一、 带压开采
带压开采是防治水的一种方法。实质上就是利用隔水层的隔水性能,带着水压进行开采的一种方法。它的优点是不修建防治水工程,就可以预测出带压开采的安全区,并顺利地把煤炭开采出来。我国的许多煤矿,煤层底板下有丰富的高压地下水,因此,带压开采具有实用价值。比如,某一个煤层,它的下部有一个强承压含水层,煤层未采之前,含水层中水的压力压向上方;当含水层上部的煤层采空之后,岩层的原始应力平衡状态遭到破坏,如果含水层的顶板(煤层的底板)隔水层抵挡不住下部水的强大压力,隔水层就要变形,产生底鼓,随之出现裂缝,造成工作面底板出水。如果通过预测得知,煤层底板隔水层能抵挡住下部含水层水的强大压力,水不能从煤层底板突出,然后把
煤炭安全地采出来,带压开采便算成功了。
带压开采能否成功,决定于三个因素:
1.承压含水层水压力的大小及水量的多少;
2.隔水层厚度及岩层强度,被开采煤层与含水层间的距离越大,出水可能性越小;
3.开采地区地质构造及采煤活动对隔水层的破坏情况,隔水层如果是完整的,断层、裂隙不发育,那么高压水突出的可能性就小。
在带压采煤工作面工作时,放顶工作要快,控顶距越小越好,以便减小地压;工作面内不准丢煤柱,也不要残留木垛、点柱等支撑物;注意底板变化,如有异常应停止采煤和放顶;保持排水设备完好;现场所有人员必须熟悉避灾路线。
二、 注浆堵水
注浆堵水是防止矿井涌水而行之有效的措施。我国用注浆法与地下水作斗争已有四十多年的历史,方法简便,效果较好,得到广泛的应用。注浆堵水,就是把配制好的浆液(水泥浆液、水泥一水玻璃浆液或化学浆液),用注浆泵压入地层空隙中,使浆液扩散、凝固、硬化,起到堵、截补给水源的作用。目前,注浆应用在以下几方面:
井筒注浆 井筒常要通过一个或几个含水层,含水层的水就会进入井筒,给建井带来困难和危害。为此,在井筒开凿之前先从地面打钻孔,对含水层进行预先注浆;或者在井筒掘进工作面距含水层一定距离的地方停止掘进,从工作面预先进行注浆。这样,就在井筒四周造成一道隔水屏障,使井筒能安全、顺利地通过含水层。如果井筒已凿砌完毕而井壁漏水,也可以对井壁进行注浆堵水。巷道堵漏 为减少矿井涌水量,对煤矿井下大量存在的小出水点也要进行封堵。这些出水点水压、水量不大,可以用打入简单注浆管的办法解决。做法是:用短而细的水管一根,其外侧螺旋状焊上铅条,裹以粗麻后用力打入钻好的小孔内,用高压注浆泵向孔内注入水泥浆,直到出水点停止出水为止。这种办法对一些大的硐室、大交岔点、砌碹巷道等处的淋水、漏水都很有效。
帏幕截流 有的煤矿为了减少矿井涌水量,采用帷幕截流注浆法建造一个隔水墙,切断水源的补给通路,把水拦截在井田之外。
三、 封堵突水的诀窍
目前,矿井大小突水时有发生,对于已经突水的突水点我们经常采用封堵的方法来处理。如何封堵?这里面大有诀窍。封堵任何透水、漏水和流水通道,首先必须懂得堵水材料的性能,特别是要懂得这些材料的排列顺序和方向。例如,我们用同样数量比例的石子、沙子和粘土,把它们按不同顺序摆放在漏水的容器内,然后在它们的上面倒入同样数量的清水,我们发现,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,粘土被冲走沙子也被冲走只剩下石子,水大量漏失。这种现象在我们生活中经常见到。在煤矿大水量的突水点的封堵过程中,也都利用这种原理进行封堵突水点或水流通路。在煤矿突水点的封堵过程中,首先必须用大量的大块头、大比重的固体材料投放到突水点的外围,俗称“固料投放”也叫“骨料投放”,它起到降低水的流速、支撑隔水材料的作用。有了足够的“骨料”,再在“骨料”的来水一侧投入小一级的阻水材料——粗砂或细砂,最后在突水点附近投以大量的水泥等阻水物质,这样就可以
将大水量的突水点封堵成功。
我国北方一次特大矿井突水,在封堵突水点和过水巷道时,采用“三段式”的堵水顺序。例如对大断面高流速的过水巷道,在水流的下游段实行顶板爆破,投入栏栅、下尼龙布、水泥包、大块石料等挡水材料,接着在中段投入阻水材料——砂石和水泥浆。在这两段阻水体成功实现阻水的基础上,在来水的方向紧靠前两段再注入大量的水泥浆,并施以高压,使水泥渗入裂隙和孔隙,从而可以封堵住全部漏水。
四、 水体下采煤
煤层处在地表水和地下含水层的下面,开采这些煤炭有很多困难。为了充分利用地下资源,增加煤炭产量,就必须解决水体下及含水层下安全开采的问题。
煤层采空以后,上面的岩层就要冒落。如果冒落形成的裂隙影响到顶板以上的含水层甚至地表,就成为含水层水或地表水进入井下的通道。根据多年大量观测和研究,顶板岩层的破坏可分为“三带”:
冒落带 采煤后顶板开始冒落,直到上部岩层能够被支撑在冒落后堆积起来的岩块之上为止。如果冒落带的高度达到采空区上方的含水层或地表水时,就要发生突水事故了。
导水裂隙带 冒落带上方的岩层产生大量的裂缝,而且下部裂缝大,越往上裂缝越小,这一带内,水仍然可以在裂缝中流动。这一带的高度影响到含水层和地表水时,矿井涌水量就会急剧增加。
弯曲下沉带 从导水裂缝带往上,岩层发生平缓弯曲,只有一些小的裂隙,但这些裂隙不与井下相通。如果在弯曲下沉带内或弯曲下沉带以上的地面有水体,采煤时就不会流入,井下工作面了。
从事水体下采煤,关键是搞清和控制导水裂缝带的高度,使它不要与水体相通。采煤时应严格掌握采高,工作面的支架严格按规定的高度支撑。现场工作人员应随时注意顶板变化,如有淋水变大、水变浑、有流沙等现象时应及时汇报,出现危险征兆时要及时撤人。用充填法采煤的工作面,一定要保证充填质量。