一、 帶壓開采
帶壓開采是防治水的一種方法。實質上就是利用隔水層的隔水性能,帶著水壓進行開采的一種方法。它的優點是不修建防治水工程,就可以預測出帶壓開采的安全區,并順利地把煤炭開采出來。我國的許多煤礦,煤層底板下有豐富的高壓地下水,因此,帶壓開采具有實用價值。比如,某一個煤層,它的下部有一個強承壓含水層,煤層未采之前,含水層中水的壓力壓向上方;當含水層上部的煤層采空之后,巖層的原始應力平衡狀態遭到破壞,如果含水層的頂板(煤層的底板)隔水層抵擋不住下部水的強大壓力,隔水層就要變形,產生底鼓,隨之出現裂縫,造成工作面底板出水。如果通過預測得知,煤層底板隔水層能抵擋住下部含水層水的強大壓力,水不能從煤層底板突出,然后把
煤炭安全地采出來,帶壓開采便算成功了。
帶壓開采能否成功,決定于三個因素:
1.承壓含水層水壓力的大小及水量的多少;
2.隔水層厚度及巖層強度,被開采煤層與含水層間的距離越大,出水可能性越小;
3.開采地區地質構造及采煤活動對隔水層的破壞情況,隔水層如果是完整的,斷層、裂隙不發育,那么高壓水突出的可能性就小。
在帶壓采煤工作面工作時,放頂工作要快,控頂距越小越好,以便減小地壓;工作面內不準丟煤柱,也不要殘留木垛、點柱等支撐物;注意底板變化,如有異常應停止采煤和放頂;保持排水設備完好;現場所有人員必須熟悉避災路線。
二、 注漿堵水
注漿堵水是防止礦井涌水而行之有效的措施。我國用注漿法與地下水作斗爭已有四十多年的歷史,方法簡便,效果較好,得到廣泛的應用。注漿堵水,就是把配制好的漿液(水泥漿液、水泥一水玻璃漿液或化學漿液),用注漿泵壓入地層空隙中,使漿液擴散、凝固、硬化,起到堵、截補給水源的作用。目前,注漿應用在以下幾方面:
井筒注漿 井筒常要通過一個或幾個含水層,含水層的水就會進入井筒,給建井帶來困難和危害。為此,在井筒開鑿之前先從地面打鉆孔,對含水層進行預先注漿;或者在井筒掘進工作面距含水層一定距離的地方停止掘進,從工作面預先進行注漿。這樣,就在井筒四周造成一道隔水屏障,使井筒能安全、順利地通過含水層。如果井筒已鑿砌完畢而井壁漏水,也可以對井壁進行注漿堵水。巷道堵漏 為減少礦井涌水量,對煤礦井下大量存在的小出水點也要進行封堵。這些出水點水壓、水量不大,可以用打入簡單注漿管的辦法解決。做法是:用短而細的水管一根,其外側螺旋狀焊上鉛條,裹以粗麻后用力打入鉆好的小孔內,用高壓注漿泵向孔內注入水泥漿,直到出水點停止出水為止。這種辦法對一些大的硐室、大交岔點、砌碹巷道等處的淋水、漏水都很有效。
幃幕截流 有的煤礦為了減少礦井涌水量,采用帷幕截流注漿法建造一個隔水墻,切斷水源的補給通路,把水攔截在井田之外。
三、 封堵突水的訣竅
目前,礦井大小突水時有發生,對于已經突水的突水點我們經常采用封堵的方法來處理。如何封堵?這里面大有訣竅。封堵任何透水、漏水和流水通道,首先必須懂得堵水材料的性能,特別是要懂得這些材料的排列順序和方向。例如,我們用同樣數量比例的石子、沙子和粘土,把它們按不同順序擺放在漏水的容器內,然后在它們的上面倒入同樣數量的清水,我們發現,粘土在上面,石子在下面的容器不漏水,而石子在上面粘土在下面的容器,粘土被沖走沙子也被沖走只剩下石子,水大量漏失。這種現象在我們生活中經常見到。在煤礦大水量的突水點的封堵過程中,也都利用這種原理進行封堵突水點或水流通路。在煤礦突水點的封堵過程中,首先必須用大量的大塊頭、大比重的固體材料投放到突水點的外圍,俗稱“固料投放”也叫“骨料投放”,它起到降低水的流速、支撐隔水材料的作用。有了足夠的“骨料”,再在“骨料”的來水一側投入小一級的阻水材料——粗砂或細砂,最后在突水點附近投以大量的水泥等阻水物質,這樣就可以
將大水量的突水點封堵成功。
我國北方一次特大礦井突水,在封堵突水點和過水巷道時,采用“三段式”的堵水順序。例如對大斷面高流速的過水巷道,在水流的下游段實行頂板爆破,投入欄柵、下尼龍布、水泥包、大塊石料等擋水材料,接著在中段投入阻水材料——砂石和水泥漿。在這兩段阻水體成功實現阻水的基礎上,在來水的方向緊靠前兩段再注入大量的水泥漿,并施以高壓,使水泥滲入裂隙和孔隙,從而可以封堵住全部漏水。
四、 水體下采煤
煤層處在地表水和地下含水層的下面,開采這些煤炭有很多困難。為了充分利用地下資源,增加煤炭產量,就必須解決水體下及含水層下安全開采的問題。
煤層采空以后,上面的巖層就要冒落。如果冒落形成的裂隙影響到頂板以上的含水層甚至地表,就成為含水層水或地表水進入井下的通道。根據多年大量觀測和研究,頂板巖層的破壞可分為“三帶”:
冒落帶 采煤后頂板開始冒落,直到上部巖層能夠被支撐在冒落后堆積起來的巖塊之上為止。如果冒落帶的高度達到采空區上方的含水層或地表水時,就要發生突水事故了。
導水裂隙帶 冒落帶上方的巖層產生大量的裂縫,而且下部裂縫大,越往上裂縫越小,這一帶內,水仍然可以在裂縫中流動。這一帶的高度影響到含水層和地表水時,礦井涌水量就會急劇增加。
彎曲下沉帶 從導水裂縫帶往上,巖層發生平緩彎曲,只有一些小的裂隙,但這些裂隙不與井下相通。如果在彎曲下沉帶內或彎曲下沉帶以上的地面有水體,采煤時就不會流入,井下工作面了。
從事水體下采煤,關鍵是搞清和控制導水裂縫帶的高度,使它不要與水體相通。采煤時應嚴格掌握采高,工作面的支架嚴格按規定的高度支撐。現場工作人員應隨時注意頂板變化,如有淋水變大、水變渾、有流沙等現象時應及時匯報,出現危險征兆時要及時撤人。用充填法采煤的工作面,一定要保證充填質量。