论文部分内容阅读
[摘 要]煤矿生产中的水害、顶板和瓦斯事故类型出现的频率较高，导致的伤亡事故损失也较大。所以对水害等隐患提前进行预测，及时消除隐患，不仅可以使煤矿安全的生产，还可使企业的经济效益和企业员工的生命财产安全得到有效的保障，使煤炭强企业树立起良好形象的同时推动国民经济得到快速的发展。本文简要分析了矿井隔水关键层机理及防治水害技术，以供参考。
[关键词]矿井隔水关键层机理防治水害技术
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0017-01
引言
据相关资料显示，水害的发生主要和地下情况有很大的关系，一般没有明显的时间规律，为了防止或减少发生水害事故，减少水害事故对煤矿行业造成的经济损失，把矿井事故对矿井工人造成的人身伤害减到最低，相关工作者对其进行做了大量的研究工作，现阶段在水害发生、防治水害技术等的探测和预测方面取得了较大的成效。
1.隔水关键层
根据水源类型，可以把矿井水害分为地表、采空区、第四系、古一新近、侏罗系、侏罗系、煤系砂岩、煤系薄层灰岩、奥灰等七类水害。隔水关键层的设定和水害的类型有密切的关系。
1.1隔水关键层概念
在采场覆盖的岩层中，存在许多对岩层的活动起控制作用的岩层叫作隔水关键层，在开采的过程中对上下煤层起隔水作用的岩层也被叫作隔水关键层，此时常见的隔水关键层包括岩层、结构体和人造隔水层。
1.2隔水关键层机理
煤系地层的各层面之间具有不同的抗渗透能力和承载能力，隔水关键层指的是水必然经过的最后那部分岩层。在地质构造中的天然通道和采动裂隙贯通是两种水突破隔水关键层的主要方式，任何一个条件得到满足都可能会发生突水事故，所以避免发生突水事故的关键是不要在开采的时候对隔水关键层造成破坏，使隔水层的完整性得到维护。避免发生突水事件的主要做法是：首先确定隔水关键层的具体位置，然后对隔水关键层的稳定性进行判断，如果在渗流的过程中隔水关键层改变了通道，必须采取注浆等辅助措施对其进行加固。
2.防治水害技术
2.1奥灰水害防治技术——区域超前治理
（1）指导原则
区域治理的对象是煤层底板岩层。以往区域治理是对局部水文地质区域进行治理，现在区域治理的地区包括采区及以上地域、受地质构造分割相对孤立的水文地质区域。在此过程中以“不掘突水头，不采突水面”为作业目标，所以需要在掘进和回采之前对其进行注浆治理，集“钻探、注浆、异常区验证”为一体实施定向钻井工作。
（2）防治水工序
地面区域水害超前治理的工序为：物探—定向钻—区域注浆治理；掘进工作面前治理的工序为：掘前物探—打钻验证—超前补注—先治后掘；回采工作面前的工序为：物探和钻探相结合—注浆补强—全面改造—采前评价—回采。在此过程中应该注意，开采之前一定要进行采前评价，即当治理回采工作之后，对治理前后的效果进行对比，最后由专家对其进行合理的评定。
（3）模式和目标
模式：根据具体的治理防治水的原则，结合相关突水系数，建立了几种治理模式：①T≤0.06MPa/m，主要对封堵垂向出水的通道进行查找；②0.06 目标：对煤层底板和奥灰顶部进行全面的改造，使其突水系数不超过0.1MPa/m，使矿井水害的安全系数达到突水不淹井的程度；②在进行超前井下采掘工程之前应该先完成区域治理，控制地面区域超前防治水工程量达到总工程量的7/10；③应该坚持“以治定采”的原则和矿井“水患治理达标煤量”工作思想，使达标的煤量超过回采的煤量。
（4）防水技术基础
该防水技术基础为精细解析地面三维地震等物探、传统的突水系数法、多元信息集成论的地理信息系统，对煤层底板突水危险性进行预评价，对其进行预测评价的脆弱性指数法。首先在地面施工垂直井到设计深度，然后造斜进入奥灰顶部设计层位变为水平井。通过水压确定其注浆量和注浆浓度，注浆量较大程度的反映了周边如陷落柱等隐伏构造。此时灌浆可以对整个区域的隐伏垂向导水构造体的补给通道起到较好的治理作用，为遵循“不掘突水头，不采突水面”的原则打下坚实的基础。
2.2 采空区水害防治技术
2.2.1探查技术
煤矿在整合矿井资源的采空区探放水技术实践中主要原则是“逢掘必探”，主要包括三维地震和瞬变电磁探测方法。采空区水害探查技术验证方法主要是利用直流电法和瞬变电磁法及钻探手段循环进行探测。相应的数据为钻孔2个，控制深度为8m以上，每放一次炮就探测一次。应该对物探异常区做好标记，把异常状况排除后再进行正常的探测。
2.2.2顶板水害預测
覆岩层“两带”发育高度进行预测是防治顶板水害的核心问题，所以对综放开采技术进行了推广和应用，综放开采产生的导水裂缝带发育高度大于分层开采。
2.3全程矿井工作防治水方案
2.3.1巷道掘进阶段
按照“先探测，物探先于钻探”的原则，对掘进前的导水构造进行检查，包括超前探测、治理钻探验证异常体等。超前探测可使存在异常的地质体得以圈定，使探测的可靠性得到增加。
2.3.2回采工作面之前
在回采之前应该探测富水区、工作面影响范围内的裂隙等，为了准确的确定异常范围，可采取钻探验证做辅助。对已经确定的潜在的突水风险导水构造等区域，应对其局部进行注浆加固，并对加固强度进行检验。根据巷道底板隔水层的抗拉强度、底板厚度等计算安全隔水层的厚度，如果实际隔水层的厚度比安全隔水层厚度超出许多时，才可以继续掘进。
2.3.3回采工作面过程
工作面回采过程从奥灰含水层突水机理可见，工作面回采过程中对水情进行有效的监测非常重要，所以在开采层和奥灰含水层之间布置监测点有重要的作用。在此过程中应该注意选择合适的和奥灰含水在水位、水质差异较大的含水层为监测层，并把奥灰含水层作为目标层，对目标层实现间接的监测。
结语
综上所述，矿井隔水关键层和防水治水的技术的研究仍在继续，力争以科学知识指导具体生产，使矿井防治水害技术水平进一步提升，为国民经济发展和人民生命财产安全提供了坚实的基础。
参考文献
[1]申巧君.矿井隔水关键层机理与防治水技术探讨[J].城市地质，2014（02）：55-57.
[关键词]矿井隔水关键层机理防治水害技术
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0017-01
引言
据相关资料显示，水害的发生主要和地下情况有很大的关系，一般没有明显的时间规律，为了防止或减少发生水害事故，减少水害事故对煤矿行业造成的经济损失，把矿井事故对矿井工人造成的人身伤害减到最低，相关工作者对其进行做了大量的研究工作，现阶段在水害发生、防治水害技术等的探测和预测方面取得了较大的成效。
1.隔水关键层
根据水源类型，可以把矿井水害分为地表、采空区、第四系、古一新近、侏罗系、侏罗系、煤系砂岩、煤系薄层灰岩、奥灰等七类水害。隔水关键层的设定和水害的类型有密切的关系。
1.1隔水关键层概念
在采场覆盖的岩层中，存在许多对岩层的活动起控制作用的岩层叫作隔水关键层，在开采的过程中对上下煤层起隔水作用的岩层也被叫作隔水关键层，此时常见的隔水关键层包括岩层、结构体和人造隔水层。
1.2隔水关键层机理
煤系地层的各层面之间具有不同的抗渗透能力和承载能力，隔水关键层指的是水必然经过的最后那部分岩层。在地质构造中的天然通道和采动裂隙贯通是两种水突破隔水关键层的主要方式，任何一个条件得到满足都可能会发生突水事故，所以避免发生突水事故的关键是不要在开采的时候对隔水关键层造成破坏，使隔水层的完整性得到维护。避免发生突水事件的主要做法是：首先确定隔水关键层的具体位置，然后对隔水关键层的稳定性进行判断，如果在渗流的过程中隔水关键层改变了通道，必须采取注浆等辅助措施对其进行加固。
2.防治水害技术
2.1奥灰水害防治技术——区域超前治理
（1）指导原则
区域治理的对象是煤层底板岩层。以往区域治理是对局部水文地质区域进行治理，现在区域治理的地区包括采区及以上地域、受地质构造分割相对孤立的水文地质区域。在此过程中以“不掘突水头，不采突水面”为作业目标，所以需要在掘进和回采之前对其进行注浆治理，集“钻探、注浆、异常区验证”为一体实施定向钻井工作。
（2）防治水工序
地面区域水害超前治理的工序为：物探—定向钻—区域注浆治理；掘进工作面前治理的工序为：掘前物探—打钻验证—超前补注—先治后掘；回采工作面前的工序为：物探和钻探相结合—注浆补强—全面改造—采前评价—回采。在此过程中应该注意，开采之前一定要进行采前评价，即当治理回采工作之后，对治理前后的效果进行对比，最后由专家对其进行合理的评定。
（3）模式和目标
模式：根据具体的治理防治水的原则，结合相关突水系数，建立了几种治理模式：①T≤0.06MPa/m，主要对封堵垂向出水的通道进行查找；②0.06
（4）防水技术基础
该防水技术基础为精细解析地面三维地震等物探、传统的突水系数法、多元信息集成论的地理信息系统，对煤层底板突水危险性进行预评价，对其进行预测评价的脆弱性指数法。首先在地面施工垂直井到设计深度，然后造斜进入奥灰顶部设计层位变为水平井。通过水压确定其注浆量和注浆浓度，注浆量较大程度的反映了周边如陷落柱等隐伏构造。此时灌浆可以对整个区域的隐伏垂向导水构造体的补给通道起到较好的治理作用，为遵循“不掘突水头，不采突水面”的原则打下坚实的基础。
2.2 采空区水害防治技术
2.2.1探查技术
煤矿在整合矿井资源的采空区探放水技术实践中主要原则是“逢掘必探”，主要包括三维地震和瞬变电磁探测方法。采空区水害探查技术验证方法主要是利用直流电法和瞬变电磁法及钻探手段循环进行探测。相应的数据为钻孔2个，控制深度为8m以上，每放一次炮就探测一次。应该对物探异常区做好标记，把异常状况排除后再进行正常的探测。
2.2.2顶板水害預测
覆岩层“两带”发育高度进行预测是防治顶板水害的核心问题，所以对综放开采技术进行了推广和应用，综放开采产生的导水裂缝带发育高度大于分层开采。
2.3全程矿井工作防治水方案
2.3.1巷道掘进阶段
按照“先探测，物探先于钻探”的原则，对掘进前的导水构造进行检查，包括超前探测、治理钻探验证异常体等。超前探测可使存在异常的地质体得以圈定，使探测的可靠性得到增加。
2.3.2回采工作面之前
在回采之前应该探测富水区、工作面影响范围内的裂隙等，为了准确的确定异常范围，可采取钻探验证做辅助。对已经确定的潜在的突水风险导水构造等区域，应对其局部进行注浆加固，并对加固强度进行检验。根据巷道底板隔水层的抗拉强度、底板厚度等计算安全隔水层的厚度，如果实际隔水层的厚度比安全隔水层厚度超出许多时，才可以继续掘进。
2.3.3回采工作面过程
工作面回采过程从奥灰含水层突水机理可见，工作面回采过程中对水情进行有效的监测非常重要，所以在开采层和奥灰含水层之间布置监测点有重要的作用。在此过程中应该注意选择合适的和奥灰含水在水位、水质差异较大的含水层为监测层，并把奥灰含水层作为目标层，对目标层实现间接的监测。
结语
综上所述，矿井隔水关键层和防水治水的技术的研究仍在继续，力争以科学知识指导具体生产，使矿井防治水害技术水平进一步提升，为国民经济发展和人民生命财产安全提供了坚实的基础。
参考文献
[1]申巧君.矿井隔水关键层机理与防治水技术探讨[J].城市地质，2014（02）：55-57.