煤矿深部开采相关灾害问题及应对措施探讨

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1、煤矿深部开采相关灾害问题及应对措施的探讨摘要：随着煤炭资源的开采向深部延伸,部分矿井已经出现或将出现高温、高突、高地应力、高岩溶水压、高瓦斯等灾害问题。结合深部地质灾害的特点,本文提出了一些深部开采出现的问题以及应对这些问题所采取的措施。abstract:withthedeepextensionsofminingofcoalresources,partofminehasbeenorwillappearhightemperature,highaxon,highgeostress,highkarstwaterpressu

2、re,highgas.accordingtothecharacteristicsofdeepgeologicaldisasters,thispaperputsforwardtheproblemsindeepminingandmeasurestodealwiththeseproblems.关键词：深部开采；五高；灾害；应对措施keywords:deepmining；five“high”；disasters；measures中图分类号：td1文献标识码：a文章编号：1006-4311（2012）11-0295-021我国

3、煤矿开采现状1.1开采深度据预测，我国已探明的煤炭总储量中有65%以上的煤炭埋深在1000m以下，随着采煤机械化程度的提高，我国煤矿目前正以每10年100～300m的速度向下延深。预计在未来10年，很多煤矿的开采深度将达1000～1200m。1.2高温地温是指煤矿井下岩层的温度。一般情况下，地温随开采深度的增加而增加。地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。矿井深度的变化，使空气受到的压力状态也随之而改变。当风流沿井巷向下流动时，空气的压力值增大，空气的压缩会出现放热，从而使矿井温度升高。根据测量，越往地下深

4、处，地温越高，这一指标由地热梯度来表现。近地表处的地热梯度则因地而异，一般为每千米20～50℃不等，平均地热梯度是每千米25℃，大于这个数字的为地热梯度异常区，如断层附近或导热率高的异常局部地区，地温梯度可高达200℃/km。地温值大小与所在地区的大地热流量成正比，与热流所经岩体的热导率成反比。因此，地热梯度的区域性变化可能来源于热流量的变化，也可能来源于近地表岩体的热导率的变化。总得来看，在整个地球内部地温梯度是随深度的增加逐渐降低，但岩层温度是随深度的增加而增大。随着矿井向深部开采，井下作业环境条件在逐步恶化，岩

5、层温度将达到摄氏几十度。由于缺乏技术、资金等问题，许多矿井热害治理仍然在靠通风、洒水等简单的物理降温方法进行降温。1.3高瓦斯我国所有煤矿均为瓦斯矿井。大中型煤矿中，高瓦斯矿井占20.34%，突出矿井占19.77%。小型煤矿中，高瓦斯矿井占15%左右，随着开采深度的不断增加，机械化程度的不断提高，开采强度的不断增强，瓦斯涌出量还会进一步增大。因此造成的瓦斯灾害事故频繁发生。近年来，由于瓦斯突出和爆炸引起的死亡10人以上的煤矿事故有70%出现在开采深度600m以下的矿区。同时，我国原始煤层瓦斯含量大，瓦斯涌出强度高，瓦

6、斯压力也随着煤矿开采深度的增加而加大，若煤层的原始透气性差，抽放瓦斯将更加困难。另一方面，深部煤层处于较高的温度环境下，更易引起煤层的自燃发火，触发矿井火灾和瓦斯爆炸事故的发生。1.4高突随着煤矿开采深度的增加，地压增强，以及煤层瓦斯压力大、含量高、煤质松软、透气性低，煤层瓦斯不易在采前抽采，导致在掘进、回采过程中瓦斯放散量大、放散速度快，再加上开采煤层地质条件复杂，发生高强度的煤与瓦斯突出灾害日趋严重。上个世纪80年代，南桐矿务局开采深度200-630m，平均开采深度380m，瓦斯压力1.5-6.0mpa；淮南矿务

7、局开采深度340-570m，平均开采深度490m，瓦斯压力1.8-3.6mpa。目前，南桐矿务局开采深度已达到650-1100m，平均开采深度875m，瓦斯压力5.0-10.0mpa，所开采煤层已大部分成为强突出危险煤层；淮南矿业集团开采深度增加到600-1000m，平均开采深度达到800m，瓦斯压力4.2-5.6mpa，现有9对生产矿井全部为煤与瓦斯突出矿井，开采的煤层80%已升级为突出煤层，原来无突出危险的保护层也已升级为突危险煤层。1.5高水压进入深部以后，随着地应力及地温升高，同时会伴随岩层水压的升高。据实测

8、，在采深大于1000m后，其岩溶水的水压高达7mpa以上，而且随着穿过的含水层增多，水量也会大大增加。矿井岩溶水压的升高和涌水量的增加，使得矿井突水灾害更为严重。1.6高地应力地壳内各点的应力状态不尽相同，并且应力随（地表以下）深度的增加而线性地增加。进入深部开采以后，仅重力引起的垂直原岩应力通常就超过工程岩体的抗压强度（>20mpa），而由于