劉海哲

【摘 要】在當前礦井安全生產(chǎn)的過程中，劃分礦井水文地質(zhì)類型是非常關(guān)鍵和重要的保障工作。針對深埋礦井水文地質(zhì)條件復雜、防治水任務重的問題，結(jié)合實際生產(chǎn)礦井，對礦井含水層、隔水層、充水通道等水文地質(zhì)條件進行分析，并提出了可行的防治水措施。

【關(guān)鍵詞】深埋礦井；水文地質(zhì)；防治水

引言

礦井水文地質(zhì)類型是礦井防治水方案制訂、中長期發(fā)展規(guī)劃、礦井改擴建和技術(shù)改造的基礎依據(jù)。礦井的開采環(huán)境會在開采過程中發(fā)生明顯變化，地質(zhì)、水文地質(zhì)條件更趨復雜化，礦井受水害威脅加大，防治水形勢嚴峻。原來的礦井水文地質(zhì)類型結(jié)果可能難以滿足礦井防治水工作的需要。隨著中國礦業(yè)水文地質(zhì)研究的逐漸深入，施工單位及研究人員對該部分研究越來越重視，本文就該部分內(nèi)容進行了闡述。

1區(qū)域超前防治水技術(shù)路線

1.1區(qū)域超前防治水工序

對于礦井區(qū)域防治水的工序一般都是采用先在地面進行區(qū)域物探，并通過鉆探驗證物探異常區(qū)，對于異常區(qū)采區(qū)注漿的方式來加強巷道頂?shù)装宓膹姸?，并進行相應的效果檢驗，來驗證注漿效果是否有效。在礦井掘進和回采過程中，應當按照物探—鉆探—注漿—檢驗的工序，保證安全后，再進行掘進和回采，避免發(fā)生突水事故。

1.2區(qū)域防治水技術(shù)目標

對于區(qū)域超前防治水的技術(shù)目標主要有以下幾點：對于礦井生產(chǎn)中的斷層、導水裂隙帶進行嚴格注漿封孔，提高礦井的防水強度；煤層底板進行注漿加固后其突水系數(shù)Ts<0.1MPa/m；采掘過程中遇到突水工作面應當禁止采掘；對于礦井回采中超前注漿量應當大于總工量的百分之七十。

2生產(chǎn)情況及受水害威脅概況

2.1礦井受水害威脅程度

在相對封閉的水文地質(zhì)區(qū)域之中，地下徑流較為緩慢，各含水層富水性相對較強，同時補給條件也相對較好，這是導致發(fā)生涌水問題的重要原因。由于受到采動的影響，在開采過程中，在礦壓、導水構(gòu)造以及水壓等因素共同作用下，下伏高壓奧灰水對開采安全會構(gòu)成相對大的威脅。礦井自身的排水能力完全可以達到排水要求。不過，因為煤礦所處的環(huán)境較為復雜，而且在開采深度逐步增加的情況下，底板隔水層會承受越來越大的水壓，會導致煤礦面臨的突水危害也進一步加大，防治水工作也面臨更大的困難。

2.2礦井水害特征

礦井各含水層擁有的富水性相對較強，補給條件也相對較好，這是發(fā)生涌水的重要原因。由于奧灰層擁有相對較強的富水性，而且該層靜儲水數(shù)量相對較多，導致了底板要承受較大的水壓，這是煤礦開采過程中所存在的重要水害隱患。

3巷道掘進過程中防治水技術(shù)及對策

為有效防止直接揭露導水構(gòu)造以及其他水體，避免出現(xiàn)較為嚴重的突水問題，進行掘進作業(yè)之前，需要全面開展探查工作，以了解具體的導水構(gòu)造情況，這樣才能在掘進過程中確保做好防治水工作。在探查時期，應當堅持“逢掘必探”和“先探后掘”的探查原則。在探查過程中，首先使用物探進行初步勘察工作，然后利用鉆探對物探結(jié)果加以驗證。這樣綜合性的探查模式，能夠確保探查結(jié)果更為準確。

3.1超前探測

進行掘進作業(yè)之前，應先通過綜合物探設備對掘進方向前方含有導水構(gòu)造以及其他水體全面開展探查工作，明確存在地質(zhì)異常的部位。由于開展物探作業(yè)過程中所得到的探測結(jié)果具有多解性，所以在開展超前探測的過程中，要采取直流電探測方法、瞬變電磁探測法以及音頻電穿透視探測法等不同的物探手段，以便對物探結(jié)果有效印證，這樣便能夠確保探測結(jié)果更為準確。結(jié)合以往多次物探經(jīng)驗來看，這樣相互印證的探測方法適合該煤礦地質(zhì)物探工作，能得到準確的探測結(jié)果。

3.2鉆探驗證

若是物探之后得到異常位置，則需要通過施工鉆孔進行進一步驗證。在對物探結(jié)果進行驗證時，鉆取的鉆孔數(shù)量最少2個，通常鉆孔的角度和水平方向保持在10～20°之間，鉆孔探查的距離值應當超過30m，最后依照物探結(jié)果和掘進巷道具體位置情況合理地設置鉆孔位置。

3.3無線電波坑透技術(shù)

無線電波坑透技術(shù)是依據(jù)電磁波在含煤地層中的傳播分為水平和垂直層理兩個方向，水平層理方向?qū)儆诰鶆蚪橘|(zhì)，垂直層理方向?qū)儆诜蔷鶆蚪橘|(zhì)。由于巷道基本都處于同一煤層中，因此，可以在巷道中采用無線電波坑透技術(shù)來判定突水危險區(qū)。探測方法一般采用定點法，主要過程為將發(fā)射機固定在巷道一側(cè)，而接收機在巷道另一側(cè)不同點接收場強值的方法。

3.4音頻率電透視技術(shù)

根據(jù)礦井頂、底板巖層巖性不同，導致人工電場所形成的規(guī)律也各不相同。而音頻率電透技術(shù)正是利用了巖層性質(zhì)不同所形成電廠規(guī)律不同的這一現(xiàn)象，來探測地質(zhì)異常。

3.5鉆進注漿加固技術(shù)

井下鉆孔注漿加固技術(shù)是區(qū)域超前防治水最主要的方式，其依據(jù)鉆孔對巷道底板進行疏水降壓，并進行注漿加固。一般對巷道底板可能出現(xiàn)的涌水通道進行注漿加固，根據(jù)注漿擴散半徑來判定區(qū)域超鉆孔的距離和注漿的深度。對于巷道出現(xiàn)斷層等構(gòu)造或者由于底板破碎等出現(xiàn)導水裂隙帶應當進行注漿加固，避免受采動影響導致工作面涌水。

3.5.1鉆孔參數(shù)

工作面鉆孔采用螺桿馬達定向鉆進，鉆進時螺桿馬達利用傳動軸動帶動鉆頭底部向巖層底板鉆進，可實時調(diào)整轉(zhuǎn)動的方向角，從而保證對鉆孔的方向進行準確的控制。通過調(diào)整轉(zhuǎn)孔的參數(shù)來反映鉆孔的狀態(tài)與異常情況，而參數(shù)主要由泵壓、泵量、給進壓力、起拔壓力構(gòu)成，根據(jù)參數(shù)調(diào)整來確定最佳的鉆孔效果。

3.6構(gòu)建防排水工程

煤開采過程中，會受到不同類型的承壓水威脅，而不同類型的承壓水防治措施存在一定差異，需按照危險性分區(qū)結(jié)果采取不同的防治水措施。因此，為確保礦井整體防治水工作順利推進，應對礦井防排水系統(tǒng)進行科學、合理設計。一方面，礦井排水能力應足夠滿足排水的需要；另一方面，礦井防治水方案中的分區(qū)隔離、排水方式等內(nèi)容應與開拓方案相適宜，在開拓方案基礎上，設計相應的防排水工程。

3.7采掘面超前探測

超前探測對于掌握開采區(qū)域水文地質(zhì)條件有重要意義。礦井地質(zhì)勘探中對于潛在的突水通道勘測不全面，因此，采掘面施工通過綜合的超前探測手段以掌握更加詳細的水文地質(zhì)資料。通過超前探測措施，獲取導水構(gòu)造、砂巖富水性、上覆隔水層厚度等資料，并根據(jù)實際情況制訂合理的開采和防治水方案。

3.8留設防隔水煤柱

留設保護煤柱是一種最有效的防范措施。根據(jù)礦井實際條件，確定合理的保護煤柱寬度，可以將水源隔離在采煤空間之外。避免了煤炭資源的浪費。

結(jié)語

（1）分析了區(qū)域超前防治水適用條件，對礦井不同的突水系數(shù)采用不同的區(qū)域超前防治水的技術(shù)措施，并分析了礦井區(qū)域超前防治水的技術(shù)工序，設定其防治目標，保證礦井回采超前注漿量應當大于總工量的百分之七十。（2）介紹了音頻率電透視技術(shù)、無線電波坑透技術(shù)、鉆進注漿加固技術(shù)對礦井區(qū)域超前防治水的技術(shù)措施，并分析了鉆孔參數(shù)技術(shù)條件，注漿參數(shù)等，并對防治效果進行檢驗，結(jié)果表明，通過防治措施有效的調(diào)高了底板的抗突水能力。

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（作者單位：冀中能源峰峰集團新屯礦）