井下地质构造与水害防治

[摘 要]安全生产是国家转型发展的基本要求,作为高危行业的煤炭开采业,水害是煤矿五大灾害之一,我国无论是受水威胁的面积、类型,还是水害威胁的严重程度,都是世界罕见的.随着煤矿开采深度的加大.煤矿开采的水文地质条件变得越来越复杂.

[关 键 词]煤矿地质构造水害

中图分类号：P618.130.2文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）24-0094-01

1引言

2012年,全国煤矿发生水害事故24起、死亡122人,同比减少20起、70人,分别下降45.5%和36.5%,占全国煤矿事故总起数的3.1%,占全国煤矿总死亡人数的8.8%.其中较大水害事故8起、死亡50人,同比减少8起、28人,分别下降50%和35.9%,占较大事故起数和死亡人数的11.3%和14.2%.发生重大透水事故5起、死亡57人,同比减少1起、28人,分别下降16.7%和32.9%,占重大以上事故起数和死亡人数的31.3%和20.9%[2].事故总量所占比例小、但较大以上水害事故所占比例大.

尽管水害事故总量与其他各类事故比较所占比例相对较小,但较大以上事故所占比例大,较大水害事故占全国煤矿较大事故的11.3%和14.2%；重大水害事故占全国煤矿重大以上事故的31.3%和20.9%,因此,防止水害事故的发生是我们每个煤矿防治水工作者神圣的责任.

2水害防治的思路

要做好防治水工作,首先要有大的水害防治思路和立体化水循环概念,那就是从水的循环开始研究,首先了解矿井所处区域的气候类型,到井田上部及周边的地理地形和地表水体,到地层地质及水文地质情况,再到矿井采掘区域情况.充分了解水的动态运移特性和存储特性,不能单一的只管井下情况,不了解地面情况和降水规律,只管本矿情况,不研究相邻矿井和区域可能与本矿存在的水力联系都是狭隘的防治水思想.

3水害防治的重点

煤矿井下水可以分为孔隙水、裂隙水,溶岩水、构造水、采空区积水,其中孔隙水、裂隙水、溶岩水、构造水为天然储水水源,采空区积水是人为储水水源.由于孔隙水和裂隙水一般储水水量较小,主要是补给汇集作用,因此我们把孔隙水、裂隙水暂时称为间接导致水害的水；溶岩水、采空区积水和构造水由于积水空间较大或具有较强的联通性可分为可能直接导致水害的水.

对于间接导致水害的水我们可以采取“截”、和“堵”的中段治理理念,对于直接导致水害的水我们采用“疏”和“隔”末端治理理念.

4常见地质构造对水害防治的影响

4.1断层水

4.1.1断层的分类：断层是岩层或岩体中地一个或一组破裂面,沿破裂面两侧地岩层或岩体发生有显著地位移.从防治水的角度断层可以分为导水断层、不导水断层以及活化了的导水断层,其中活化导水断层指的是原来不导水,但在在人类工程活动的影响下,采矿区重新活动变成导水断层.

4.1.2断层出水特点：

（1）迟到性出水.断层本身经过地面注浆后具有一定的强度和隔水性,但当巷道掘进完成或空顶一段时间后,因受扰动出现新的裂隙而出水.

（2）出水带泥砂,危险性大.出水带出较多断层泥砂和岩块,有大量突出危险.

（3）出水时大时小,有规律性.因断层泥堵塞出水通道,水压变大后又可冲开通道,造成出水间隔性特点.

（4）大的出水点位于断层上下界面.

4.1.3断层水的防治：

（1）我们可以通过地面调查,地面物探、井下物探、钻探等方法确定断层的导水性,一旦确定断层导水,我们需要分析的是断层水对我们井下开采的危害,首先调查断层带上是否存在地表水体和河流,是否存在强含水层以及含水层是否存在压力等情况都是我们需要掌握的资料,全面分析资料；

（2）科学选择计算防隔水煤岩柱的留设的方法；

（3）注浆封堵,巷道过断层可采用包络式注浆封堵；

（4）对断层水进行疏放,一般我们不建议对断层水进行探放,因为断层水一般不是水压大就是补给能力较强,即便不致灾,但也会造成较大的排水成本.

4.2陷落柱水

4.2.1陷落柱的形成

由于存在巨厚层可溶性地层和强侵蚀性地下河流或溶洞导致地层塌陷作用,逐步形成陷落柱,陷落柱的突水机理和断层有相似之处,都在于应力破坏地层导通地面水体或各强含水层,从导水角度进行划分,陷落柱可分为导水陷落柱和不导水陷落柱,一般新柱裂隙和节理较为发育,存在导水的可能性较大,老柱经过长时间的重力压实和胶结作用,一般不导水或者导水性较差.

4.2.2陷落柱的突水特点

（1）突水水源水量充沛

陷落柱的形成机理决定了其拥有充足的充水水源,也往往拥有较大的补给量,一旦发生陷落柱突水,水量往往较大.

（2）突水水压大,流速高

我临汾地区属于北方煤田厚层灰岩含水,主要是奥陶系灰岩含水层,该含水层位于煤系地层以下的深度,且在煤层和含水层之间存在一定的含水层,其主要在地势较高处的裸露露头区接受大气降水的补给,在煤层之下的含水层往往处于高压状态,一旦发生突水,水量较大,流速较高.

（3）突水通道具有隐蔽性和难以探知性

陷落柱的形成原理决定了其具有点状导水导水构造特点和局部性发生性的特点,由于在陷落柱的周边区域,地层仍然保持着正常状态,这就导致陷落柱的隐蔽性和陷落柱水难以防范性.

4.2.3陷落柱水的防治方法

由于绝大多数陷落柱形成地质年代较为久远,也就是所谓的老柱,柱体得到充分的压实和胶结,其本身不具备导水能力.研究陷落柱水的防治方法首先要搞清楚陷落柱形成层位和发展层位,从而研究其可能具备的导水能力和致灾程度.（1）对于导水的陷落柱可以采用合理留设防隔水煤岩柱

（2）地面导斜注浆封堵陷落柱

4.3采空区积水

采空区积水是由于单斜构造或者向斜构造与采掘工作面的形态组合形成的储水,在所有的水害事故中,采空区积水导致的水害事故占到90%左右.

4.3.1采空区积水的特点

（1）水量集中,一旦突水,瞬时水量非常大,冲击力和破坏力极强.

（2）突水时水量补给差,由于采空积水区水量的形成是岩层水经采动裂隙长时间汇集形成,瞬时补给量一般不大.

（3）积水水体一般比较明确,地质及水文地质资料完整的区域,采空区积水位置和水量一般预测都比较准确.

（4）采空区积水一般伴着有气体的涌出.

4.3.2采空区积水的治理方法

（1）留设防隔水煤岩柱

a.巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时,巷道与水体之间的最小距离,不得小于巷道高度的10倍.

b.在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采时,若水淹区或老窑积水区的界线已基本查明,防隔水煤（岩）柱的尺寸应当按≥20m[2]公式计算留设.

c.在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时,防隔水煤（岩）柱的尺寸,不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和[2].

（2）采空区积水的排出

如果条件允许,行人可以直接靠近采空区积水水体,并且可以保证电机、水泵等设备安全运行,那么将采空区积水直接排出,是最彻底,最准确的水患解除方法；

（3）采空区积水的疏放

对无法进行排水作业的采空区只能采取打钻疏放的方法,这也是常用的解决采空区积水的方法,钻探疏放采空区积水的方法需要准确的采空区资料,科学的钻探设计和严格的钻探作业,才能达到比较好的疏放效果,否则会造成疏放不彻底,甚至由于达不到目标位置而下错误的结论,导致事故发生.

结论

值得一提的是由于我公司下属大部分煤矿属于兼并重组煤矿,原来小煤矿开采没有留下可靠的采掘资料,导致在生产中探放水作业很被动,山西省被迫采用较为极端的“有掘必探”方法,虽然一定程度上探出采空区积水的可能性加大,但是也造成了煤矿较大的成本负担,因此,在执行过程中存在普遍的查重现象,针对这种现象,建议提高各矿防治水人员的素质,使得他们能搞较好的掌握科学、全面的防治水知识,为煤矿防治水工作怎么写作.