水处理在采煤技术上的应用

水处理在采煤技术上的应用来源:《黑龙江科技信息》供稿文/董芳[导读]随着煤矿开采深度的不断增加，将面临高承压水的严重威胁，带压开采已成为深部煤炭资源开发的主要开采方式，与此相适应，带压开采安全评价工作显得尤为重要。承压水体上安全采煤是关系到矿井生产安全和可持续发展的工程问题。涉及工程地质、水文地质、岩体力学、矿山压力、流体力学、岩体水力学等多门学科的理论和实践。摘要:随着煤矿开采深度的不断增加，将面临高承压水的严重威胁，带压开采已成为深部煤炭资源开发的主要开采方式，与此相适应，带压开采安全评价工作显得尤为重要。承压水体上安全采煤是关系到矿井生产安全和可持续发展的工程问题。涉及工程地质、水文地质、岩体力学、矿山压力、流体力学、岩体水力学等多门学科的理论和实践。关键词：带压开采；承压水；水环境引言承压含水层上采煤一般是指在邻近开采煤层的底板中存在着强含水层或联通强含水层的导水层，在开采这种煤层时，需防止底部的承压水穿越隔水层进入开采空间，形成突水事故，威胁安全生产。1底板突水概述底板突水的基本机理：承压强含水层上采煤的底板突水事故是具有颇高水压的底板含水突发性地穿越了位于开采煤层与含水层之间的隔水岩层，并进入开采空间所造成的突水事故。此种突水是一种复杂的地质。分析表明，造成底板突水的原因与含水层上方原始导升带的高度，开采形成的底板裂隙带深度以及两带之间隔水岩层的抵抗下部承水压破坏的能力紧密相关。原始导升带和底板裂隙带的岩体已失去隔水性能，若开采空间通过该两带直接导通了承压水体，或者虽未直接导通，但在承压水压的作用下，介于该两者之间的隔水保护层将遭到破坏、进而发展成为导通承压水的岩体，则开采空间将发生突水事故，现将分别予以讨论。a.原始导升带高度承压含水层上方的地层大多程度不同的存在有节理和裂隙。若这些节理、裂隙与含水层相通并形成水力联系，则含水底中的承压水将进入节理、裂隙并使含水层上方一定高度内的地层也成为导水层，该充水的节理、裂隙带的高度习称为原始导升带高度。b.底板裂隙深度在采、掘工作面间附近存有应力集中区和免压区：由于受到集中应力引起的剪应力作用以及在免压区中受到集中应力衍生的水平应力和剪应力的共同作用，在开采煤层底板中也会形成一定深度的裂隙带。即底板裂隙带。在该裂隙带中，岩层富含裂隙且应力低于原岩应力，裂隙呈张开状态．岩层已基本丧失了隔水性能，成为导水层。若底板裂隙带直接与承压水的原始导升带沟通。则承压水也能迅速涌入采、掘工作空间，形成突水事故。2承压强含水层上采煤的安全措施2．1安全性的判定与选择开采在承压强含水层上采煤时，应先按照开采煤层含水层之间隔水岩层的厚度判别其安全性，若隔水岩层的厚度大于底板裂隙带深度、原始导升带高度和防止突水所需的隔水保护层最小厚度三者之和，则开采工作无需采取特殊防水技术措施即要保证安全生产，反之，则意味着在该条件下进行开采活动存在有突水威胁，需针对具体情况，采取防止底板突水的特殊开采措施。2．2矿压对突水的影响采后矿压对底板的破坏作用主要有三种:（1）离层导致层向破坏；（2）采空区周边反向作用力导致剪切破坏；（3）水平拉力导致垂向破坏。3小矿压对突水影响程度的对策3．1合理选择采空区参数在一定的开采条件下，采场矿压及其在底板中的传递效应是和一定的采空参数密切相关的。采空区参数主要有:工作面斜长、工作面悬顶距、采空高度和煤层倾角。通常工作面斜长的变化，影响着悬定面积和老顶跨落步距，一定的采面走向长度下，倾斜长度增加，则采空顶板悬垂面积加大。相应煤壁附近底板应力集中程度加大，特别是初期开采阶段，整个采空顶板为一整体结构。3．2改革采煤方法不同的采煤方法对底板岩体的影响不同。对于走向长臂工作面采用顶板冒落法比采用充填方法对底板的影响要大，长工作面与短工作面对底板的影响差距也较大，因此，必须针对具体问题，进行技术经济比较，选择最佳的方案。4数据仓库及数据挖掘技术与突水规则的知识获取带压开采过程中，所发生的煤层底板突水现象是受内在随机性作用规律支配的，井田在岩溶水径流系统中的位置、井田内岩溶发育程度、隔水层的阻水抗压能力、承压水的潜越高度在不同矿区具有各自不同的特点，实践中应以数据仓库及数据挖掘技术作为工具，从突水样本中完成自学习和他学习过程，从而实现带压开采安全评价工作质的飞跃。从以上分析中可以得出如下结论：4.1带压开采已成为深部煤炭资源开发的技术依托而引起广泛关注。在煤炭工业发展新的历史阶段，对带压开采安全评价技术做出回顾和前瞻具有重要的意义。4.2带压开采评价技术的基本工作思路为：在常规地质、水文地质条件分析的基础上，重视煤层底板保护层的“三测”（探测、预测、监测）工作，分析可能的突水类型（通道型突水与渗透型突水），针对不同的突水类型，采取相应的防治水对策（预注浆加固、底板改造、留设防水煤柱）。4.3面对深部煤炭资源开采中带压开采评价技术的挑战，应该在完善双系数（突水系数和带压系数）技术的基础上，在带压安全开采可靠性分析、三维地质建模技术及其可视化、数据仓库及数据挖掘技术与突水规则的知识获取等方面发展带压开采安全评价技术。参考文献[1]靳德武.我国煤层底板突水问题的研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2001：25-36.[2]尚彦军，杨志法，刘英等.关于地质工程设计中突破口预测方法的研究[J].工程地质学报.[3]许学汉，王杰.煤矿突水预报研究[M].北京：地质出版社.[4]彭苏萍，王金安.承压水体上安全采煤[M].北京：煤炭工业出版社，2001