承压含水层威胁矿井的防治水技术探讨

承压含水层威胁矿井的防治水技术探讨

曹帅

曹帅

陕西彬长文家坡矿业有限公司陕西省咸阳市712000

摘要：随着经济社会的不断进步，承压矿井水文地质条件的研究以及防治水技术受到了越来越多专家学者的普遍重视。本文主要对煤矿开采过程中的升高承压矿井水文地质条件加以分析和探讨，并且提出了矿井出现顶底板突水的各种诱发原因，通过对水文地质条件加以综合超前探测、做好安全设施建设、导水管加固、注浆、封堵以及合理降压疏水等措施来做好防治水工作，从而促进我国煤炭开采行业又好又快发展。

关键词：大采升高承压矿井；水文地质条件；防治水系统

一、概括

文家坡承压矿井的生产能力高达500万t/a，整个矿井所用的是立井分水平的具体开拓方法，水平标高分别为—600m以及—850m，而矿井的地面标高则控制为1100m左右。整个矿井分为5层采煤层，其煤质以不粘煤为主。

二、矿井水文地质条件分析

（一）含水层

白垩系下统洛河组砂岩孔隙～裂隙承压含水层：全区遍布，于红崖河河谷中呈条带状出露。勘探区中部及北部厚为290～310m，南部厚为210～250m。由各粒级砂岩、砂砾岩组成，以中～粗粒砂岩为主要含水层段，地下水流向为由东北向西南流动。据抽水试验成果：单位涌水量0.0717（3-5）～0.3509（8-4）L/（s?m），平均0.2390L/（s?m）。渗透系数0.1120（3-5）～0.5031（8-4）m/d，平均0.3546m/d。水位标高+859.95（W1）～+912.10m，属富水性中等含水层。水质类型Cl?SO4-Na型，矿化度2.09（8-4）～4.59（3-5）g/l，水温19～21℃。

导水裂缝带高度波及含水层距离统计

（二）隔水层

侏罗系中统安定组泥岩隔水层：勘探区内无出露，据钻探揭露，泥岩隔水层厚度2.01～62.55m，平均25.76m。岩性为紫红色、灰褐色泥岩，砂质泥岩夹浅蓝灰色砂岩。泥岩、砂质泥岩所组成的隔水层厚度具有南厚北薄的特征。南部先期开采地段10~40m，局部达50~60m；北部小于10m。应当指出，安定组底部及中部的含砾粗砂岩与中粗粒砂岩，具有地下水赋存的贮水空间可形成局部含水层段，但据井田外围钻孔抽水试验：单位涌水量0～0.000076L/（s?m），说明其含水甚微，故视为煤系与上覆白垩系之间的稳定隔水层。

4#煤层开采顶板导水裂缝带发育高度与主要含水层关系示意图

三、矿井防治水技术以及对策分析

通过上文对矿井水文条件的评价以及分析之后，不难发现要想做好矿井防治水相关工作，可以从以下几个方面来开展。

（一）做好排水系统建设工作

要能够做好矿井排水系统建设工作，不断提升矿井抗灾的能力，目前所用的矿井排水最大能力为480m3/h的标准，这无法满足水文地质复杂矿井水文地质条件，因此，通过排水系统建成之后能够让矿井排水能力达到1000m3/h的标准，从而保证工作面出现突水之后，水流量小不会淹没采矿区，水流量大不会淹没水平区域，突水也不会淹没整个矿井区域。

（1）水泵流量核定：

正常涌水时：水泵20小时排水量为：667×20×81%=10805.4m3

24小时的涌水量为：359.31×24=8623.44m3<10805.4m3

最大涌水时：两台泵20小时排水量为：（667+667）×20×81%=21610.8m3

24小时的最大涌水量为：467.11×24=11210.47m3<21610.8m3

（2）主、副水仓容量核定：

8小时正常涌水量：359.31×8=2874.48m3<12000m3

（3）排水管路能力核定：

（二）进行矿井水文地质条件清查工作

矿井防治水工作的顺利进行离不开矿井水文地质条件清查工作，从而采取有效的措施加以防治。做好矿井水文地质条件的清查工作首先需要解决好以下问题，即分别把矿井以及工作面作为重点勘察对象，并开展好以下相关工作。

首先，进行地面综合探测，在进行采区设计之前，可以通过地面三维地震方法来对距离采区落差5m之下的断层相关要素加以探明，并且要能够控制产状、断层落差在倾向或者走向上存在的变化

其次，在进行工作面掘进以及开拓时，需要能够做好综合探测工作。在进行巷道掘进时，靠近地面物探发现的各种可以导水异常区或者水文异常现象时，需要停止所有的掘进工作，并通过井下直流电法等物探方式来开展超前探测工作，从而明确巷道周边是否存在含水陷落柱、含水断层以及含水裂隙等各种异常现象，并对这些异常发育的范围以及位置加以探明，探测到任何异常区域之后在实施钻探验证等工作，保证能够明确掘进前方、巷道周边的具体水文地质状况，制定出全面防突水相关治理措施。对于达不到地面探测要求的构造发育地段需要坚持有疑必钻、逢掘必探的原则，使用钻探结合的方式方法来实施超前探测，避免因为揭露导水构造而诱发的水害事故。

最后，综合探测工作面回采之间的顶底板。贯通工作面之后，井下作业可以利用立体三维电法、瞬变电磁法或者无线电坑透仪来对煤层地板含水层的导水构造以及富水性加以探测，并分析物探资料，从而得到工作面内部、四周的含水裂隙带、含水构造、顶底板岩层的各种富水性状况等。通过钻探方法来验证物探结果，并制定出有效的治理措施。

（三）做好疏水降压工作

埋深较大的含水层所具有的高水压现象是诱发开采突水现象的一个主要因素。所以，在进行开采工作之前，需要对含水层实施必要的疏水降压工作，并把水位下降到安全范围之内。通过分析探讨含水层相关资料，不难发现含水层水位可能实现疏降的效果，在技术或者经济条件运行的状况下，可以对洛河水位进行疏降，从根本降低其水压，在进行开采工作时，需要在井下工作面周边设置一定数量的奥灰放水孔，以工作面作为中心形成降落漏斗，并在开采期间进行放水，开采工作面之后需要关闭钻孔的阀门实施封孔，对洛河含水层加以疏水降压处理，降低洛河含水层出现的突水危险可能性。

（四）做好综合治理工作

使用封堵导水通道、疏水降压以及注浆加固等相关方法之后，还可以通过水情监控、小面开采、预设防水煤柱、水害预警以及充填开采等工作，从根本上提升大采深承压矿井水文防治水工作质量和水平。

结语：

受承压水威胁矿井水文防治水工作涵盖较广的知识面，要想能够保证煤矿开采工作的顺利进行，就要能够从各种影响因素综合考虑，选择有效的开采方法以及防治措施，并且明确参与开采各个部门的工作职责，选择有效性的检测以及勘探方法，从而为我国经济发展和开采工作的顺利进行奠定坚实的理论和技术支持。

参考文献：

[1]郭敏.复杂水文地质条件下矿井防治水技术研究[J].河南科技，2014，09：25-26.

[2]张红伟.矿井水文地质特点与防治水技术探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014，06：120-121.

[3]弓金保.马兰矿矿井水文地质类型划分探讨[J].能源与节能，2012，02：4-5.

[4]李吴波，吴周洪，蒋玲，向新涛，张世林，张文武.大型综采矿井水文地质类型划分探析[J].山西科技，2013，01：37-41.

[5]赵兵文，关永强.大采深矿井高承压奥灰岩溶水综合治理技术[J].煤炭科学技术，2013，09：75-78.

[6]尹会永，魏久传，郭建斌，朱鲁，施龙青，王以勤.高承压含水层上煤层安全开采技术探讨[J].中国矿业，2011，11：74-77.