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矿井通道涌水原因分析与处理措施

发布日期:2020-09-01  来源:能源与节能  作者:袁 帅  浏览次数:182
 1 矿井水文地质条件

华胜业煤矿地质勘探资料显示,该煤矿井田内水平 7、11 号煤层埋藏相对较深,地表水对 7、11 号煤层开采影响较小。7、11 号煤层上部 K2、K3 含水层虽然属弱含水层,但对 7、11 号煤层开采有一定的影响井田范围内及井田周边存在大量的 2、3 号煤层采空积水区,虽然 7、11 号煤层开采后最大导水裂隙带高度不会导通上部 2、3 号煤层采空积水区,但考虑到井田内断层、陷落柱等构造的存在,2、3 号煤层采空积水区对下水平 7、11 号煤层开采有一定的影响。井田奥灰水水位标高为 649.5~650.5 m,低于 11 号煤层板标高,因此奥灰水不会对井田各煤层开采造成影响。该矿井部分煤层处于覆水丰富地带,在采掘过程中应当密切注意矿井渗水与防水工作,分析渗水原因,并针对不同的情况及时提出治理方式。

2 矿井通道涌水原因和处理措施分析

井巷周围的水只有通过某种通道才可以进入井巷,由于矿井周围岩体受到开采、掘进机械的影响,岩土体出现松动、破碎的现象以及一些节理构造。这些因素可能成为充水通道,包括断层、陷落柱及其破碎带,封闭不良的钻孔,小窑及填充不实的井口,导水裂缝带,废弃巷道,采空塌陷等。矿井充水通道可使煤层各含水层之间发生水力联系,造成矿井充水,严重时会导致矿井突水,甚至发生淹井等重大矿井水害事故[2]。

2.1 断层 陷落柱及其破碎带

一些岩石断层和陷落煤柱中存在较多的裂隙,这些裂隙成为了矿井外部水源进入矿井的通道。地层中的含水层以及采空区的积水、地表水源等可以通过断层进矿井内部,造成矿井涌水事故。华胜煤业煤矿井田已开拓区域共发现 52 条断层,由此推断未开采区断层也较发育。为了避免在煤炭开采过程中出现工作面涌水事故,在未开采区采用超前物探和超前小导杆钻探的方式,对工作面前方的积水区域进行探查。当工作面涌水量较小时,可以通过注浆堵水及时封闭涌水通道,从而确保工作面正常的采掘活动。另外,季节性降水会对地表含水层积水进行补充,从而导致积水大量进入矿内部,影响矿井作业。针对季节性降水对矿井充水的影响,可根据矿井的实际情况来预测涌水量。若涌水量不大,加强排水即可消除隐患;若季节性降水过后矿井涌水依旧严重,则应对涌水点附近进行注浆封堵。

2.2 封闭不良的钻孔

在矿井建设中存在许多废弃钻孔、人为活动所留下的点垂状导水通道及勘查孔,这些钻孔是水流的天然通道,因此应当加强矿井周围不良钻孔的探查工作,同时将各个钻孔的位置标注在矿井建设图纸上。对于部分废弃钻孔,应当及时封堵,防止该钻孔成为矿井涌水通道。一些人为活动以及地质勘查所留下的钻孔使得地层中不同含水层之间相互连通,不同含水地层中的水流可相互补给。由于该钻孔将不同的含水层相互联系起来,一旦出现突发性的涌水事故,就会导致矿井突水量较大,而且突水点有较好的补给,导致矿井内部水流较大,严重影响到矿井安全。对于一些贯穿不同含水地层的钻孔,要及时封堵,必要时可以采用注浆封堵方式,通过浆液渗透填充钻孔内的裂隙华胜煤业煤矿井田内有 13 个钻孔,2010 年施工的8 个钻孔均按设计进行了封孔,并保存有封孔记录,封孔情况良好;以往施工的 5 个钻孔没有封孔质量记录资料,年代久远,认为属封闭不良钻孔。因此在采至各钻孔附近时,应提前进行矿井监测,对涌水钻孔进行注浆封堵。

2.3 小窑及填充不实的井口

据开采资料显示,井田西部 2 号煤层露头附近有许多停产小煤窑,开采 2 号煤层时井口均已填埋;井田东北部分布有两座小煤窑,分别为石字沟小窑和东风小窑,开采 2、3 号煤层时形成一定的小窑破坏区,井口均已填埋。由于该矿井是兼并重组整合矿井,关闭的废弃井口较多,对于井口充填不密实的矿井来说,会在填充井筒内形成涌水通道,导致洪水灌井事故发生。相关工作人员应加强检查,并做好防治措施,以防水害事故发生。关闭、废弃的小窑井下巷道及采空区因年代久远等原因,资料无法收集,所以,这些小窑井下的情况无法得知。在开采到这些小窑附近时一定要严格执行“预测预报,有掘必探 (钻探),有采必探,先探后掘,先探后采”的要求和“探掘分离”的管理规定,以保证安全生产[3]。

2.4 导水裂隙带

工作面开采过后,上部顶板由于受到上部岩体的压力而出现冒落带及裂隙带,严重时会出现冒顶现象。在开采前,应当查明顶板上部岩层含水情况,上部顶板的裂隙带由于存在较多较大的裂缝,这些裂缝极易成为涌水通道,使矿井顶板含水层成为矿井涌水水源。对于工作面顶板有含水层的情况,应查明顶板岩层上覆厚度以及岩层地质条件。当上部顶板涌水量较小时,可以通过导水槽将工作面顶板渗水导入矿井蓄水池,进行集中处理;如果裂隙带上部水源充足,涌水量较大,则应当对裂隙带进行治理。对于涌水问题,可在顶板上部布置注浆孔,采用向顶板注浆的方法及时封堵各条涌水通道。

2.5 废弃巷道

以往井巷施工过程中揭露并连通了所经过的含水层组,如果巷道封闭,在废弃巷道中会有积水,导致矿井充水。由于该矿井是整合矿井,相邻矿井存在采(古) 区积水,向该井田渗流,且该井田内褶曲较多,废弃巷道容易聚集积水。因此在未来采掘过程中应加强对废弃巷道的调查和探测,进行探放水,以防含水层及采空区积水通过废弃巷道进入开采煤层发生水害事故。由于该矿为兼并重组整合矿井,原整合矿井下必然存在大量的废弃巷道。另外,井田西南部露头附近存在大量采空区,因此这些采空区附近必然存在大量的废弃巷道。在开采到这些区域附近时,要做好探放水工作,防止水害事故发生。

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