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煤矿建设中的水文地质灾害防范策略分析

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  摘 要:本文讲述了我国水文地质灾害发生的危害,主要有矿物层不稳定、沙土液化和地基变形,究其原因,是地下水的影响。基于此,重点阐述了在煤矿建设中,对其防范措施,通过:地下水的防范、地表塌陷的防范、井筒施工的水文地质的防范,希望为相关人士工作提供参考。
  关键词:煤矿建设;水文地质灾害;防范策略
  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.054
  0 前言
   我国地质灾害发生频繁,其中水文地质因素是造成灾害的主要内容。不同地区的地形和地质有差异性。经调查发现,我国很多地质灾害集中在几个常见位置,如果在此建设煤矿,就会严重影响其工作效率。需要专业人士对其进行勘测考察,使用有效策略预防。
  1 水文地质灾害出现的危害
  1.1 矿物层不稳定
   我国各个区域中,水文条件各有不同,地下矿物层一般都是由碳酸盐等组成,经过长期积累,就会影响地下水流,使其发生变化,并向特定的方向流淌。因为矿物层不稳定,水流速度受其影响愈来愈快,对水施加的动力增大,当超过一定界限的时候,就会出现水平衡失调,造成地质灾害[1]。
  1.2 沙土液化
   沙土在长期的发展中,松软度下降,变成像水一样的状态,这就是沙土液化。产生该问题的原因有很多,最主要的是水文的原因。地震对自然和社会的破坏力是巨大的,在地震过后,就会产生很多含水量高的细微沙土,与原土壤中沙土混合,导致沙土液化,就像洪流一般向下流淌,不断冲击地下的矿物质,产生空洞,随着时间流逝,空洞不断变大,并经过土壤表层压力的影响,超过一定限度就会出现坍塌。另外,很多地区中的矿物层中小型颗粒较多,长时间的积累,就会令土层的水压力增大,超过该土壤能够承受的范围,地下水快速冲破地表,形成地质灾害。
  1.3 地基变形
   受水文因素影响,导致地面上建筑物容易出现倒塌,煤矿建设过程中,经常在软土上进行建筑,软土从硬度和稳定性上都不强,但是却能很好地减少地下水侵蚀,令其不能影响地面上建筑物。虽然软土有很强的抗水压力,但是在土壤小孔中还是会有压力,令地基变形,降低其稳定性。
  2 煤矿建设中的水文地质灾害防范策略分析
  2.1 地下水的防范
   煤矿建设中,需要对地下水层构造进行勘测,如安置超前探水孔,掌握地下水层在井巷中的实际位置,勘察施工现场后,做好人员配置,制定科学防范方法,常见的防治技术有两种:第一,增设特殊防喷装置。该装置主要是使用高压顶水钻,对地下水进行控制。钻孔过程中,要通过钻机的自身压力,水压到达一定程度后,就会对钻杆进行夹持。结合作者多年工作经验得知,使用钻机对液压卡盘开展控制,不能起到控制地下水上涌灾害的作用。如果在实际工作中,发生钻具高出钻孔情况,就会出现严重的安全事故。经过技术团队不断的研究和努力,在钻杆上添加异径防突器,即可降低施工危险的产生。防喷控制的手段,主要运用于高压阀门的前侧,在上面安置减压器、高压阀和四通管,经过长期的实践可知效果明显,值得运用。第二,排气压入浓密水泥浆,传统的工作是使用竖井深孔涌水控制的形式,在注浆孔中注入水泥,然后将管道埋设在空洞。新型工艺与之不同,是使用水平或者仰视的视线,观察并预埋注浆孔,科学的摒弃了传统施工技术中的弊端,注浆凝固后,抗压能力可高达30MPa,满足控制地下水的要求。
  2.2 地表塌陷的防范
   产生该水文地质灾害的原因有很多,主要有:第一,煤矿开采后,地下变成采空区,地面上侧岩层弱缺少支撑,就会出现顶板的变形和偏移等,如果煤炭还在一直开采,对岩层的移动就会延伸到地表,最终塌陷。第二,煤矿区地层含有大量的地下水,在开采过程中降低水位,含水层的疏干区域面积减少,造成地面大面积下沉。第三,煤矿建设中,会一直进行疏干排水工作,时间一久就会出现地面下沉。此三种中最常见的是盐熔塌陷,也就是第三种,作者详细介绍此防治技术:及时进行回填密封工作,对已经产生的塌陷,利用黏土和水泥砂浆等混合搅拌,对其进行回填,减少因为地表水和降水的原因出现严重坍塌事故;如果塌陷的位置靠近河流,不但要做好及时回填工作,还要结合坍塌情况,进行河流改道的工作,避免发生坍塌时候,河水流入地下,必要时可在煤矿建设位置附近设置围栏,避免地表顺流入地下;当发生坍塌事故时,如果塌陷位置中有积水,需要立刻排出,保证其土质的疏干状态,减少再次坍塌的情况发生。
  2.3 井筒施工的水文地质防范
   针对井筒施工的水文地质防范,在科学勘测下,掌握其产生根本原因后,再使用科学的解决手段,常见的方法是煤矿井筒建设中,使用保水层注浆,提升井筒建设质量。主要工艺流程为:检测注浆泵-压水试验-注浆-注入清水-关闭阀门-清洗注浆管,是井筒施工中的主要防范手段。该环节对水文地质灾害的防范,主要有下面几点注意事项:第一,压水试验,每次注浆时都要进行压水试验,检测止浆垫的工作效果,是否有跑浆和窜浆等问题发生。保证煤矿裂缝中的填充物压力在注浆范围之外,提升填充的封闭性和透水性。另外对钻孔吸水量进行检测,进一步确定岩层的透水参数,为后期工作提供有效数据,避免地质灾害的产生。第二,在注浆时,使用低浓度、少量草酸溶液,延长浆液固化时间,避免因其固化时间过快,降低浆液在岩缝中的扩散,不能起到预期的效果。第三,结合压水试验的数据,当煤矿中注入一定量的浆液后,就可提升草酸溶液浓度,适当减少固化时间,令其在岩层中扩散的时候逐渐固化,提升注浆效果。
  3 结论
   综上所述,煤矿在施工建设中,受地下水的影响,因为地基偏移、沙土液化等,產生水文地质灾害,这对人民生命安全有严重影响,阻碍煤矿的建设。因此技术人员对其进行分析,提出几点灾害防范策略,促进我国将来煤矿建设的长久发展。
  参考文献:
  [1]李文鹏.地质灾害隐患和水文地质环境地质调查计划进展[J].水文地质工程地质,2019,46(02):1-4.
  [2]王志勇.矿山建设中水文地质灾害防治措施[J].世界有色金属,2018(18):190+192.
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