关于煤矿带压开采技术的几点思考

关于煤矿带压开采技术的几点思考

随着煤炭开采越来越向地底发展，高承压水成为煤炭开采的主要威胁，带压开采成为煤炭开采的主流技术。文章依托于河东煤田离石矿区的煤炭开采条件，对煤矿带压开采技术概念、技术体系内容以及相应的水害防治方法进行了分析，并对其未来的发展方向进行了简要探讨，以期实现煤矿带压开采技术在河东煤田离石矿区的安全运用。

标签：带压开采；技术条件；水害防治

1 煤矿带压开采技术概念

在煤矿井下煤层开采深度越来越深的情况下，煤层底板的标高已经小于其含水层的水头高，因此受到水层对其的压力，在这种条件下，对煤矿井下煤层的开采便称之为煤矿带压开采。煤矿带压开采的原则是对煤矿井下煤层进行防水处理，避免煤层底板含水层在开采过程中引发水害，造成安全事故。由此可知，煤矿带压开采技术的核心内容是对煤矿底板含水层的防治，包含煤矿开采与水害防治两个方面。

2 煤矿带压开采技术体系内容分析

煤矿带压开采技术是一项综合性的技术，宗旨是保证煤矿开采的安全性，参照国内外的煤矿井下煤层开采经验，煤矿带压开采技术包括以下三个方面的内容。

2.1 带压开采安全性评价

在带压开采技术方面，安全性是其首要考虑的因素。目前，对于带压开采的安全性评价并没有形成一个统一的认识，在具体的规章制度方面也不明确，因此，在操作过程中，安全性评价主要依赖于地质工程师或者采矿工程师的自身经验以及矿井水文地质规程。最常用的是突水系数法，通过对煤层底板突水机理的分析，配合物探技术，如音频电透视等，确定煤层底板在开采过程中的重点防御与加固位置。当工作面的加固工程完成后，使用带压系数进行安全性的复核与校验。当进行煤层工作面的回采时，通过突水预警系统来对其进行实施监控，保证其安全性。

2.2 煤矿带压开采水文地质条件勘察与评价

地质条件的勘察是煤矿带压开采的必要工作。不同于常见的水文地质勘察，煤矿开采的水文地质还应该注意以下几点。首先，是对煤层底板的破坏深度，例如，河东煤田离石矿区的岩类主要在表层15～20m内裂隙发育，断层带、风化壳等是其有利地段，泉流量也小于0.5L/S。其次，是煤层底板构造、隔水层厚度以及岩性的探查。离石矿区岩性构造位置处于吕梁山复背斜之次级构造离石-中

阳向斜构造的东翼，井田范围地层受到其影响而形成单斜构造，总体向西倾斜并发育有次一级褶曲构造，表现为3条背斜和2条向斜。此外，在井田南部存在落差3～7m的小断层4条。变质岩类风化裂隙含水层组为前寒武系的混合岩化花岗岩、片麻岩等，而碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组则以奥陶系为主。岩性为石灰岩、豹皮石灰岩等，总厚360～450m。最后，是采用井下放水、钻孔梯度水压测试方法等对矿区的富水性以及力学参数、阻水系数等进行探查。

煤矿带压开采水文地质条件评价主要针对煤层底板的突水危险性以及矿井的防水排水能力进行。突水性的排查从发生突水的概率以及突水后造成的危害两个方面进行评价。对于前者，突水发生概率通过突水系数或双系数的方法进行，通过探查实际煤层底板的突水系数与相关的规定制定的突水系数临界值进行对比，分析其发生概率。双系数法是突水系数法的演变，主要增加了带压系数的考虑。后者主要指的是突水发生后的涌水量的计算，据此对可能造成的水害进行评价。

矿井的防排水能力评价方法主要是考察煤矿矿井的防水、排水位置以及相关标准是否达到规定的要求。以河东煤田离石矿区为例，其奥陶系岩溶水的补给来源主要以大气降水和地表水的入渗为主，而石灰岩地下水的集中排泄点则是柳林泉，石炭系、二叠系裂隙水层的补给主要是来自大气降水和河流及河谷松散层的有限下渗补给。排水时则顺地层沿倾向方向运，在沟谷切割深处以泉的形式排出。

2.3 煤矿带压开采技术手段

煤矿带压开采技术手段首要的是防水技术的应用。主要技术手段包括以下几个方面，首先是在关键位置设置防水煤柱或者防水闸，其次，增强矿区的排水能力，包括在工作前期进行排水系统设计与建设、延生矿区排水管路等，以期达到疏水降压的目的。最后，是煤层底板隔水层改造技术以及防水监控系统等。

开采技术是保证煤矿安全、高效开采的核心方法，目前较为成熟的煤矿带压开采技术有短壁、条带、充填开采等技术，其中充填技术主要针对断层、陷落柱等情况进行。

3 煤矿带压开采技术条件下的水害防治

3.1 煤矿区域水文地质划分

水害防治是煤矿带压开采的重点工程，通过对煤矿区域水文地质类型条件进行划分，能有效提高防治工作效率。划分过程应充分考虑矿井储水各方面因素，并结合以往的经验与地质类型划分依据进行。例如，河东煤田离石矿区开采煤层上覆含水层，富水性弱，对煤层开采影响不大。因此。按照相关规定将其井水文地质类型划分为简单型。

3.2 煤矿区域水害影响程度评估

河东煤田离石矿区地质类型属于简单型，因此含水层对开采过程影响不大，但考虑到该井田内及周边存在较大面积的采空区，采空区局部存有大量的积水，会对矿井煤层开采存在一定的影响，并且采空区的积水量还会随着开采时间的增加而增加。例如，该矿井井田内4号煤共分布积水区11处，合计积水量43054m3。因此，判定采空区积水为该区域的主要水害之一，是矿井防治水工作的重点和难点。

3.3 煤矿带压开采技术条件下的水害防治措施

通过对煤矿区域水害影响程度的评估以及相应的防治工作展开程度的评估，便可以开展针对性的防治措施。防治措施的制定应秉承安全与预防并抓的原则，严格按照预测、探查、开掘以及治理开采的顺序进行。

首先，可以设定专门的地测防治水部门，加强防治水专业技术人员的培养，做好相关的设施设备与技术资料的收集，并通过专业的技术人员与勘察设备对水害进行针对性的评估预测，其次，做好探放水工作，尤其是当钻孔进行到工作面时，对井下可能存在的隐伏导水等构造进行充分探查定位，最后，建立定期检查巡逻制度，对地表导水裂隙或者通道进行检查回填，建立相应的预防预报机制，尤其是存在雨季气候的地区，对开采工作进行动态监控，及时发现水害隐患并采取有效措施进行消除。

4 煤矿带压开采技术发展方向

随着信息化与数字化技术的发展，煤矿带压开采技术的未来发展方向将集中在以下几个方面。首先，在安全开采的可靠性分析上，其评价方法将会有更多的发展，目前主流的突水系数法在实际使用中忽略了现实中的不确定因素，如对保护层失效模式的考虑；其次，三维建模技术将会更多的应用到煤炭带压开采技术中，通過3D模型对地质特征进行建模，从而以真实地貌的形式对其进行表现将会促进煤矿勘察的准确性；最后，通过数据仓库数据挖掘技术对煤层底板突水规律进行掌握与分析，这种手段将是未来煤矿安全评价中的主要方式。

5 结束语

煤矿带压开采技术是一项综合性的开采技术，随着露天煤炭资源的日益减少，其开采方式将逐渐纵深化，而煤层底板高压水将会是煤炭开采过程中的主要威胁因素，因此，带压开采技术将会成为未来煤矿开采的技术依托。

参考文献

[1]韩青林.煤矿带压开采技术体系分析[J]，硅谷，2013（18）：47-48.

[2]张君正.高河煤矿奥灰水带压开采防治技术研究[J]，矿山测量，2013（1）：56-58.