煤礦潰水潰沙預(yù)防對策及治理方法獲獎科研報(bào)告【摘要】近些年日常生產(chǎn)生活中煤礦需求量的增加，使得我國煤礦開采量進(jìn)一步加大。盡管煤礦開采的技術(shù)水平逐年提升、設(shè)備類型更新?lián)Q代速度不斷加快，但在煤礦開采的過程中，也經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，對煤礦開采的安全性和效率帶來直接影響。潰水潰沙作為較為常見的煤礦開采事故，它的出現(xiàn)會對煤礦開采工作的進(jìn)行帶來極大的負(fù)面影響。對此，本文以煤礦開采中潰水潰沙問題作為研究對象，以某煤礦工程為例，在分析該工程施工期間造成潰水潰沙問題的原因后，提出了相應(yīng)的預(yù)防策略和治理方法，以期可以為我國其他煤礦工作預(yù)防和治理潰水潰沙問題提供意見參考。

【關(guān)鍵詞】煤礦;潰水潰沙;預(yù)防治理

引言：

煤礦開采在我國現(xiàn)在和未來的能源開發(fā)中都占據(jù)著非常重要的地位。煤礦開采的過程中，可能會因?yàn)轫敯鍘r層破壞出現(xiàn)裂縫通道，造成潰水潰沙事故的出現(xiàn)，從而對煤礦開發(fā)施工工作的正常進(jìn)行帶來一定的不利影響，所以，做好煤礦潰水潰沙事故的預(yù)防和治理非常必要。由于煤礦出現(xiàn)潰水潰沙情況的機(jī)理和條件較為復(fù)雜，同煤礦上方含水層的性質(zhì)、規(guī)模;煤礦成開采的方式、煤礦層巖石覆蓋厚度、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)特征等因素有關(guān)。加之煤礦開掘工程本身具有明顯的隱蔽性特征，所以，僅通過現(xiàn)場觀測測量是很難完全分析出潰水潰沙發(fā)生機(jī)理和影響因素的，做好進(jìn)一步研究非常必要。因此，從煤礦開采工程的實(shí)際情況出發(fā)，分析潰水潰沙事故產(chǎn)生的原因，并提出多元化的預(yù)防和治理措施勢在必行。

1.煤礦工程潰水潰沙問題發(fā)生原因

本次選取的工程案例工作面寬度在305米，總推進(jìn)長度為4850米，整體開采采用垮落法，開采高度為4.2米。以開切眼為圓心，760米的敷設(shè)范圍內(nèi)，對應(yīng)的地標(biāo)三元溝有2條支溝存在，溝內(nèi)沒有明顯的水體流動現(xiàn)象，薄基巖區(qū)域位于兩個支溝溝谷出，厚度在12.8m～25m之間，平均厚度約20m。煤礦層以上的松散層屬于第四紀(jì)風(fēng)積扇和沖積扇產(chǎn)生的砂層。之后砂層厚度為11.5m～36.1m。砂層厚度為1.02～14.84m，平均厚度約9m。由于基巖壁頂部的波動水平有很大的抵消，低洼地區(qū)的基巖事后相對性較小，含水層厚度很大，底部有風(fēng)化基巖和巖層、松散的巖石層、粘土風(fēng)化層，產(chǎn)生更常見的“薄基巖厚松散含水層”區(qū)域。

在對煤礦工程現(xiàn)場實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)查研究，選擇適合的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算之后發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵層被破壞后會陷入到塌陷區(qū)，關(guān)鍵層處于下位。因此，采煤層開挖后，空區(qū)關(guān)鍵層碎塊的旋轉(zhuǎn)空間相對較小，關(guān)鍵層破碎后進(jìn)入下方塌陷區(qū)，關(guān)鍵層破碎塊無法產(chǎn)生充填墻梁結(jié)構(gòu)，造成采煤區(qū)滑移。當(dāng)臨界層破裂失去可靠性時，臨界層上方的軟巖層會因臨界層的斷塊而滑落。整體裂縫會向下移動，使裂縫不斷擴(kuò)大和發(fā)展，并立即延伸到地面，造成積水。裂縫區(qū)使含水層和工作面被弄清，含水層中的水沿著裂縫流入工作面。附著在含水層頂部的小卵石會被添加到流水中產(chǎn)生細(xì)砂，并沿著裂縫進(jìn)入工作面，造成水、砂塌陷安全事故。另外，由于礫石的附著力差，在厚厚的風(fēng)積砂層下進(jìn)行大規(guī)模開采時，砂層本身不能產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致關(guān)鍵層滑落失穩(wěn)程度進(jìn)一步增加，煤礦潰水潰沙程度也隨之加劇。

2.潰水潰沙問題預(yù)防治理方法

2.1開采前的預(yù)防治理方法

要想從根源上降低潰水潰沙事故發(fā)生概率，煤礦工程在開采之前需要做好以下幾項(xiàng)工作：一是發(fā)揮好疏放和施工時間水文觀測孔的作用。大部分煤礦工程工作面開采挖掘的接替情況都較為緊張，使得疏放水的工作時間比較短，很少會細(xì)致的探查疏放水的效果，或者在工程施工期依靠水文觀測孔來確認(rèn)含水層水位的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致工作人員無法準(zhǔn)確掌握含水層的厚度和水流量的轉(zhuǎn)變。為了有效地處理這個問題，勘察人員必須在開采前做好排水工作。當(dāng)排水良好時，立即依靠水文觀測孔觀察含水層的水位。二是早灌漿。對于工作面薄砂巖松散層，必須提前進(jìn)行注漿，確保松散砂層能夠牢固地結(jié)合并轉(zhuǎn)化為具有一定承載力的巖層，防止出現(xiàn)原位板切斷的情況。此外，針對開采初期巖層稠度較弱，巖層有裂縫或砂巖凹痕，可按礦內(nèi)注漿的方法對砂巖層進(jìn)行加固，防止發(fā)生水、砂塌陷事故，并提高工作面排水管的工作能力，保證相關(guān)系統(tǒng)能夠始終保持正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.2開采施工過程中的預(yù)防治理方法

在做好開采前潰水潰沙事故預(yù)防工作后，還應(yīng)關(guān)注開采過程中潰水潰沙的預(yù)防治理工作。首先，可以通過填充采空區(qū)域和降低才高的方式，有效避免開采過程中關(guān)鍵層滑落、穩(wěn)定性缺失造成的潰水潰沙事故。這種方式可以減少關(guān)鍵層破斷的塊體回轉(zhuǎn)空間角度，通過注漿充填關(guān)鍵層破斷的塊體下方懸掛露出的空間，同時酌情降低工作面采高，已達(dá)到提升關(guān)鍵層破斷塊體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、滑落失穩(wěn)事故發(fā)生概率的目的。其次，保證開采工作面支護(hù)施工質(zhì)量。在對煤礦工作面進(jìn)行回采時，必須嚴(yán)格把控工作面支護(hù)施工質(zhì)量，確保來壓期間的初撐力、跟機(jī)、護(hù)幫板、拉架到位，支架能夠主動完成頂板支撐工作，以達(dá)到降低頂板回轉(zhuǎn)的下沉量、避免出現(xiàn)漏頂事故的目的。

2.3事故的應(yīng)急搶救方法

當(dāng)煤礦開采的過程中產(chǎn)生了潰水潰沙事故時，為了保證開采進(jìn)度不受影響，可以根據(jù)當(dāng)時的開采進(jìn)度酌情加快工作面的推進(jìn)速度，盡量讓潰水潰沙的地點(diǎn)發(fā)生在采空區(qū)內(nèi)部，方便保證鏟運(yùn)機(jī)和支撐架能正常向前更換。同時，在采煤全過程中，立即觀察道路塌陷坑、裂縫，并用細(xì)鐵絲將鋼絲網(wǎng)連接到發(fā)生水沙塌陷事故的地面，將裝滿沙子的沙袋放在金屬絲網(wǎng)上。最后使用沙土填實(shí)、封堵潰水潰沙點(diǎn)，避免由更多的水和沙土進(jìn)入到工作面中。此外，還可以將回采工作面上的不良鉆孔封堵上，通過一次性將大尺寸石塊投入到地表上的方式，確保不良鉆孔內(nèi)的裂隙通道被有效封堵，同時在裂變空隙中投入一些小的石塊或者是碎石，以保證封堵嚴(yán)密，使?jié)⑺疂⑸呈鹿实玫接行Э刂坪吞幚怼?/p>

結(jié)論：

總而言之，在煤礦開采事業(yè)迅猛發(fā)展的今天，為有效解決潰水潰沙事故對煤礦開采帶來的負(fù)面影響，本文在介紹了煤礦層工作面的開采初期關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)，煤礦開采期間出現(xiàn)潰水潰沙事故基本機(jī)理之后，根據(jù)本次研究選擇的煤礦工程案例，分析了出現(xiàn)潰水潰沙事故的因素。并以此為基礎(chǔ)，從開采之前和開采施工過程中，就煤礦潰水潰沙事故的預(yù)防和治理方法提出了自己的見解，通過保障開采前疏放水的效果、發(fā)揮施工水文觀測孔的作用、做好薄基巖層注漿加固工作、對采空區(qū)進(jìn)行充填、酌情降低開采高度、保障工作面的知乎質(zhì)量等方式，做好開采