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水文地质勘探对煤矿防治水的作用

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摘要:煤炭是我国的重要资源,水灾是影响矿井安全生产的重要因素,通过地质勘探的手段,弄清矿井的水文地质情况,对于矿井水的防治工作具有重要意义。本文介绍矿井水灾的产生原因及相应的预防措施,为类似矿井的防治水管理工作提供参考。

关键词:水文地质勘探;煤矿;防治水

影响煤矿安全生产的五大灾害分别为水、火、瓦斯、煤尘和顶板。这五大灾害中排在第一位的就是“水”,井下发生水灾事故会造成严重的后果,大量生产设备因为被水浸泡而无法继续使用,严重时可能造成矿井无法继续生产。水文地质勘探技术是矿井防治水的重要技术,可大大降低水对矿井安全生产的影响。

1矿井水灾形成的原因及危害

矿井水灾是指煤矿企业在进行建井或回采过程中,地下水或地表水涌入采煤工作面,造成设备损坏、人员伤亡,严重影响正常生产活动[1]。

1.1矿井水灾形成的原因矿井水灾的原因主要是安全意识不牢固、思想麻痹,没有按照有关规程的规定进行地质勘探工作,主要原因包括:(1)在矿井生产过程中,没有严格按照设计标准进行回采,存在乱采乱掘现象,降低防水隔离煤柱尺寸,无法满足防水要求,造成矿井水灾。(2)矿井工程质量差,未对巷道进行有效支护,造成巷道塌落甚至冒顶事故,由于顶板的原因,沟通了导水裂隙通道,造成矿井水灾[2]。(3)排水设备的工作能力无法满足使用要求。正常情况下,井下应该配备三台水泵,一台工作,一台备用,一台检修,且水泵应该在20小时之内排干24小时涌出的水。(4)相关工作人员麻痹大意。矿井发生水灾事故前会伴随一定的征兆,如工作面湿润、有流水声等,但是相关人员未察觉或者察觉之后处理方法不当,最终造成矿井水灾。(5)未定期检查防水闸门的质量情况,因防水闸门质量原因造成矿井水灾。

1.2矿井水灾的危害水灾作为矿井五大灾害之一,会对安全生产造成巨大的影响,当井下发生水灾事故时,不但会造成矿井无法生产,还会造成大量的人员伤亡,危害主要包括:(1)人员中毒。在老空区中可能积聚了硫化氢、瓦斯等有毒有害气体[3],当老空区的积水涌入工作面后,有毒有害气体也会跟着进入工作面,如果矿井通风无法满足要求,工作人员吸入有毒有害气体会导致呼吸困难,严重的甚至造成死亡。(2)污染工作环境。井下工作条件恶劣,当井下发生水灾事故后,将井下的水排除之后,还会遗留一部分在巷道内,工作面及巷道内的湿度大,容易滋生有害细菌,影响工作人员的健康。(3)增加矿井生产成本。当工作面或顶板出现涌水后,为保证安全,必须将涌出的水排至地表,排水过程需要使用大量的电能,还需要安排专门人员进行管理,增加了生产成本,矿井涌水量越大,成本越高。(4)降低设备使用寿命。井下生产设备多为金属设备,由于水的存在,增加了井下空气的湿度,空气越湿润,对生产设备的腐蚀越大,降低了设备的使用寿命。(5)降低煤炭回采率。为了预防矿井水灾,需要留设宽度较大的防水隔离煤柱,造成煤炭资源的浪费,降低了煤炭的回采率。

2地质勘探在防治水工作中的作用及工作内容

2.1地质勘探的作用根据来源不同,可将矿井水分为地表水、老窑水、裂隙水、奥陶水、岩溶水,矿井在进行防治水工作时[4],采用的一个重要手段就是地质勘探。地质勘探在防治水作用主要体现在:①可以显著提高矿井防治水工作的质量;②可以降低采动对地下水的影响。根据勘探结果,调整生产方案,为矿井的安全生产保驾护航。

2.2地质勘探工作的主要内容通过地质勘探进行防治水时,需要从以下方面入手:①了解矿井的工程概况;②勘探井田范围内的水文地质特征[5]。在进行地质勘探时,首先应掌握矿井概况。由于煤层赋存条件差异较大,为保证安全生产,要进行详细的水文地质勘探。勘探重点包括:地表湖水的影响、矿井附近老空区积水的影响、主含水层的影响、奥陶纪灰岩的影响、断层导水性及矿井涌水量[6]。

3矿井防治水手段

3.1加强勘探工作开采时要按照“有疑必探,先探后采”的原则进行生产,打超前探空,确定采空区内是否有积水及积水量,判断是否会影响生产,确保安全后再进行施工。在进行采空区探放水时,关键是确定含水系数,以此来判断采空区的水头高度。实际生产中,通常根据工作面测量数据及以往的水文地质资料判断含水系数。

3.2井下放水试验井下放水试验是对水文地质勘探的有效补充,放水试验的目的是弄清水源的补给通道、补给来源及补给量,根据试验的结果制定相应的防水措施。常用的包括:留设放水煤柱、注浆堵水和打排放孔降低水压。放水试验具有成本低、实用性强、试验效果直观等特点,已经在淄博矿区、邢台矿区、永夏矿区、皖北矿区等多地使用。

3.3完善排水系统排水系统是煤矿生产的重要系统,必须保证排水系统的可靠。但是在建井过程中,施工单位可能会存在偷工减料的情况,没有严格按照设计要求进行施工,部分矿井水仓容量不满足要求,且未在水仓出口设置封闭门。煤矿企业应对排水系统进行检查,查看工程质量是否满足设计要求。

3.4建立有效的应急措施严格按照规程进行生产作业,可以避免灾害的发生,但因为工作人员的疏忽,可能导致灾害发生,煤矿企业应事先准备好应急措施,即使灾害发生,也能迅速冷静地处理,将灾害带来的损失降到最低。

4结束语

水灾是影响工作面生产的重要因素,地质勘探手段是预防矿井水灾的重要手段,本文分析造成矿井水灾的原因及水灾所带来的严重后果,并给出矿井防治水的技术手段,对于矿井防治水管理工作具有借鉴意义。

参考文献:

[1]史渊.煤矿水害事故分析与防治技术措施[A].创新推动新型煤炭工业体系建设和安全健康发展———2010年湘赣皖闽苏等多省(市)煤炭学会学术交流暨湖南省煤炭科技论坛论文集[C].湖南省煤炭学会,2010:2.

[2]牛仁亮,李振拴.山西省煤炭开采对水资源的破坏影响及评价[M].北京:中国科学技术出版社,2003.

[3]周韬,等.瞬变电磁法在煤矿水害防治中的应用[J].中国煤田地质,2012,10(02):165-166.

[4]王成绪.煤矿防治水理论与实践的思考[A].中国煤炭资源现状与勘探开发利用技术进展及环境保护———中国地质学会、中国煤炭学会煤炭田地质专业委员会2004年学术交流会论文集[C].中国地质学会,2004:4.

[5]张保国,等.混合投注截堵大流量过水煤巷机理与实践[J].中州煤炭,2013,20(5):158-159.

[6]郭启文.煤巷及采煤工作面突水快速治理配套技术[J].煤炭科学技术,2011,13(6):78-79.

作者:李成伟 单位:西安地质矿产勘探开发院有限公司

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