大采深高承压矿井水文地质条件及防治水技术研究

2020-07-10 04:42卓运亮

科学与信息化 2020年7期

卓运亮

摘要本文分析了矿井水形成原因，探究了矿井水突水方式，提出了优化大采深高承压矿井安全开采的措施建议。

关键词大采深;高承压;矿井水文地质条件;防治水技术

1矿井水的形成原因和安全事故发生原因

1.1 分析矿井水的形成原因

矿井水产生应因为矿井采矿区长期积水，在没有有效排水措施下，矿井内部积累了大量的积水。实际上，在实际的采矿过程总会遗留大量的采空区，当地表降水深入到矿井内部后就会累计，产生老空水问题[1]。从某种角度而言，老空水也可以被当作为矿井内地下水库。随着时间的累计，老空水内部积累了大量的矿井水，若地若开采前没有勘测地下水环境，很容易引发矿井开采事故，导致老空水用于矿井。严重时，地下积累大量的有害气体，直接威胁了井下作业的工作人员的生命安全。

在煤炭开采过程中，地下水与煤层、岩层接触，加上人类的活动的影响，发生了一系列的物理、化学和生化反应，因而水质具有显著的煤炭行业特征：含有悬浮物的矿井水的悬浮物含量远远高于地表水，感官性状差;并且所含悬浮物的粒度小、比重轻、沉降速度慢、混凝效果差;矿井水中还含有废机油、乳化油有机物，这些物质会干扰开采，不利于生产管理[2]。矿井水中含有的总离子含量比一般地表水高得多，而且很大一部分是硫酸根离子。矿井水往往pH特别低，常伴有大量的亚铁离子，增加了处理的难度。

1.2 矿井水安全事故发生原因

地材矿井内岩层就像是两个水层之间的隔离带，经过长时间的积累，地下水内岩层量测水压增大，井下作业若触碰岩层会因为隔水层水压增加让矿井被淹没，造成严重的矿井安全事故。

1.3 突水问题

实际上，地下老空水因为长期的不到活水中和，周围毒气融合在水体中会导致水质的酸性不断增大，对比其他的承压水，老空水的积水较为集中，若发生了碰撞会引起严重的安全事故，在深层地下矿井作业中，老空水问题较为常见，建议采矿人员做好安全措施。

2矿井水的防治措施

一般来说，不同煤矿对出水的要求差异较大，应根据我国环保部门的要求确定处理程度，做好采煤矿井地下水处理。对此，针对井下煤矿矿井水处理问题，对应的工作单位需建立针对性的防治措施。

2.1 开采前充分了解矿井内水文地质结构

为保证井下作业安全性。建议工作人员在开采前要了解矿井水文地质条件[3]：①首先，充分判断地下水文地质环境，了解开采区区域的断层落差，并判断导师通道，进而进行掘进和开采管理。②研究矿井水文地质变化情况，要充分了解和勘测矿井地板和顶板的情况，可用无线电坑透仪检测地下水结构，制定安全的治理方案。最后，做好防水试验，分析地下含水层疏降效果，分析各个含水层之间的关系。

2.2 加强矿井内支撑管理

加强矿井内基本支撑可以提升井下工作安全性。常规的支撑结构有钢结构、木结构、石结构以及混合结构等，其中木结构的特点是质地轻盈，方便搭建，适合多种煤矿井下施工环境。但是木材支架也存在明显的缺点，例如木材支架的承载力不足，防水性差，长期浸泡在水中容易腐蚀。对此石材支架，其原材料时砂浆和石材，来源广泛且承载力强，因此被广泛运用于施工建设中。

井下巷道加固有两种常见的处理方式[4]，第一种是注浆加固，是将注浆液注射到围岩岩体内，让其形成一个整体，保证其能够在高应力平衡下预防缝隙产生，提升巷道结构的稳定性。第二种是机械加固，是通过机械处理磨平和压实围岩松散部分，提升巷道的稳定性。

3采煤综合治理分析

3.1 地下水位监测

矿井作业人员要及时检测矿井内部的水量、水位，按照其变化特征制定响应的预防措施，减少风险。

3.2 防水煤柱

防水煤柱可以减少构造地段的水危害发生频率，保证施工安全性。防水煤柱留设也应当针对治理区域和断层构造特点布局，以保证安全生产质量。

3.3 条带开采

条带开采可以降低煤层底板破坏，保证开采质量。

3.4 填充开采

填充开采可以防治水威胁影响，提升防治技术，减少煤层底板破坏程度，增加开采的安全性。针对突水情况，可采用钻、物探技术，想了解开采区域的水文地质情况，应用加固、注浆、分支井综合技术，降低复杂水文对环境的影响。

4结束语

综上所述，地下煤矿资源开发中存在一定风险，大采深高承压矿井水文开采难度带，水文地质环境特殊，因此，在开采时候，工作人员要做好水文地质探测工作，针对矿井水的成因以及突水处理方式进行科学分析研究，进而制定可行、高效的处理措施和防治计划，保证矿井開采质量，促进我国采煤行业不断发展。