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[摘 要]随着国内煤炭生产的快速发展,尤其是开采深度、强度、和开采规模的迅速扩大,矿井突水危害也越发严重,所以有效的矿井防治水工作对减少矿井人员人身伤亡,减少不必要的经济损失起着至关重要的作用。国内大多数矿井地质条件复杂,突水事故就是因人类在开采过程中诱发的地质灾害。本文根据作者多年在煤矿工作的经验,通过对矿井突水原因的分析和总结,提出有效的防治水措施,对煤矿安全有效的防治水工作有借鉴意义。
[关键词]矿井地质灾害防水研究分析
中图分类号:TD745.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)41-0370-01
引言:受地质条件和煤矿开采历史等客观因素的影响,我国煤矿水文地质条件极为复杂,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。地表水、老空水、冲积层水、底板水等各种类型的水害样样俱全。?据有关资料,在国有重点煤矿中,水文地质条件属于复杂的矿井占27%,属于简单的矿井占34%。国有地方煤矿和乡镇煤矿中,水文地质条件属于复杂或极复杂的矿井占8.5%。在大中型煤矿中有500多个工作面受水害威胁。随着煤矿采深的加大和大量小煤矿关闭后形成的积水,煤矿开采的水文地质条件越来越复杂,也使得水害治理难度越来越大。煤矿水害事故的频繁发生,给人民生命和国家财产造成了严重损失,煤矿水害已成为影响安全生产的重大问题之一,?严重影响着煤炭企业的安全生产。通过对水灾??事故的诱发原因、?透水征兆以及发生机理的研究分析,?科学合理的提?出一套地面和井下防治水措施,?为煤矿持续、?安全生产提供理论依据。防治矿井水灾不仅对于矿并本身安全及矿工的生命财产有重要的现实意义,?而且对于国家资源的充分,开发、?利用及矿区生态环境的保护,国民经济的可持续发展有着极其重要的意义。
一、矿井突水事故分类及危害
矿井突水事故可分为地表水害事故,老空水害事故,松散层(冲积层)及砂岩含水层水害事故,灰岩岩溶水害事故等四大类。2010年骆驼山煤矿的透水事故,就是因为井下施工的16号煤层回风大巷掘进工作面探放水措施不落实,在掘进施工打炮眼时导出奥陶系灰岩地下水,淹没井下巷道和硐室;出现透水征兆后现场撤离不及时造成大量人员伤亡。
二、重大突水事故原因分析
1、麻痹大意、措施不到位
煤矿防治水规定明确提出提出:预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,落实“防、堵、疏、排、截”综合治理措施。而现实工作中并没有有坚持做到有疑必探的规定。分析主要原因就是工作麻痹大意,对防治水工作认识和措施不到位,存在侥幸心理,导致无故人身伤亡和经济损失,所以作为煤矿防治水工作的第一责任人提高思想认识、重视高度、严格执行到位尤为重要。
2、地质资料不详、专业知识匮乏
有的煤矿矿井地质资料显示水文地质条件简单,水情资料分析不透,专业技术人员知识匮乏,对复杂地质条件下存在的突水灾害了然不知,一旦发生突水事故,必将不知所措。干煤矿工作,搞煤矿地质不知现场、不懂专业是最忌讳也是最大的危险源,所以加强业务知识的培训和提高思想认识是关键。
3、理论研究,光说不干
国内目前关于探放水及超前探测量的防水理论研究方面相对比较成熟,虽然各种理论存在不足之处,但也都能很好地解释突水坏规律、突水机理以及相对安全的水头值确定问题。但具体到矿井的操作上来说并没有将理论与实际相结合,因地制宜的进行有效的现场实践工作。干煤矿防治水工作没有超前的思维、超前防范意识、灵活的头脑、埋头苦干的精神必将使我们工作受到致命的打击。
三、煤矿水害防治技术现状
煤矿水害与其形成的条件有直接对应关系。矿井充水三个条件即“矿井充水三要素”包括充水水源、涌水通道和充水强度(涌水量)。
水文地质试验技术:水文地质试验技术的基本方法是以水文地质理论为基础,以水文地质钻探、抽(放)水试验、底板岩石力学试验为主要手段,探查含水层及其富水性、主要含水层水文地质边界条件、各含水层之间的水力联系等。地球物理勘探技术:(1)地震勘探:包括二维和三维地震勘探。主要应用于以下几个方面:查明落差大于5米的断层;查明区内幅度大于5米的褶曲和直径大于20米的陷落柱;探测采空区和岩浆浸入体。(2)瞬变电磁探测技术:是地面探测含水层及其富水性、构造及其含水情况,老窑及其积水多少的主要手段。(3)高密度高分辨率电阻率法探测技术:是地面及其地下洞体的首选方法。(4)直流电法探测技术:属于全空间电流勘探,可在地面及井下使用。主要应用于以下几个方面:巷道底板富水性探测;底板隔水层厚度,原始导高探测;掘进头和側帮超前探测,导水构造探测;潜在突水点、老窑积水区、陷落柱探测。(5)音频电穿透探测技术:一般应用于井下,主要探查:采煤工作面内的底板下100米内的含水构造及其富水区域平面分布范围,并进行富水块段深度探测;工作面顶板老窑、陷落柱、松散层孔隙内含水情况探测;掘进巷道前方导水、含水构造探测。(6)瑞利波探测:主要探测断层、陷落柱、岩浆岩侵入体等构造和地质异常区等,探测距离80-100米;(7)钻孔雷达探测技术:通过钻孔探查岩体中的导水构造、富水带等;(8)坑透:回采工作面形成后,使用坑透仪查明工作面内的构造发育情况。地球化学勘探技术:主要通过水质化验、试验等方法,利用不同时间、不同含水层的水质差异,确定突水水源,评价含水层水文地质条件,确定各含水层之间的水力联系。钻探技术:地面钻机、坑道钻机主要用于地面、井下探放水,探测构造及不良地质体(陷落柱、岩溶塌洞),以及水文地质勘察,注浆堵水成孔等。
四、防治水有效防范措施
1、八字方针
平煤神马集团加强矿井防治水技术管理的八字方针:矿井防治水工作要坚决落实“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”的措施值得我们搞煤矿地质防治水工作者借鉴,这八个字看起来简单、但研究和如何落实目前看来在我们煤矿的实际工作中都是比较困难的。但是根据笔者多年在煤矿工作的经验和摸索研究,这八个字确实有防有治,对煤矿力争不发生突水事故有着重大而深远的意义。
2、钻孔防水
探,以钻探为主,包括打超前钻探,对断层取芯探查,探查水情,探查老空区、探查地质构造、探放承压含水层水、探放钻孔水等。实践证明:综采巷道在回采之前的超前探孔放水工作,对防治回采过程中突水事故造成工作面被淹起到了事半功倍的效果,也是迄今为止最直接、最有效、最基本、最可靠防治水的办法。此项钻孔防水措施在神华宁夏煤业集团有限责任公司宁东各煤矿得到了很好的落实,并取得了良好的效果,有效的防范了突水事故的发生。
3、提高认识和重视
随着煤炭开采深度越来越深,灰岩承压水水压越来越大,突水的危险性也越来越大;开采完上组煤之后,被迫开采下组煤,下组煤距基底灰岩更近,底板突水的可能性更大;突水的可能性相应地增加。所以提高认识和警惕,针对不同的开采程度,掌握必要的方法对防治水工作至关重要。
结论:
煤矿突水事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程,除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外,还应加强安全管理和现场监督,重视员工安全意识和教育培训工作。只有把安全放在首位,认真落实防治水“十二字”方针,健全各项规章制度,合理加大安全投入,突水事故才能大幅度地减少,煤矿的安全状况才能得到根本好转。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局制定, 煤矿安全规程.
[2] 宋振骐等,矿山压力与岩层控制[M],中国矿业大学出版社,1988.
[3] 王永红,沈文.中国煤矿水害预防及治理[M],煤炭工业出版社,1996.
[4] 施龙青,韩进.底板突水机理及预测预报 [M].中国矿业大学出版社,2004.
作者简介:
窦雅文,毕业于河南理工大学地质工程,现就职于神宁灵新煤矿地质测量科助理工程师.
[关键词]矿井地质灾害防水研究分析
中图分类号:TD745.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)41-0370-01
引言:受地质条件和煤矿开采历史等客观因素的影响,我国煤矿水文地质条件极为复杂,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。地表水、老空水、冲积层水、底板水等各种类型的水害样样俱全。?据有关资料,在国有重点煤矿中,水文地质条件属于复杂的矿井占27%,属于简单的矿井占34%。国有地方煤矿和乡镇煤矿中,水文地质条件属于复杂或极复杂的矿井占8.5%。在大中型煤矿中有500多个工作面受水害威胁。随着煤矿采深的加大和大量小煤矿关闭后形成的积水,煤矿开采的水文地质条件越来越复杂,也使得水害治理难度越来越大。煤矿水害事故的频繁发生,给人民生命和国家财产造成了严重损失,煤矿水害已成为影响安全生产的重大问题之一,?严重影响着煤炭企业的安全生产。通过对水灾??事故的诱发原因、?透水征兆以及发生机理的研究分析,?科学合理的提?出一套地面和井下防治水措施,?为煤矿持续、?安全生产提供理论依据。防治矿井水灾不仅对于矿并本身安全及矿工的生命财产有重要的现实意义,?而且对于国家资源的充分,开发、?利用及矿区生态环境的保护,国民经济的可持续发展有着极其重要的意义。
一、矿井突水事故分类及危害
矿井突水事故可分为地表水害事故,老空水害事故,松散层(冲积层)及砂岩含水层水害事故,灰岩岩溶水害事故等四大类。2010年骆驼山煤矿的透水事故,就是因为井下施工的16号煤层回风大巷掘进工作面探放水措施不落实,在掘进施工打炮眼时导出奥陶系灰岩地下水,淹没井下巷道和硐室;出现透水征兆后现场撤离不及时造成大量人员伤亡。
二、重大突水事故原因分析
1、麻痹大意、措施不到位
煤矿防治水规定明确提出提出:预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,落实“防、堵、疏、排、截”综合治理措施。而现实工作中并没有有坚持做到有疑必探的规定。分析主要原因就是工作麻痹大意,对防治水工作认识和措施不到位,存在侥幸心理,导致无故人身伤亡和经济损失,所以作为煤矿防治水工作的第一责任人提高思想认识、重视高度、严格执行到位尤为重要。
2、地质资料不详、专业知识匮乏
有的煤矿矿井地质资料显示水文地质条件简单,水情资料分析不透,专业技术人员知识匮乏,对复杂地质条件下存在的突水灾害了然不知,一旦发生突水事故,必将不知所措。干煤矿工作,搞煤矿地质不知现场、不懂专业是最忌讳也是最大的危险源,所以加强业务知识的培训和提高思想认识是关键。
3、理论研究,光说不干
国内目前关于探放水及超前探测量的防水理论研究方面相对比较成熟,虽然各种理论存在不足之处,但也都能很好地解释突水坏规律、突水机理以及相对安全的水头值确定问题。但具体到矿井的操作上来说并没有将理论与实际相结合,因地制宜的进行有效的现场实践工作。干煤矿防治水工作没有超前的思维、超前防范意识、灵活的头脑、埋头苦干的精神必将使我们工作受到致命的打击。
三、煤矿水害防治技术现状
煤矿水害与其形成的条件有直接对应关系。矿井充水三个条件即“矿井充水三要素”包括充水水源、涌水通道和充水强度(涌水量)。
水文地质试验技术:水文地质试验技术的基本方法是以水文地质理论为基础,以水文地质钻探、抽(放)水试验、底板岩石力学试验为主要手段,探查含水层及其富水性、主要含水层水文地质边界条件、各含水层之间的水力联系等。地球物理勘探技术:(1)地震勘探:包括二维和三维地震勘探。主要应用于以下几个方面:查明落差大于5米的断层;查明区内幅度大于5米的褶曲和直径大于20米的陷落柱;探测采空区和岩浆浸入体。(2)瞬变电磁探测技术:是地面探测含水层及其富水性、构造及其含水情况,老窑及其积水多少的主要手段。(3)高密度高分辨率电阻率法探测技术:是地面及其地下洞体的首选方法。(4)直流电法探测技术:属于全空间电流勘探,可在地面及井下使用。主要应用于以下几个方面:巷道底板富水性探测;底板隔水层厚度,原始导高探测;掘进头和側帮超前探测,导水构造探测;潜在突水点、老窑积水区、陷落柱探测。(5)音频电穿透探测技术:一般应用于井下,主要探查:采煤工作面内的底板下100米内的含水构造及其富水区域平面分布范围,并进行富水块段深度探测;工作面顶板老窑、陷落柱、松散层孔隙内含水情况探测;掘进巷道前方导水、含水构造探测。(6)瑞利波探测:主要探测断层、陷落柱、岩浆岩侵入体等构造和地质异常区等,探测距离80-100米;(7)钻孔雷达探测技术:通过钻孔探查岩体中的导水构造、富水带等;(8)坑透:回采工作面形成后,使用坑透仪查明工作面内的构造发育情况。地球化学勘探技术:主要通过水质化验、试验等方法,利用不同时间、不同含水层的水质差异,确定突水水源,评价含水层水文地质条件,确定各含水层之间的水力联系。钻探技术:地面钻机、坑道钻机主要用于地面、井下探放水,探测构造及不良地质体(陷落柱、岩溶塌洞),以及水文地质勘察,注浆堵水成孔等。
四、防治水有效防范措施
1、八字方针
平煤神马集团加强矿井防治水技术管理的八字方针:矿井防治水工作要坚决落实“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”的措施值得我们搞煤矿地质防治水工作者借鉴,这八个字看起来简单、但研究和如何落实目前看来在我们煤矿的实际工作中都是比较困难的。但是根据笔者多年在煤矿工作的经验和摸索研究,这八个字确实有防有治,对煤矿力争不发生突水事故有着重大而深远的意义。
2、钻孔防水
探,以钻探为主,包括打超前钻探,对断层取芯探查,探查水情,探查老空区、探查地质构造、探放承压含水层水、探放钻孔水等。实践证明:综采巷道在回采之前的超前探孔放水工作,对防治回采过程中突水事故造成工作面被淹起到了事半功倍的效果,也是迄今为止最直接、最有效、最基本、最可靠防治水的办法。此项钻孔防水措施在神华宁夏煤业集团有限责任公司宁东各煤矿得到了很好的落实,并取得了良好的效果,有效的防范了突水事故的发生。
3、提高认识和重视
随着煤炭开采深度越来越深,灰岩承压水水压越来越大,突水的危险性也越来越大;开采完上组煤之后,被迫开采下组煤,下组煤距基底灰岩更近,底板突水的可能性更大;突水的可能性相应地增加。所以提高认识和警惕,针对不同的开采程度,掌握必要的方法对防治水工作至关重要。
结论:
煤矿突水事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程,除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外,还应加强安全管理和现场监督,重视员工安全意识和教育培训工作。只有把安全放在首位,认真落实防治水“十二字”方针,健全各项规章制度,合理加大安全投入,突水事故才能大幅度地减少,煤矿的安全状况才能得到根本好转。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局制定, 煤矿安全规程.
[2] 宋振骐等,矿山压力与岩层控制[M],中国矿业大学出版社,1988.
[3] 王永红,沈文.中国煤矿水害预防及治理[M],煤炭工业出版社,1996.
[4] 施龙青,韩进.底板突水机理及预测预报 [M].中国矿业大学出版社,2004.
作者简介:
窦雅文,毕业于河南理工大学地质工程,现就职于神宁灵新煤矿地质测量科助理工程师.