临沂会宝岭铁矿有限公司山东临沂277712
摘要：在铁矿企业中，矿井的水害是影响其进行安全生产的关键因素，为了使矿井的防治水技术提高，使铁矿的安全生产得到保障，本文介绍了矿井水灾分类及水灾发生条件,分析矿井水灾的危害,并重点研究矿井防治水技术与其应用,以供同行参考。
关键词：矿井；防治水；安全技术
1铁矿防治水害工作的困境
1.1开采作业不规范
在那些小规模铁矿企业中,因为监管工作不到位、地质勘探及开采设备不够先进等原因,再加上铁矿管理者唯利是图,既没有充分勘察清楚铁矿区的实际地质情况,也没有进行有效的分析和研究,同时也未制定出相应的水害防治措施,就直接进行铁矿开采工作,这种开采工作是盲目性的,在实际开采工作中很容易引发水害问题。
1.2基础设施选择不符合开采要求
矿井的正常生产及运行,需建立在完善科学的基础设施之中。但在国内有相当一部分铁矿企业都没有做好这一方面的工作,在进行矿井定位时,仅参考了相关的地质报告,将井口设置在最高洪水位处,但这样的考虑是不全面的,井口易出现汇水等问题。
1.3技术人才储备不足
在现阶段,国内高校非常重视对铁矿行业人才的培养和教育,设置了采矿、机电和安全等多方面学科的专业。但其没有重视对地质水文方面人才的培养,究其原因,是因为大学教育属于基础性教学,其没有太强的针对性。虽然在研究生阶段设置有专业的矿井水文地质勘察学科,但这一方面的人才比较少。即便矿井水文地质条件良好,也可能出现水害问题,所以矿井企业必须做好矿井防治水人才的引进工作。铁矿企业内的防治水技术人员本身就比较匮乏,再加上新人才的引进工作开展也比较缓慢,所以很容易出现人才断层的情况。
2矿井水害分类及发生条件
2.1矿井水害分类
矿井地下水及地面水通过相关通道会流入矿井,当流入矿井的水超出矿井水流量极限时,特别是比矿井最大排水量大的情况下,矿井就会发生水灾。纵观以往矿井水害,可把矿井水害大致分为两种。
2.1.1孔隙水水害
当待开采煤层较松散,有黏土层、砂砾层及流沙层覆盖矿孔隙水时,加之矿井采掘铁矿过程中煤岩柱留设不充足的情况下,冒裂带易流向松散层。在实施采掘作业前,对整体水文情况观测不到位,没有依据含水层应回采量来科学合理地留设煤柱,造成回采后砂石与水流入矿井引发水害。另外,超能生产或在煤岩柱中开拓硐室与巷道,破坏了整个煤层的完整性,在长期渗水的作用下,易馈入泥沙、流沙堵塞煤巷井巷,引发空隙水害。
2.1.2地表水水害
当铁矿周围存在大量蓄水工程如水库等,在遇到充足降水使蓄水工程水位大幅上涨,一旦水位高度高于井口标高时,这些水会迅速涌入矿井,或这些水经过断层、裂缝等也会渗透至矿井,引发水害。由于地面水灾通常涌入量较大,加之易伴有泥石流,若防治不科学、不合理,经常会造成淹井灾害,给矿井造成巨大损失。
2.2矿井水灾出现的条件
2.2.1矿井施工形成裂隙通道引发矿井水灾
在开采铁矿时,采空岩层下面的煤层会形成采空区,这些岩层在矿山压力的作用下易失去平衡,造成顶部岩体发生开裂、移动、垮落等,这些垮落的岩块会流向采空区。而依据采空区上部岩层破坏情况与变形情况,可把岩层细分为裂隙带与冒落带,而裂隙带与冒落带又是矿井充水的良好通道,这样就易引发矿井水害。
2.2.2接触带与构造断裂带引发矿井水灾
矿区含煤地层中易暗存断裂构造,在采动的影响下这些断裂构造带四周的岩石易发生破碎,使地层失去完整性,这样充水水源易沿着这些通道涌入矿井。在地层不整合接触带及假整合接触带也存在大量空隙,这些空隙也是地下水涌入矿井的重要通道。
3矿井水害的危害
3.1造成生产环境恶化
矿井发生水害后,巷道易出现大量积水,铁矿矿床顶板也会发生淋水现象,这样会使矿井巷道与工作面弥漫大量潮湿空气,让巷道及工作面空气难流通,对矿井安全生产十分不利,同时也会在某种程度上对矿井设备的正常运行造成影响,恶化矿井生产环境,严重危害矿工身心健康。特别是当矿井发生突水后,矿井水量严重超出自身排水能力时,这时易淹没矿井部分巷道,损坏机械设备,造成矿井停产,甚至造成人员伤亡。
3.2缩短设备使用年限
矿井发生水灾后,会严重损坏机械设备,腐蚀井内金属设施,影响机械设备正常运行,缩短设备使用寿命,这样不但会增加机械设备的维修成本,同时也会影响设备生产效率。
3.3增大矿井生产费用
当矿井发生水害,尤其是矿井水害较严重时,要想保障安全生产,矿井应多应用一些排水设施,这样必然会增大矿井综合排水成本,使铁矿生产费用增大,不利于提高企业经济效益。
4矿井防治水技术及其应用
4.1探测铁矿水害技术及其应用
可以从下列几方面着手探测铁矿水害：a)了解矿井冲积层厚度情况,探测各个分层的实际透水性、含水性及长度等;b)探测矿井隔水层、含水层数量、实际位置、隔水层到含水层间距及各含水层具备的涌水性、透水性等;c)探测采掘空间范围大小、积水情况;d)铁矿开采作业时,探测断裂带、垮落带影响涌水情况、采掘工作面四周岩层破坏情况等。
要想把铁矿防治水工作做到位,不但应对矿井水灾情况进行探测,而且应做好矿井水害探测管理工作,找出铁矿采掘中水灾具体位置,以便采取有效的技术措施防治水害：a)在进行铁矿水灾位置探测时,探测一定要全面彻底,尤其应重视探测废弃采空区与巷道,并应依据探测结果采用相关措施进行防护,谨防矿井连通发生重大水灾;b)铁矿开采时,为了能有效避开含水层、断层等特殊地质构造,在实施工作面开采作业前可用三维地震技术提前探测,提前掌握特殊地带,以合理规避;c)应用先进的地质勘测器如超前地质探测器等提前探测铁矿水害,借助此设备可准确探测铁矿水害,以便有针对性地提前采取措施进行防范,更好地保障矿井安全生产。
4.2注浆堵水技术及其应用
注浆堵水技术主要是通过给矿井钻孔,把一些特制浆液注入矿井溶洞、破碎带及裂隙中,让这些浆液发生硬化、凝固,最终把矿井涌水通道堵塞隔离。注浆堵水技术在中国铁矿企业中应用较早,防水效果也非常显著,尤其是近年来随着中国矿井防水技术的发展,注浆堵水技术也得到迅速发展,部分铁矿企业开始应用间歇注浆法堵水与采用小流量注浆法堵水,都取得了良好的应用效果,有效防治了矿井水害,更好地保障了矿井安全生产。
4.3防治井下水技术及其应用
应充分做好矿井地质勘测工作与水文观测工作,详细了解矿井老空积水、含水层情况,耐心寻找地下水源。工作面采掘施工前,应提前打超前钻孔,对工作面端头地质情况及侧帮、底板、顶板进行整体勘查。若开采矿区为地势低洼区,应在泄洪总沟出口处布设水闸,并建立排水站,应用水泵抽排水。
4.4防治地面水技术及其应用
地面水防治主要是在地面修筑防排水工程,以减少甚至避免地表水涌入矿井,这种防治水技术主要用于以地表水与大气降水为主要充水水源的矿井。具体可通过改造河道、挖沟排洪、堵塞通道、铺垫河提等方式防止地表水流入矿井。对于部分地表水渗透区域,可应用料石、黏土等进行防渗处理。
结语
要想确保铁矿安全生产,防治水工作必不可少。对此,在生产中,各矿井应积极了解矿井水害分类与具体发生条件,明确矿井水灾危害,从本矿实际情况出发努力研究有针对性的防治水技术,并把这些技术应用到实际生产中。只有这样才能做好矿井防治水工作,才能更好地保障矿井安全生产。
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