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摘要：本文首先对水体下安全采煤技术进行简单的介绍，然后对煤矿水体下安全采煤技术理论方法发展进行分析，随后提出水体下煤矿安全采煤技术实践新进展，最后提出水下采煤技术发展展望，希望能够给相关人员提供参考。
关键词：煤矿；水体下；安全采煤技术；发展
在采煤实际工作中，水体下采煤占有重要的比例，在不同的矿区都不同程度的存在。水体下采煤的主要目的是防止溃水、溃泥、溃砂或超限涌水，实现对井巷的有效保护，避免其受到破坏，保证采煤工作的安全进行。随着水体下采煤技术理论研究的深入和实际工作经验的总结，不同的理论成果被研究出来，并相继运用到采煤实践中，它们在水体下采煤实际工作中发挥着重要的作用。
1.水体下采煤技术概况
从20世纪50年代以来，我国就开始了对水体下采煤技术的研究[1]，通过多个水下煤矿的开采试验工作，我国在水体下煤矿开采上积累了相当丰富的经验。水体下采煤对采煤的过程具有十分严格的要求：在采煤中要避免发生透水溃砂等安全事故；保证涌水量的均匀和稳定；保护地面水体，使其免受破坏等。在水体下煤矿开采之前，为避免一些危险情况的发生，保证采煤工人的生命安全，使采煤作业能够顺利进行，要对煤矿所在地的地质、水文情况、排泄条件和隔水层厚度等进行详细的了解，制定了合理的开采方案之后才能开始采矿工作。
2.水体下采煤技术理论方法的发展
在水体下采煤技术理论上，几项新的技术被提出：（1）防水安全煤柱的留设方法，为使在综采和综放条件下，防水安全煤柱能得到合理的留设，可通过形成垮落带、导水裂缝带或保护带，通过露头留设的方法留设安全煤柱；（2）覆岩破坏的数值模拟方法，在覆岩破坏度比较高的地区，可以通过模拟覆岩破坏的发展过程、形态和移位变化情况，方便采煤方案的制定；（3）涌水量渗透数值分析技术，在地质、水文等采矿条件发生变化时，通过相关软件，包括 Feeflow、Modflow 等，对涌水量的变化情况进行模拟，从而实现对矿井和工作面涌水量的预测；（4）人工智能理论的运用，即运用人工智能理论，对水体下煤矿的涌水量、含水层的富水性、采煤作业的安全性等做出科学的分析和评价，从而提高采煤方案的准确性。
3.探测和试验技术新进展
（1）覆岩破坏高度探测。水体下安全采煤的关键是掌握覆岩破坏高度，而最为有效的方法是实际探测覆岩破坏高度，随着科技的进步和经验的总结，探测手段取得了显著进步，由单一的钻孔冲洗液漏矢量观测法发展为结合钻孔电视、钻孔声速、数字测井等综合判断法。物探法包括瞬变电磁法、地质雷达法、地震探测等方法。（2）仰上孔水文探测。主要针对顶板含水层探测，包括探放基岩含水层，探测松散地层底部粘土层厚度，松散地层砂土流动性等，井下仰上孔可作为水文观测孔，观测水位动态，利用井下仰上孔疏放松散地层底部砂层水，实现留设防砂煤柱开采。（3）试验研究。试验研究岩石和土层的工程性质，作为水体下安全采煤的依据。方法包括：干燥饱和吸水率和崩解试验，评价岩石的隔水性；砂土渗透性试验，评价砂土层的富水性；塑性指数和液性指数，评价粘土的隔水性和流动性。
4.水体下煤矿安全采煤实践新进展
4.1 机械化顶水采煤技术
早在上个世纪六十年代，我国就开始在理论上研究水体下采煤技术，并在实践中开始运用，其主要的开采方式是炮采和普通机械化开采。到了八十年代，为了满足开采的需要，提高开采效益，进行了大量的水体下安全综采研究和试验[2]。综采的采高一般为三至六米，比炮采和普采的采高要明显高，这样会导致覆岩破坏高度明显增大。对于综采工作面来说，其机电设备比较多，因而抗水患能力比较差，所以，对水体下采煤的安全性要求更高，防水安全煤柱尺寸也更大。
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4.2 机械化放顶煤顶水采煤技术
自上个世纪九十年代以来，对水体下综放开采的研究越来越多，其适用范围主要包括厚煤层和特厚煤层，工作面的采高在五米至十五米之间，采高可以做出适当的调整。综放工作面面积较大，上面的机电设备较多，如果工作面涌水量较大的话，会严重影响矿井的安全生产。所以，在水体下采煤中，综放工作面覆岩破坏高度大，变化幅度大，防水安全煤柱尺寸大。为了减少煤炭损失，提高煤矿开采效益，一般采用台阶式限厚放煤的方法，以降低采高，减小防水安全煤柱厚度。例如，某煤矿综采工作面在四十至五十米煤柱段八米煤层进行全厚放顶煤；在四十三至五十米煤柱段进行隔二架放四架限厚放顶煤开采；在三十米至三十五米煤柱段进行隔二架放二架限厚放顶煤开采；在二十八米至三十米煤柱段进行采高三米只采不放，限厚开采。通过这种方式，该工作面采出原压滞煤量22.3万吨，取得经济效益2000多万元。
4.3 保水采煤技术
就我国水资源的分布特点来看，主要表现为地域分布不平衡，人均水资源占有量较少，山西、内蒙、新疆、宁夏等地的煤炭资源丰富，但水资源却十分匮乏，并且生态环境比较脆弱[3]。在煤矿开采过程中，地下水渗漏，水位大幅下降，影响当地的生态环境，因此，在煤矿开采过程中，需要采取适当的措施保护当地生态环境。保水采煤要求导水裂缝带不波及地表及浅部含水层，防止水体向矿井渗漏。目前在采煤中较为常用的方法包括条带法、房柱法、充填法，其原理是，通过保留部分煤柱或充填采空区，降低导水裂缝带高度，以达到保护上面含水层的目的。此外，还可以采用其它方法实现上述目的。
4.4 海下采煤技术
海下具有丰富的煤炭资源，在满足人类能源需求，缓解能源紧张等方面发挥着重要的作用。初步估算海下煤矿地质储量约为一亿吨，并且主要分布在东北地区，而该地区正是我国的缺煤地区。因此，运用海下采煤技术，积极开采海下煤矿对满足当地人们需求具有重要的现实意义。同时，海下采煤还具有其它采煤方式不可比拟的优势，例如，对周围环境影响小，不会破坏建筑物等等，具有一定的发展空间。相信随着研究的深入和经验的总结，海下采煤会取得进一步发展，其运用范围也会更为广泛，目前，我国很多煤矿矿区已经开采海域下的煤矿。
5.发展及展望
当前，水体下煤矿安全采煤技术取得了较快的发展，在采煤实际工作中发挥着重要的作用，有利于水体下煤矿开采的安全，提高水体下煤矿开采效益。今后在实际工作中，仍然需要对相关问题做深入的研究，例如，采场突水、溃砂致灾条件与机理，引入和开发新的探测手段和探测设备，根据水体下采煤的实际情况，探索有效的防治水技术措施等等，这些都是将来需要进一步研究的内容。将来也只有加强这方面的研究，才能不断提升水体下安全采煤理论水平和实践水平，更好的为水体下采煤工作服务，提高水体下采煤的综合效益。
6.结语
在中国现阶段，水体下煤矿安全采煤技术应用逐渐得到广泛化普及，使得在具体煤矿开采工作中有着关键性影响意义。只要水体下的采煤技术得到安全性保障，中国水体下煤矿经济效益和社会效益才能得到实际性提升。不难发现，专业性及复杂性是水体下采煤技术的主要工作特点，和其工程开采中的设计工作、审批工作等各个工作流程存在密切关联；对水体下煤矿安全采煤技术安全性能的研发，可更进一步推动采煤工作的开展进程，使得中国煤矿事业可获得长足发展，其生态环境可得到较全面的保护，使得中国采煤技术的发展得以提高。
参考文献：
[1]钱鸣高，徐家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报，2015，32（4）：343-348.
[2]邹友峰，邓喀中，马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2015，17（9）：51-53.
[3]刘高云.我国水下采煤技术发展分析[J].黑龙江科技信息.2015，16（1）：203-204.
论文作者:邢松战
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：水体论文; 煤矿论文; 技术论文; 工作面论文; 含水层论文; 工作论文; 方法论文; 《基层建设》2017年第17期论文;