摘要:本文以矿井地质灾害特征与预测措施为探讨主题,针对当前矿井生产管理的现状,分析矿井中可能产生的冲击地压、矿井突水、煤与瓦斯突出等地质灾害特征,针对不同特征提出相对应的预测方法,为矿井地质灾害的预防与处理提供合理建议。
关键词:矿井;地质灾害特征;预测措施
引言:随着对煤炭资源的长期大量开采,大部分地区的浅部矿井资源已经基本完成开采,逐渐进入到深部矿井的开采作业中,以部分国有重点煤矿为例,许多矿井逐渐提高开采深度,部分地区矿井实际开采深度甚至超过800m。在矿井开采深度日益升高的同时,施工人员需要面临逐渐复杂的矿井地质条件,做好地质灾害预防工作。
1 矿井地质灾害特征
1.1冲击地压特征
矿山的人工开采或机械开采作业会严重影响周围的脆性灭岩体,诱发其产生形变而瞬间释放出的压力称为冲击地压,导致相应的采矿空间内出现强烈的震动情况,且有大块围岩挤出,属于一种显现矿山压力的特殊形式。在深部开采的作业过程中,会产生较大的垂直应力,同时由于开采条件有所限制,因此很容易使得高应力集中作用于工作面的周围与巷道内,导致巷道围岩有塑性形变问题出现,并进一步扩大裂隙范围,加重了破坏程度,在一定程度上降低了巷道的稳定性。高能量积聚且瞬间释放的冲击地压灾害对矿井作业的安全性会造成极大影响,复杂性、突发性与破坏性是其主要的灾害特征[1]。当冲击地压形成于深部巷道内时,会大大提高破坏力、危险系数极高,能级更高。如若没有预先采取有效的防护措施,在强度较低的区域里,能量与应力会大量释放,产生严重的地质灾害。
1.2煤与瓦斯突出特征
在煤矿开采的作业过程中,采掘工作面前方的煤体向采掘空间内突然抛出大量瓦斯是煤与瓦斯突出的主要特征,因此定义为一种动力现象。当矿井煤层间有大量能量不断积聚时,会使得岩体逐渐产生裂隙,当压力呈现下降的变化趋势时,瓦斯由原来的吸附状态逐渐发生转变,解析成为处于游离状态的瓦斯膨胀。分析煤与瓦斯突出的主要产生原因可以发现,其动能主要由回采作业提供,因而对煤与瓦斯突出起到了一定程度上的诱发作用。由此可见,煤与瓦斯突出会呈现出鲜明的直观特点,一是缓发性,二是瞬发性。
1.3矿井突水特征
在煤矿突水事故中,大部分是由于采空区与矿井内进入了由导水裂隙进入的巷道底板高压水。底板承压水会对煤矿造成较大影响,这是由灰岩的地质条件自然决定的,这种岩层具有较强的富水性,水压较高,含有较薄的隔水层,与明显的断层等构造发育特点,大大提升了这一区域内发生矿井突水事故的频率,增加了危险性。若进一步增加开采深度,会大幅加大底板承受的水压,导致出现导水裂隙与断层,使得深矿井出现突水事故的程度进一步加深。
2 矿井地质灾害预测措施
2.1冲击地压预测法
在预测冲击地压危险性方面,需要结合实际的煤层条件,准确判断发生冲击地压的可能性。监测冲击地压通常可以采用两种方法,一是常规的监测方法,即钻屑法,通过检测煤粉从钻孔内的排出量,便可以合理预估并判断这一冲击地压的危险程度。二是地球物理监测法,代表性的技术方法有微震监测与地音监测等,借助专业的监测设备对存在动力现象的信号进行系统采集,便可以准确预测冲击地压产生的危险性程度。通过总结大部分矿井冲击产出的钻屑量监测结果来看,需要根据不同的钻孔深度,依照对应的临界指标,对危险程度进行科学判定。
2.2煤与瓦斯突出预测法
煤与瓦斯突出也是矿井地质灾害的一种主要形式,通常可以采用两种预测方式,一是矿山统计法,这种检测技术主要以数理统计为数据基础。二是分源预测法,这种监测手段需要结合煤层内实际瓦斯含量参数。在实际的应用过程中,传统的统计预测法体现出的限制性较强,当矿井具备较为相似的地质条件与作业环境时,这种预测方法的使用会具有一定实效性[2]。目前,在采矿工作面瓦斯涌出量的预测作业方面,分源预测法是大部分预测技术团队采用的主要方法。回采作业面瓦斯、已采空区瓦斯、生产采取掘进面瓦斯是矿井瓦斯的三种主要组成部分,在治理生产采取掘进面瓦斯方面,可以采取尾巷抽采与钻孔抽放方法,埋管的方式更适用于治理已采空区瓦斯。
2.3矿井突水预测法
在预测矿水突水事故方面,地质雷达探测技术与物探技术是较为有效的技术手段,能够对富水异常区域准确探测出来,还可以利用钻孔技术验证预测与探测结果。在异常区的实际位置进行探测与确定后,依照巷道掘进的预计方向,对钻孔参数予以科学布置,合理把控钻孔个数,通常情况下应超过两个[3]。在区域超前防治水方面,目前应用最广泛的方式是井下钻孔注浆加固技术,通过钻孔疏水降压处理巷道底板,然后再对其注浆,起到加固的作用。若涌水通道可能出现在巷道底板处,则可以采用注浆加固的方式,依据注浆的实际扩散情况,确定扩散半径,对区域超钻孔的适宜距离进行判定,并确定适当的注浆深度。若巷道构造存在断层问题,或出现底板碎裂等状况,应及时注浆加固,防止工作面在采动作用的影响下出现涌水现象。
总结:矿井的日常生产作业与其地质条件具有直接关系,在不断提升矿井作业深度与机械作业水平的同时,应正确认识生产过程中可能出现的冲击地压、煤与瓦斯突出与矿井突水等地质灾害事故,结合具体采矿作业的工作环境情况,与实际的采挖深度,选择适宜的预测技术方法,有效把握围岩的构造特征,最大程度上避免发生矿井地质灾害事故。
参考文献:
[1]李鹏鹏.煤矿采空区地质灾害分析及治理[J].建材与装饰,2019(08):234-235.
[2]夏玉成,王锐,马丽.矿井地质灾害要素与地质灾源体辨识评价[J].中国煤炭地质,2019,31(02):51-55.
[3]沈福斌,周子鹏,古瑶,耿清.矿井灾害预防的关键技术及应用[J].陕西煤炭,2018,37(03):90-93.