靳德武总结我国煤矿水害防治技术新进展

2018-09-13

  近日,国家煤矿安监局通报了煤矿水害防治专项监察情况。2018年5—7月,全国煤矿水害防治专项监察共监察煤矿2326处,查处一般隐患1.9万条、重大隐患44条,罚款9193.92万元,责令局部停止作业727处,停产停工、停产整顿120处,暂扣安全生产许可证64处。


  通报指出,煤矿水害防治工作基础仍较薄弱,部分煤矿存在水害普查工作不规范,“三专两探一撤”措施仍不落实,雨季前防治水准备工作不充分,排水系统不完善,应急管理松懈等问题。


  矿井突水是煤矿五大灾害之一。近年来学者在突水危险性预测评价、煤层底板灰岩含水层注浆改造、矿井水害监测预警、过水大通道快速封堵等4个方面取得重要进展。


  矿井突水危险性预测与评价


  突水预测与评价主要包含煤层底板突水区域预测方法、浅埋煤层涌水溃沙灾害预测评价、顶板涌水量动态预测、周期性顶板离层水害防治技术等。


  基于自学习理论的支持向量机、决策树方法在煤层底板突水预测应用中取得了重要进展。根据华北型煤田回采工作面底板突水预测结果分析,突水系数法训练精度86%,测试精度80%,而支持向量机训练精度96.3%,测试精度86.7%。


  范立民等根据综合评价指数IEI法建立了涌水溃沙危险性评价分级标准和评价模型,通过实例验证了涌水溃沙评价模型的合理性。


  工作面顶板涌水与顶板活动规律密切相关,一般地,顶板涌水量大小随工作面推进具有周期性动态变化规律,与顶板破断失稳规律之间具有很好的对应性,同时,与顶板富水性强弱不无关系。


  煤层底板灰岩含水层注浆改造关键技术


  赵庆彪等提出了奥灰岩溶水害超前区域治理的概念,首次提出了空间上区域治理、时间上实施超前治理原则,打破了“一面一探查、一面一治理”的技术常规,向“不掘突水头,不采突水面”的本质安全型矿井建设目标迈出了重要的一步。开展了奥灰裂隙岩体中高承压水的水平注浆孔浆液扩散机理研究,提出了注浆“三阶段”的划分方案,即充填注浆、升压渗透注浆和高压扩缝注浆。


  利用回转钻进施工下斜钻孔至预定层位,后利用定向钻进技术进行造斜,使钻孔在将要改造的层位延伸,并可在需改造的工作面进行分支钻进,成孔后进行高压注浆,变含水层为相对隔水层。水平钻孔不但起到了超前探测作用,而且通过注浆量大小也可间接反映附近是否有异常导(含)水体。


  煤层底板突水监测预警技术


  根据大量统计结果,突水点(区)的分布是有规律的,突水点(区)主要分布在煤壁附近、上下平巷边缘以及切眼、停采线处的煤壁附近。


  根据突水通道的形成过程,从时间上可以将突水灾害分为孕育、前兆、发生3个阶段。无论是相对完整岩体突水还是断层活化诱发的突水,均有一个较为完整的时间演化过程。靳德武等以华北型煤田煤层底板突水为例,建立了监测预警技术体系。


  煤层底板水害监测预警技术体系框架


  过水大通道快速封堵技术


  煤矿发生突水淹井后,需要尽快封堵过水巷道并及早复矿,然后封堵突水通道根治水患。


  快速建造巷道阻水墙的技术难题是在动水条件下的可控注浆问题。近年来,在榆卜界煤矿突水治理工程中研制了适合不同规模过水通道内藏于组合式钻具中的高强度保浆袋,开发了柔性保浆袋控制性注浆工艺,即携袋钻进→双液注浆→孔底混合→袋内固结→抛袋分离,是过水通道快速封堵技术的一次重大突破。


  矿井水害防治技术方法论


  有效控制矿井水害的技术方法论包括:矿井水害主动防治观点、利用与改造结合观点、采煤工艺与防治水技术相适应的观点。矿井水害防治是通过防治水工程加以体现的,作为上述3个观点的具体体现,防治水工程设计的基本原则包括:合理性原则、完备性原则、协调性原则、变通性原则、可靠性原则。


  底板岩溶水害防治技术体系


  近年来,矿井防治水基本理论研究已经无法满足工程实践的要求,建立水害治理工学,大力推进水害治理工程控制标准研究是当前和今后一段时期内应该着力推进的一项重点工作。


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  责任编辑:宫在芹
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