四〃五灰放水试验、示踪试验、水化学和同位素测试,查明了井田主要补给边界,四〃五灰与徐奥灰水力联系等,采用有限单元法计算四〃五灰疏干水量,制定了疏干方案,明确了11煤开采方案。
b.底板水害防治 (a) 探查水源和通道
用瞬变电磁法、高密度电阻率方法探测底板潜在突水通道,如皖北刘桥一矿断层探查、邢台东庞9103工作面陷落柱探查等。
(b) 带压开采分区
对于底板下伏高承压含水层的煤层,如果隔水层厚度足够,一般采用带压开采方法。利用改进的突水系数理论、 选择合适的临界突水系数,进行带压开采分区,例如神东煤炭公司孙家沟井田13煤带压开采分区。
(c)堵水复矿(断层或陷落柱治理)
峰峰牛儿庄矿、邢台东庞矿、皖北任楼矿、开滦范各庄矿等灾后成功复矿。
(d)改造底板(改造含水层或导水裂隙)
肥城、永城、淮北、焦作等都有多年成功经验。邢台葛泉矿已开始应用该方法并取得初步成效。
如2005年永城煤电公司共完成底板注浆改造工作面29个,投入资金3973万元,取得了良好效果,各矿均没有发生突水事故,保证了矿井的安全和稳定高产。2006年全公司计划进行底板注浆改造工作面33个,计划投入防治水工程专项资金6509万元。
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(e)帷幕截流(沿集中补给边界通过注浆方法建造人工“阻水墙”,截断地下水流)
肥城国家庄煤矿首创了井下“长距离、大规模”帷幕截流技术应用研究。通过地面勘探、放水试验、连通试验、电算模拟及搜集有关技术资料,综合分析了矿井的地质构造特征和水文地质条件,发现井田呈“三面阻水、一面进水”的水文地质单元特征,阻水边界为隐伏露头及隔水断层,进水边界为断层接触式的奥灰集中补给边界。根据岩溶率、浆液扩散半径、注浆段厚度、注浆压力等合理确定了帷幕带的宽度和注浆孔的孔距、方位、施工序次等参数;选择了以粘土水泥浆为主、单液水泥浆为辅的注浆材料和注浆参数;因地制宜地采取了单孔注浆与群孔注浆、引流注浆与控压注浆、连续注浆与间歇注浆等相结合的综合注浆工艺,解放储量358万吨,目前已安全采出140万吨。
(f)突水监测
邢台东庞矿9103 工作面突水监测。9103工作面位于井田南翼靠近奥灰隐伏露头区,矿区奥灰水位标高+45—+75m,工作面底板承受的奥灰水压为2.15—2.60MPa。隔水层厚度为30m左右,利用底板突水监测系统对回采过程中应力、应变、水压、水温进行监测。结合具体的水文地质条件,设计了监测工程的布臵方案及钻孔内传感器的埋设方案。结合应力、应变、水压、水温监测结果,综合分析后判断9103工作面不会发生底板灰岩突水,实际回采中确实是安全的。
c.顶板水害防治
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黄陵矿区一号井2号煤煤层顶板上方80m范围内,为延安组砂岩裂隙含水层和直罗组下段砂岩裂隙含水层,含水层底板距2号煤顶板分别为45-55m和74-82m,是导致矿井突水频发的主要含水层。威胁矿井安全。300工作面地面电法勘探采用以TEM(瞬变电磁法)查明顶板含水层的富水性分布,预先施工8个探放水孔,超前预疏放顶板水,水压降至3kg/ cm2回采,实现了矿井安全开采。
d.老空水害防治
黄陵矿业集团有限责任公司一号井突水事故。小窑采空区水位不断抬升后,冲毁了一号井主平硐876米处的巷道,造成一号煤矿“3.24”突水事故,老窑水是直接透水水源,补给水源为沮水河;涌水通道为上游小窑及邻近矿采空区。治理方案包括:
(a)三条平硐井筒里侧各设两道挡水墙。
(b)矿井突水点地面对应位臵分别进行物探、钻探等工作,准确查明导水通道具体位臵,确定地面注浆堵水方案。
(c)采用沿主平硐外侧施工三排注浆孔,充填空隙与裂隙,封堵导水通道。
e.地表水体的防治
龙口北皂煤矿采用以下技术解放了海下煤炭资源11667万吨,延长了矿井服务年限12 年。
(a)运用海域地震三维勘探,查明了海域地质条件;
(b)借鉴国内外海(水)下采煤经验,利用“上三带”理论,初步预测了采动后导水裂隙带发育的高度;
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(c)在海下采煤水文地质资料不全情况下,借鉴陆地开采经验,运用比拟法、同时采用水化学分析技术,初步研究了海下各含水层的水力联系情况。
(d)合理运用水文地质物探技术,实现了采掘过程中的超前探测,以物探指导钻探,实现了物探钻探结合,查明了生产过程中的水文地质条件,确保了安全生产。
(e)采用地下水海陆联合水情在线监测技术,实现了开采过程中的水情实时监测,为研究地下水赋存及运移规律提供了科学依据。
3.煤矿水害防范综合措施及对防治水工作的建议
前面介绍的都是一些实用并有良好使用效果的技术方法和手段,各煤矿企业可根据各矿区(井)的水文地质条件选择应用。可以这么说,如果我们按照有关规程、规范、条例等要求,选择并开展了适合矿井实际的防治水工作,有相当一部分矿井水害事故可以避免!即便是有些事故实难避免也会将水灾危害降低到最小程度,当然由于上述技术方法和手段各有其使用的局限性和限制条件,加上我国煤矿地质、水文地质条件普遍复杂。所以,对于煤矿水害防治工作中的技术难题还有待我们去攻克。为此,矿井水文地质工作者正在努力钻研这些疑难问题。一些新课题,如“新的采矿条件下底板突水机理与突水系数的适用性研究”、“可视化突水条件远程监控预报技术”、“长距离快速处理井下超前探技术”等内容都已列为我们的工作重点。
同时,为了更进一步地抓好煤矿水害防治工作,从根本上遏制煤
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矿重大水害事故的发生,各煤矿企业对于矿井水害防治工作要制定综合防范措施。为此,建议如下:
a.领导重视。各级领导都应高度重视矿井水害问题,矿井水文地质条件复杂的要重视,简单的也要重视(如发生在新疆哈密的透水事故其水文地质条件属简单到中等型)。
b.健全矿井防治水专门机构,充实专业水文地质人员。所有煤矿企业都应该设有矿井防治水专门机构及配备专业矿井水文地质人员,一方面这是矿井地质工作的需要,另一方面也在一定程度上可以避免一些煤矿水害事故由于缺少专业人员而对有前兆的透水事故未能及时防犯酿成悲剧的遗憾。
c.重视矿井水文地质基础工作。一些煤矿特别是小型煤矿的矿区(井)水文地质基础工作很薄弱,这对煤矿水害防治工作极为不利。因此,煤矿企业对诸如井上下水文地质观测、水文地质调查,基本水文地质勘探、试验等工作应该落实完成并健全相关工作台帐。各级领导和部门都应明确掌握本矿井的水文地质类型和复杂程度,
d.重视防治水技术方法和手段的推广应用。对于适合本矿地质、水文地质条件的防治水技术方法和手段应选择使用,该投入的一定要投入。
e.坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”的十六字基本原则和“防、堵、疏、排、截”五字结合防治技术措施,根据本矿实际,该采取的技术措施要坚决采取,切不能存有侥幸心理。
f.老空水的探放必须有严密的技术措施。对于老空水,放与不
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放、何时探放本身就要以慎重的态度处理,在探放老空水前应根据测量资料、物探结果等分析明确老窑的空间位臵、含水量及水位标高,以掌握老窑水量及水压,探放时应严格按照有关规范执行,如孔口要安装法兰盘、下套管等,绝对不能“偷工减料”。
g.水体下采煤必须进行试采。“三下”采煤规程明确规定在水体下采煤必须进行安全试采,并对如何试采做了详细说明,这些都是一定要按照其要求去做的。
h.加强培训,坚持持证上岗制度。所有下井人员都必须接受安全培训,这一点从矿井水防治的角度来讲是非常重要的。特别是对于一些没有井下作业经验的矿工更应进行岗前培训。无知酿大祸,教训极为深刻。如去年广东8.7矿难就是因为采矿破坏防水煤柱造成的。
i.严禁超层越界开采。对矿界隔离煤柱、防水煤柱等一定要保护,杜绝一切破坏性开采;
j.建议进一步加大煤矿水害防治工作的监察监管力度。齐抓共管,力求实效。
总之,通过方方面面的共同努力,我国煤矿水害防治工作一定会取得满意的成绩!
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