煤矿开采过程中底板突水及防治措施

煤矿开采过程中底板突水及防治措施

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济宁矿业集团有限公司霄云煤矿山东济宁272000

摘要：防治水工作在煤矿采煤过程中非常重要。其危害性仅次于瓦斯突出事故，针对存在水患矿井，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水，如果要想预防矿井底板突水，首先要弄清矿井底板突水的机理和原因，其次弄清矿井水分布特征以及突水的主要影响因素，从而进行防治。

关键词：煤矿开采；底板突水；防治

引言：文章主要针对我国煤矿开采过程中出现的底板突水问题为切入点，重点提出了详细的防治措施，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

1.煤矿开采过程中底板突水机理、原因及防治措施

我国某地区煤田的煤炭资源正在日趋紧缺，而国内建设对矿产资源的需求逐年增加。其中的石炭—二叠系煤田，煤层厚度相对稳定，煤质资源优良，为缓解该煤田资源匮乏，尽最大可能多地进行开采，该区域矿井将逐步向深部延拓，更要开采受水威胁较为严重的下组煤，尤其矿井开采受底板灰岩裂隙岩溶水的威胁较为严峻，因此弄清该煤田区域矿井水分布特征以及下组煤底板灰岩富水性与突水机制是必须要去做的。

1.1矿区综合水文地质特征

太原组灰岩自北向南含水性由弱到强，华北断块内黄淮平原新生界松散沉积层下部的河流相和山麓冲积相砂砾含水层，是矿井充水的重要水源。石炭—二叠纪煤系的基底基本是中奥陶统碳酸盐岩，寒武奥陶碳酸盐岩是区域富水性最丰富的含水层，其是造成矿井水危害的主要水源之一。下伏本溪地层，下段为页岩、砂岩、砂质页岩，底部为粘土层，其具有隔水性；中间部分厚层页岩夹着砂岩，也具有相对隔水；上段为砂岩、灰岩及砂质页岩。综合分析认为：该采场的矿床为多层含水层以及立体充水地质结构，分别存在于以下含水层：（1）中奥系含水层组：溶蚀裂隙发育以及原始节理，其承压水头高，富水性强，该含水层是上覆煤层开采隐患较多的底板突水水源。（2）煤系含水层组：具有地表水体补给或强含水层的群岩溶含水层，厚层状的砂岩裂隙充水层，一般都具有高承压的水头，易造成突水事故。（3）松散孔隙含水层组：华北型煤田下组煤普遍受奥灰强岩、底部太灰溶含水层的影响，会造成大量压煤[1]。

1.2底板矿井水分布

石炭—二叠岩溶裂隙水害区，灰岩含水层富水性强，矿床水文地质条件复杂且底板岩溶水危害严重。煤田分布范围遍及京、津、晋、豫、鲁、冀的全境，陕、苏、皖的北部，内蒙古、辽、吉南部，宁、甘东部（见图表1）。中奥陶和岩性在石炭—二叠系岩溶裂隙水害区有较明显的南北区别，影响岩溶发育分布以及含水性的强弱。中部以含石膏的碳酸盐岩为主，岩溶发育，含水性较强。北部则主要为厚层纯灰质岩，不含石膏，白云岩含量较少，岩溶甚为发育，含水性强。南部厚度较薄，不含石膏沉积，白云岩为主，岩溶不甚发育，含水性弱。

图表1.受水威胁储量和总储量对比表：

2.矿井底板突水机理

石炭—二叠系煤层，较多沉积在奥陶系灰岩之上；如果发育的构造使其与下伏含水层取得相关的水力联系，那么受到奥灰岩溶水的威胁将会变大，因此水害易表现为底板突水事故（见图表2）。因此，弄清楚煤田采区岩层的水文条件、测算矿井水分布及规律、系统分析其诱发因素对煤炭开采中防治水实施至关重要。矿井突水一般是多原因产生的，其主要影响因素有：底板含水层的富水性和水压力：底板含水层含水越多，压力越大，越容易造成突水事故。煤田地质构造：该区域地层受到较为强烈的构造作用[2]，由张剪性、张裂性断裂和陷落柱诱发的发育作用；易受采动影响，形成突水事故。底板隔水层厚度：隔水层的厚度决定其承压能力，因此，隔水层越厚，其发生突水事故的可能性越小。开采技术条件：在煤矿正常开采过程中，容易对地质构造造成破坏，从而导致底板突水。另外结构和开采方式不同也会对其形成影响。

图表2.部分煤田发生主要底板突水事故汇总表：

3.开采中煤层底板突水防治技术

“疏水降压”和“注浆堵水”是煤矿开采过程中防治水的两大技术措施和手段。防治水的解决有很多种技术方法，其根本要依据对水文地质条件的详细了解。而其构造的突水特征（水源、通道、强度）是对疏水降压和注浆堵水2种方法进行选择的基础和依据。在判别过程中，模糊计算法、灰色系统理论法、多元统计法都已形成，且在具体应用上已经取得显著效果。通过钻孔雷达在对水源和通道上能够得到详细探测。在注浆堵水实施方案中，人工受控法、人工造缝技术等方法得到了长足应用，并且逐步形成了连续灌浆系统[3]。

结论：

简而言之，在煤矿开采过程中水害是五大自然灾害之一。而水害中，矿井底板突水发生相对较多，通过对取样煤矿的水文地质及各年来矿井底板突水情况的摸排，找寻煤矿井底板突水机理，制定在煤矿开采过程中底板突水的防治措施。

参考文献：

[1]张铁岗.矿井水害防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，2017.

[2]武强，煤矿防治水规定释义[M].徐州：中国矿业大学出版社，2019.

[3]时效功，李士成.煤矿常见灾害的预防与治理[M].徐州：中国矿业大学出版社，2016.