浅谈矿井突水原因及其防治

2022-09-10

随着我国煤矿行业的快速发展, 越来越多的煤矿突水问题已成为制约煤矿发展的主要因素, 同时也引起了国内各大煤矿部门的高度重视。加强对煤矿突水的研究, 并对其进行及时准确的预报, 对煤矿生产部门具有重要的意义。

1 什么是矿井突水及其危害

煤矿水灾害是与瓦斯、煤尘等并列的矿山建设与生产过程中主要安全灾害之一, 矿井突水是因井巷、工作面与含水层、溶洞、溶穴、陷落柱、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故。矿井在掘进或工作面回采过程中, 破坏了岩层天然平衡, 周围水体在静水压力和矿山压力作用下, 通过断层、隔水层和岩层的薄弱处进入采掘工作面, 形成矿井突水。矿井突水这一现象的发生与发展有一个逐渐变化的过程, 有的表现很快一、二天, 有的表现较慢采掘后半个月或数日, 这与工作面具体位置、采场地质情况、水压力、矿井压力大小有关。

在采矿过程中, 由于地下水大量涌入矿山坑道, 往往使施工复杂化和采矿成本增高, 严重时甚至威胁矿山工程和人身安全。由于其发生突然和出水量大的特点, 常常影响生产或淹井, 而且突水后还要负担巨大排水费用, 采矿和矿井安全都受到严重威胁, 有时候甚至会造成直接的矿区报废, 不能继续开采, 给经济和资源利用方面造成严重的损失。突水是煤矿生产安全的主要灾害之一。在煤矿生产实践过程中, 提出一套合理的防治水措施, 以减少矿井正常涌水量, 对降低生产成本, 合理回收煤炭资源, 预防和消除矿井水对煤矿建设和生产的影响, 保证煤矿的安全生产具有重要的意义。

2 矿井突水的主要因素

据煤矿区水文地质特征、构造特征和开采情况等综合分析研究, 造成突水的主要原因有以下几种。

(1) 煤矿区的地质条件。

矿区的地质条件一般都比较复杂, 地下水源补偿丰富, 随着开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大, 水压逐渐升高, 突水威胁愈加严重, 最终酿成突水。如矿区内中奥陶统灰岩岩溶极为发育, 具有较多的溶孔、溶隙、溶洞和陷落柱, 含水层的导水性与富水性好, 煤层底板水压较大, 一般为20~50×105Pa, 有些矿井甚至超过50×105Pa。断裂构造极为发育, 当工作面揭露或接近具有较强导水性的断裂或构造破碎带时, 岩溶水或煤系灰岩水便沿断层上升溃入矿井。隔水层厚度不均, 个别地段平均厚度仅有10m, 较薄部位不能满足安全条件, 在矿压、水压作用下易发生突水。

(2) 工作人员的意识水平不高, 对于突水以前出现的预兆现象 (挂红、挂汗、煤壁变冷、顶板淋水加大、裂隙出现渗水等) 不了解, 遇到上述情况后没有及时停止工作, 最终导致水灾的发生。对断层的性质、落差、上下盘煤层含水层空间关系不清, 盲目掘进, 不重视突水预防而造成突水。井田与其周围的钻孔质量或管理不善造成突水。井田内各类小煤矿乱采乱掘造成突水。

(3) 井下防治水设施工程质量差或布设不合理造成突水。预测方法不够先进, 野外采集和数据处理存在一定的局限。防治措施不够完善, 对于一些突发的现象不能及时的判断和处理。

3 矿井突水防治

对于矿区的防治工作, 应该本着“以防为主, 防治结合”的原则, 要花大力气把工作放在“防”上, 因为与“治”比较起来, “防”不仅能最大限度的节省大量的人力物力财力, 而且能大大降低重特大事故的发生几率, 降低死亡率。

3.1 采掘前的突水预测

利用矿区已有的地质构造、突水水量、突水点位置、岩溶发育程度、放水试验数据、观测孔数据、水质等资料进行综合整理分析, 编制出不同块段的富水程度分布图, 并划出相对安全区和突水危险区。描绘出矿区或采区底板突水预测图。

3.2 采掘过程中的突水预测

在上面突水预测图的基础上, 对突水危险地段、易于突水的构造部位, 可采用钻探、放射性测量、物探等方法进行预测。钻探方法就是在安全的超前距内布设探水孔, 探测各薄层含水层的水压值与下伏厚层含水层的水压值进行比较, 如薄层水压值与厚层水压值接近, 则有突水危险。放射性测量主要是用测氛仪测量氛气含量来确定底板的导升高度及隔水层含水性。当底板有裂隙且富水性强时, 氛气含量增高。物探方法则是当采掘工作面的迎头或巷道底板接近含水、导水和富水性的破碎带时, 其工作面周围的气温降低、湿度大, 据此可用仪器监测工作面气温和湿度, 来预测突水。

3.3 井下防水

由于采掘工程破坏了岩层的天然状态, 降低了岩土的强度, 地表水、老窑积水以及含水层中的地下水就有可能在水压力作用下, 通过薄弱地段溃入井下, 这就需要直接在井下采取防水措施, 以消除或削弱地下水的威胁。所以说井下防水是保证矿井安全生产的第二道防线。井下防水措施主要包括探放水、留设防水煤柱、建防水构筑物等。

摘要：矿井突水现象在我国煤矿生产部门是普遍存在的, 特别是在华北、东北、华南尤为严重。因此我们不断分析研究各种突水现象的原因、机理, 总结矿井突水规律, 进行突水预测, 这对下一步煤矿安全生产具有重要的意义。

关键词：矿井突水,突水原因,突水防治