下中的富水区采取防治工作。此外还可以借助瞬变电磁检测技术延伸探测区域,针对存在异常的区域采取全面探测,明确含水性情况、实际影响范围等,实现规避开采风险目标。

(二)煤矿井下直流电技术

在使用美康井下直流电检测技术时,就是从岩石差异性出发,借助全空间理论来进行的。第一,结合全空间理论做好电厂设置,随后针对开采区域中水文地质情况开展检测工作。目前在煤矿井下水文地质分层中煤矿井下直流电技术有着广泛的运用。第二,针对含水层、导水体等进行探测,同时还要对巷道底板与作业面一定范围内的区域进行探测,随后找出含水层等数据,如厚度、高度等。通过对存在异常的水体进行探测,以此来掌握具体范围情况。第三,借助三级空间教会探测技术,协助井下探测。同时还要对范围内岩石视电阻率的变化规律进行分析,随后根据探测所得结果确定作业范围中的导水结构,如缝隙破裂带结构等。

(三)音频电穿透视法

使用音频电穿透视法时需要从不同介质电磁波传播原理出发,做好深入分析工作。因介质不同,所以电磁在传播中本身电流强度较大,因此对应介质电阻率呈现有规律变化,并以此为基础,借助音频电穿透视法能够精确计算出穿透点视电阻率关系变动情况,随后结合计算所的结果描绘等值线图。随后根据平面等值线图针对需要检测的区域中地质实际信息情况做出准确的判断,掌握这一区域中富水性质、分布情况、空间形态等。只有做好准确的判断,才能提高矿井防治水处理效果。通过对方法构成、操作流程进行分析可以看出,这一检测方法能够为煤矿作业提供精准的数据,但是在使用中还需要做好联系工作,针对深部煤层开采要求进行分析。

二、深部煤层开采矿井水害出现的原因

(一)地质环境

深部煤层有着掩埋深、煤层之间密度小等特点,加之深部煤层往往与山体之间呈现了相互交结的特点,地处山体脊背外侧,而正是受到这种山体形态的影响,使得与地下水源之间呈现了上下层连接的状态,同时也是核心岩石外部支撑中的重要延伸点。而对于采矿人员来讲,在开展深部煤层挖掘工作时,如果没有针对具体地理环境进行准确的分析,那么很容易触碰到山体雷区,最终造成山体岩石层、地下水之间存在的过渡段出现坍塌,最终引发深部煤层开采水害事故。

(二)开采技术

在深部煤层矿井开采以前,要求技术人员需要针对实际开采区域进行综合分析,设计好探水钻孔的具体位置,落实矿井开采防水治理工作。随着开采工程的不断进行,原有才开防护数据随之发生变化。而开采人员在工作中如果没有清楚认识到煤层开采水层与煤层之间的关系,那么很容易在开采中出现依然使用原始数据进行操作等行为,最终出现破坏地下岩层支持结构等问题,从而造成矿井水害事故。

三、深部煤层开采矿井防治水技术

(一)做好防水闸门设计

当矿区在正常情况下并不会产生大量涌水量时,且不会出现突发性淹井等问题,所以在开采前期阶段中并不需要设置防水闸门。但是随着开采深度的不断加深,则需要及时针对水文地质情况进行勘察,同时还需要针对矿井中涌水量的实际变化情况等进行分析,当发现存在突水淹井风险时,应当及时做好防水闸门的设计,以此来保障安全。当深部水压力超出5MPa 以上时,如果高压水闸门设计难以落实,那么就需要采取其他方法。

(二)做好填充开采工作

在填充开采过程中就是将适宜的材料填入到煤层中去。且在使用材料进行填充以前,还需要做好比例分析工作,保证配置的合理性,确保其能够形成加速凝剂。一般来说,目前比较常用的材料包含固定废弃物等,且为了确保填充的质量能够满足要求,还需要保障最后加速凝剂具备理想的强度。通过使用填充开采法,不仅可以避免岩石出现异动等问题,同时也可以避免沉陷问题的出现,减少矸石的排放,实现保护环境目标。通过实践可以发现,在深部煤层开采中运用填充开采法不仅可以避免对煤层底板产生损害,同时也可以提升隔水层在阻水等方面的能力,规避煤层底板突发水风险。随着行业的快速发展,填充开采技术得到了关注,并广泛运用到了不同的煤矿开采过程中,取得了一定的成效。

(三)奥灰疏水降压

在煤矿开采中工作面、周边施工放水孔上可以使用疏水降压的促使,而其目的就是要放水疏降奥灰水,确保奥灰水位地域安全水头以下。当矿井中的奥灰含水层径流相对较慢时,在补水能力方面相对较低,而这也为疏水降压提供了支持。当矿井中奥灰水含水层厚度相对较深时,可以存储大量水,同时在水质方向上比较明显。因此借助疏水降压法不仅可以降低含水层中的实际水压,同时与额可以保障区域的奥灰水压。为保障奥灰水压能够满足安全要求,还需要增加一定的排水、处理水的费用。因此在运用中需要结合工程实际情况,确保降压方式选择的合理性。

(四)在煤层底板中采取注浆加固技术

对于煤层底板注浆加固技术来讲,就是使用注浆的方式,及时将材料填入到裂缝中,以此来形成稳定的隔水层,提升隔水层的实际轻度,确保底板隔水层具备较强的阻水能力。所以在使用煤层底板注浆加固方法时,不仅可以封堵底板中的导水断层,同时也可以切断奥灰水层与其他含水层之间的联系,实现降低突水风险的目标。目前在煤矿开采中使用煤层底板注浆加固技术有着一定的优势,同时也得到了广泛的运用,产生了理想的效果。此外为避免出现突水事故,确保煤矿开采的顺利进行,节约矿井排水方面的费用支持,就需要合理使用煤层底板注浆加固技术,以此来提升企业经济效益。通过对煤矿经济效益进行分析,在找出煤层突水威胁最大低层的基础上做好注浆加固处理,确保煤矿安全生产。同时也要做好人员建设工作,以提升操作人员专业能力为主,最大限度避免因人员问题所产生的不利影响,确保深部煤层开采矿井防治水技术的有效措施,减少施工风险的出现,确保煤矿开采工作的安全性,确保开采工作的顺利开展。

(五)设置安全路线

在深部煤层开采矿井防治水技术中,需要设置出安全的防治水路线,落实系统性的煤矿效果处理,确保防治水技术的有效运用。在实行开采过程中需要结合开采区域中水层分布图进行分析,开凿输送渠道。按照水体分布结构,打造逃生渠道,设计应急处理与逃生路线,借助地质结构制定应急预案,实现防护目标。

结语:综上所述,随着我国煤炭行业的不断发展,深部煤层开采矿井防治水技术逐渐成为开采中的重要组成,加之受到地层复杂性不断增加的影响,就需要采取适合的措施,最大限度将突水事故风险降到最低,以此来提升经济效益,实现安全生产。

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