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[摘要]我国的煤矿大多分布在区域缺水的北方以及西北地区，许多煤矿水资源短缺。随着煤炭工业的发展，矿区水资源短缺的同时煤炭开采还在大量排放矿井开采的废水，矿井水成为煤炭工业具有行业特点的污染源，量大面广已经严重影响了煤矿区人民的生活，同时也制约着经济的可持续发展，煤矿水资源的利用以及保护已经成为国家总体发展战略急需解决的重大问题。
[关键词]煤矿 井下疏水 井下保水
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-457-1
0引言
目前我國每年排放出来的矿井水为五十六亿立方米，但是真正利用到的只有百分之三十。这就造成了矿区水源枯竭、水以及生态环境的破坏。因此，我们针对采煤过程对区域水文地质的影响和对地下水资源的破坏问题，从煤矿开采对地下水位、水质的影响，工作面的布置、煤岩柱的留设、采煤方法、长壁工作面快速推进等方面提出了疏水保水开采的技术途径。本文以某矿区疏水保水开采实践为例讲述保水开采方法的效果，总结了保水开采技术今后的研究方向，提出了可行性研究方位，完善了疏水保水开采技术的理论体制。
1疏水保水开采应用技术
（1）合理选择开采区域。①对于不存在含水层或煤层埋藏适中，有含水层但其底部有厚度较大隔水层的地区。该区域煤层开采的垮落带和导水断裂带发育不到含水层底部，不至于破坏含水层结构，可以实现保水开采。②有含水层隔水层分布，但隔水层的厚度有限，煤层开采后需采取一定的措施，才可以保护地下水不受破坏的地区。③对于煤层埋藏浅、又富含水，煤层开采会造成地下水全部渗漏的地区。一旦开采，矿井突水可以通过提前疏降水工程保证，但不能保证地下水含水结构、生态环境的破坏，在没有彻底解决地下水渗漏问题之前，暂缓开发。
（2）留设防水煤岩柱。目前在松散含水层等水体下采煤，一般根据开采区域岩煤地质及水文地质条件、煤（岩）柱两侧的开采状况及采矿技术条件等因素，采取留设防水（砂）煤（岩）柱的方法进行开采。首先以钻孔冲洗液法为主，结合其他方法研究确定导水断裂带高度。
（3）对采矿区实施充填。通过留设防水煤柱固然可以达到保水开采的目的，但是需要留设大量的煤柱，这会浪费大量煤炭资源。实践证明，在埋藏浅、基岩薄和冲积层厚的条件下，煤层开采过程中对采空区及时进行充填，可以有效减小工作面前后支承压力的分布，抑制煤层顶板岩层的破坏程度、导水裂缝带的进一步发育、隔水关键层的离层和地表的下沉量，从而达到与留设防水煤柱同样的效果，避免浪费煤炭资源。目前在煤矿开采中使用较多的充填工艺主要有矸石密实充填、膏体材料充填、水砂充填和高水材料充填4种。
（4）长壁工作面快速推进。依据隔水关键层理论，讨论区基本顶关键层承受整个覆盖层载荷。基本顶关键层初次破断后，直接顶冒矸石充填部分采空区，阻碍岩块的转动，可能形成暂时的三铰拱平衡。由于中部运动被阻，因而在覆盖层重载作用下，岩块朝反方向回转，靠工作面一侧的裂缝被挤压，而这一侧裂缝的挤压闭合运动是防止水资源流失的重要条件之一。因此加快工作面推进速度可使破断岩块尽快朝反方向与工作面一侧未断岩层在断面下端铰接并挤压闭合，形成隔水关键层，使工作面在覆岩破断裂隙未发育完全时推过富水区域，保证了安全回采和水资源不流失。
2疏水保水采煤的应用方法
（1）减小导水断裂带高度的开采方法。疏水保水开采可应用国内外采煤技术与特殊开采方法，使煤层顶板岩层破坏减小，导水断裂带不波及水体。减小断裂带高度的采煤方法有：充填开采、条带开采、分层开采、协调开采、限厚开采及覆岩离层注浆等。
（2）以底板加固为主导的疏水保水开采技术对于底部赋存岩溶水或承压水体的煤层，近年来以底板加固为主导技术的疏水保水开采技术取得了长足进展。工作面底板加同是对底板隔水层薄弱带进行注浆强化处理，既降低底板地层渗透性，又提高底板地层抗压性，起到了封堵和加固作用。
（3）浅埋煤层长壁工作面疏水保水开采方法中国矿业大学张东升等提出一种浅埋煤层长壁工作面保水开采方法，适用于浅埋煤层的水资源保护。根据煤层地质测量数据确定开采工作面，采用长度在200m以上的长壁工作面；工作面采用 8000kN以上高强度的液压支架支撑；选用合适的配套设备，保证工作面日推进速度在15m以上；在开切眼区域附近10～50m范围内局部充填或局部降低采高，以减少采动覆岩贯通裂缝，使基岩不发生整体错动式破坏；并在基本顶初次来压区域附近10～50m范围内，局部降低采高或在其对应地表影响范围内局部注浆以减小覆岩的运移空间，使覆岩形成较为稳定的砌体梁结构，增强采动覆岩阻水作用。
3疏水保的开采实践
通过对煤矿井下疏水保水技术的初步的认识，下面我们就以某矿区疏水保水的工程为例子，详细的为大家讲解。
XXX矿区疏水保水开采工程技术以及措施及效果。①根据上述的内容所说，XXX矿区合理留设防水安全煤柱以及很好的利用了国内外常见的“三下”采煤方法。在这一个工程当中，它的关键是合理确定防水煤岩柱高度控制垮落带发育在含水层以下，对尽可能减少压煤，又能保住矿井下的水资源，实现疏水保水开采。根据保水开采类型分区，对大保当区为保水开采。采用拉断处理的弹塑性非线性有限元法计算三带发育高度，确定了岩体强度，取代岩块强度。②建立浅排集中供水水源地 该项工作既充分利用矿区水资源作为矿区供水，又起到保护生态环境的作用。③保水开采的采煤方法划分体系含水地层能否实现疏水保水开采，取决于采空区上覆岩土层的工程地质性质、地层组合结构以及采矿方法，这些因素决定了采空区上覆岩土层中导水断裂带的发育情况。我们可以通过相似模拟试验和数值模拟研究不同地质条件下，采用不同开采方法时采空区上覆基岩的导水断裂带发育高度来确定适宜的疏水保水开采方法。
我们通过对矿区开采实践和相似模拟试验，在疏水保水开采实践中获得了很大的收益，为今后的煤矿疏水保水开采技术打下了很好的基础。
4结语
就目前的情况来说，疏水保水技术的广泛应用，有利于保证我国煤矿产业的发展、能保证矿井作业的安全、同时也可以保证在矿井工作时地下水资源不被浪费。这些对于国家、对于人民来说都是有很大好处的。那么，我们又何乐而不为？
参考文献
[1] 张东升，刘洪林，范钢伟. 新疆伊犁矿区保水开采内涵及其应用研究展望[J]. 新疆大学学报（自然科学版）. 2013（01）.
[2] 简煊祥，李云飞，杨永均. 煤矿保水开采技术现状及其发展[J]. 煤田地质与勘探. 2012（01）.
[关键词]煤矿 井下疏水 井下保水
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-457-1
0引言
目前我國每年排放出来的矿井水为五十六亿立方米，但是真正利用到的只有百分之三十。这就造成了矿区水源枯竭、水以及生态环境的破坏。因此，我们针对采煤过程对区域水文地质的影响和对地下水资源的破坏问题，从煤矿开采对地下水位、水质的影响，工作面的布置、煤岩柱的留设、采煤方法、长壁工作面快速推进等方面提出了疏水保水开采的技术途径。本文以某矿区疏水保水开采实践为例讲述保水开采方法的效果，总结了保水开采技术今后的研究方向，提出了可行性研究方位，完善了疏水保水开采技术的理论体制。
1疏水保水开采应用技术
（1）合理选择开采区域。①对于不存在含水层或煤层埋藏适中，有含水层但其底部有厚度较大隔水层的地区。该区域煤层开采的垮落带和导水断裂带发育不到含水层底部，不至于破坏含水层结构，可以实现保水开采。②有含水层隔水层分布，但隔水层的厚度有限，煤层开采后需采取一定的措施，才可以保护地下水不受破坏的地区。③对于煤层埋藏浅、又富含水，煤层开采会造成地下水全部渗漏的地区。一旦开采，矿井突水可以通过提前疏降水工程保证，但不能保证地下水含水结构、生态环境的破坏，在没有彻底解决地下水渗漏问题之前，暂缓开发。
（2）留设防水煤岩柱。目前在松散含水层等水体下采煤，一般根据开采区域岩煤地质及水文地质条件、煤（岩）柱两侧的开采状况及采矿技术条件等因素，采取留设防水（砂）煤（岩）柱的方法进行开采。首先以钻孔冲洗液法为主，结合其他方法研究确定导水断裂带高度。
（3）对采矿区实施充填。通过留设防水煤柱固然可以达到保水开采的目的，但是需要留设大量的煤柱，这会浪费大量煤炭资源。实践证明，在埋藏浅、基岩薄和冲积层厚的条件下，煤层开采过程中对采空区及时进行充填，可以有效减小工作面前后支承压力的分布，抑制煤层顶板岩层的破坏程度、导水裂缝带的进一步发育、隔水关键层的离层和地表的下沉量，从而达到与留设防水煤柱同样的效果，避免浪费煤炭资源。目前在煤矿开采中使用较多的充填工艺主要有矸石密实充填、膏体材料充填、水砂充填和高水材料充填4种。
（4）长壁工作面快速推进。依据隔水关键层理论，讨论区基本顶关键层承受整个覆盖层载荷。基本顶关键层初次破断后，直接顶冒矸石充填部分采空区，阻碍岩块的转动，可能形成暂时的三铰拱平衡。由于中部运动被阻，因而在覆盖层重载作用下，岩块朝反方向回转，靠工作面一侧的裂缝被挤压，而这一侧裂缝的挤压闭合运动是防止水资源流失的重要条件之一。因此加快工作面推进速度可使破断岩块尽快朝反方向与工作面一侧未断岩层在断面下端铰接并挤压闭合，形成隔水关键层，使工作面在覆岩破断裂隙未发育完全时推过富水区域，保证了安全回采和水资源不流失。
2疏水保水采煤的应用方法
（1）减小导水断裂带高度的开采方法。疏水保水开采可应用国内外采煤技术与特殊开采方法，使煤层顶板岩层破坏减小，导水断裂带不波及水体。减小断裂带高度的采煤方法有：充填开采、条带开采、分层开采、协调开采、限厚开采及覆岩离层注浆等。
（2）以底板加固为主导的疏水保水开采技术对于底部赋存岩溶水或承压水体的煤层，近年来以底板加固为主导技术的疏水保水开采技术取得了长足进展。工作面底板加同是对底板隔水层薄弱带进行注浆强化处理，既降低底板地层渗透性，又提高底板地层抗压性，起到了封堵和加固作用。
（3）浅埋煤层长壁工作面疏水保水开采方法中国矿业大学张东升等提出一种浅埋煤层长壁工作面保水开采方法，适用于浅埋煤层的水资源保护。根据煤层地质测量数据确定开采工作面，采用长度在200m以上的长壁工作面；工作面采用 8000kN以上高强度的液压支架支撑；选用合适的配套设备，保证工作面日推进速度在15m以上；在开切眼区域附近10～50m范围内局部充填或局部降低采高，以减少采动覆岩贯通裂缝，使基岩不发生整体错动式破坏；并在基本顶初次来压区域附近10～50m范围内，局部降低采高或在其对应地表影响范围内局部注浆以减小覆岩的运移空间，使覆岩形成较为稳定的砌体梁结构，增强采动覆岩阻水作用。
3疏水保的开采实践
通过对煤矿井下疏水保水技术的初步的认识，下面我们就以某矿区疏水保水的工程为例子，详细的为大家讲解。
XXX矿区疏水保水开采工程技术以及措施及效果。①根据上述的内容所说，XXX矿区合理留设防水安全煤柱以及很好的利用了国内外常见的“三下”采煤方法。在这一个工程当中，它的关键是合理确定防水煤岩柱高度控制垮落带发育在含水层以下，对尽可能减少压煤，又能保住矿井下的水资源，实现疏水保水开采。根据保水开采类型分区，对大保当区为保水开采。采用拉断处理的弹塑性非线性有限元法计算三带发育高度，确定了岩体强度，取代岩块强度。②建立浅排集中供水水源地 该项工作既充分利用矿区水资源作为矿区供水，又起到保护生态环境的作用。③保水开采的采煤方法划分体系含水地层能否实现疏水保水开采，取决于采空区上覆岩土层的工程地质性质、地层组合结构以及采矿方法，这些因素决定了采空区上覆岩土层中导水断裂带的发育情况。我们可以通过相似模拟试验和数值模拟研究不同地质条件下，采用不同开采方法时采空区上覆基岩的导水断裂带发育高度来确定适宜的疏水保水开采方法。
我们通过对矿区开采实践和相似模拟试验，在疏水保水开采实践中获得了很大的收益，为今后的煤矿疏水保水开采技术打下了很好的基础。
4结语
就目前的情况来说，疏水保水技术的广泛应用，有利于保证我国煤矿产业的发展、能保证矿井作业的安全、同时也可以保证在矿井工作时地下水资源不被浪费。这些对于国家、对于人民来说都是有很大好处的。那么，我们又何乐而不为？
参考文献
[1] 张东升，刘洪林，范钢伟. 新疆伊犁矿区保水开采内涵及其应用研究展望[J]. 新疆大学学报（自然科学版）. 2013（01）.
[2] 简煊祥，李云飞，杨永均. 煤矿保水开采技术现状及其发展[J]. 煤田地质与勘探. 2012（01）.