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带压开采应注意的问题 2008-02-28 1420 带压开采主要是针对底板存在较强承压充水含水层的煤层。由于煤层与底板强岩溶承压充水含水层之间往往沉积一定厚度的隔水岩体，故对于底板存在充水含水层的煤层，无需进行疏干开采，只要使煤层底板承压充水含水层的水头压力疏降至安全开采高度，即可进行安全带压回采。为在复杂矿井水文地质条件下进行带水压开采，并获得经济效益，以下技术问题应予以重视并付诸实施。 一、查清带压开采的矿井或采区地质、水文地质条件 除应对区域水文地质条件有所认识外，对井田或采区的水文地质条件也应了解清楚，对充水含水层组的补、径、排条件和不同充水含水层组问的水力联系程度以及保护层的防隔水性能等均应予以研究，以便更好地选择合理的防治水方法和制定出具体的带水压开采的措施。 二、编制突水系数图 所谓突水系数就是指煤层底板每米厚度隔水层可以承受的临界地下水水压值MPa／m，它可以作为确定带压开采的临界安全水头的依据之一。突水系数的应用是通过突水系数图来体现的。一般包括两种突水系数图，一种是矿区或井田的突水系数图，比例尺常为15 000～l10 000；另一种是大比例尺的采区突水系数图，比例尺一般为11 000 12 000，甚至更大些。采区突水系数图的编制方法如下 1以采煤底板等高线图为底图，将已知断层和开采上部煤层新发现的断层以及有用的矿井水文地质资料如口突水点标于图上。 2根据水位资料编制等水位线图。 3根据以上两种资料绘制底板等水压线图，等水压线是编制突水系数图的基础资料。 4编制有效隔水层厚度等值线图。根据勘探、生产和补充勘探等资料，确定一些点从煤层底板至底板充水含水层之间的总隔水层厚度，并从中减去煤层开采过程诱发的矿压破坏带和底板充水含水层的原始导升厚度，即得到这些点的有效隔水层厚度；然后把各点数据相应地标在相应比例尺的井田平面图上，用内插 法绘制成图。这张图同样是绘制突水系数图的基础图件。 5根据煤层底板充水含水层等水压线图和有效隔水层厚度等值线图，即可绘制出突水系数等值线图。 三、编制带压开采地质、水文地质条件说明书 开采受水害威胁地区的煤层，在编制开拓、掘进与回采设计之前，必须编制该地区的地质、水文地质条件说明书，作为上述设计的依据。说明书的编制，除按一般规程要求的内容外，还应注意以下几个问题 1说明书的研究范围应按开采范围所在的水文地质单元或以构造为边界的地质块段来圈定，这有利于分析充水含水层的补给、径流和排泄条件以及充水含水层之间的水力联系，更便于水文地质勘探和疏水降压钻孔的设计。 2说明书除应具备底板等高线图、剖面图等图件外，还应编制11 000、12 000或更大比例尺的有关带压开采的专门水文地质图，如等水压线图、煤层底板隔水层等厚线图以及突水系数等值线图。根据等值线图，按突水临界值划分采区内具体的带压开采范围和降压开采范围及降压值，并根据降压范围结合巷道布 置排水系统，设计放水降压钻孔和观测孔。在设计放水钻孔时，要根据降压漏斗的延展规律，布置在可获得最大效益的位置，以求以最少的钻孔数、最小的排水量来获得最大的经济效益。 3对开采区内的所有断层进行分析。根据断层造成局部隔水层厚度变薄的情况，核实突水系数，对造成局部不符合安全开采条件的断层，要提出具体处理意见和措施，如留设防水煤柱、断层两盘预注浆、加强断层带支护或局部疏水降压等。根据沿断层方向的充水含水层层位错动及接触关系，分析回采时断层的受 力情况，尽可能杜绝沿断层走向掘进运料和回风道。如必须沿断层送巷时，要采取相应措施减少矿山压力，以预防由于剪切力高度集中而引起断层面重新滑动，避免造成突水或淹井事故。 4要对开采区所在地质块段或水文地质单元的主要充水含水层进行水文地质条件分析。在断层多且错动复杂的地段，要编制以充水含水层为主体的断层接触关系图，通过此图分析充水含水层的补给、排泄、水力联系等情况，确定水文地质边界和充水通道。必要时对重要充水含水层还要进行水文地质勘探和试验， 以查明充水含水层的厚度、岩溶发育情况、含水层间在断层接触段的联通情况，还要组织放水试验，确定充水含水层的动储量、影响半径及地下水的传导和渗透性能等，预测降压放水的涌水’量、发生意外突水时的最大涌水量和稳定涌水量等。 四、建立强有力的排水设施 排水设施主要包括水泵、排水管路、适当容量的水仓和保险电源。位于奥陶系灰岩充水含水层富水带且又临近排泄带的矿井，其排水基地的建立更为重要。如我国的大水矿井焦作演马庄矿1977年南区一50 m水平发生突水，突水量达100 m3／min以上，矿井累计涌水量高达220 m3／rain。幸运的是由于该矿的 排水能力较大，才幸免发生淹井事故。又如四川红岩矿，1974年曾发生突水，突水量达152 m3／rain，由于排水设施得力，大大减轻了突水损失。 各大水矿井排水设施的增量可以当地或条件相似矿井的突水水量作为依据，并结合其他措施，如水闸门、各矿间排水基地的相互串通等，合理确定增量，采用直通式排水设施效果最佳。为了实现带压开采综合治水，峰峰二矿、四矿和邯郸王凤矿已建立起排水能力为120 m3／rain的排水基地，大大增强了矿井御水防 患的能力。 五、险区备灾问题 一建立防水线保护排水基地 大水矿井强有力的排水基地建成后，要有良好的维护制度以保持其额定的排水能力。排水基地与其他防水设施如水闸门结合使用更为有力。大水矿井在掘进通往水患煤层的巷道时，均应建立防水闸门，在发生超过排水基地排水能力的突水时，可关闭水闸门，保住基地，防_止发生恶性水患事故。 二建立警报系统 开采受水患威胁煤层的矿井，特别是在大于突水临界值的采区作业时，采掘工作面要设专职水情监视员。水情监视员应具有很强的责任心和一定的防水经验。采掘面还应建立水情记录，设置专用的电话和警报器。一旦发现恶性突水征兆，能及时发出信号，组织撤离。报警制度和细则应使全体人员熟知。 三标明应急撤退路线 在大水矿井开采水患煤层，特别是在险区作业，应确定并及时修订井下人员遭遇水险的撤退路线。路线应标在采矿防险撤退路线图上，沿线特别是分岔点应设有明显标记，使井下作业人员对此熟知。 六、留设断层防水煤柱 实际资料表明，大水矿井大多数突水通道均系断层，因此在导水或易于突水的断层带留设防水煤柱是常用的防水方法，也是带压开采综合防治水方法中重要的防水措施之一。匈牙利利用隔水系数经验公式，计算留设煤柱，收到了较好的效果，我们用自己的突水系数经验公式在突水系数临界值之内留设煤柱，通过实际验证也是可行的。 七、隔水层薄弱带的加固 由于沉积变薄或构造破坏都会降低隔水层的防隔水作用，以致成为发生突水的条件，因此隔水层的薄弱带需要加固。峰峰、焦作、龙山等矿进行的巷道穿过隔水层薄弱带的加固实践，收到了良好的效果