矿井防治水工作在矿山建设、生产过程中起着重要作用,做好矿井防治水工作,是减少矿井水害事故发生,特别是减少重特大事故发生的前提;是保障职工安全,保护国家资源和财产,保证煤炭生产持续稳定发展的基础。科工集团西安院水文所针对陕北能源化工基地特点和实际,为煤矿提供井下防治水工作的技术支撑,取得了良好的成果和收效。
科工集团西安院水文地质研究所是全国唯一专门从事矿山水害防治研究与服务的专业机构,专门研究解决煤矿在勘探、基建和生产过程中遇到的水文地质技术难题,是国家安全生产专家组成员单位。西安院与国内90%煤炭企业游业务往来,水文所煤矿防治水业务范围遍及全国,主要分布在全国大水矿区以及晋、陕、蒙、宁、疆等重点矿区。此外,承担了孟加拉国、巴基斯坦、越南等国外煤矿防治水项目。近年来,在矿井重大突水灾害抢险与治理中做出了突出贡献,如神华骆驼山煤矿突水淹井事故抢险与治理、唐家会煤矿突水淹井事故治理等,治理效果均达到100%。
近年来,水文所在能源化工基地矿山众多的蒙陕地区开展了大量的煤矿防治水业务,从2011年起,先后与鄂尔多斯煤炭局,神华集团、陕煤化集团等建立了战略合作关系。主要包括 矿井水文地质条件评价与研究、防治水规划与防治水专项工程设计、专项试验、测试、监测与水文地质安全保障体系建设、矿井水文地质综合勘探、矿井突水灾害治理等业务。
一、与鄂尔多斯煤炭局—专家服务模式
水文所和鄂尔多斯煤炭局于2014年底合作签订了《鄂尔多斯市煤矿水害专项排查与治理》项目,对鄂尔多斯市煤炭局下属鄂托克旗所辖23座、鄂托克前旗所辖7座、准格尔旗所辖80座煤矿进行水害专项评估与治理工作,有效控制较大水害事故的发生,确保煤矿的生产安全。并且于2017年4月,鄂尔多斯市煤炭局与西安研究院的战略合作签约仪式顺利隆重举行。煤炭局局长王瑞与西安研究院总经理助理、水文所所长刘其声共同为西安研究院驻鄂尔多斯办事处揭牌。
二、与企业间的合作
(1)与神华集团开展专业化服务
水文所和神华集团于2011年开始每年签订《中国神华矿井水文地质安全保障技术研究与服务》项目,并成立“西北矿井水文地质研究院”,在宁煤、乌海能源、神新公司以及神东公司等设立项目部,开展矿井水文地质安全保障技术研究与服务。
(2)与中煤集团开展一站式服务
水文所与中煤集团下属矿井签订了若干防治水技术服务项目,包括与纳林河二号矿、母杜柴登、葫芦素煤矿、孟克庆、大海则、巴彦高勒煤矿等均有项目合作,采用一站式服务模式开展工作。
三、神木县常家沟水库防渗漏应急除险工程
常家沟水库是神木县重要的水利设施,起着重要的调蓄拦蓄作用;同时库存水是神木县重要的水源,既提供下游三万亩农田灌溉用水和人畜饮用水,同时还承担着华能公司自备电厂供水任务。然而近年来,随着张家峁煤矿向烧变岩区域开采活动的深入,一方面煤矿开采的水文地质条件变得越发复杂,多煤层复合烧变岩水害已成为制约张家峁煤矿安全生产的重大技术难题;另一方面,随着水库附近矿井采掘深度的加大和采掘位置的靠近,常家沟水库水逐渐出现了明显的渗漏现象,且渗漏程度越来越大。因此,为了阻止库区水资源流失,保护库区周边生态环境,消除矿井突水的安全隐患,神木县水利局和张家峁煤矿决定实施常家沟水库防渗漏应急除险工程,将其列为神木县重点工程,并委托西安研究院水文所承担完成该工程项目。
常家沟水库防渗漏工程通过实施地面帷幕注浆措施,构建地下挡水墙,拦截库区水资源渗漏通道。帷幕东西向长度625m,帷幕南北向宽度8.66m,设计探查及注浆钻孔136个,设计注浆量4万m3,预计工期100天。工程于2017年1月14日开始至4月底结束。共计施工钻孔进尺7779.32m,注水泥浆41437t、粉煤灰4777t、水玻璃52.62t。顺利圆满的完成了抢险工程。
四、取得的主要科研成果
近年来,水文所在陕蒙矿区开展大量防治水工作的同时,及时总结与创新,进行了一系列的水害(顶板水害、底板水害、老空水害等)形成机理与防控研究,进一步为防治水的开展提供了科研与技术保障。
(1)准格尔煤田特厚煤层开采奥陶纪灰岩水害形成机理及防控关键技术研究
该课题主要针对准格尔煤田特殊水文地质和采煤工艺条件下存在的奥陶纪灰岩水害防治问题,运用地层学、沉积盆地学、岩溶学、水文地质学等理论和方法,采用野外区域水文地质调查、室内外试验、水文地质补勘等综合手段,对准格尔煤田奥陶纪灰岩水文地质特征及灰岩水害防治关键技术进行了系统的研究。查明了准格尔煤田奥陶纪灰岩性及岩溶裂隙发育特征;系统查明了准格尔煤田奥陶纪灰岩水含水层系统地下水的赋存条件、地下水动态、水化学与同位素特征,揭示了奥陶纪灰岩水的循环机理;对准格尔煤田主采煤层受底板奥陶纪灰岩水突水危险性进行分区,针对主采煤层受奥陶纪灰岩水威胁程度不同,提出准格尔煤田奥陶纪灰岩水害分区防治的关键技术。该成果于2016年3月20日,由中国煤炭工业协会鉴定为“国际领先水平”。 目前已获得中国安全职业协会一等奖。
(2) 鄂尔多斯盆地侏罗系煤田顶板水害形成机理及防治关键技术
通过现场调研、日常防治水技术服务等基础工作,运用水文地质学、沉积学、岩相与古地理学、地球水化学、采矿学等学科的理论和研究方法,结合水文地质补勘、室内试验、野外调查等研究手段,采用灰色理论、模糊数学、数值模拟、数理统计等先进的技术,对鄂尔多斯盆地侏罗系煤田水文地质特征及顶板水害防治关键技术进行了系统、全面、深入的研究。分析了鄂尔多斯盆地地层和构造特征,系统总结了侏罗系直罗组、白垩系保安群和第四系萨拉乌苏组的沉积相、沉积环境和演化过程;对盆地西部、中部和东部煤层开采的主要充水含水层水文地质特征进行了研究,并初步探索了沉积控水规律;分析了盆地西部离层水害、中部高承压厚砂砾岩含水层水害、东部薄基岩突水溃沙等典型水害的形成机理;提出了受顶板水害威胁的工作面和矿井涌水量预测方法;并对顶板砂岩含水层富水性分区、顶板含水层疏放效果定量化评价、薄基岩突水溃沙防治、离层水害防治、井筒冻结孔高压突水治理、井下钻孔出水封堵和大水矿井排水系统优化等关键技术进行了深入研究。(高小伟)