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淮南矿区急倾斜A组煤开采水害防治：技术、实践与展望

一、引言

1.1研究背景与意义

淮南矿区作为我国重要的煤炭生产基地，煤炭资源丰富，开采历史悠久，在保障国家能源供应方面发挥着举足轻重的作用。其中，A组煤作为淮南矿区重要的可采煤层，具有煤质优、煤种好、储量大的特点，被称为淮南矿区的“新粮仓”。2022年，淮南矿区集团公司A组煤累计产量635万吨，占精煤原料煤调运总量的45%，为企业增收创效立下了汗马功劳。推进A组煤安全高效开采，不仅是深入实施集团公司“精煤战略”的关键一招，对提升企业经济效益具有重要意义；同时也是解放B组煤层，保证本土煤业安全稳产的必由之路，对维持矿区的可持续发展起着不可或缺的作用。

然而，淮南矿区A组煤开采面临着诸多挑战，其中水害问题尤为突出。A组煤开采受其底板石炭系太原群、奥陶系灰岩岩溶含水层承压水害威胁较为严重，这些含水层富水性强、水压高。当开采活动破坏了煤层底板的隔水层时，承压水就可能突破隔水层涌入矿井，引发突水事故。如1984年河北开滦范各庄煤矿发生的煤层底板奥灰含水层突水事故，最大突水量达2053m3/min，造成了重大的人员伤亡和财产损失，震惊中外。此外，在淮南矿区的一些矿井中，也曾因水害导致巷道被淹、设备损坏，严重影响了正常的生产秩序，造成了巨大的经济损失。而且水害事故还可能导致人员伤亡，威胁矿工的生命安全，给家庭和社会带来沉重的灾难。

因此，开展淮南矿区急倾斜A组煤开采水害防治研究具有极其重要的现实意义。通过深入研究水害的形成机制、分布规律以及防治技术，可以为A组煤的安全开采提供科学依据和技术支持，有效降低水害事故的发生概率，保障矿井的安全生产和职工的生命安全。同时，水害防治研究有助于提高煤炭资源的回收率，减少因水害威胁而遗弃的煤炭资源，提高企业的经济效益。做好水害防治工作还能减少对周边环境的影响，避免因矿井水的无序排放导致的地下水污染、地面塌陷等环境问题，促进煤炭行业的可持续发展。

1.2国内外研究现状

急倾斜煤层由于其特殊的赋存条件，在开采过程中面临着诸多水害问题，国内外众多学者针对这一领域展开了深入研究。在国外，美国、澳大利亚等煤炭资源丰富的国家，在急倾斜煤层开采水害防治方面，主要侧重于对开采区域水文地质条件的精细探测技术研究，如利用先进的地球物理勘探技术，高精度地确定含水层的位置、厚度和富水性等参数。俄罗斯则在开采过程中的水害监测与预警技术方面取得了一定成果，通过建立实时监测系统，对矿井涌水量、水位变化等进行实时监测，以便及时发现水害隐患并发出预警。

国内在急倾斜煤层开采水害防治研究方面也取得了丰硕的成果。学者们深入研究了水害的形成机理，如通过理论分析、数值模拟和物理模拟等方法，揭示了开采活动引起的岩体变形破坏与水害发生之间的内在联系。在防治技术方面，研发了一系列有效的方法，如注浆堵水技术，通过向含水层或导水通道注入浆液，形成隔水帷幕，阻止水的涌入；疏水降压技术，通过排水降低含水层的水压，减少突水的风险。同时，还发展了多种水害预测预报方法，如基于地质信息和开采条件的突水系数法、基于地球物理探测数据的水害预测模型等，为水害防治提供了科学依据。

淮南矿区在急倾斜A组煤开采水害防治方面，经过多年的实践与研究，形成了一套具有自身特色的综合防治体系。例如，在顾北矿，针对A组煤开采受底板灰岩水害威胁的问题，利用地面三维地震勘探“第一层网”，二次精细解释普查矿区范围内是否存在陷落柱等垂向导水通道，发现了多处强导水的垂向通道，并通过地面区域探查治理“第二层网”，在太灰水和奥灰水含水层之间进行打钻注浆堵住垂向导水通道，相当于给底板灰岩水做了一个“隔水层”。再运用定向钻进技术施工井下定向长钻孔开展C3I组含水层疏水降压的“第三层网”，确保动水压力降到安全限压值以下。通过加大防治水信息化建设力度，推广应用A组煤工作面微震、微震与电法耦合监测预警等信息技术，构建了矿井水害风险预警与防控系统，形成了束缚水害的“第四层网”。

然而，当前急倾斜煤层开采水害防治研究仍存在一些不足之处。一方面，虽然现有的探测技术能够获取一定的水文地质信息，但对于一些复杂地质条件下的微小导水通道和隐伏构造的探测精度还不够高，难以准确把握水害的潜在风险。另一方面，水害防治技术在实际应用中，存在适应性和可靠性的问题，不同矿区的地质条件差异较大，现有的防治技术难以完全满足各种复杂情况的需求。此外，在水害防治的信息化和智能化方面，虽然取得了一定进展，但仍有待进一步提高，如监测数据的实时分析和处理能力不足，难以实现对水害的精准预警和高效防控。

1.3研究内容与方法

本研究主要围绕淮南矿区急倾斜A组煤开采过程中的水害防治展开，具体研究内容包括以下几个方面：首先，深