综采工作面底板隐伏导水陷落柱防治水技术研究

综采工作面底板隐伏导水陷落柱防治水技术研究

侯明明

台头前湾煤业有限公司 山西省临汾市 042100

摘要：陷落柱会给煤炭正常开采带来不利影响，具体体现在:陷落柱造成煤层不连续，陷落区内及周边部分岩石会代替原有煤层;陷落柱是瓦斯、水等存储、运移通道，采掘作业面推进至陷落柱时会产生安全威胁;陷落柱会影响煤质，给采掘作业面顶板管理带来影响。由于陷落柱附近煤岩体较为破碎，是良好的导水通道，当煤层底板存在承压含水层且发育有隐伏陷落柱时，受到采掘影响底板承压水可能会从陷落柱沿着采动裂隙向回采空间涌出，给采面正常生产带来威胁。基于此，本篇文章对综采工作面底板隐伏导水陷落柱防治水技术进行研究，以供参考。

关键词：综采工作面；底板隐伏导水陷落柱；防治水；技术

引言

煤炭资源是我国经济建设中十分重要的能源之一，在很多领域发展中都会用到煤炭资源。在进行煤炭资源开采时，经常会遇到水害问题，尤其是近几年煤矿开采的不断深入，使得煤矿采空区很容易出现积水，并伴随着陷落柱等问题，对煤矿生产的安全带来了极大危害。在这种情况下，做好煤矿防治水工作，是一个十分关键的问题。

1综合物探方法的概述

（1）地面三维地震技术的应用。煤矿经过开采时，不管是煤层，还是旁边的岩石都处于稳定状况，并且煤层与岩石的波阻抗是存在差别的。在煤矿探测过程中，煤层的厚度大于1m后，会为探测仪器形成一个反射波，便于煤矿位置定位。同时如果出现了相应的地质灾害，就有可能对煤层造成破坏，从而引发仪器探测的反射波强度不够，有时还会出现反射波消失的情况，工作人员借助反馈的这些信息就会准确的判断哪些地方属于采空区、哪些地方有陷落柱。陷落柱是一种胶结物，其主要是由于底层塌陷物形成的，具有组合松散、密度比较小等特点。由于塌陷物是陷落柱的主要成分，而各种塌陷物在排列、大小等方面存在差别，从而造成了陷落柱的成分也有所差异。同时陷落柱附近经常含有砂岩、泥岩等物体，这些物体不管是在密度上，还是在组成上都比较相似，加剧了陷落柱的查看难度。通过地面三维地震技术的使用，可以确保验证孔资料与解释成果一致，辅以技术人员的验证，能为煤矿企业生产提供真实、准确、正确的地质信息资料，这样煤矿企业就能结合这些信息把握地下状况，从而明白地质开采中存在的问题，并制定相应的预案，从根本上规避重大水害事故的发生。（2）瞬变电磁法。在矿井中应用不接地线圈，对一次脉冲电磁场的间歇期间进行发射，接着二次应用不接地线圈对涡流场进行观测，根据二次涡流场的空间分布规律对矿井地质进行探测。在探测过程中所采用的方法如下：首先在矿井巷口中安置一个线圈，让其在电流的作用下产生电磁场，并使所探测的目标体发生感应电流；其次当电流断开之后，感应电流呈损耗状态，其损耗的过程经过早期、中期和晚期三个阶段。早期的电磁场损耗较快，而晚期的电磁场损耗趋于缓慢。根据晚期阶段的变化，对二次场的时间变化进行不同程度的研究。在矿井中，电磁场分布呈空间形式，地下感应电流环带分布情况。根据图可知，矿井中的沉积序列一般不容易分散，而且在横向上其导电性能的分布也较为均匀，在纵方向上的变化规律也较为稳定。如果地层呈完整的状态或者其构造破损而且不富含水时，将使电阻率增加，从而引起较弱的涡流场；如果地层构造破损但富水时，电阻率降低，从而引起较强的涡流场。通过上述分析，总结出：当煤底板、顶层和发掘前方存在裂缝、塌落及断层等地质构造时，不管地层构造是否含有水，在一定程度上都会打破地层在横向上和纵向上的电流的流动规律，这种变化的发生，有效促进了瞬变电磁探测工作的进行。

2煤矿水害的发生原因分析

（1）矿井水来源不明。很多矿井水害的发生多与矿井水来源不明有关。很多时候，不能搞清矿井水的来源，只能通过排水来进行水害防治。这种方法虽然能在短时间起作用，但长远来看存在较大的安全隐患。造成这种情况的原因有两方面：a)很多煤矿的水文地质勘探技术落后，导致勘探的结果有限；b)缺乏专业的水文地质勘探人员，无法根据勘探数据进行准确判断。因此，搞清矿井水的来源对于矿井水害防治十分重要。在防治水开展过程中，准确的水文地质资料是防治水成功的关键。然而很多煤矿水文地质资料的准确性较差，一方面是由于未充分认识到水文地质资料的重要性而采取了粗略的勘探方式，另一方面可能是由于未充分考虑到水文地质资料的时效性，即在开采过程中水源会随着开采条件的变化而改变。（2）缺乏有效的防治水理论。现在缺乏有效的防治水理论。这是由于：a)煤矿水害发生的原因是多方面的且类型不同，这使得很难系统地掌握煤矿水害的发生机理。b)在开采条件发生改变时，水的流动方式和赋存方式也会发生改变，使得分析煤矿的水害存在较大的困难。此外，地质条件的复杂性是难以形成有效的矿井水害防治理论的主要原因。如果不清楚矿井水害的发生机理，那么水害防治很难有实际的效果，甚至诱发一些矿井水害。

3综采工作面底板隐伏导水陷落柱防治水技术对策

1）大气降水和地表水防治措施主要有排、疏、堵、填、蓄、查六种。必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗水情况、疏水能力和有关水利工程情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。根据国家有关文件精神及上级煤炭主管部门对“季三防”的要求，编制《“雨季三防”应急预案》，根据预案的内容开展“雨季三防”的防治水工作。2）加强水文地质工作，随时对井下的涌水情况及其变化作观测记录，设立台账，根据涌水量变化情况，做好探放水工作，以保证井下安全生产。随着开采范围及深度的增加，矿井涌水量会增大，建议矿井及时对排水系统进行检测、改造，确保排水系统能满足矿井排放水要求，若排水系统不能满足排水能力需要，应立即增加水泵、扩大水仓，确保排水系统能满足矿井排放水要求。避免因受隐伏断层、陷落柱等构造的影响，在井下采掘过程中可采用矿井瞬变电磁等方法探测巷道前方顶底板的隐伏含水断层、陷落柱及其含/导水性情况，并采取相应的防治措施，防止构造裂隙受采掘扰动的进一步扩张从而成为导水通道，导致沟中洪水及顶底板含水层水通过构造通道进入煤层，造成水害事故。3）根据该矿采掘规划，井田内及周边煤矿积水对未来三年开采影响不大。但在采掘中应严格按照《煤矿防治水细则》的要求，编制专门的探放水设计，严格按照设计采用物探、钻探相结合的方法，执行探放水作业，坚持“预测预报、有掘必探、有采必探，先探后掘，先探后采”的原则，以保证安全生产。4）建立完善水害应急救援预案。必要时增置排水设备，定期对设备进行检修，保证设备完好，以提高抢险救灾能力和效果。要储备足够的抢险物资和设备，确保抢险救灾时能够及时到位并发挥作用。

结束语

总而言之，矿井开采的煤田水文地质较为复杂，经过前提探测发现综采工作面底板存在有隐伏陷落柱，该陷落柱与底板承压含水层存在水力联系。为了确保综采工作面回采安全，加强防治水技术管理十分重要。

参考文献

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