急倾斜近距离煤层上行开采工作面涌水机理分析及防治技术.docx

急倾斜近距离煤层上行开采工作面涌水机理分析及防治技术
摘要
急斜煤层上行开采工作面常受到涌水问题的困扰，给采煤工作带来了很大的安全隐患和经济损失。本文通过对急斜煤层水文地质条件，巷道设计及支护等因素分析，阐述了急斜煤层上行开采工作面涌水的机理。并针对涌水机理提出了对策措施，包括煤层水文地质预测、巷道排水设计、支护方案优化等技术手段，以提高急斜煤层上行开采工作面的安全性和经济效益。
1.引言
急斜煤层存在涌水问题已经成为煤炭采矿工作面的一大难题。涌水将给煤炭采掘和运输等环节带来灾害性的影响，严重影响生产和经济效益。但是由于急斜煤层上水的来源及运移方式复杂，给涌水的预防和治理工作带来了很大的难度。因此，对急斜煤层上行开采工作面的涌水机理分析和预防防治技术的研究具有重要意义。
2.急斜煤层水文地质条件
2.1急斜煤层结构特点
急斜煤层因地质构造的影响，钻孔覆盖面积小，难以对采场进行完整的观测和掌握；煤层持水性能强，层内含水量和渗透系数都较高，下伏含水层和地下工程亦较多，地下水流和煤层裂隙水流复杂。因此，急斜煤层水文地质条件对采煤的涌水影响尤其显著。
2.2煤层水系
急斜煤层水系是由高处向低处、由大到小的形成的，其水流为非凝聚型水流，具有煤层自然排水和裂隙排水两种方式。在采煤过程中，由于煤体收缩和巷道开挖造成岩层再分布，导致了煤层内含水层形变、断裂增多，煤体变形和空隙率增大，有可供水流通和运动的通道，煤层所有的断层、面向、岩体间隙都将成为水流的导管。作为整个水系的顶部，地表、地下水含量极其丰富，因此工程对于地下水动态监测和控制至关重要。
3.工作面涌水机理
3.1掘进过程中的涌水
采巷壁皮随着煤层剖面结构突变而变形，使煤层结构面受到不同的应力变形和断裂变形，如果煤体收缩导致了裂隙的扩张，使得局部空隙率增大，则提供了合适的储水条件。当水压超过了地表大气压时，涌水现象就开始出现。另外，随着巷道开挖的深入，煤体压力也会逐渐增大，这对煤层含水层的压力也带来了影响，影响局部水的运动和水的维持高的受力环境。
3.2给排水系统失效
给排水系统在工作面涌水控制中具有重要作用，其失效必然导致水流的不受控制。在急斜煤层矿井中，由于采煤工作面进尺较短、巷道的分布相对集中等原因，采掘面的排水系统特别复杂，排水系统失效的风险更高，也就是说当采煤工作面的排水系统发生失效时，涌水难以得到控制，进一步加剧涌水的危害。
4.基于涌水机理的防治措施
4.1煤层水文地质预测技术
在煤层水文地质预测的研究上，要采用适当的方法，包括地质雷达、煤层水文地质勘探，勘探结果应该与建设项目的规模和施工进度配合一起使用，主要是针对水的特性，具体防范应在巷道设计以及支护设计的各个阶段加以考虑。
4.2巷道排水系统的设计
可采用预剖排裂、裂隙水井等有效方法，保证巷道内的水能及时排出，降低了涌水的风险。巷道疏浚和巷道衬砌加固均可有效减少巷道脆性破坏的发生频率，提高巷道的承压能力。
4.3支护方案
合理的采用支护方案能够有效的抑制巷道开挖所引发的煤层水渗的影响，同时也可以减少在维修装置上的费用的涉及，提高了生产效益，加强了生产安全。建议在巷道加固防护上，优先采用防水护盾和防水墙等钢筋混凝土结构，并通过降噪隔振等工艺控制噪声，以获得超越安全环境保障的效果。
5.结论
针对急斜煤层上行开采工作面的涌水问题，本文综述了其水文地质条件、涌水机理以及防治措施。从煤层水文地质价值推断、巷道排水设计以及支护措施优化等方面，结合具体煤矿形势，全面提出方案，可提高煤层维持工作安全性和经济效益，为采煤生产和经济效益的提高做出积极贡献。