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有效控制礦井水害的技術(shù)方法論包括:礦井水害主動防治觀點、利用與改造結(jié)合觀點、采煤工藝與防治水技術(shù)相適應(yīng)的觀點。
近日,國家煤礦安監(jiān)局通報了煤礦水害防治專項監(jiān)察情況。2018年5—7月,全國煤礦水害防治專項監(jiān)察共監(jiān)察煤礦2326處,查處一般隱患1.9萬條、重大隱患44條,罰款9193.92萬元,責(zé)令局部停止作業(yè)727處,停產(chǎn)停工、停產(chǎn)整頓120處,暫扣安全生產(chǎn)許可證64處。
通報指出,煤礦水害防治工作基礎(chǔ)仍較薄弱,部分煤礦存在水害普查工作不規(guī)范,“三專兩探一撤”措施仍不落實,雨季前防治水準(zhǔn)備工作不充分,排水系統(tǒng)不完善,應(yīng)急管理松懈等問題。
礦井突水是煤礦五大災(zāi)害之一。近年來學(xué)者在突水危險性預(yù)測評價、煤層底板灰?guī)r含水層注漿改造、礦井水害監(jiān)測預(yù)警、過水大通道快速封堵等4個方面取得重要進展。
一、礦井突水危險性預(yù)測與評價
突水預(yù)測與評價主要包含煤層底板突水區(qū)域預(yù)測方法、淺埋煤層涌水潰沙災(zāi)害預(yù)測評價、頂板涌水量動態(tài)預(yù)測、周期性頂板離層水害防治技術(shù)等。
基于自學(xué)習(xí)理論的支持向量機、決策樹方法在煤層底板突水預(yù)測應(yīng)用中取得了重要進展。根據(jù)華北型煤田回采工作面底板突水預(yù)測結(jié)果分析,突水系數(shù)法訓(xùn)練精度86%,測試精度80%,而支持向量機訓(xùn)練精度96.3%,測試精度86.7%。
范立民等根據(jù)綜合評價指數(shù)IEI法建立了涌水潰沙危險性評價分級標(biāo)準(zhǔn)和評價模型,通過實例驗證了涌水潰沙評價模型的合理性。
工作面頂板涌水與頂板活動規(guī)律密切相關(guān),一般地,頂板涌水量大小隨工作面推進具有周期性動態(tài)變化規(guī)律,與頂板破斷失穩(wěn)規(guī)律之間具有很好的對應(yīng)性,同時,與頂板富水性強弱不無關(guān)系。
二、煤層底板灰?guī)r含水層注漿改造關(guān)鍵技術(shù)
趙慶彪等提出了奧灰?guī)r溶水害超前區(qū)域治理的概念,首次提出了空間上區(qū)域治理、時間上實施超前治理原則,打破了“一面一探查、一面一治理”的技術(shù)常規(guī),向“不掘突水頭,不采突水面”的本質(zhì)安全型礦井建設(shè)目標(biāo)邁出了重要的一步。開展了奧灰裂隙巖體中高承壓水的水平注漿孔漿液擴散機理研究,提出了注漿“三階段”的劃分方案,即充填注漿、升壓滲透注漿和高壓擴縫注漿。
利用回轉(zhuǎn)鉆進施工下斜鉆孔至預(yù)定層位,后利用定向鉆進技術(shù)進行造斜,使鉆孔在將要改造的層位延伸,并可在需改造的工作面進行分支鉆進,成孔后進行高壓注漿,變含水層為相對隔水層。水平鉆孔不但起到了超前探測作用,而且通過注漿量大小也可間接反映附近是否有異常導(dǎo)(含)水體。
三、煤層底板突水監(jiān)測預(yù)警技術(shù)
根據(jù)大量統(tǒng)計結(jié)果,突水點(區(qū))的分布是有規(guī)律的,突水點(區(qū))主要分布在煤壁附近、上下平巷邊緣以及切眼、停采線處的煤壁附近。
根據(jù)突水通道的形成過程,從時間上可以將突水災(zāi)害分為孕育、前兆、發(fā)生3個階段。無論是相對完整巖體突水還是斷層活化誘發(fā)的突水,均有一個較為完整的時間演化過程。
靳德武等以華北型煤田煤層底板突水為例,建立了監(jiān)測預(yù)警技術(shù)體系。
煤層底板水害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)體系框架
四、過水大通道快速封堵技術(shù)
煤礦發(fā)生突水淹井后,需要盡快封堵過水巷道并及早復(fù)礦,然后封堵突水通道根治水患。
快速建造巷道阻水墻的技術(shù)難題是在動水條件下的可控注漿問題。近年來,在榆卜界煤礦突水治理工程中研制了適合不同規(guī)模過水通道內(nèi)藏于組合式鉆具中的高強度保漿袋,開發(fā)了柔性保漿袋控制性注漿工藝,即攜袋鉆進→雙液注漿→孔底混合→袋內(nèi)固結(jié)→拋袋分離,是過水通道快速封堵技術(shù)的一次重大突破。
五、礦井水害防治技術(shù)方法論
有效控制礦井水害的技術(shù)方法論包括:礦井水害主動防治觀點、利用與改造結(jié)合觀點、采煤工藝與防治水技術(shù)相適應(yīng)的觀點。
礦井水害防治是通過防治水工程加以體現(xiàn)的,作為上述3個觀點的具體體現(xiàn),防治水工程設(shè)計的基本原則包括:合理性原則、完備性原則、協(xié)調(diào)性原則、變通性原則、可靠性原則。
底板巖溶水害防治技術(shù)體系
近年來,礦井防治水基本理論研究已經(jīng)無法滿足工程實踐的要求,建立水害治理工學(xué),大力推進水害治理工程控制標(biāo)準(zhǔn)研究是當(dāng)前和今后一段時期內(nèi)應(yīng)該著力推進的一項重點工作。
來源:靳德武.我國煤礦水害防治技術(shù)新進展及其方法論思考[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2017,45(5):141-147.
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信息提供:朱恩光 編輯整理:劉旸
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