水体下采煤技术的研究.docVIP

!#$%’() !*%+ 水体下采煤技术研究 董 杰 顾 斌 董 妍 李菲菲 （中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州 !!!%） ［摘 要］随着煤炭科学技术水平的不断进步 % 煤矿开采技术水平的不断提高以及地质采矿条件的不断变化，水体下安全采煤技术也在不断 发展 ’ 水体下采煤的问题越来越来显出重要性和迫切性 ’ 本文叙述了水体下采煤的内容，并提出了几种防止地表水和地下水涌入开采空间 的技术措施 ’ ［关键词］水体下；地表水；地下水；采煤技术 水体下采煤问题与其它问题相比，往往具有更大的危险性’这是因 为，在某些条件下，地下开采引起的岩层移动与变形可能改变水体和开 采空间之间水力联系的程度’弱的水力联系增加了矿井的排水费用，强 的水力联系有可能使开采影像范围内的地表水或地下水及泥砂突然溃入 井下，就会威胁整个矿井的生产和人身安全’ 水体下采煤必须采取适当的措施，保证开采过程中不发生灾害性 的透水 %溃砂事故，避免因矿井涌水量突然增大而严重恶化井下作业环 境’ ! 水体下采煤概述 水体下开采会引起岩层和地表的移动，能使开采开采范围内水体 中的水及泥沙渍入井下，威胁井下生产的安全’为了安全合理的进行水 体下采煤，要对地质 %水文%采矿等条件了解清楚，充分掌握水体的运 动规律%富水特性%补给与排泄条件%隔水层的层位组合等情况的影 响，从而正确的确定防水或防砂岩柱的高度和上部的开采边界’ !0! 水体下采煤的要求 水体下采煤具有严格的要求：要保证开采过程中不发生透水渍沙 事故；避免矿井涌水突然增加，使矿井排水费用大增；保护地面水体免 遭破坏’ !0 我国水体下采煤概况 自上世纪 *) 年代以来，我国在许多矿区开展了水体下采煤的试采 研究工作，取得了丰富的经验 ’新汶的小汶河下采煤，安徽淮南矿务局 在淮河下采煤，资江河漫滩下采煤等都取得了成功的经验’我国水体下 采煤具有采深厚比值小 %开采方法多%效果好等特点’ 地表水%地下水涌入开采空间的机理 地下开采引起的岩层移动和变形可能使隔水层受到影响，影响的 程度取决于开采煤层与水体之间的距离和其岩层的隔水性能’ 隔水层位于垮落带内时，岩层原来的隔水性能将完全被破坏；隔水 层位于断裂带内的时，岩层的隔水性能也被破坏，破坏的程度由导水断 裂带的下部向上逐渐减弱；隔水层位于上覆岩层的弯曲带下部时，其隔 水性能可能受到微小影响，隔水层位于覆岩弯曲带中部或上部时，其隔 水性能不受开采影响’ 开采对上覆水体的影响有两个方面：一是上覆岩层的移动和破坏 形成了充水通道，使水体中的水渗透或溃入井下’如果水体的水量少或 为弱含水层，且补给不足，这种涌水能使井下作业条件恶化，使矿井排 水量增加’若导水断裂带沟通的是地表水%采空区水%溶洞水或地下暗 河等大型水体，且这些水体补给充足时，充水通道由于水流冲刷而逐渐 畅通，当井下排水能力难以满足时，就会导致人员和设备严重损失的淹 井事故’二是地表的移动%变形与破坏，使地表水体附属的构建物受到 影响 ’ # 水体下采矿的技术措施 #0! 留矿岩柱顶水开采 留矿岩柱顶水开采，就是在回采上限至水体间保留适当的矿岩柱， 隔离水源，使采矿后对水体无影响的开采方法’合理留设安全煤岩柱要 保证水体下安全采煤还要尽可能地减少留煤岩柱所造成的煤炭资源损 失’这种方法适用那些水体与矿层间有条件留防水矿岩柱的情况，一般 是水体下面的隔水层距开采矿层较远时才能实行顶水开采 ’ 顶水开采的优点有： !） 一般不增加矿井的额外涌水量； ） 不增加排水费用； #） 不需要改变开拓系统和回采工艺’ 缺点： !） 矿产损失率大； ） 在基岩含水层下采矿时有可能恶化工作面作业条件’ #0 疏降水体开采 疏干或疏降水体开采，主要是在开采前或开采中，用巷道或钻孔以 及二者结合等方式疏干或疏降矿区或采区的地下水位以保证含水层下面 或上面煤层的安全开采’当补给有限时就疏干；当补给源充足时，就采 用疏降水位的方法’当开采上限接近全砂含水松散层或松散层底部含水 层时，可以采取回采疏降措施，即利用回采工作面自然涌水疏干水体或 降低含水层水位’ 适用条件： !） 当矿层的直接顶无隔水层时； ） 当基岩含水层底板位于矿层顶板的导水裂隙带范围以内时，根 据含水层与矿层之间距离的大小，和岩层的隔水性能，决定疏干或疏降 得方法； #） 当回采上限接近第四系松散含水层时，如果含水砂岩的补给源 充足，一般也应该采用疏干或疏降得开采方法’ #0# 顶疏结合开采 此种开采方法指的是当矿顶板为隔水层或相对隔水层，且水体距矿 层较远，位于导水裂隙带以上的富含水层时实行顶水开采，而对位于导 水裂隙带以内的弱含水层则进行疏干或疏降开采’ $ 导水裂隙带最大高度的观测 最大裂高的观测在水体下采矿中是很重要的，一是可以获取实测资 料，为以后条件相