摘 要:礦井水害是威脅安全生產(chǎn)的重要災(zāi)害類型,分析和研究礦井水害類型及原因?qū)τ邡Q崗礦井水害治理具有重要意義,本文主要從宏觀層面分析當(dāng)前礦井水害的主要類型,對發(fā)生的原因和特點進行歸納和總結(jié),通過具體事例列出幾種主要防治水措施,對鶴崗礦井水害防治具有一定的參考價值。
關(guān)鍵詞:礦井水害; 防治技術(shù)
1.引言:
鶴崗礦區(qū)位于黑龍江完達山脈北麓的三江平原西部,即東北平原東北部。第四紀以來一直處于緩慢下降過程,沉積了較厚的礫砂和以砂為主的第四紀松散物質(zhì),地形較為平坦,給大氣降水就地滲入補給地下水的匯集創(chuàng)造了條件。鶴崗盆地地處小興安嶺東南支脈向北延續(xù)的低山丘陵地帶,總體地勢西北高、東南低。鶴崗含煤盆地西北部低山丘陵區(qū)的各種弱滲透性地層、巖漿巖體出露,接受大氣降水補給,盆地內(nèi)大氣降水通過粘土層入滲、河流滲漏補給下部的第四系、新近系裂隙孔隙水或間接補給基巖裂隙水。
2.礦井主要水害分析
危害鶴崗礦區(qū)安全生產(chǎn)的水害主要有地表水、老空水、礫巖水,不同水害發(fā)生原因及水害特點不同,但是對煤礦安全生產(chǎn)都存在巨大的威脅。
2.1地表水威脅
隨著當(dāng)前“三下”開采理念的深入,水下安全開采已經(jīng)成為煤礦安全開采研究和分析的重點,那么地表水防治非常重要,特別是雨季地表水危害煤礦安全生產(chǎn)主要有兩方面。第一,地表河流在雨季水位上漲,達到一定程度會出現(xiàn)直接倒灌礦井中,造成淹井等危害(見圖2-1);第二,由于煤礦開采附近形成很多采空區(qū),采空區(qū)下陷后大多形成一定規(guī)模的湖泊,雨季到來時,經(jīng)過大量雨水的匯集,超過采空區(qū)的承載能力,采空區(qū)相當(dāng)于導(dǎo)水通道,灌入礦井,造成重大危害。(見圖2-2)
2.2老空水威脅
老空水又稱老窯水,這種老窯水主要是指在由于過去的一些煤礦開采,包括我們國有自己的煤礦的開采,包括一些地方小煤窯的開采,開采完以后遺留下一部分采空區(qū),老窯水的水害事故主要有這么幾大特點:一個特點就是突發(fā)性,因為老窯水不是一種賦存于地下介質(zhì)的含水層的水,它就是一個小的地表水體,所以一旦采掘工程觸及它,它就會以潰入的方式突然涌入到井下。第二特點就是由于這種高度還原環(huán)境,老窯積水里面往往富含有一些硫化氫的氣體,而且硫化氫氣體的濃度非常高。有些老窯水沖入之后,這種硫化氫氣體由于濃度比較高,有時候也會給現(xiàn)場的接觸的工人造成一些窒息性的死亡或者傷害。
2.3礫巖水威脅
礫巖水對鶴崗礦區(qū)安全生產(chǎn)起到嚴重威脅,水源主要來自石頭廟子組礫巖含水層。該含水層與下覆3號煤層間距30-70米,采空區(qū)裂隙可以溝通礫巖含水層,鶴崗礦區(qū)的益新煤礦、振興煤礦受礫巖水的威脅程度最大,而且這兩個礦井?dāng)鄬颖容^發(fā)育,斷層帶富水性強,對煤礦安全生產(chǎn)影響強烈。如振興煤礦2013年3月11日北部區(qū)三水平18層中部區(qū)左一段工作面回風(fēng)道,發(fā)生“泥石流”災(zāi)害,礫巖水伴隨著鵝卵石以及泥沙瞬時潰入井下,造成巨大損失;同年7月16日益新煤礦四水平南一石門3號煤層發(fā)生涌水災(zāi)害,涌水量最高達到1438.2m3/h,后期水量呈緩慢衰減趨勢。
3.礦井防治水技術(shù)
礦井防治水目的就是防止礦井水害事故發(fā)生,保證礦井安全生產(chǎn)的前提下使煤炭資源得到充分合理的回收。針對水患,鶴崗礦區(qū)認真執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,落實預(yù)防為主、防治結(jié)合的方針,根據(jù)不同水文地質(zhì)條件,采取不同方法予以防止。
3.1地表水防治技術(shù)
(1)加強雨季三防工作:鶴崗礦區(qū)與氣象部門合作,建立了防范暴雨的預(yù)報、預(yù)警、預(yù)防和應(yīng)急救援工作機制,建立雨季巡視制度和組織機構(gòu)。
(2)加強清淤工作,對礦區(qū)內(nèi)排水溝渠徹底清挖,加固河堤,嚴禁將矸石、垃圾等雜物堆放洪水可能沖刷地段,保證河道、排水溝渠暢通。
(3)回填地裂縫:地裂縫相當(dāng)于導(dǎo)水通道,地裂縫回填不好,容易將地表水、含水層水導(dǎo)入井下,釀成大患,所以必須將地裂縫回填壓實。
(4)采空區(qū)塌陷區(qū)治理:主要采用兩種方法治理,一種方法是采用排水,對于塌陷區(qū)積水較少,面積較小的可以修筑暗渠或用水泵,將塌陷區(qū)積水排出;另一種方法是回填綠化,對于塌陷區(qū)面積較大,標高較低,難以使用排水系統(tǒng)的情況下采用回填,回填壓實后的標高要高于附近標高,保證回填后雨季無積水,防止形成暗河,造成二次隱患。
3.2老空水防治技術(shù)
采空區(qū)水患往往來勢兇猛,尤其是老窯水、舊巷水,這些積水時間長,并伴有有害氣體,給人的生命和和煤礦安全生產(chǎn)帶來巨大威脅,因此,采取以下幾點措施防治水害的發(fā)生。
(1)做好礦井水文地質(zhì)工作和對照工作:水文地質(zhì)工作是各項防治水工作的基礎(chǔ)和依據(jù),掌握礦區(qū)水文地質(zhì)資料,認真核對井上下對照圖,查明老窯、舊巷位置及積水情況。
(2)井下探放水:采用物探、化探和鉆探等綜合手段探測老窯水邊界防隔水煤(巖)柱破壞狀況,可能透水地段通過物探手段探測富水異常區(qū),鉆探驗證排除患。另外工作面必須堅持打超前鉆,有效距離不得小于20米,當(dāng)工作面接近導(dǎo)水?dāng)鄬印⑺畟}、舊區(qū)、舊巷、灌漿區(qū)、防隔水煤柱時,必須制定措施,完成探放水工作。
(3)注漿堵水:注漿堵水就是將預(yù)先配置好的漿液壓入巖層空隙、裂隙中,使其擴散、凝固和硬化,使巖層具有較高強度、不透水性,從而達到隔斷補給水源的目的,這也是防水重要手段之一。鳥山煤礦就是一個成功的案例,鳥山煤礦建設(shè)立井時,立井附近充水?dāng)鄬虞^發(fā)育,單采用排水方法既不經(jīng)濟也不現(xiàn)實,更不能使保證井筒的穩(wěn)固性,于是采用了注漿堵水的方法,不僅隔斷補給水源,也加固了井筒。
(4)防水煤(巖)柱留設(shè):為防止地表水、含水層水和老窯水通過斷層或裂隙導(dǎo)入井下,按照《煤礦安全規(guī)程》留設(shè)煤(巖)柱,并保證煤(巖)柱的完好,不準開采。
3.3礫巖水的防治
礫巖水嚴重威脅鶴崗礦區(qū)的安全生產(chǎn),防治礫巖水刻不容緩。為此鶴崗礦區(qū)與中煤水文地質(zhì)局共同研究礫巖水賦存情況,在南山、益新、振興煤礦地面施工水文孔,通過益新煤礦井下打放水鉆孔排放礫巖水,來觀察水文孔礫巖含水層水位變化,分析礫巖水影響半徑、補給關(guān)系,揭示石頭廟子組南嶺礫巖層水文地質(zhì)條件。礫巖水水害防治采取以下幾點:
(1)加強井下日常水文地質(zhì)工作,加強采區(qū)礫巖水提前排放工作,在導(dǎo)水危險地段可以降低開采厚度,保證開采裂隙帶不導(dǎo)通礫巖含水層。
(2)開采過程中加強充水性斷層的探測,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水?dāng)鄬右鶕?jù)實際情況提前采取疏放或留設(shè)安全防隔水煤(巖)柱等安全措施。
4.結(jié)束語
通過文中可以看出,每個類型的水害都嚴重威脅著鶴崗礦區(qū)安全生產(chǎn),但是只要認真分析水害特點,制定有效的防治措施,便可以保證礦井安全生產(chǎn)。
作者簡介:
代英浩,男,1985年9月出生,工程師,黑龍江大學(xué)水文地質(zhì)專業(yè),現(xiàn)工作于龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司地質(zhì)測量部,主要從事礦井水文、地質(zhì)方面的技術(shù)及管理工作。