我國煤礦水體下安全采煤技術(shù)的發(fā)展及展望_圖文

1、 年全國煤礦水害防治工作座談暨技術(shù)研討會論文集 度提供了理論依據(jù)。并逐步形成了覆巖破壞規(guī)律綜 合研究技術(shù)體系【】和水體下采煤綜合研究技術(shù)體系 【】。目前，進(jìn)行綜放開采條件下覆巖破壞高度探測 研究的礦井越來越多，但迄今為止還缺少對于大多 數(shù)礦區(qū)都普遍適用的預(yù)計(jì)綜放開采條件下覆巖破 壞高度的計(jì)算公式，安全煤巖柱中的保護(hù)層尺寸的 選取也同樣需要做進(jìn)一步的工作。 （）水體下采煤的“三帶”理論體系已逐步形 成。以“三帶”為基礎(chǔ)的水體下采煤預(yù)可研理論已 形成基本完整的體系，為不同地質(zhì)、水文地質(zhì)條件 的水體下采煤預(yù)可研的設(shè)計(jì)提供了方法。其中比較 典型的是露頭煤柱設(shè)計(jì)理論與方法【】，已納入鏟三 下”采煤規(guī)程并

2、應(yīng)用多年；放項(xiàng)煤開采條件下的 露頭煤柱設(shè)計(jì)理論與方法也已初步形成，其中保護(hù) 層厚度的選取準(zhǔn)則以及所采取的開采技術(shù)措施和 防水安全措施等都具有新的特點(diǎn)【】。此外，近年來 又研究了松散含水層條件下發(fā)生潰砂的臨界條件 及其預(yù)計(jì)理論，為實(shí)現(xiàn)松散含水層條件下變防水煤 柱為防砂煤柱安全開采提供了理論基礎(chǔ)。 （）提出并完善了水體下采煤覆巖分類的方 法【們。以往在水體下采煤的覆巖分類中，一般都是 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來定性評價，其結(jié)果往往是因人而異，有 時也采用巖石單軸抗壓強(qiáng)度分類法進(jìn)行參考，但由 于其分類指標(biāo)單一，常常不能正確判定覆巖的類 型。所以，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了水體下采煤的實(shí)際需要。 為此，提出了水體下采煤覆巖類型的多

3、因素多指標(biāo) 分類法。它較充分地考慮了水體下采煤的特點(diǎn)和要 求，實(shí)現(xiàn)了覆巖分類的定量化，分類指標(biāo)全面，代 表性強(qiáng)，而且還具有獲取參數(shù)方便、分析結(jié)果可靠、 人為干擾因素少、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地滿 足水體下采煤的實(shí)際需要。該方法在山東兗州、龍 口礦區(qū)以及內(nèi)蒙赤峰建昌營煤礦等得以驗(yàn)證。為水 體下采煤技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)的推廣應(yīng)用提供了便利。 （）放頂煤開采是一種高產(chǎn)高效的采煤技術(shù)， 近年來得到了迅速發(fā)展和普及，在水體下采煤領(lǐng)域 的應(yīng)用也越來越廣泛。但由于水體下放頂煤開采的 成功試驗(yàn)和推廣應(yīng)用僅局限于部分礦區(qū)，尚不足以 代表全國各類礦區(qū)的普遍情況，加之對放項(xiàng)煤開采 的特殊性所產(chǎn)生的某些變異規(guī)律及特點(diǎn)的研

4、究與 認(rèn)識尚不全面，所以，在新修訂的“三下采煤 規(guī)程中規(guī)定，放頂煤開采方法在水體下采煤領(lǐng)域 尤其是留設(shè)防砂及防塌煤柱條件下的應(yīng)用還必須 要遵循試驗(yàn)開采的程序，放頂煤開采的覆巖破壞預(yù) 計(jì)及保護(hù)層選取方法等還都尚未納入“三下”采 煤規(guī)程，對此仍需不斷研究和豐富。鑒于在水體 下實(shí)現(xiàn)放頂煤安全開采較分層開采有更大的風(fēng)險 和難度，所以，需要深入研究放頂煤開采的覆巖破 壞規(guī)律、不斷加強(qiáng)預(yù)測理論與方法研究、優(yōu)化水體 下放頂煤開采設(shè)計(jì)、規(guī)范水體下放頂煤開采工藝、 制定切實(shí)可行的水體下放頂煤安全技術(shù)措施以及 建立可靠的安全監(jiān)測系統(tǒng)等，才可以有效地避免或 減少水體下放頂煤開采的風(fēng)險和更加經(jīng)濟(jì)合理地 實(shí)現(xiàn)安全開采。

5、尤其是在采空區(qū)水體下采用綜放開 采方法時，仍應(yīng)進(jìn)行充分的分析論證，如大同礦區(qū) 同忻礦侏羅系采空區(qū)水體下綜放安全開采的可行 性分析論證。 涌水量預(yù)計(jì)理論及方法的探索 近年來開展了孔隙裂隙巖體與滲流特征研究 ，為促進(jìn)工作面涌水量預(yù)計(jì)這一世界難題的解決 進(jìn)行了必要的探索。此外，由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷豐富， 在實(shí)際工作中應(yīng)用類比法等計(jì)算方法所得出的預(yù) 計(jì)結(jié)果與實(shí)際情況的符合率更高。 特殊地質(zhì)采礦條件下頂板水害問題的認(rèn)知 程度及防治水平不斷提高 我國地大物博，礦產(chǎn)資源十分豐富，煤層賦存 條件千變?nèi)f化，除靠近灰?guī)r強(qiáng)含水體尤其是奧陶系 灰?guī)r強(qiáng)含水體開采時存在著較嚴(yán)重的安全威脅外， 某些特殊地質(zhì)采礦條件下發(fā)生的突水

6、災(zāi)害則更讓 人心有余悸。特殊地質(zhì)采礦條件下發(fā)生的頂板水害 一般都有一個共同的特點(diǎn)，就是大都具有特殊性、 偶然性、隱蔽性、突發(fā)性，往往有背常理，不易被 人察覺，有時甚至超出現(xiàn)有技術(shù)、知識水平的認(rèn)知 程度，較難預(yù)測，令人防不勝防。所以，更容易釀 成災(zāi)害，損失更加難以預(yù)測，后果常常觸目驚心， 教訓(xùn)極為慘痛。因此，研究解決特殊地質(zhì)采礦條件 下的水害問題，對于保證礦井安全有序開采具有十 分重要的現(xiàn)實(shí)意義，其技術(shù)難度也更大，任務(wù)更艱 巨。近年來，對該類條件下頂板水害的認(rèn)知程度和 防治水平也在不斷提高。 高水壓松散含水層原生縱向裂隙發(fā)育覆巖的 異常突水及其防治 以往的松散含水層水體下采煤實(shí)踐中，一般 開采深

7、度較淺，含水層水頭壓力較低，或者松散含 第頁 年全國煤礦水害防治工作座談暨技術(shù)研討會論文集 水層底部賦存一定厚度的粘土隔水層，或者松散含 水層水體的富水性較弱，或者基巖風(fēng)化帶基本上是 隔水的，或者基巖中的原巖裂隙尤其是高角度縱向 原巖裂隙不發(fā)育，所以，在設(shè)計(jì)安全煤巖柱時一般 不考慮含水層水頭壓力作用問題。但近年來在松散 含水層水頭壓力達(dá)到以上和開采煤層上覆 煤系基巖中原生縱向裂隙發(fā)育條件下采用綜合機(jī) 械化采煤方法開采時，留設(shè)的防水煤柱尺寸均是按 照“三下”采煤規(guī)程的規(guī)定選取的，卻發(fā)生了 突水并淹沒礦井的異?，F(xiàn)象。如位于安徽省宿南礦 區(qū)的祁東煤礦就發(fā)生了首采工作面實(shí)際最小防水 煤柱垂高較原設(shè)計(jì)大

8、條件下十分罕見的異常突 水現(xiàn)象【。該類條件下采煤工作面突水淹井的慘痛 教訓(xùn)表明，隨著采深加大，含水層水頭壓力增高， 尤其是覆巖中高角度裂縫發(fā)育、隔水性能較差等條 件綜合作用下，覆巖破壞高度將異常加大，破壞程 度異常加劇，安全開采所需的實(shí)際保護(hù)層厚度也明 顯增大，必須針對具體條件因地制宜地進(jìn)行水體下 安全采煤設(shè)計(jì)，開展相應(yīng)的研究觀測，制定切實(shí)可 行的防水安全技術(shù)措施，以確保安全合理開采。 大面積老空積水區(qū)的突水危害及其防治途徑 廢棄礦井關(guān)閉或由于其它不得已的原因而導(dǎo) 致礦井關(guān)閉后，往往形成大面積的老空積水區(qū)，一 旦發(fā)生突水，其損失往往異常慘重。尤其是當(dāng)面積 較大、水頭壓力較高的老空水體直接位于急

9、傾斜煤 層上方時，其所構(gòu)成的水害威脅將更為嚴(yán)重。近年 來該類災(zāi)害發(fā)生較多，如廣東大興煤礦由于急傾斜 煤層發(fā)生抽冒引起防水煤柱失效而造成的老空積 水體突水淹井災(zāi)害就十分典型。防止該類水體突水 應(yīng)從處理和隔離水體兩個方面入手。設(shè)計(jì)新區(qū)開采 時，應(yīng)充分認(rèn)識該類水體的危害，采取可靠的、切 實(shí)可行的安全防范措旌，尤其是對于急傾斜煤層的 順層抽冒問題應(yīng)給予高度重視。 。離層帶蓄水的危害及其防治途徑 離層是指巖層順層面脫開的現(xiàn)象。它是由于所 采煤層上覆巖層的非同步沉降而產(chǎn)生的¨。在某些 特定條件下，離層帶會發(fā)育較明顯并蓄積一定體積 的地下水，當(dāng)受到采動破壞性影響波及時，往往會 發(fā)生突水災(zāi)害，如淮北

10、礦區(qū)海孜煤礦就發(fā)生了一例 十分罕見的瞬時突水量高達(dá)的頂板離層 帶突水災(zāi)害【。離層帶蓄水并發(fā)生突水災(zāi)變的現(xiàn)象 表明，隨著采動覆巖內(nèi)離層空間的形成，也存在著 離層帶蓄水現(xiàn)象，當(dāng)條件具備時還會引發(fā)突水災(zāi) 變，其水勢兇猛，衰減較快，表現(xiàn)特征有如老空突 水，不易察覺，難以預(yù)測。防止離層帶突水主要應(yīng) 從防止離層帶蓄水方面入手，應(yīng)采取切實(shí)可行的安 全防范措施。 特殊地質(zhì)采礦條件下頂板水害問題的思考 特殊地質(zhì)采礦條件下項(xiàng)板水害的發(fā)生雖然有 其不易被人察覺和令人防不勝防等特征，但其人為 因素也不可忽視。這主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)工作不足、犯 經(jīng)驗(yàn)主義的錯誤、相關(guān)知識不夠、防范意識不強(qiáng)、 存在僥幸心理等幾個方面。 項(xiàng)板水害

11、問題實(shí)際上就是水體下采煤的安全 問題。水體下采煤安全與否，不單純是一個技術(shù)問 題，更是一個涉及到設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研究以及管理等 多個方面的綜合性問題，并貫穿于礦井設(shè)計(jì)、建設(shè)、 生產(chǎn)甚至礦井報廢后的整個過程中。所以，嚴(yán)把“三 關(guān)”，即在設(shè)計(jì)中嚴(yán)把技術(shù)關(guān)、在管理中嚴(yán)把審批 關(guān)、在生產(chǎn)中嚴(yán)把落實(shí)關(guān)，對于確保水體下壓煤的 安全合理開采有著至關(guān)重要的作用。 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、審批環(huán)節(jié)及貫徹落實(shí)環(huán)節(jié)在水體下 安全采煤中起著舉足輕重的作用。這是因?yàn)?，搞?水體下采煤設(shè)計(jì)是正確解決水體下壓煤問題和確 保礦井安全合理生產(chǎn)的基本前提。一個好的設(shè)計(jì)是 保障礦井安全合理建設(shè)和生產(chǎn)、防止發(fā)生災(zāi)害性事 故、確保水體下采煤工作順利的最

12、基本保證，而一 個不合格的水體下采煤設(shè)計(jì)則后患無窮。因此，要 在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)嚴(yán)把技術(shù)關(guān)；有關(guān)上級在管理過程中把 好審批關(guān)是正確解決水體下壓煤問題和確保礦井 安全合理生產(chǎn)的重要屏障。我國煤層賦存條件十分 復(fù)雜，地質(zhì)采礦條件干變?nèi)f化，從事水體下采煤技 術(shù)工作的專業(yè)人員對有關(guān)知識的掌握程度和處理 有關(guān)問題的能力大小不一，從事水體下采煤技術(shù)研 究及設(shè)計(jì)的有關(guān)單位和機(jī)構(gòu)的資質(zhì)和實(shí)際水平高 低有別，存在水體下采煤問題的煤礦企業(yè)的管理水 平、技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、抗災(zāi)能力、井下作業(yè)人 員素質(zhì)以及周圍環(huán)境等存在著明顯差異，煤礦管理 者自身的知識水平以及對水體下采煤問題的災(zāi)害 性后果和管理的重要性的認(rèn)知程度等也參差不

13、齊， 面對如此復(fù)雜的局面和諸多問題，都需要上級管理 部門統(tǒng)協(xié)調(diào)和管理。因此，審批環(huán)節(jié)在水體下采 煤中的作用不容忽視；完善的生產(chǎn)管理、對安全隱 第頁 年全國煤礦水害防治工作座談暨技術(shù)研討會論文集 患的充分重視和清醒認(rèn)識以及切實(shí)可行的安全技 術(shù)措施等是確保礦井安全生產(chǎn)的重要保證和關(guān)鍵 環(huán)節(jié)。所以，貫徹落實(shí)環(huán)節(jié)在水體下安全采煤中的 作用是最直接的、最重要的。貫徹落實(shí)的關(guān)鍵是要 體現(xiàn)在行動上，而且要注意發(fā)現(xiàn)和解決新問題。 學(xué)技術(shù)年第卷（第期）：； 【】康永華等試論水體下采煤的綜合研究技術(shù)體系煤礦 開采年第期（總第期）：； 【】幽天糾露頭煤柱優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與技術(shù)北京：煤炭工 業(yè)出版社年： 【 ， ， 參考文獻(xiàn)： 【】康永華等興隆莊煤礦提高回采上限的試驗(yàn)研究煤炭 學(xué)報年第卷（第期）： 【】康永華等巨厚含水砂層下項(xiàng)水綜放開采試驗(yàn)煤炭科 學(xué)技術(shù)年第卷（第期）：； 【】申寶宏等厚含水松散層下留設(shè)防砂煤柱綜放開采方法 適應(yīng)性研究煤炭科學(xué)技術(shù)年第卷（第 期）： 】康永華等煤礦井下工作面突水與圍巖溫度場的關(guān) 系北京：煤炭工業(yè)出版社年； 【】劉秀娥等程序在覆巖破壞規(guī)律研究中的應(yīng) 用煤礦開采年第期（總第期）：； 【】康永華采煤方法變革對導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育