矿井透水几种预测方法的探讨.doc

矿井透水几种预测方法的探讨 陶金 辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁省阜新市（123000） 摘要；简单介绍了矿井透水的概况，总结了透水前的相关预兆，提出并分析了矿井突水的四种预测方法，即地质环境预测法,地球物理预测法，GIS预测法和同位素分析法，最后，分析比较了四种方法的优缺点。 关键词：矿井；透水；现状；预测方法； 中图分类号：TD745 引言 透水是矿井五大灾害之一，矿井透水一直困扰着煤矿安全生产。自建国以来，我国煤矿透水事故屡见不鲜，近年来，随着煤炭的大量开采，开采深度的逐渐加深，水压不断增大，透水灾害更是呈现上升趋势。2010年3月的山西王家岭煤矿透水事故又给了我们深刻的教训，解决透水问题已迫在眉睫，因此，煤矿技术人员掌握好透水的预测方法对于矿井防水具有积极的引导作用。 1．研究概况 近年来 ，随着科学技术的进步，煤矿生产与建设过程中的装备、工艺、技术都有了极大的提高，但煤矿突水事故仍然频繁发生，特别是自2000年以来，煤矿水害事故的次数又呈现出上升的趋势。据不完全统计，2001—2005年，共发生各类矿井水害事故352起，死亡及失踪l733人，其中乡镇个体煤矿所发生的水害事故 ，无论在次数上还是死亡人数上，都占 80％以上[1]，造成这一现状的原因是多方面的，有技术水平、管理制度 、安全观念 、自然条件等各方面的原因，然而当前，我国矿井透水的主要原因是技术层面因素，因此，本着“预防为主，防治在后的原则”，要想有效的做好透水的防治工作，熟练掌握透水的预测方法对安全生产具有重大的科学意义。 2．透水预兆[2] 掌握一些常见的透水预兆对于预测方法的研究是极为必要的，总结如下： 2．1 岩壁挂红：围岩水中含有铁的氧化物，在通过矿床或岩层裂隙时 ，附着在裂隙表面的暗红色水锈 。一般认为巷道接近积水区。 2．2 岩壁挂汗：当采掘工作面接近积水区时，积水在自身压力作用下，通过围岩裂隙缝透过岩壁，聚成水珠。 2．3 空气变冷：工作面接近积水区时，气温骤然下降，岩壁发凉，人一进去有阴冷的感觉，时间越长就越感觉到阴凉。但有地热问题的矿井，地下水温高，当掘进工作面接近时，温度反而升高。 2．4 发生雾气：当巷道内温度很高时，积水渗到岩壁后，引起蒸发而形成雾气。 2．5 在采掘面中，若在岩壁、岩层 内听到“吱吱”的水呼声时 ，表征因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，说明离水体不远即将突水，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。 2．6 底板鼓起：底鼓有两种原因：一种是底板承压含水体静水压力和矿山压力共同作用的结果，这是突水预兆；另一种是受矿山压力单方面作用而产生底鼓，一般不突水。当发生底鼓时，要监视底鼓的发展变化，并报告矿井调度室。经技术人员调查核实确定底鼓原因。若是前种原因，须采取紧急措施：先在底鼓地段铺设密集地梁，打木垛控制底鼓发展。在底鼓基本被控制情况下，可在底鼓地段外侧打钻孔放水泄压。 3．透水的四种预测方法浅析 矿井突水(透水)是指矿井在正常生产中突然发生的具有一定数量来势凶猛的涌水现象。在我国，针对矿井透水的预测已有几十年的历史，如曾提出的“突水系数法”，“三带理论法”，“双层水位理论”，基于以上，在此，笔者认为矿井透水的预测方法大致为四种，即地质环境预测法,物理预测法，GIS预测法和同位素分析法，其中，GIS预测法正得到广泛的应用。 3．1地质环境预测法 不利的地质因素是造成煤矿突水最直接的原因[3] ，其中，煤层围岩的性质对于突水也有很大的影响。20世纪 60年代初，中国水文地质工作者提出“突水系数”的概念，匈牙利学者提出了“相对隔水层厚度”的概念(意义上相当于突水系数的倒数) [4]。杨淑敏给出了地质环境分析，认为断裂构造是煤矿突水的主控因素，并结合大小断层提出了不同的解决方法。田立新等分析了石壕煤矿12051工作面下巷突水原因，指出突水水源为奥陶系承压岩溶裂隙水，导水通道为落差97 m的大断层，建立了断层承压岩溶突水模型，提出了矿井防治水工作建议。高琪等就结合单斜发育的沿煤岩层在不利的构造裂隙弧下，研究了车集煤2401综采工作面的突水机理与控制[5]。由此可见，不同的地质环境，尤其是煤层的围岩性质对突水的预测起到了重要的影响。 3．2 地球物理预测法[6] （1）矿井直流电法 直流电法勘预是以煤、岩层的导电性差异为基础，通过人工向地下供入稳定电流，观测大地电流场的分布规律 ，从而确定岩、矿体物性(如贫、富水区域)的分布规律或地质构造的特征。 直流电法灵活，根据不同预测目的，可以采用多种工作装置形式。井下预测通常应用对称四极测深装置、三极测深装置和三点三极超前预装置。 直流电法具有理论成熟 、仪器简便、抗干扰能力强的优点，可用于预测巷道掘进工作面前方富水体范围、划分顶底板岩层贫富水区域、确