煤矿带压开采技术体系分析

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  摘 要 时代发展至今,煤矿开采生产的技术、设备以及环境等各个方面都得到了极大的改善,但煤矿生产的安全保障却依然是人们重点研究的问题,尤其是煤矿井下水灾害的防治,是人们所重视的一个焦点性问题。当前,有许多的技术都专用于煤矿地下水防治,在很大程度上为煤矿安全生产提供了保障,比如煤矿带压开采技术。而本文基于作者自身的实际工作经验,主要针对煤矿带压开采技术进行了体系分析,以期进一步提高煤矿生产防水治理的有效性,为煤矿生产的安全与煤矿经济效益的提升提供保障。
  关键词 煤矿;防水治理;带压开采
  中图分类号:TD745 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)18-0078-01
  1 煤矿带压开采概述
  带压开采具体说的是在煤矿井下煤层的开采过程当中,煤层底板含水层水头高于煤层底板标高,使煤层的底板受到来自水的压力,在这样的条件中进行煤矿开采生产工作就是“带压开采”,但是从本质上来看的话,它属于一种煤矿井下防水治理措施。在王作宇等人所著的《承压水上采煤》一书中对带压开采是这样认识的:从狭义上来讲,它所指的是在开采工作面受到底板突水的威胁时,所用来防水治理的措施,以保障煤矿生产安全;从宏观上来看,它所指的就是在煤层底板含水层水头高于煤层底板标高时,所进行的煤矿开采工作。
  2 煤矿带压开采技术体系分析
  从作者对煤矿带压开采的理解和认识上来讲的话,它是一种以煤矿地下水防治为核心,以保障煤矿安全生产为目的的一种煤矿开采生产方法,它主要包括了煤矿开采与地下水防治两方面的技术,并以此构成了“煤矿带压开采技术体系”。从国内外煤矿开采生产对底板突水的防治经验来看,煤矿带压开采技术体系主要包括了开采水文地质条件探查、开采水文地质条件评价和带压开采技术措施3个体系分支。
  2.1 煤矿开采水文地质条件探查
  煤矿开采水文地质与人们平时所说的普通水文地质有着一定的区别,它除了需要考虑到水文地质所涵括的所有因素以外,还要兼顾这些因素可能会对煤矿开采生产工作所产生的影响。所以,在实际的煤矿开采水文地质勘查的过程当中,所采取的手段、需要注意的内容也与普通的水文地质探查有着一定的差别,以下作者总结了几方面的要点。
  1)开采煤层底板破坏深度探查。有很多的原因均可能会影响到煤层底板破坏深度,比如原生裂隙发育状、底板的构造、底板的岩性,还有工作面空顶距距离、回采速度、工作面尺寸、采厚等等,主要的探查方法包括了底板应力应变测试、声波探查、以及现场钻孔压注水试验等等,这些方法均能探查清楚底板破坏深度。
  2)煤层底板构造探查。在进行煤层底板构造探查的时候,主要应当注意火成岩侵入体、裂隙密集区、隐伏陷落柱、断层等内容,主要所需采取的探查方法有物探、钻探等。
  3)煤层底板隔水层厚度和岩性的探查。不论是岩层的界面还是其具体的构造部位,都可能使底板的隔水层的某一部分成为含水层,因为从带压开采来讲,在实际的生产作业过程当中,不可能保证隔水层与预期的一样精准无误。所以在探查隔水层厚度的时候,除了地质年代、岩性等因素需要考虑在内之外,还要考虑到煤层底板各岩层的赋存状况,已经采动对隔水层的影响。
  4)富水性探查。在进行富水性探查的时候,主要根据钻孔的单位涌水量来判断,经常用到的探查方法包括井下放水试验、抽水试验以及化探、钻探、和物探等。
  5)力学参数和阻水系数探查。对于这一点的探查所主要可以采取的方法有钻孔梯度水压测试以及钻孔水力压裂法。
  2.2 煤矿开采水文地质条件评价
  1)煤层底板突水的危险性评价。这里说所的危险性主要有两个方向的意思,第一个评价煤层底板可能突水的几率有多大,第二个是煤层底板突水后会带来什么样的危害。针对第一个问题,主要采用的是突水系数或者双系数法来进行计算与评价,针对第二个问题所考虑的是涌水量。在相关的煤矿防治水规章条例中指出了突水系数的临界值,它成为了分析煤矿开采含水层威胁的重要依据。但客观来讲,通过突水系数来进行威胁评价的工作还有着一些不足,从近一点的研究来看,煤矿防治水规章条例中不应底板破坏深度存在于计算公式中。双系数法在突水系数之上进一步考虑进了带压系数,这进一步提高了危险性评价的有效性。所以在实际的煤层底板突水的危险性评价过程当中,最好是采用双系数法来进行煤层底板可能突水的几率计算,因为这相对于系数法计算和评价结果更加的准确一些。再讨论煤层底板突水量的问题,要想准确的计算与预测当前来说还不太现实,如今采用得最多的是比拟法,想要从理论上来推算的话较难。
  2)矿井防水、排水能力评价。对矿井井下的基本防水、排水要求,在相关的规章中都给出了非常明确的规定,所以应当将其作为主要的评价依据,来进行相关的评价工作,提高矿井防水、排水能力评价工作的有效性,这样才能保证开采工程措施能够正确、科学的做出规划与选择。
  3)对煤矿开采的水文地质做出综合性的评价。在进行综合评价的时候,一方面要考虑到矿井自身的防水、排水能力和突水危险性系数,另一方面还要考虑到其他的环境因素、经济因素等等,这样才能做出最安全的开采决策。
  2.3 煤矿带压开采技术措施
  1)主要的防水技术。煤矿带压开采主要的防水技术措施包括留设防水煤柱、设防水闸门、加大排水能力、疏水降压、底板隔水层加固与底板含水层改造还有底板防治水监测等等,具体的操作方法可以根据实际的煤矿生产条件来定。
  2)主要的开采技术。在带压开采中,开采技术是保障生产效率的主要途径,科学的开采技术不仅能够保障煤矿生产安全,更能够提高煤矿生产效益,可以选择的开采技术有短壁开采、条带开采、充填开采等。
  3 结束语
  时代发展,煤矿生产开采技术也在与时俱进,我们在增强煤矿的生产开采技术的同时,更要使煤矿生产安全技术走在前头,搞好煤矿井下水防治工作,以安全保障煤矿生产经济效益。
  参考文献
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