煤矿突水机理与防治基础理论研究
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煤矿突水灾害的防治煤矿突水灾害是矿井生产中常见的一种灾害,它不仅会造成矿井设备的损坏,而且会给矿工带来生命危险,因此防治煤矿突水灾害是十分重要的。
本文将介绍煤矿突水灾害的成因、防治措施以及几点建议。
一、煤矿突水灾害的成因煤矿突水灾害是由于地下水体突然破裂或者开采工作引起水流翻涌而导致的,具体可以分为以下几种原因:1.地质因素。
地下水体规模较大,流动性强,当地质结构不稳定或矿区基岩含水量较高时,地下水就容易破裂。
特别是在低洼地区,洞穴较多的矿区,地下水特别容易涌入矿井。
2.自然灾害。
如降雨、地震等自然灾害使矿井地面或底部的断裂带发生位移,导致开采区域内的地下水流向井下。
3.人为因素。
矿井设备、设施维护不好会导致水管破裂和设备损坏,同时施工粗糙也会引起地层的变化,进而引起突水灾害。
二、防治煤矿突水灾害的措施1.加强矿山水文地质勘探。
通过对矿山底下和周边水文地质环境的深入探究,可以掌握矿山水文地质特征、流动性,综合判断突水灾害的可能性,早期预防矿山突水灾害。
2.矿山排水系统建设。
建立合理完善的排水系统,包括矿山废水排放系统、抽水系统、管道系统、水泵控制系统等,随时控制、监测水位变化,做到时刻掌握矿山水文地质状况。
3.合理的矿山开采设计。
在矿山设计的时候,需要结合矿山水文地质特征以及采掘方向,制定合理的开采方案,尽量减少地下水的涌入,从根本上预防突水灾害。
4.灾害预警体系建设。
通过观测井水位、测量井下温度、水压力等参数,建立水文监测网络,构建井下智能煤矿监控系统,24小时实时监测煤矿地质环境,及时预警、快速处置。
三、建议1.煤矿企业应该完善人员培训制度。
对矿工进行必要的突水灾害风险知识、急救救援知识和自我防护知识的教育和培训,增强自身的防突水意识和应急处理能力。
2.政府应该强化对煤矿企业的监管力度,对于蓄意违规施工或私自改变开采方向的企业,严格处罚,以达到维护矿工安全生产的目的。
3.在实施防治措施的过程中,要加强煤矿企业与科研机构、专家学者的合作,借助现代科技手段,如大数据、人工智能等,为煤矿突水灾害的防治提供更加科学有效的技术支撑。
煤层底板突水理论现状研究我国的煤炭资源的开采受水害威胁严重,尤其是随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大,来自底部灰岩发育的裂隙岩溶高承压水的威胁日趋严重,煤层底板在采动的影响下其破坏也日趋加剧,许多矿井突水事故与之密切相关。
矿井突水机制是一个涉及采矿工程、工程地质、水文地质、岩体力学、岩体水力学、渗流力学等多门学科的理论课题,弄清楚突水理论机制对于防范底板突水以及底板岩层控制与管理具有重要的理论意义和实际应用价值。
2.底板突水理论研究2.1底板相对隔水层[1]早在20世纪初,欧洲的一些学者就注意到煤矿开采过程中底板隔水层的作用,并从若干次底板突水资料中认识到,只要煤层底板有隔水层,突水次数就少,突水量也小,隔水层越厚则突水次数及突水量越少。
20世纪40年代至50年代,匈牙利韦格弗伦斯第一次提出“底板相对隔水层”的概念。
他指出,煤层底板突水不仅与隔水层厚度有关,而且还与水压力有关。
突水条件受相对隔水层厚度的制约。
相对隔水层厚度是等值隔水层厚度与水压力值之比。
同时提出,在相对隔水层厚度大于1.5m/atm的情况下,开采过程中基本不突水,而80%~88%的突水都是相对隔水层厚度小于此值。
由此,许多承压水上采煤的国家引用了相对隔水层厚度大于2m/atm就不会引起煤层底板突水的概念。
这期间前苏联学者B.斯列萨列夫将煤层底板视作两端固定的承受均布载荷作用的梁,并结合强度理论,推导出底板理论安全水压值的计算公式。
20世纪70年代至80年代末期,很多国家的岩石力学工作者在研究矿柱的稳定性时,研究了底板的破坏机理。
其中最有代表性的是C.F.Santos(桑托斯),Z.T.Bieniawski(宾尼威斯基)。
他们基于改进的Hoek-Brown岩体强度准则,引入临界能量释放点的概念分析了底板的承载能力。
2.2突水系数理论我国的底板突水规律研究始于20世纪60年代,当时注意到匈牙利底板相对隔水层理论在实践中的应用,在焦作矿区水文地质大会中,以煤科总院西安勘探分院为代表,提出了采用突水系数作为预测预报底板突水与否的标准。
科技成果——煤矿巷道突水机理及防治技术适用范围煤矿巷道突水机理及防治技术适用于水害矿区巷道掘进、岩溶地区地下工程建设及灾害防治。
我国煤矿受水威胁的面积、类型与水害威胁程度都是世界罕见的,在煤矿突发事故造成人员财产损失中,水害排在第二位,水害在非煤矿山中占第一位。
该技术分析了煤矿巷道突水事故资料,揭示了突水主控因素的特征。
从煤矿水害防治原则、多种方法预测预警和水害治理技术等角度提出了巷道水害综合防治技术体系。
技术原理首先明确了煤矿巷道水害类型及分布,分析了突水的各种条件,揭示了突水主控因素的主要特征。
从煤矿水害防治原则、多种方法预测预警和水害治理技术等角度提出了巷道水害综合防治技术体系。
关键技术1、巷道致灾构造综合物探方法将探测地质构造的地震法、探查含水体的电法和探查区域性富水构造等含水层的电磁法深度综合,建立基于多元地球物理信息联合反演理论的突水灾害源综合定量超前预报方法及集成系统。
2、巷道突水在害防治技术①在具有足够排水能力且经济合理的条件下选用疏水降压;②在承压含水层周边构筑止水帷幕,截断井田区域径流补给;③注浆堵水作为超前改造的补充手段。
主要技术指标前向三维激发极化超前探测深度40m,对异常干扰的响应小于2%,基于三维跨孔电阻率CT约束反演理论及其并行算法的组合观测模式,分辨率达到20cm,定位误差<10%;GT-1型水泥基抗分散注浆材料初终凝时间可调(凝胶时间45s-30min,终凝时间2min-45min);动水中抗分散性强,结石率可达71-95%;1h强度0.5-1.1MPa,3d强度4.1-6.2MPa。
典型案例高温高压断层水治理-野矿区郭屯煤矿突涌水情况:涌水段主要分布在断层及向斜核部,涌水水压4.0MPa,水温40°,围岩稳定性极差。
治理方案:深部截源引流+浅部注浆加固;注浆材料:水泥单液浆+凝胶可控型双液浆;配套措施:变形监测、必要时留泄水孔,集中可控排放。
煤矿突水灾害的防治煤矿突水灾害简介煤矿突水灾害是指煤矿地下采掘过程中,由于地质构造破裂或煤岩变质剥蚀等原因,地下水突然涌入采区煤层和矿井巷道中,并造成巨大人员伤亡和财产损失的一种突发性灾害。
煤矿突水灾害常常会造成煤矿事故,严重威胁煤矿生产安全。
煤矿突水灾害的发生和发展,与煤矿采煤的深度、煤层的厚度、水体的运动规律、周围水文地质条件等多方面因素密切相关。
目前煤矿突水灾害已成为煤矿各种灾害中最常见、最具危害性和难度的灾害。
煤矿突水灾害的危害对人身安全造成威胁由于煤矿突水灾害极其突然,一旦发生就会造成采矿人员被困、淹死等事故。
而煤矿水质通常不好,其主要成分是煤层内侵入的地下水,其物理化学指标可能远远超过相关标准,对人身安全造成威胁。
对煤矿生产造成严重损失煤矿突水灾害不仅会造成生产中断、采矿工具被损坏,还会导致泵站、井口机电设备被水淹,对煤矿的生产造成严重损失。
对环境造成污染煤矿突水灾害造成的废弃水侵蚀地下的矿石和矿体,对环境造成严重污染。
煤矿水中含有大量的矿物质和重金属,如果不妥善处理,可能会造成及其严重的环境问题。
煤矿突水灾害的防治前期勘探煤矿突水灾害的防治需要从勘探阶段加强防治,明确煤矿的水文地质条件和水源分布范围。
在勘探中,应支付足够的注意力于对煤层水来源、渗流规律等方面的认识,尽可能地资料建立地下水运动模型,为后续的防治措施提供科学依据。
加强采矿作业过程中的防控在采掘前应做好开采方案和技术措施,早日发现水和地质问题,正确决策处理。
对于深度大、空间承压力相对较大地区,应采取适当的工程支护和排水技术,对采空区进行掩盖和封闭,使地下水在采矿过程中得到充分利用和控制。
建立科学的预报和警报系统煤矿突水灾害事故常常具有突发性和难以处理性,事后治理难度大、成本高。
因此,建立科学的预报和警报系统对于防治煤矿突水灾害是非常重要的。
预警技术需要与实时监测技术有效结合,预测准确率越高,处置突发情况的响应时间和处置能力就越强。
煤矿开采过程中底板突水及防治措施摘要:防治水工作在煤矿采煤过程中非常重要。
其危害性仅次于瓦斯突出事故,针对存在水患矿井,必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水,如果要想预防矿井底板突水,首先要弄清矿井底板突水的机理和原因,其次弄清矿井水分布特征以及突水的主要影响因素,从而进行防治。
关键词:煤矿开采;底板突水;防治引言:文章主要针对我国煤矿开采过程中出现的底板突水问题为切入点,重点提出了详细的防治措施,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.煤矿开采过程中底板突水机理、原因及防治措施我国某地区煤田的煤炭资源正在日趋紧缺,而国内建设对矿产资源的需求逐年增加。
其中的石炭—二叠系煤田,煤层厚度相对稳定,煤质资源优良,为缓解该煤田资源匮乏,尽最大可能多地进行开采,该区域矿井将逐步向深部延拓,更要开采受水威胁较为严重的下组煤,尤其矿井开采受底板灰岩裂隙岩溶水的威胁较为严峻,因此弄清该煤田区域矿井水分布特征以及下组煤底板灰岩富水性与突水机制是必须要去做的。
1.1矿区综合水文地质特征太原组灰岩自北向南含水性由弱到强,华北断块内黄淮平原新生界松散沉积层下部的河流相和山麓冲积相砂砾含水层,是矿井充水的重要水源。
石炭—二叠纪煤系的基底基本是中奥陶统碳酸盐岩,寒武奥陶碳酸盐岩是区域富水性最丰富的含水层,其是造成矿井水危害的主要水源之一。
下伏本溪地层,下段为页岩、砂岩、砂质页岩,底部为粘土层,其具有隔水性;中间部分厚层页岩夹着砂岩,也具有相对隔水;上段为砂岩、灰岩及砂质页岩。
综合分析认为:该采场的矿床为多层含水层以及立体充水地质结构,分别存在于以下含水层:(1)中奥系含水层组:溶蚀裂隙发育以及原始节理,其承压水头高,富水性强,该含水层是上覆煤层开采隐患较多的底板突水水源。
(2)煤系含水层组:具有地表水体补给或强含水层的群岩溶含水层,厚层状的砂岩裂隙充水层,一般都具有高承压的水头,易造成突水事故。
煤矿底板突水事故统计分析及防治措施摘要煤矿底板突水危害巨大,本文梳理了近年来发生的多起煤矿底板突水事故,结合统计分析方法,着重对其原因、风险等内容进行了详细剖析,并对相关的防治措施进行介绍和讨论。
关键词:煤矿底板突水、危害、原因、风险、统计分析、防治措施正文煤矿底板突水是一种危害严重的采矿事故,据不完全统计,2015-2019年在我国煤矿发生的突水事故中,造成52人死亡,242人受伤。
煤矿底板突水的危害范围非常广泛,包括人员伤亡、经济损失、生态环境影响等。
近年来,煤矿底板突水事故发生频率极高,因此,亟需进行统计分析,挖掘出其发生的原因,以及相关的风险。
经过统计分析,可以概括出以下几点:煤矿底板突水事故主要发生在低深煤矿,低深煤矿未能妥善处理底板抽水工程时,底板抽水可能造成底板突水,甚至可能引发洪水或淹没;另外,现有煤矿底板突水防治技术存在一定不足,在实际应用中经常发生故障。
为了防止煤矿底板突水事故的发生,必须强调制定和完善安全管理制度,健全底板突水的防治技术,对事故负有责任的责任人进行严格的惩处。
同时,要加强技术改造,尤其是水文地质勘察等技术,以及技术复核措施的加强,以避免煤矿底板突水事故的发生。
以上是关于煤矿底板突水事故统计分析及防治措施的研究,通过对统计分析结果的进一步讨论,有助于对煤矿底板突水事故的防治措施更加完善,从而减少煤矿底板突水事故发生的概率。
为了防治煤矿底板突水事故的发生,从方法上讲可以做以下几点安全预防措施:首先,加强安全技术装备的完善,提高采矿企业的安全意识。
在底板抽水工程中,采矿企业应该加强对系统安全技术装备的投入,其中包括管理系统、监测系统和安全防护设备的安装和维护;此外,还应加强矿工的安全教育,增强他们的安全意识。
其次,加强实施监督检查和审核制度。
应该加强采矿企业对采矿过程各项操作的实施监督,确保底板抽水工程有效运行;另外,也应对底板抽水工程实施严格的审核制度,保证底板抽水的安全性。