科技与生活杂志：谈谈煤矿水害防治技术 |
| 2012-11-30 12:18 作者：张凯 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月30日文】据《科技与生活》杂志2012年第17期刊文，矿井水的防治是为了防止水害事故的发生，保证矿井建设和生产的安全，减少矿井涌水量及降低生产成本，使国家煤炭资源得到充分合理的回收。
煤矿水害事故频发的主要原因：煤矿地质、水文地质条件复杂，矿井水文地质基础工作薄弱，现有水害防治技术手段推广应用不够，防治水技术与相关工作投入不足，矿井防治水专门人才缺乏，超强度开采煤炭资源，以及煤矿主管领导思想麻痹，抱饶幸心理等。
1水文地质条件探查技术
探查内容包括采煤影响到的含水层及其富水性、隔水层及其阻水能力、构造及“不良地质体”控水特征、老窑分布范围及其积水情况等。工作顺序由面到点，由大到小，先区域后井田，先采区后工作面。
2水文地质试验技术
水文地质试验技术的基本方法是以水文地质理论为基础，以水文地质钻探、抽（放）水试验、顶底板岩石力学试验为主要手段，探查含水层及其富水性，主要含水层水文地质边界条件，各含水层之间的水力联系等，并获取建立水文地质概念模型的相关资料。同时探查煤层底板隔水层岩性、厚度、结构及阻水能力。在钻探过程中测试承压水原始导升高度，通过采取岩芯来测试岩石物理、力学性质等。
3地球物理勘探技术
1）地震勘探：包括二维和三维地震勘探，是弹性波地面探查构造及“不良地质体”的最有效方法。在新采区设计前必须用三维地震进行勘探，主要应用于以下8个方面：①查明潜水面埋藏深度；②查明落差大于5m的断层；③查明区内幅度大于5m的褶曲；④查明区内直径大于20m的陷落柱；⑤探明区内煤系地层地步奥陶系灰岩顶界面及岩溶发育程度；⑥探测采空区和岩浆侵入体；⑦查明基岩起伏形态、古河道、古冲沟延伸方向；⑧了解基岩风华带厚度。
2）瞬变电磁（TEM）探测技术：TEM法观测的是二次场，因此对低阻体特别灵敏。是地面（已有人尝试井下使用）探测含水层及其富水性、构造及其含水情况、老窑及其积水多少的主要手段。
3）高密度高分辨率电阻率法探测技术：使用单级-偶极装置，通过连续密集地采集测线的电响应数据，实现了低下分辨单元的多次覆盖测量，具有压制静态效应及电磁干扰的能力，对施工现场适应性强。该法使直流电法在探测小体积孤立异常方面取得了突破。可准确直观地展现地下异常体的赋存形态，是地面、井下探测岩溶、老窑及其他地下酮体的首选方法。
4）直流电法探测技术：属于全空间电法勘探，可在地面及井下使用。主要应用在以下4个方面：①巷道底板富水区探测；②底板隔水层厚度、原始导高探测；③掘进头和侧帮超前探测，导水构造探测；④潜在突出点、老窑积水区、陷落柱探测。
5）音频电穿透探测技术：由于探测深度的限制，一般之应用于井下。主要探查：①采煤工作面内及底板下100m内的含水构造及其富水区域平面分布范围，并进行富水块段深度探测；②工作面顶板老窑、陷落柱、松散层孔隙内含水情况及平面分布范围探测；③掘进巷道前方导水、含水构造探测；④注浆效果检查。
6）瑞利波探测：探测对象是断层、陷落柱、岩浆岩侵入体等构造和地质异常体，以及煤层厚度、相邻巷道、采空区等，探测距离80m-100m。其优点是可进行井下全方位超前探测。
7）钻孔雷达探测技术：通过钻孔（单孔或多孔）探查岩体中的导水构造、富水带等。
8）坑透：采面掘透后，要进行坑透，察明采面内的构造发育情况。自20世纪80年代初期起，霍州矿区对每个采面使用坑透法，基本可查明采面内分布的陷落柱形状、大小、位置以及落差4m以上断层位置和延展方向，提前采取对应措施，效果颇佳。
9）地震槽波探测技术。主要用于：①探明煤层内小断层的位置及延伸展方向；②陷落柱的位置及大小；③煤层变薄带的分布；④可进行井下高分辨二维地震勘探，探测隔水层厚度、煤层小构造及导水断裂带等。
另外，还有其他一些地球物理勘探方法，如超前机载雷达、建场法多道遥测探测技术等。
4地球化学勘探技术
1）水化学快速检测技术。用于井下出水点、钻孔水样水质的快速检测。
2）透（突）水水源快速识（判）别技术。通过水化学数据库，利用水质判别模块快速判别突水水源。
3）连通试验。是查明含水层内部、含水层之间、地下水与地表水之间相互联系的一种见效快、成本低的试验手段。它对判断矿井充水水源，分析含水层之间的水力联系都具有很重要的意义。该方法通常在放水试验过程中使用。
5钻探技术
最近十几年来，国内外钻探技术飞速发展。从适合地面、井下探放水，探构造及不良地质体（陷落柱、岩溶洞）到水文地质勘察、注浆堵水成孔等用途的地面钻机、坑道钻机，其能力和性能均有极大加强，同时定向钻进技术随着钻孔测斜技术的提高也逐步走向成熟。现在不管是地面用钻机还是井下坑道用钻机均可实现“随钻测斜、自动纠偏”，可以说现有钻探技术已能很好地满足水文地质探查中对钻探手段的技术要求。
6监测监试技术
1）基本水文地质监测：主要仪器设备包括水位水压遥测系统、水位水压自记仪和水量监测仪（电磁流量仪）。主要监测内容有：①矿井各含水层和积水区水位水压变化情况：②矿井所在地区降水量、矿井不同区域涌水量及其变化情况：③矿井受水害威胁水文地质动态变化情况：④矿井防排水设施运行状况：⑤地面钻孔水位、水温监测等。
2）煤层底板或防水煤（岩）柱突水监测：主要设备为底板突水监测仪。监测方法是通过埋设在钻孔中的应力，应变、水压、水温传感器来监测工作面回采过程中应力、应变、水压、水温的变化情况，数据传送到地面中心站后，利用专门的数据处理软件判断能否发生突水。主要应用于具有底板突水危险的工作面回采过程中的突水监测。
3）原位地应力测试：主要设备是原位应力测试仪，是一种以套筒致裂原理为基础的原位地应力测试仪器。通过监测工作面回采前、回采过程中的地应力变化，应用专门数据处理软件判断是否发生突水。该技术主要用于底板突水监测。
4）岩体渗透性测试：主要设备是多功能三轴渗透仪。通过调节岩体的三向应力状态，测试不同应力状态下的水压、水量变化，以反映岩体渗透性随应力的变化规律。
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