新疆圣雄能源股份有限公司黑山煤矿 新疆 托克逊县 838100
摘要：矿井水害是仅次于瓦斯事故的重大矿井灾害之一。煤矿水害不但会造成人员伤亡和财产的损失，而且灾后会形成多种环境负作用，对矿井安全产生重大影响。因此研究煤矿水害类型与产生原因，掌握水害的分布规律与特征,可以提前采取有效的探放水措施,解放大批受水威胁的煤层,创造更大的社会价值和经济效益,这对实现矿井安全生产具有重大的理论和现实意义。有鉴于此，本文从矿井水害的类型与产生原因入手，浅论其防治技术。
关键词：煤矿水害；防水技术；防水装备
煤炭作为我国重要的能源之一，一直是我国矿业开采的主要力量。但是受水文地质的影响，一些矿区煤矿开采过程中，受到严重的水害威胁，重特大透水事故时有发生。煤矿水害事故还会导致围岩侵蚀弱化，诱发次生灾害，水资源破坏，资源可采率降低，吨煤排水费用居高不下。因此，煤矿水害防治技术的研究与应用，对实现我国煤炭资源的安全、高效开采具有重要的现实意义。
一、煤矿水害类型及其防治技术
首先煤矿水害的类型根据通道和水源的不同而存在着差异,根据煤矿导水通道的不同,可将水害分为断层突水、岩体裂隙突水、陷落柱突水;根据煤矿的采掘空间与水源的关系可将水害分为底板水、顶板水、地表水以及老空水等。
其次不同的水害类型其防治水方法各异,就底板水害而言,就需要查明阻隔水性能、富水性、隔水层厚度以及含水层水压等情况,是做好防治水的基础;对顶板水害来讲,需要查明不同含水层的分布范围、覆岩岩体结构特征、计算冒裂带发育高度等;查清老空水的积水量、积水范围、积水面标高是防治老空水水害的关键。
在煤矿的生产过程中,可将煤矿的防治水方法以及防治水装备大致分为五个不同的阶段:一是工作面阶段。这一阶段可采用的防止水方法主要有瞬变电磁探测技术、高密度电法探测技术、放水试验技术等;二是工作面掘进中阶段。这一过程中可采用直流电法探测技术、顺煤层定向钻进技术以及井下瑞利波探测技术等;三回采准备阶段。这一阶段可选择音频电透探测技术、无线电透视技术、弹性波CT层析成像技术等进行防治水工作;四是回采过程中阶段。底板突水监测技术、多含水层地下水压自动监测技术等是可供选择的防治水技术;五是水害治理阶段。底板改造技术、防隔水煤柱留设等技术可有效治理水害。
二、常见煤矿水害探查装备和防治技术
1.煤层顶板水害探查装备和技术
煤层顶板水害的探查技术主要有井下放水试验技术、采区构造探查技术、电磁类探测技术、水情及水害监测技术。放水试验的真正目的是通过它查明采矿条件下地下水的补给量、补给通道及补给来源,确切的说是为了了解地下水的控制因素和补给条件,通过在此基础上确定合理的矿井防治水对策。
井下放水试验技术。在煤矿的水文地质中放水试验是较为有效的地质补充勘探方法之一，采用放水试验主要是为了将采矿地下水的补给通道和补给来源等查清楚，通过了解地下水的情况来制定合适的防治水措施，比如进行注浆堵水和放水降压等。如果矿井的情况较为复杂，采用这种方式是非常有效的。在放水试验的过程中，还应同时配合环境同位素技术和水化学分析等方法。因为放水试验具有成本低、可靠性高和实用性强的特点，所以在一些地质条件复杂的矿区得到了广泛的应用，尤其是对一些离含水层较近的下组煤煤矿更是如此。主要装备 ：水质监测仪器、KJ117 矿井水情实时监测系统、高压水上钻探孔口防喷设备。
三维地震勘探技术。采区构造探查技术主要有三维地震勘探技术和瑞利波探测技术。电磁类探测技术队地表的要求相对来说较低,对于一些覆盖盲区,是一种行之有效的补充手段,它具有作业成本低、适应性强、探测精度高的特点。
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2.采空区水灾防治技术和设备
水灾防治水技术。对于煤矿采空区来说，有些开采区有着很好的地层出露情况，所以在该煤矿的露头线处有很多的小窑分布，一些老窑就会出现采空区积水的情况。因为受到排水和通风等情况的限制，这些小型煤矿大都没有很深的开采深度，约在 100 m 内，同时也没有很深的垂深。如果这些小煤窑的采空区被钻透或是被直接贯通，就会出现大量的涌水，从而造成淹井事故。此外，对于小型煤矿来说，大都采用巷道式的方式采煤，使用岩巷掘进法，巷道在开采后容易发生坍塌现象，这样就会造成很多的空洞，发生积水的危险性也就增大。
采空区水探查装备、技术及防治方法可以采用瞬变电磁场(TEM)技术和频率探测(CSMT)技术,确定了房柱式采空区水边界和开采边界,为该区的两个工作面的安全布设提供了有效的地质资料。
3.导水陷落柱探查治理装备与技术
导水陷落柱探查技术主要包括三种，分别是瞬变电磁探测法高密度直流电法勘查法以及三维地震小波分析技术，在勘查过程中准确的揭示陷落柱的发育情况，从而为陷落柱治理工程提供可靠的依据，并建立起防范措施。随着定向受控钻探技术和分支造孔技术的发展,陷落柱的治理技术已经从最初的全段注浆充填演变成为在柱体内进行指定深度建造止水塞的技术,该项技术具有成本低、工期短的显著优点。
在过程中主要采用的设备是数字地震勘查仪，地震数据处理系统，矿用直流电法仪等相关设备。
4.煤矿底板防治水技术
对于煤矿来说，其主要水灾危害来自于采空区、井下老窖积水，需要采用井下防水实验技术。采用此技术的目的主要是为了了解该煤矿地下补给水的数量和来源及通道等，从而更好地了解该煤矿地下水的控制因素，进而采取适合的防治措施。该技术具有很高的可靠性，同时成本也不高，在该矿区的顶底板水灾防治措施中可以使用。
防治水装备。对于顶底板水灾来说，需要使用到矿井水情实时监测系统和水质监测仪器等。
三、煤矿防水治水的管理对策
在前文的论述中，主要对煤矿水害的类型和以及相关治水技术与设备进行了分析。但是除了设备、自然等因素之外，强化防水治水管理，还需要从以下几个方面入手。
首先根据要求配备专业设备和抢险救援的人员设备等，在企业生产内部要注意形成负责人是防治水工作的第一负责人，煤矿总工程师的职责来说要负责对防治水工作的综合管理，细化防治水的工作，明确在防治水工作中各部门的责任，从而完善整个防治水工作的系统性。
其次对于煤矿的防治水来说水文地质的资料十分重要，是煤矿防治水工作的基础，具体的地质观测工作包括对矿井的涌水量的观测，涌水异常要及时报告等。并根据矿井的涌水情况绘制科学的图纸，为矿井防治水工作提供重要的依据。
第三加强煤矿的探水放水设计。在探放水的控制中探放水的设计是尤为重要的，探放水的设计方案要针对煤矿防治水的具体工作进行制定和分析，设计方案要根据工程师的意见进行会审，会审人员也有要求，需要涉及安全检查机构、煤矿生产技术机构、编制部门、探放水队伍等等。
四、小结
矿井防治水工作应以防为主,防排水系统是否完善是工作面能否安全生产的决定性因素。煤矿水害的防治是一项系统工程，因此在防治过程总以矿区的地层、地质构造、水文地质条件等基础资料为依据，研究煤矿水害发生的规律。提出具体的防治水措施，科学地指导煤矿防治水工作。
参考文献
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作者信息：张勇，男，1982.8.10，汉，河南，助理，本科安全工程，研究煤矿安全管理
论文作者:张勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/22
标签：水害论文; 煤矿论文; 技术论文; 矿井论文; 采空区论文; 底板论文; 装备论文; 《防护工程》2017年第21期论文;