煤矿底板水防治的对策探索

□ 侯进杰 王亚男

我国有着丰富的煤炭资源，是用煤、产煤的大国，煤炭资源储量是我国最大的矿产类能源，煤炭资源在我国的国民经济中占有重要地位。但是，我国煤炭资源在开采中由于受到水害的威胁，煤矿底板突水是我国煤矿开采中最普遍和突出的问题，包括了我国华南和华北的大多数新生代、个别中生代以及晚生代的煤田，其有着波及水量大、范围广、危害较严重的特点，使煤炭开采的安全受到极大的威胁，对经济造成了重大的损失，也是造成我国煤矿水害事故频发的主要因素。因此，煤矿底板突水防治工作的开展，对于煤矿开采的安全保障有着极为重要的意义，也是我国煤田地质领域里重点研究的课题。

一、煤矿底板突水的成因

(一)含水层。由于含水层具有富水性和独特的透水性，因此含水层也是煤矿开采过程中底板突水成因中最基本的影响因素，它是造成煤矿底板突水大小的基础物质，更决定了突水之后对矿井造成危害的程度以及水害的规模。含水层由动水压力和静水压两部分组成，它的水压是煤矿底板造成突水的动力。在造成突水之前显现出静水压力，而对隔水层的裂隙静水压力起到扩大顶劈的作用，其作用随着静水压力的高低而变化。造成突水之后，由于承压水头的降低而使含水层里的水由位能转变成动能，此时则主要是动水压力，它的影响在突水后才能表现出来，由于冲刷而扩大的裂缝，使得充填物质大量流失而通道变得畅通，造成越来越大的出水量。

(二)隔水层。隔水层作为突水中阻、隔水的因素，它的阻水能力随着隔水层底板损坏力度、隔水层厚度、力学强度、岩性组合、岩层中矿物质成分等而变化。隔水层的厚度大小与抗水压的能力成正比，厚度越大越不易出水。底板受破坏的深度越大，越会使隔水的层厚度减小，底板相对就较容易出水。

(三)地应力。断层附近和褶皱倾末端、向斜轴部以及转折点等地方，在其他作用力的诱导下，这些部位是最容易造成突水的，地震就是现代地应力集中的一种表现形式。

(四)矿山压力。矿山压力在煤层的开采过程中，给煤矿底板带来极大的破坏，采空区周围和所开采的范围之间的支承压力的分布直接影响着矿山压力的范围。采空区的卸压膨胀包括周边的剪切使底板遭受最严重破坏的重要因素，产生较多的裂缝，矿山压力对底板的破坏作用与工作面顶板岩性有关。顶板如果不容易冒落，那么矿山压力将会对底板造成更大的破坏，而底板就越容易出水。因此，针对不容易冒落的顶板的工作面一定要抓紧采取相应措施，以减轻由于矿山压力导致的破坏。

(五)地质构造。由于底板突水主要的通道就是地质构造。因此，在煤层所分布的范围里，矿井中进水量的多少直接受地质构造的影响，而岩溶性陷落柱以及断层构造一般是造成突水情况的主要地质构造。

二、煤矿底板水防治的对策

煤矿底板水防治工作的开展，最重要的就是在预防上，治理需要投入更多的成本，包括财力、物力、人力等，对于重大水害事故的发生不能控制。结合突水原因和规律，对于底板突水的防治上，要按照掌握和了解所要治理区域煤层底板的地质状况为前提，并结合现状不同的煤岩层组合进行勘察检测、评价并分析、及时的监控、降压疏放、预报预测、合理预留防水煤柱、开采条带等建立科学、合理、完善的治理和预防综合水害防治体系。

(一)对矿井地质的勘察。采用物理探测科技和设备，针对煤矿开采区以及挖掘的前方综合评价和勘察水文地质状况，并快而精确地分析出造成开采过程中受特殊地质影响的问题，并针对勘察的信息进行比较分析，不同地段的底板和煤层间的含水层以及隔水层的分布状况和断裂的构造为煤矿底板水防治工作的开展提供科学、合理的技术信息。近些年来，出现了诸多物探新技术，如矿井音频技术、井下直流电法、声波测试技术等等;在底板阻水能力方面，出现了水力压裂法、压力试验等，借助于这些技术，可以有效评价含水层的裂隙发育、富水性等情况。另外，借助于同位素示踪技术，来对底板含水层的地下水流动状态与方向等进行分析，对突水水源科学判别。

(二)水文观测网的完善和设立。煤矿底板出现特别大的突水，那么在突水出现之前，一定是有潜在突水条件和前兆的。因此，必须在其工作面上投产之前，经过对水动态勘察的系统进行及时监测并及时与工作人员的检测进行核对，在搜集底板的含水层地质等资料动态后，针对异常现象的出现进行探究分析，调查其成因，并采取隔离、科学的方案和措施。

(三)底板治理。因为巷道周围区域的地质状况，应力状态与岩层的性质存在着不同程度的差异，底板岩层所遭受的损坏也各不相同。而针对底板中较易破碎的松软岩层，应使用煤层底板注浆加固改造和锚杆互相结合的方式，以增加底板隔水层的厚度和强度，通过煤层底板注浆加固改造技术将单质浆液或复合型注浆加固浆液压入地层的缝隙中并使浆液变得硬化、凝固以及扩张，拦截水源进行补给通道充填封堵。想要在根本上使底板突水问题得到解决，可在经常进行注浆堵水以及井下物探的时候，建立专用的一个底板疏水通道，必须坚持物探先行，钻探验证。对于受底板水威胁的矿区，要在物探和矿井水文地质资料综合分析的基础上，根据具体的地质状况及水文地质条件，分区分段，由块到面分析，找出每个区、段存在的具体水文地质条件，因地制宜地制定针对性防治水方案，在预防和治理上遵循先易后难的原则，总体概括起来就是:整体研究，逐块分析，因地制宜，先易后难。

(四)防水煤柱的预留设置。在较容易受危害的区域，一定要留设必要的防水煤柱，确保地下水以及其它水源涌入工作面中，例如:在充水断层或者陷落柱与煤层之间接触的地方。

(五)矿井下防水闸的设置。由于矿井底下部分区域的涌水容易波及到其他区域，因此防治这种现象必须将水源堵截，必须在井下适合的地方设立能够截水的建筑物，将水源有效堵截，使其隔离开采区。

三、结语

煤矿底板水一般都是由于很多种因素一起作用才导致损坏的情况，必须针对各个因素进行系统的、多角度的整体分析，以采取合理、科学、正确的工作方案进行底板水的防治。而随着我国工业科技的快速增长，较难开采的矿床已经能够大量进行开发煤矿底板水的防治工作，但技术一定要更快地发展。目前，在国内外有关煤矿底板水防治工作的技术勘测设备和方案、煤矿底板水的预报和预测有诸多的成就，也使得煤矿底板水防治工作有效地开展，促进了煤矿开采工作的正常进行。

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