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煤矿防治水疏水降压技术研究
作者：许凯 寻增霞
来源：《中国科技博览》2013年第05期
[摘要]疏水降压可以解决部分地区的矿井防治水问题，所以本文通过对疏水降压的适用条件和工程技术的研究，为矿井防治水疏水降压技术的使用提供有利的理论基础。 [关键词]煤矿；防治水；疏水降压
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中图分类号：TD743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0030-02 1.引言
我国作为世界上第一采煤大国，煤炭资源十分丰富且地域分布辽阔，煤矿水文地质条件复杂，是世界上矿山水害最严重的国家之一。而我国煤矿水害又以喀斯特型矿山水害为最主要类型，这主要是因为北方广泛分布的石炭二叠纪煤田以太原群和奥陶系石灰岩作为直接或间接底板，南方大部分乐平煤系也以石灰岩水为主要充水水源的特点决定的。疏水降压可以解决部分地区的矿井防治水问题，所以本文通过对疏水降压的适用条件和工程技术的研究，为矿井防治水疏水降压技术的使用提供有利的理论基础。 2.疏水降压防治矿井水害技术的适用条件
一般情况下疏水降压防治矿井水害技术的适用条件主要有以下五方面：
（1）矿井主要充水含水层属于自身充水含水层。由于矿井的主要工程活动位于含水层之中，或者说矿井的采掘活动将直接揭露充水含水层，含水层中的水无法躲避，早晚都要被释放。为了较少或消除采掘过程中大量的水短时间涌入矿井给正常生产与建设造成影响或者超过矿井设计的排水能力而造成淹井事故，需要在人工受控条件下预先对含水层水进行疏放。 （2）矿井主要充水含水层属于直接充水含水层。当含水层作为煤层的直接顶板或者底板时，一旦巷道进入煤层或工作面回采后，含水层就可能给矿井生产造成影响或灾害。在这种水文地质条件下，往往需要采用预疏水技术防治矿井水害。
（3）矿井主要充水含水层以静储水为主，动态补给量有限。当矿井生产诱发该类含水层突水时，往往在总出水量有线的条件下给矿井带来严重灾害，采用预先疏水技术，可以有效地消减峰值水量而达到消除矿井水害的目地。
（4）煤层顶板间接含水层与煤层之间隔水层的厚度小于工作面顶板导水断裂带高度。在这种条件下，尽管煤层顶板窜在隔水层，但是隔水层的厚度不够，一点工作面回采，含水层中的水必然通过导水断裂导入矿井。为了减少初次垮落后来自顶板的峰值水量，通常在工作面回采之前，通过井上或井下专门的疏水工程进行含水层水的预先疏放。
（5）煤层底板存在高承压含水层，且煤层与含水层之间的隔水层厚度较薄，在自然状态下隔水层不能阻隔高压水的破坏和侵入。这种情况下，可以通过疏放水技术降低含水层中的压力水头，已达到实现带压开采的条件。 3.疏水降压工程技术
疏水降压工程技术主要分为地表疏干、井下疏干和井上下联合疏干。
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3.1地表疏干（图1）
地表疏水常用于煤层埋藏较浅，含水层渗透性较强的条件。其优点是经济、安全，施工方便，建设速度快，并且容易调控和管理；所抽排出的地下水不易收到污染，可以直接使用，有利于实现疏供结合，取得较好的经济利益。和井下疏干相比，地表疏干比较容易控制地下水位的下降速度。对于松散层孔隙含水砂层充水矿井来说，可以避免地面塌陷和井下形成“流砂”灾害。
地表疏干孔的布置，主要根据矿井水文地质条件及开采设计要求来确定。疏干孔的孔位应以生产水平和生产采区为中心，既可以环形孔排布置，也可呈直线孔排布置，或采用多种形式相结合的布置方法。对均质含水层，可等距布置；对于非均质含水层，应该根据水文地质条件将疏水孔尽量布置于渗透性较强、汇水范围大的径流带位置，以增加单孔出水量，提高疏水效率，以较小的疏水工程获得较大范围的水位疏降值。 3.2井下疏干（图2）
井下疏干主括井巷疏水、石门疏水、井下钻孔疏水三方面。
井巷疏水主要面对自身充水含水层或直接充水含水层。我国湖南的许多矿井开拓巷道掘进于煤层底板茅口灰岩含水层之中，为了确保煤炭资源的安全开采，必须对茅口灰岩含水层实施疏水降压。还有许多特厚煤层本身就是含水层，为了实现煤炭资源的安全开采，必须对煤层进行疏干。
利用石门疏水时，一定要分析含水层的水文地质l生质，确保石门穿过段直接流入石门的水量处于受控状态，避免瞬间水量过大而造成水害事故。有时在石门穿过含水层段之前还需预打疏水钻孔以保证石门施工的安全。石门疏水的最大有点可同时疏降多个切穿的含水层且可兼作运输使用。
井下钻孔疏水包括直通式井下疏水孔、上行式井下疏水孔下行式井下疏水孔和水平式井下疏水孔。直通式井下疏水孔是指当开采煤层顶板导水断裂带以上存在威胁开采安全且需要疏干的充水岩层，或开采煤层底板以下存在着威胁开采安全，需要疏水降低水压的高承压富含水层，而在井下直接施工疏放水孔不安全或根本无条件施工时，开采用从地面施工钻孔，让钻孔穿过预疏干或疏降水压的含水层直达井下防水巷道，使含水层中的地下水，通过钻孔自动泄入巷道，从而达到疏干或降压的目的。上行式井下疏水孔是指当被疏水的目标含水层位于开采煤层直接顶板之上，且在开采煤层与含水层之间存在不足以保护顶板水进入矿井的隔水保护层时，在工作面回采之前，利用井下巷道作为施工场地，向顶板含水层施工垂直或近垂直钻孔，以达到疏放顶板水的目的。下形式井下疏水孔是指当被疏水的目标含水层位于开采煤层直接底板下，且在开采煤层与含水层之间存在不足以保护底板含水层高压水进入矿井的隔水层，在工作面回采之前，利用井下巷道作为施工场地，向底板含水层施工垂直或近垂直钻孔，以达到疏放底板水使含水层水压降低至安全水头以下的目的。