采矿工程毕业论文矿井防治水

（一）矿井突水及突水征兆

凡是井巷掘进或工作面回采过程中，接近或沟通含水层、被淹巷道、地表水体、含水断裂带、溶洞、陷落柱而突然产生的突水事故称为矿井突水。这是因为井下采掘活动破坏岩层天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。矿井突水的发生与发展有一个逐渐变化的过程，有的表现很快（一两天或更短）、有的表现较慢（采掘后数日至半个月），这与工作面具体位置、采场地质情况、水压力、矿山压力大小有关。从开拓工作面开始到产生突水事故期间，在工作面及其附近往往显示出某些异常现象，这些异常现象统称为“突水征兆”。

1.承压水和与承压水有关的断层水突水征兆

1）工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或折梁、断柱现象。

2）底软膨胀、底臌胀裂。这种征兆多在底板来压之后发生，且较普遍。在采掘面围岩内出现裂缝（特别是底板为脆性岩层），当突水量大、来势猛时，底臌胀裂的同时还伴有“底爆”响声。在受到压力最大地段，柔性岩层变薄；相应地，压力小的地段会出现增厚现象。

3）先出小水，后出大水。由出小水至大突水，时间长短不一。据统计，有1～2h至20～30d不等。如某煤矿某工作面1960年5月8日正式回采，6月2日发现工作面有底臌现象，在近F1断层的溜子道的煤层由1.8m增厚至2.4m，到6月4日，采场底臌趋于明显，并出现一条长11m、宽0.1m的裂隙，先出风、后出水，底板破裂时产生巨响，涌水量达4.8m3/min。随着矿山压力的增大，底臌更加明显，裂缝增多、涌水量愈来愈大，6月5日23时涌水量达到70.2m3/min。突水水色开始为灰色，后转为棕黄色，不久变清。

4）采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因为裂隙沟通、增多所致。

2.冲积层水突水征兆

1）突水部位岩层发潮、滴水，且水量逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。

2）发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时浑。总的趋势是水量、砂量增加，直到流砂大量涌出。

3）发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，导致地表出现塌陷坑。如吉林舒兰丰广矿三井二路石门，在揭露13层煤底板砂岩时，水、砂涌出，造成严重透水事故。最大涌水量为26m3/min，含砂量为60％，地表80m×700m的范围内先后出现大量塌陷坑。

3.老窑水突水征兆

1）矿层发潮、色暗无光。需挖去一薄层进行观察，若仍发暗，表明附近有水；若里面的矿体干燥、光亮，则是由附近顶板流下的“表皮水”所造成。

2）矿层“挂汗”。矿层一般不含水也不透水，若其上或其他方向有高压水，则在矿层表面会有水珠，似流汗一样。其他地层若有积水，也可能有类似现象。

3）采掘面、矿层和岩层内温度低———“发凉”。若走进工作面感到凉，且时间越长越感到凉；用手摸矿时，开始感到冷，且时间越长越冷，此时应注意可能会突水。

4）在采掘面的岩层内有“吱吱”的水呼声时，表示因水压大，水向裂隙中挤压发出的响声，说明采掘面离水体不远，有突水危险。

5）老窑水呈红色，含有铁，水面泛油花，有臭鸡蛋味，口尝时发涩；若水甜且清，则是“流砂”水或断层水。

（二）矿井突水的防治

矿井突水的防治工作应以防为主，即矿井防水是有效防治矿井突水灾害的重要手段。矿井防水就是根据井田地质、水文地质条件构筑各种必要的工程设施，防止矿井大量涌水，发生突水事故。矿井防水的措施可概括为地面防水、井下防水两大类。

1.地面防水

地面防水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水或地表水渗入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线，特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要，常采用以下方法：

1）河流改道。矿区范围内有常年性河流流过且与矿井直接充水含水层接触，河水渗漏量大，是矿井的主要充水水源时，会给生产带来严重影响。这种情况下，可在河流进入矿区的上游地段筑水坝，将原河流截断，用人工河道将河水引出矿区。若因地形条件不允许改道，而河流又很弯曲时，可在井田范围内将河道截弯取直，缩短河道流经矿区的长度，减少河水下渗量。

2）铺整河底。矿区内有季节性河流、冲沟、渠道，当水流沿河床或沟底裂缝渗入井下时，则可在渗漏地段用粘土、料石或水泥修筑不透水的人工河床，阻止河水渗漏或减少渗漏量。

3）填堵通道。矿区内因采掘活动而出现的地面塌陷或地面开裂，经查明是矿坑涌水通道时，可用粘土或水泥填堵这些通道。对较大的溶洞或塌陷裂缝，可下部填碎石，上部用粘土覆盖，并分层夯实，要求填土层略高出地面，以防积水。

4）挖沟排（截）洪。地处山麓或山前平原区的矿井，因山洪或潜水涌入井下，而构成水害隐患或增大矿井排水量时，可在井田上方垂直来水方向沿地形等高线布置排（截）洪沟、渠，拦截洪水和浅层地下水，将其通过安全地段引出矿区。

5）排除积水。有些矿区开采后引起地面塌陷，塌陷坑内常年积水，且随开采面积增大，塌陷区范围增大，积水增多。此时，可将积水排走，造地复田，消除水害隐患。

上述这些方法，从施工角度都是可行的，但采取何种方法应视矿区具体条件而定，可以采用单一方法，也可采用多种方法综合防治。

2.井下防水

井下防水措施可归结为“查、探、堵、排”四个字，即查明水源、超前探放水、堵挡水源、排水降压。井下防水工程主要有防水闸门、防水矿（岩）柱、矿井注浆堵水等。

（1）防水闸门

防水闸门是井下防水的主要安全设施，以分区隔离为目的，可缩小灾情范围，控制水势危害。一般设计为人工启闭的弧形铁门，四周用混凝土墙加固，墙内镶有放水管及电缆、电话线管路等，水管一端进水并挖有水池，出水口设有阀门与压力表，放水时可观测水压和调整水量。闸门向来水方向打开，并能承受设计水压力。若水压高时，需用高压水闸门，构筑时，需对四周岩层注浆，并做耐压试验。目前我国矿井所用的防水闸门均为钢制，有平板型、圆弧拱型和膜型扁壳型3种基本类型，其中膜型扁壳型防水闸门具有门扇质量轻、抗压能力大、结构合理、技术先进等优点，深受矿山开采部门的欢迎。

防水闸门一般设置在井下运输巷内，正常生产时防水闸门敞开着，当水患突然发生时，可将防闸门关闭，切断水路。凡受水患威胁严重的矿井，在井下巷道布置和生产矿井开拓延伸或采区设计时，应在适当的地点预留防水闸门的位置，使矿井形成分翼、分水平或分区隔离开采。

1）防水闸门位置的选择至关重要，一般应考虑几方面问题：①防水闸门应设置在对水害具有控制作用的部位和井下重要设施部位（如井底车场出入口处），能使水害控制在尽可能小的范围内，并考虑即使水害发生，也能恢复生产及绕过事故地点开拓新区。②防水闸门应设置在不受邻近采动影响的地点，以免破坏防水闸门的结构和闸门周边围岩的隔水性与稳定性，防止防水闸门关闭后高压水通过裂缝外泄。③防水闸门应建在围岩稳定性与隔水性好的地段（要求围岩硬度系数必须大于4），尽量避免在较弱岩层或矿层内砌筑。若必须在矿层中砌筑时，必须使闸身的混凝土结构和基岩结合成一体。④防水闸门应尽量修筑在单轨巷道内，以减少掘进量和防水闸门的规模。

2）防水闸门的分类。从使用的角度出发，防水闸门可分为临时性和永久性两种。若预计突水量不大，水头压力较小时，可修筑临时性防水闸门，一旦突水，临时性防水闸门可起缓冲作用，以便采取进一步的防治措施。永久性防水闸门投资大、施工要求高，只有在保证施工质量前提下，当关闭防水闸门后才能起到封堵水害的作用。

（2）防水矿（岩）柱

在地表水体周围、强含水层或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入井巷，在可能发生突水处保留最小宽度（或厚度）的矿（岩）柱，这种为保证地下采矿工程地段的水文地质条件不致明显变坏而留设的最小宽度（或厚度）的矿（岩）柱称为防水矿（岩）柱。

1）防水矿（岩）柱的种类及留设原则，一般包括几个方面：①有突水威胁又不宜疏忽的地区，采掘时必须留设防水矿（岩）柱；②应在安全可靠的基础上，把矿柱厚度降低到最低程度，以提高资源利用率；③一个井田或一个水文地质单元内的防水矿（岩）柱，应在总体开采设计中确定，即开采方式和井巷布局与矿柱留设相适应，避免以后矿柱留设的困难；④多矿层地区防水矿（岩）柱留设必须统一考虑，以免某一矿层所留矿柱因另一矿层开采而遭破坏，致使整个防水矿（岩）柱失效；⑤同一地点若按不同条件留设矿柱时，最终选定留设矿（岩）柱的宽度，应满足所有条件；⑥留设防水矿（岩）柱所需数据，必须就地取得，邻区或外区数据仅供参考。若需采用其他地方的数据，应适当加大安全系数。

2）防水矿（岩）柱留设，包括两种方法。

A.断层矿（岩）柱的留设。矿层位于导水断层上盘时的矿（岩）柱留设，分两种情况。一是断层上盘矿层与下盘含水层接触或位于其上；二是矿层与导水断层接触，断层沟通地表河流且与下盘含水层接触，如图4－11所示。可利用均布荷载“简支梁”理论导出顺层防水矿（岩）柱宽度计算公式为

地质灾害防治技术

式中：L为顺层防水矿柱宽度（m）；M为矿层厚度或采高（m）；P为矿层所承受的水压（MPa）；K为矿层的抗张强度（MPa）；A为安全系数，一般取2～5，取值应考虑断层产状要素可靠程度、破碎带的宽度和强度、矿层变化及其强度值的可靠性、水压变化及其可靠程度、采后矿柱破坏情况等诸多因素。

图4－11 矿层位于导水断层上盘时的防水矿柱

当岩层倾角较大时，可用下式计算水平防水矿柱宽度：

地质灾害防治技术

式中：Lp为岩层倾角较大时，顺层防水矿柱的宽度（m）；L为顺层防水矿柱的宽度（m）；β为矿层倾角（°），当岩层与断层间夹角较小时，应考虑底板突水可能性，并用底板防水岩柱厚度来校验。校验时先确定底板防水岩柱，再根据矿层与断层间的夹角用下式计算顺层防水矿柱的宽度：

地质灾害防治技术

式中：Ha为安全防水矿（岩）柱宽度（m）；θ为矿层与断层夹角（°）；其他符号意义相同。

将式（4－21）和式（4－22）计算结果进行比较，取大值作为防水矿（岩）柱宽度的最终选定值。

图4－12 矿层位于导水下盘的防水矿柱图

B.安全防水岩柱厚度（Ha）确定方法。

a.根据矿井实际观测资料确定。Ha可根据各矿具体情况和经验确定，应大于隔水层受采动影响而遭到直接破坏的无效隔水层厚度。我国峰峰、焦作、淄博等矿区采煤对底板破坏深度为6～14m，有些地区大于14m，在无资料情况下，可利用直接破坏带厚度与采场岩体试验资料作为参考（坚硬岩层为11～20m，中硬岩为10～17m，软弱岩层为8～12m）。

b.突水系数（Ts）的估算。突水系数指突水点处突水临界水压力与其有效隔水层厚度的比值（MPa/m）。先根据矿区各突水点资料算出临界突水系数值，再利用突水系数值计算安全防水岩柱厚度。根据定义，突水系数及安全防水岩柱厚度（Hs）表达式分别为

地质灾害防治技术

式（4－23）和式（4－24）中：P0为临界水压力（MPa）；P为隔水层承受水压力（MPa）；M1为隔水层厚度（m）；M0为矿压对底板破坏的最大深度（m）。

斯烈萨列夫隔水层底板临界厚度（t）的计算公式为

地质灾害防治技术

式中：L为巷道底宽或回采工作面最大控顶距离（m）；γ为隔水层容重（t/m3）；K为隔水层抗张强度（t/m2）；其他符号意义同前。

再计算安全防水岩柱厚度（Ha），公式为

地质灾害防治技术

当L不大时，M0→0，则Ha＝t。

矿层位于导水断层下盘时，矿（岩）柱的留设除按式（4－21）计算顺层安全防水矿柱外，还需计算导水裂隙带与断层保持一定安全厚度的防水岩柱时，顺层防水矿柱宽度（图4－12）。比较两者大小，取大值。计算公式为

地质灾害防治技术

式中：L为顺层防水矿柱宽度（m）；L1、L2、L3分别为顺层防水矿柱分段宽度（m）；Ha为断层安全防水岩柱宽度（m）；Hml为导水冒裂带高度（m）；θ为断层面与煤层的锐夹角（°）；δ为走向塌陷角（°）。

矿层位于不导水断层上盘时，矿（岩）柱留设根据断层两盘的矿层与含水层的相对位置可分为：含水层高于冒裂带高度、含水层处于冒裂带中和含水层低于矿层等3种情况。

（3）矿井注浆堵水

注浆堵水就是将制好的浆液压入井下围岩裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，从而提高岩层强度、完整性和不透水性，从而达到封堵、截断补给水源和加固围岩的目的，也是矿井防治水害的重要手段之一。目前已广泛用于矿井井筒注浆、封堵突水点、恢复被淹矿井，在帷幕注浆堵水截流减少矿井涌水量，底板注浆加固防止突水等方面，已取得良好的效果。

1）注浆材料与注浆工作程序。

A.注浆材料：注浆材料的选择应根据注浆堵水的目的、地质条件、施工条件、注浆工艺和投资多少等诸多因素决定。一般情况下，凡是水泥浆能解决问题的，尽量不采用化学浆。化学浆主要用于弥补水泥浆的不足，解决一些水泥浆难以解决的问题。当地下水流速小于25m/h时，采用单液水泥浆；流速大于25m/h时，采用水泥、水玻璃双液浆。用于底板岩溶、断层破碎带的注浆堵水及处理井下突水事故时，多采用先灌注惰性材料（如砂、炉渣、砾石、锯末等）充填过水通道，缩小过水断面，然后灌注快凝水泥、水玻璃浆液，再用强度较高的化学浆进一步封堵。

B.注浆工作程序：

a.注浆段高和注浆方式。注浆段高是指一次注浆的长度，可分为全段一次注浆和分段注浆两种。前者是在注浆孔终孔后进行一次性注浆，适用于含水层距地表近、厚度不大、裂隙发育较均匀的岩层。其优点是一次钻进，一次完成注浆，可缩短施工时间；缺点是段高大时，不易保证质量。当岩层吸浆量大时，要求注浆设备能力大，易出现不均匀扩散，影响注浆堵水效果。当注浆深度较大且穿过裂隙大小不同的多个含水层时，为防止浆液在大裂隙扩散远、小裂隙扩散近，或上部岩层的裂隙进浆多、下部岩层裂隙进浆少等问题，宜采用后者，即分段注浆。段高可按岩层破碎程度划分，我国经验数据是：极破碎岩层一般为5～10m；破碎岩层为10～15m；裂隙岩层为15～30m；重复注浆可取30～50m。注浆方式是指注浆顺序，分下行式和上行式两种。自上而下依次注浆称为下行式注浆，即从地表钻进含水层开始，钻一段，注一段浆，反复交替，直至全孔。其优点是：上段注浆后，下段高压注浆时，不跑浆，上段同时获得复注，注浆堵水效果好；缺点是：钻孔与注浆交替进行，工期长。该方式适用于岩层破碎或裂隙发育的地层。自下而上的注浆称为上行式注浆，即在注浆孔钻进结束后，使用止浆塞，自下而上逐段注浆。优点是无重复钻进，能加快注浆速度。该方法适用于岩层较稳定，垂直节理不发育的地层。

b.注浆前压水。目的在于将裂隙中松软的泥质充填物推送到注浆范围以外，使浆液进入裂隙后增加填充的密闭性和胶结强度。对于大裂隙，压水时间约为10～20min，中小裂隙则需15～30min或更长。重复注浆钻孔压水时间适当延长，一般为30～60min。压水时，压力应由小增大，最大不得超过注浆终压。

c.下放止浆塞及注浆。止浆塞放至规定位置后，接好输浆管，压缩浆塞止浆并经压水试验检查后，即可进行注浆。注浆过程中应特别注意堵浆、跑浆及冒浆，并采取措施保证注浆工作顺利。

C.注浆参数：

a.浆液扩散半径。裂隙中浆液的扩散半径随岩石的渗透系数、注浆压力、注浆时间的增加而增大，随浆液的浓度和粘度的增加而减小。据实际经验，岩溶地层的浆液平均扩散半径为10～15m，裂隙地层平均为4～8m。

b.注浆压力。注浆压力对浆液的扩散影响很大。经验表明，随着注浆压力的提高，填充物质的强度急剧增加，这就保证了填充物具有足够强度和不透水性。当地下水流速大时，应设法增加浆液的流动阻力，则需降低注浆压力。合理运用注浆压力是注浆的关键，宜根据水文地质条件选择注浆压力，如有的地区选用注浆压力为静水压力的2～2.5倍，有的则根据岩石裂隙采用合适的压力值。

c.浆液注入量。可根据扩散半径和岩石裂隙率进行粗略计算，计算公式为

地质灾害防治技术

式中：Q为浆液注入量（m3）；r为浆液扩散半径（m）；n为裂隙率，一般取1％～5％；H为注浆段长度（m）；β为浆液在裂隙内的有效充填系数，约为0.3～0.9，视岩层性质而定。

2）井筒注浆堵水。井筒注浆堵水一般可分为井筒地面预注浆、井筒工作面注浆两种方式。

井筒地面预注浆就是在井筒开凿前，从地面打孔，采用闭合帷幕方式进行预先注浆，封堵含水层中的孔隙、裂隙、溶洞，将水隔离于井筒开凿范围以外，保证井筒施工顺利进行。该方法适用于含水层较厚且离地表较近，或含水层较薄且层数多的水文地质条件，它具有施工条件好、速度快、不占施工工期等优点。

A.注浆孔的布置：一般多呈外环式布孔。即注浆孔布置在井筒毛断面（荒径断面）的外围，由注浆孔组成注浆外环。外环圈的直径大于井筒荒径0～1m，各孔的间距不应小于3～4m。对裂隙小、耗浆少的地层，间距可略大些（图4－13）。

图4－13 外环式注浆孔布置

注浆孔孔数的确定与岩石裂隙发育程度、井筒断面、注浆泵能力等因素有关，可由下式确定：

地质灾害防治技术

式中：N为注浆孔数（个）；D为井筒掘进直径（m）；L为注浆孔间距，一般取3～5m；A为注浆孔至井筒掘凿边界距离（m），一般取0.5～1.5m，当注浆孔深度小于200m时，且钻孔水平偏距不大时，A值可取小些。

注浆孔应按由稀到密的原则分组施工，待第一组钻孔施工并注浆完毕后，再进行第二组，依此类推。这样可根据施工和注浆情况，检查注浆效果和修改必要的注浆参数，如调整孔距、浆液浓度、注浆段长度等，也便于钻机交叉施工。注浆孔结构应尽量简单，在钻机设备能力允许的条件下，终孔直径尽可能大些，一般以不小于89～108mm为宜。

B.井筒工作面预注浆：该方法是在井筒掘进工作面凿至距含水层尚有一定距离处，停止掘进，从工作面上打钻至含水层预先注浆堵水。优点是可节省钻孔工程量及钻进时间、浆液消耗量低、对上段岩层情况和注浆效果检查直观，还可作为下段注浆施工参考的依据；缺点是钻孔注浆在工作面进行，场地小、施工不便、钻孔直径和深度均受到限制，而且占用建井工期。

3）突水点（口）注浆堵水。矿井因突水事故被淹没后，可以采取强排疏干法和注浆堵水法，使其恢复生产。强排疏干法即利用大流量水泵（水泵排水量要大于矿井突水后的总涌水量）强行排水，并采取相应措施恢复生产。它适用于突水点（口）涌水量和含水层静储量小、矿井排水设备及电力供应条件好、排水后对工农业和居民用水无影响等条件下。注浆堵水是指用各种方法和材料（水泥、水玻璃、化学材料等）堵塞井下突水点，切断通道和水源，增加突水点及其周围岩层和隔水层的强度，故又称为突水点（口）注浆堵水。适用于突水点埋藏深且涌水量大、井巷断面有限、不能安装大型排水设备、突水点水源与工农用水和居民供水属同一水源、排水后会引起水源地枯竭或产生环境水文地质问题时。

按注浆孔的位置，突水点（口）注浆堵水可分为地面注浆堵水和井下注浆堵水。按堵水的先后顺序，突水点（口）注浆堵水分为先堵后排法和先排后堵法。我国淹没矿井恢复注浆堵水常采用的是地面注浆先堵后排法。

A.注浆堵水前的水文地质工作。注浆堵水时应解决的问题是：井下突水点的具体位置在哪里？在什么部位注浆效果最好？根据什么原则布置勘探注浆孔？突水点堵水效果如何判断等。为了正确选择堵水方案，确保注浆钻孔能命中堵水的关键地点或部位和正确评价堵水效果，一般需进行下列水文地质工作：

a.分析已有水文地质资料，进行野外地质调查，补充必要的勘探工作，查清突水点的位置，确定或判断突水水源，查明突水点附近断裂构造与含水层的特征及岩溶发育程度和规律，分析突水点与它们之间的水力联系等。

b.测定地下水流速、流向和地下水的水质与水温。

c.布设地下水动态观测网，进行堵水前、后和堵水过程中的动态观测，并编制注浆观测孔历时曲线和等水位（压）线图。

d.利用钻孔和被淹矿井抽（放）水试验，进一步分析各含水层与突水点（口）的水力联系，并利用注浆工程前后放水资料对比，评价堵水效果。

e.注浆前必须进行冲洗钻孔及压水试验。冲洗钻孔的目的是疏通岩层的空隙通道，有利于浆液扩散与胶结围岩，提高堵水效果；通过压水试验可计算岩层单位吸水量、了解岩层的渗透性，以选择浆液材料及其浓度与压力。

B.待封堵于井巷内的水停止流动后，在接近防水闸门的正常巷道内向出水点附近的断层或含水层打注浆孔，并用高压注浆泵注浆，以封堵水源和加固突水点周边的围岩。

浅论露天煤矿开采环境问题及防治对策论文

浅论露天煤矿开采环境问题及防治对策论文

一、露天煤矿开采引发的环境问题

(一)对土地的破坏

露天煤矿区对土地资源的破坏主要表现在露天采场的直接挖损、外排土场压占土地和工业广场的占用等。挖损是对原地表形态、浅部地层、生物种群的直接摧毁,致使原土地不复存在,压占是挖损过程中产生的废弃岩土堆置于外排土场上造成原地貌功能的丧失。挖损和压占等工程活动直接破坏了表层的植被,导致这一区域原先处于相对稳定的系统受到干扰,使区域内的土地利用、植被覆盖、地貌、保水力等生态因子发生巨大的变化。

(二)水污染问题

露天煤矿开采对地表水和地下水污染最严重的是煤矿排土场淋溶水。排土场的煤矸石中富含碱金属、碱土金属和硫等,大气降水淋溶了煤矸石中的无机盐类,含无机盐类的淋溶水流入地表水体会对地表永体造成污染,渗入地下含水层,也会污染地下水体。此外,采场周围水体和大气降水汇入采场矿坑,也会由于矿坑积水浸润采场的残煤露头,而使煤层中的硫和重金属等污染物质溶入水体而使地下水受到污染。

(三)空气染污问题

露天煤矿排土场污染最严重的因子为剥采区、排土区和运输道路两侧一定范围内的粉尘。此外,露天煤矿排土场大多没有土地复垦和再植被,每个露天煤矿的外排土场都会形成一个几百到几千公顷的人为荒漠化土地,春秋时节,荒漠化的排土场所产生的扬尘等亦会使周围大气造成严重的污染。

(四)环境地质问题

露天采矿形成的矿坑边坡及排土场边坡,由于地质构造、边坡岩体、地表水及地下水作用、采矿工程活动等原因诱发一系列诸如滑坡、塌陷、泥石流等突发性或缓变性地质灾害,危及该地区周边工业企业与民居建筑的安全,造成人员伤亡及巨大的经济损失。因此,滑坡、塌陷等地质灾害贯穿于露天矿开采的始终,并有可能延续到闭坑后。

二、露天煤矿开采引发环境问题的防治对策

(一)土地破坏的防治措施

1、耕作层土壤和表层土壤是经过多年耕作和植物作用而形成的熟化土壤,是深层生土所不能替代的,对于植物种子萌发和幼苗生长有着重要作用。应对矿区拟破坏的露天采矿场熟化的表土进行剥离,用汽车运输到指定表土堆放场堆存,闭矿后直接作为露天采矿场复垦用土。

2、修建运输道路时,要充分利用已有矿山运输道路、乡村道路,不占或少占耕地、林地。避开土壤状况良好、植被生态复杂地段,减少对矿区植被和土壤的破坏。

3、采用机械、人工等方式对采场边坡进行清理,清除松动、凸起的碎(块)石。对平台进行人工、机械平整,清除场地内较大石块;休息室、表土堆放场建筑进行拆除、平整;区内道路进行平整、回填;平整后场地坡度要满足复垦场地需求。

4、对平整后的平台场地穴状坑及采场边坡平台进行覆土,覆土来源为矿山开拓时剥离堆存于表土堆放场的表土。采用机械、人工等方式,剩余的表土采取就近的原则平覆于拟复垦林地的场地,覆土平均厚度≥0、5米。

5、矿区复垦土壤以生土为主,土壤养分含量和地力不足,恢复待复垦土地的肥力和生物生产效能,就必须采取恢复土壤、肥化土壤的`措施。因此复垦的地块根据当地情况增施农家肥与生物菌,林木落叶留底以提高土壤的有机物含量,改良土壤结构,改善土壤理化性状,增加土壤肥力。

(二)空气污染的防治措施

1、施工扬尘防治措施。土石方开挖避免在大风天气进行,完工后及时回填、平整场地;工业场地辅助配套工程施工,首先做好路面硬覆盖;易产生扬尘的建筑材料采用封闭车辆运输;设置围布、挡板,禁止高空抛撒建筑垃圾和起尘的料、渣土的 外溢;施工扬尘防治关键要加强施工管理,管理到位,可以有效减轻对环境的影响。

2、运营期地面运输系统的防尘措施。输煤系统带式输送机栈桥露天部分均加设皮带罩棚,筛上设布袋除尘器集尘;在其周围设置彩色防风挡板,阻挡煤尘的扩散。储煤设施应采用圆筒仓储煤方式;转载点、原煤卸载站设置通风除尘装置和喷雾洒水装置。

3、采场、排土场扬尘治理。对采掘工作面,合理布置炮孔,正确选择爆破参数和加强装药、 冲填等作业的管理,爆破前向岩体注射高压水,或利用洒水装置;钻机设袋式集尘器,爆破后洒水降尘;配备洒水车往返于坑内外道路,对排土场工作面及其与采掘场之间的道路进行经常性地洒水,以增加路面、 作业面积尘湿度。排土场定期碾压,降低起尘。对已经结束排弃的排土场平台,在不影响整个露天矿排土作业的条件下及时覆土绿化;沿固定帮坡种植防风林带。

(三)边坡防治措施

1、高度重视露天矿边坡管理工作,建立健全边坡安全管理机构制度,剥采生产应严格按照设计给出的边坡角、平台进行留设,严禁越采超挖。

2、采用边坡稳定性雷达或边坡监测机器人加强边坡变形监测工作,及时掌握边坡变形的动态情况和规律,对于出现的任何局部、小规模的边坡坍塌滑落还要进行专门的分析和治理方案设计。

3、露天矿地下水丰富,建议建立完善的疏干排水系统,在采场发现出水点,详查后打水平孔,释放静水压力,夏季暴雨会给采场边坡稳定性带来威胁,此时要加强疏干,特别是断裂带和煤层顶底板的弱层,一定要详查,做到“有疑必探,先探后采”。

4、建立日常的巡查监测制度,特别是春季解冻期、雨季或坡面上出现沉陷裂缝时更要加强巡查监测,一旦发现异常情况(如边坡有明显失稳先兆)及时预警避让,或采取防治工程措施。

5、抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施。

(四)水污染的防治措施

1、修筑截矿山排水沟渠。矿山排水沟渠沟建于矿场四周,当雨季降水量大,既起到阻挡作用,而且还起到梳流作用。

2、河流改道。针对穿过矿区的河流,必须对河流进行改道迁徙,路线改道应选择短,地势平缓弱渗水地段。同时还要考虑矿山的发展前景,避免二次分流。新河道的起点应该在河床冲刷易发区进行选择,并与原有的河道河势想适应。

3、调洪水库。季节性的地表水流横穿开采境界时,除采取改道措施外,须在矿区上游修筑调洪水库截流和贮存洪水。

4、修筑拦河堤。当露天开采和附近的河流周围地面水平的境界,湖白的岸边标高相差较小,甚至低于岸边地形时,应该修建岸边护堤堰。防止河水漫灌到采矿场。

5、防渗帷幕。防渗帷幕防水是在露天矿开采境界以外,在地下水涌人采场的通道上,设定若干一定距离的注浆钻孔,并依靠浆料在裂缝中的扩散,凝结组成一道挡水隔墙,所谓防渗帷幕就是指由若干个注浆钻孔所组成的挡水隔墙。

三、结语

露天煤矿开采环境问题的防治是一项复杂的、综合的、庞大的系统工程。要应用环境地质学、环境科学、采矿学、水土保持学、系统工程、工程经济学等学科的原理和思路研究防治对策,追求最优的经济效益、社会效益和环境效益。实现煤炭开采与环境保护协调发展,实现矿区的可持续发展。

煤矿水害防治方法

我国自20世纪70年代以来，煤矿防治水主要遵循“预防为主，防治结合”的原则，以查清水文地质条件为基础，因地制宜。针对不同的水害类型，采取不同的防治措施，防治水方法多种多样，有疏、有堵、有疏堵结合。在煤矿水害防治工作中坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的16字方针，并根据矿井水害实际情况制定相应的“防、堵、疏、排、截”综合防治措施(钟亚平，2001;赵铁锤，2007)。

在突水机理的研究上，先后提出了“突水系数”、“等效隔水层”和底板隔水层中存在“原始导高”等概念，认为底板突水机理是含水层富水性、隔水层厚度及其存在的天然裂隙、水压、矿压等因素的综合作用结果。在底板突水预测方面，模式识别方法、随机信息方法和脆弱性指数法等新方法得到了很好的应用(武强，2006，2007a，2007b，2009;靳德武，1998)。

在疏水降压方面，有地表疏干、井下疏干，也有井上、井下联合疏干。疏水降压是我国矿井防治水害的主要技术措施。国内除普遍采用经常性疏干排水外，还先后进行了峰峰矿区和淄博矿区的薄层灰岩水的疏干，和降压及邯郸矿区的疏干工作程序和疏干勘探方法。

在注浆堵水方面，堵水截流是我国矿井防治水害的重要方法。在静水与动水条件下注浆封堵突水点、矿区外围注浆帷幕截流等都有比较成熟的方法和经验。焦作、峰峰、煤炭坝等矿区都进行过这类工作，特别是成功封堵开滦范各庄矿特大型突水。

此外，钻探技术的提高、综合立体勘探方法的采用、计算机技术的应用及各类软件的开发，对定量研究煤矿突水条件起到了重要推动作用。

1.井下防水煤(岩)柱留设

在水体下、含水层下、承压含水层上或在导水断层附近进行采掘工程时，为了防止地表水或地下水突水、溃入工作地点，需要合理留设一定宽度或高度的防水煤(岩)层不采动，这部分煤(岩)层称为防隔水煤(岩)柱或防水煤(岩)柱。其中有断层防水煤(岩)柱，井田边界煤柱，上、下水平(或相邻采区)防水煤(岩)柱，水淹区防水煤(岩)柱，地表水体防水煤(岩)柱和冲积层防水煤(岩)柱六种类型。

2.井下探放水技术

井下探放水系指矿井在采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造(包括陷落柱)、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效地防治矿井水害做好必要的准备(刘洋，2008)。

3.疏水降压技术

疏水降压是指通过疏干使煤层底板含水层或煤系地层含水层水压降低至采煤安全水压。疏水降压工程系统包括:排水工程、排水设施和疏水工程3部分［1］。开滦赵各庄矿就是通过制订合理的疏水降压开采方案，实现了在受底板高压奥灰水威胁下安全带压开采，取得了巨大的经济和社会效益。

4.注浆堵水技术

注浆堵水技术是煤矿防治水最重要的手段之一，主要应用于井筒掘凿前的预注浆、成井后的壁后注浆、堵大突水点恢复被淹矿井、截源堵水减少矿井涌水、井巷堵水过含水层或导水断层。如皖北矿务局任楼矿1996年3月4日发生的陷落柱特大突水，高峰期突水量达576m3/min，在陷落柱内煤底合适层位采用注浆堵水技术成功堵水(赵铁锤，2007)。

5.带压开采技术

所谓带压开采就是煤层底板受承压水威胁，充分利用煤层底板至承压含水层间隔水层性能，在不采取，或在国家经济、技术条件许可情况下采取某些技术措施后，实现安全采掘的一种综合性防治水技术。近几年该技术在我国进行了较为广泛而深入的研究，取得了显著成绩［11］。

6.防水闸门和水闸墙

防水闸门和水闸墙是煤矿井下防治水的主要安全设施。水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，在井下巷道设计布置中，要建立健全隔离设施，在适当地点预留防水闸门和水闸墙的位置，井底车场周围要设置防水闸门;在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置防水闸门等防水隔离设施，实现分区隔离后，方可进行采掘活动(王歆效等，2007)。

7.矿井防、排水技术

煤矿在开采过程中，不可避免地要接近、揭露或破坏含水层(体)。含水层(体)内的水会因失去原有的平衡条件而涌入采掘工作面，进而造成水害事故。为保证煤矿的安全生产，设置相应的防、排水系统是十分必要的。矿井防、排水技术主要包括:地面防水、井下防水和矿井排水3个方面。如山东华源“八一七”溃水淹井事故，虽由暴雨引起，但也暴露出煤矿在地面防水方面存在的突出问题。

8.煤层采煤前方小构造预测的ANN技术

小构造是指断距小于5m的小断层或一些发育规模较小的裂隙、溶隙。在矿井生产过程中，这些小构造对工作面回采和巷道开掘具有极大的影响，在矿井防治水工作中具有重要地位。针对现行巷道开采过程中小构造预测方法的不足，将ANN技术引入到煤矿巷道掘进前方的小构造预测方法中，开展了矿井小构造预测预报的新方法研究(武强，2007c)。

9.含水层改造与隔水层加固技术

该技术是20世纪80年代中后期发展起来的一项注浆治水方法。当需采用疏水降压方法实现安全开采，但疏排水费用太高且浪费地下水资源时，宜采用含水层改造与隔水层加固的注浆治水方法。它主要针对煤层底板水害的防治，采用注浆措施改造含水层或加固隔水层，使其变为相对隔水层或进一步提高其隔水强度(武强，2005)。该技术是防治底板水害较为有效的实质性措施之一，山东肥城矿区曾成功应用这项技术。

10.可视化地下水模拟评价软件系统(Visual Modflow)与矿井防治水

Visual Modflow是目前国际上流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统。它在矿井防治水工作中可以进行任意水均衡域的均衡研究，帮助用户直接确定回采煤层顶、底板或侧向补给水源的补给方式、补给大小及补给水源的水质情况等。此外，它还可以预测矿区导水断裂构造可能诱发的突水事故的突水量大小，这一点在矿区导水内边界的防治水工作中具有十分重要的实用价值(武强，2005;董东林，2009)。

11.华北型煤田立体充水地质结构理论

该理论是武强于2000年首次提出。由各种类型水力内边界沟通而形成相互间存在密切水力联系的多层含水层组立体充水地质结构，是华北型煤田的主要矿床水文地质特征，也是建立该类型煤矿井充水水文地质立体概念模型的基础。内边界是煤矿井立体充水地质结构理论的核心，对内边界系统进行深入地综合研究是解决华北型煤田底板岩溶突水难题的关键。据内边界在空间展布的几何形态特征所划分的4种基本类型和各种组合类型，对认识煤矿井水文地质条件复杂程度和采取科学合理的防治水对策方案均具有极其重要的理论指导意义和实用价值(武强，2000)。

参考文献

董东林，王焕忠，武彩霞等.2009.断层及滑动构造复合构造区煤层顶板含水层渗流特征及突水危险性分析.岩石力学与工程学报，28(2):373～379

国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.2009.煤矿防治水规定.北京:煤炭工业出版社.1～80

华解明，傅耀军，白喜庆.2006.我国煤矿区水文地质勘查与环境地质评价现状及发展趋势.煤田地质与勘探，34(3):40～43

靳德武，马培智，王延福.1998.华北煤层底板突水的随机信息模拟及预测.水文地质工程地质，26(6):36～39

李文钧，郝平.1997.大同地方煤矿水害现状及防治技术.山西煤炭，17(5):61～64

刘洋.2008.煤矿防治水工作的重要性.改革与探讨，(27):99

马润刚.2006.水害现状分析及防治技术.山西焦煤科技，(1):14～15

商登莹，武强，赵苏启等.2006.煤矿防治水工作指南.北京:国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，1～88

王剑峻.2008.矿井突水案例分析及带压开采分区.中国矿山工程，37(5):39～41

王歆效.武强.2007d.“治”水访国家煤矿安全监察局水害防治专家组组长武强.现代职业安全，10(74):20～21

武强，董东林，钱增江等.2000.试论华北型煤田立体充水地质结构理论.水文地质工程地质，(2):47～49

武强，董书宁，张志龙.2007e.矿井水害防治.北京:中国矿业大学出版社.1～9，73～161

武强，解淑寒，裴振江等.2007b.煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅲ基于GIS的ANN型脆弱性指数法应用.煤炭学报，32(12):1301～1306

武强，庞炜，戴迎春等.2006.煤层底板突水脆弱性评价的GIS与ANN耦合技术.煤炭学报，31(3):314～319

武强，杨柳，朱斌等.2009.“脆弱性指数法”在赵各庄矿底板突水评价中的应用.中国煤炭地质，21(6):40～44

武强，俞佳，庞炜等.2007c.基于ANN方法的煤巷掘进前方小构造预报技术.中国矿业大学学报，36(4):446～452

武强，张志龙，张生元等.2007a.煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅱ脆弱性指数法.煤炭学报，32(11):1121～1126

武强.2005.第六次全国煤炭工业科学技术大会文集.北京:煤炭工业出版社，294～296

赵苏启，武强，郭启文等.2003.引流注浆快速治理煤矿水害技术.煤炭科学技术，31(2):27～29

赵铁锤.2007.全国煤矿典型水害案例与防治技术.北京:中国矿业大学出版社.185～192

钟亚平.2001.开滦煤矿防治水综合技术研究.北京:煤炭工业出版社.539～542

采矿工程系毕业论文

采矿工程系毕业论文

对于现代矿产企业而言，需要采取一系列的措施，以提升自身井下采矿技术，那你会怎么写采矿论文呢？下面是我为大家收集整理的采矿工程系毕业论文，欢迎阅读。

摘要： 近年来，采矿工程毕业生毕业设计质量日渐下降，主要问题有学生不按时、按量去单位时间，绘图质量不高、自身惰性一再拖延设计进程，毕业答辩存在诸多情况等问题，结合实际情况，提出“学生―指导教师―单位”三点一线联络通道，利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景，加强毕业设计中间环节的管制，建立周汇报答辩制度，建立完善的毕业答辩管理制度等措施，为采矿工程专业人才培养提供借鉴经验。

关键词： 毕业设计；联络通道；周汇报；人才培养

引言

本科采矿工程专业经历四年的学习，从高数、大学英语、工程制图等基础课到井巷工程、采矿学、矿山压力与岩层控制等专业课程，并且安排了矿山机械、工程经济学、矿山电子等拓展课程[1]，学习内容之广，但学习的深度较浅。采矿工程毕业设计是教学计划中教学的最后一个环节[2-3]，其目的就是让毕业生综合的、系统的运用四年所学知识，毕业设计还要求学生实地考察学习，理论联系实际，科学的培养自身技能，为将来从事煤炭行业打下坚实基础。

近年来发现，采矿本科毕业设计的内容水平明显下降，究其原因是学生或者指导教师的责任[4-5]。学生毕业设计不合格说明培养的质量不能满足企业要求，盲目不求质量输送毕业生，可能由于知识缺漏造成的人员伤亡，对国家和社会造成很大的损失，也会对本校的声誉以及个人的前途发展有很大的影响[6]。因此，剖析目前采矿工程毕业设计存在的问题和提出解决新思路是本文的目的所在。

一、存在的问题

（一）单位实习情况差

在单位实习情况的好坏是决定是否能做好毕业实习的重要影响因素之一。每个煤炭学校的采矿专业学生都安排至少四周的单位实习时间，如果充分利用好这四周在单位现场实习，对矿井的各个环节有个初步认识并对重要部分重点了解，可以说毕业设计以及答辩就不是问题。但了解学生实际到单位实习情况不容乐观，据统计只有三成的学生实际到单位进行了现场实习，并且学生到单位后没有下井实习，只是做了收集矿上基础资料的工作，收集之后便离开单位，浪费了大量的宝贵时间，造成对煤矿情况不了解、巷道设计不清楚、实际的采煤生产一无所知，造成毕业设计和答辩的被动。

（二）毕业设计的选题及内容单一

纵览近年来的采矿毕业设计题目，设计的矿井集中在河南、山西，相当一部分矿井被学生重复拿来设计，如焦作、平顶山和晋城的矿井，重复次多过多，甚至一个学期有两到三个学生做同一个矿的初步设计，设计的内容只是部分不同，缺乏创新。

（三）工程绘图全部依赖电脑，缺乏手绘能力

2000年以前，电脑未能全面普及，采矿毕业设计普遍要求手绘图纸，手绘的内容有《井田开拓方式平面图》、《井田开拓方式剖面图》、《采区平面图》、《采区剖面图》与《井底车场》，抄袭较少，但电脑普及之后，出现了电脑绘图软件，如AtoCAD，为了减少学生工作量，学生可以利用CAD绘图，逐渐学生缺乏手绘图纸的能力，对图纸的熟悉度大不如以前，出现了诸多问题，如线性不对，图中比例不对、标注不规范等问题，并且学生可以轻易的复制，抄袭的严重。

（四）毕业答辩情况不容乐观

部分毕业生在答辩时尽管设计说明书内容和排版较好，但答辩时对自己设计的论文的内容模糊，答辩时语言不流畅，思路不清晰，对设计的内容只知其一不知其二，很难用可衡量的标准去给学生定量给分，只能靠答辩老师定性给分，由于收到诸多因素影响，不能准确的去判断情况。

二、解决问题新思路

（一）改变毕业设计实习方式，建立三点一线的联络通道

针对部分学生不去单位实习情况，建立“毕业生―指导教师―实习单位”联系通道，即实习学生、实习单位联系人与指导老师建立联系通道，及时沟通了解学生在实习单位的实习情况，指导老师及时进行实习指导和实习内容安排，目的让学生在最短的时候内，高效的将所需了解的内容尽快掌握，也约束了学生的.行为，杜绝学生不去单位实习情况。

（二）利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景

由于煤矿行业性质决定，现场实习存在很大的安全风险，再加上煤矿行业不景气，各煤矿经营情况不好，学生寻找实习单位比较困难，下井进行一线实习更是难上加难，所以寻求新的实习模式刻不容缓，可以实验室为实践教学基础平台，可利用3D模拟现场场景，可为学生提供新的设计思路，打破常规只在现场实习才能了解情况。

（三）加强毕业设计中间环节的管制，建立周汇报答辩制度。

毕业设计期间完全由学生自主安排时间，部分同学懒惰性太强，设计进程一拖再拖，到最后阶段随意糊弄过关，为了杜绝此现象，加强毕业设计中间环节的管制，建立周汇报答辩制度，即学生一周一次给指导老师汇报设计进程。

（四）建立完善的毕业答辩管理制度。

可实施“三项答辩法”，即在原来采矿工程毕业设计答辩采用单一设计内容及图纸答辩的基础上，增加了基础知识答辩和采矿CAD设计能力考核两个答辩环节，并通过采用一定的指标权重进行综合得出毕业设计成绩。例如答辩成绩和指导老师的成绩比重分别为70%和30%；答辩成绩和指导老师的成绩相差20分时，以低分为最终成绩；答辩成绩和指导老师成绩一个不及格时，则答辩最终成绩不及格。

三、结语

采矿工程毕业设计环节的好坏是决定采矿工程专业人才培养能否成功的关键一步，毕业学生正处于青春期，叛逆和懒惰时常伴随着他们，但如果毕业实习环节严谨、科学、合理，及时打消学生其他想法，将精力全身心投入到毕业设计中，从中学到各项能力，使同学们能达到具备扎实牢固的基础知识和专业知识，具有较高的适应采矿工作能力，对新技术和新知识有所了解的复合型人才。

参考文献：

[1]董长吉，等.采矿工程专业毕业设计改革的研究与应用[J].黑龙江教育，2013（2）：50-51.

[2]李怀珍，武俐.采矿工程毕业设计存在的问题分析与教改探讨[J].淮南职业技术学院学报.2011.38（11）：85-87.

[3]查文华.采矿工程专业毕业设计教学环节现状及对策分析[J].科教文汇.2009（7）：102-103.

[4]刘锋珍，戴仁竹，，梁帅江.采矿工程毕业设计过程管理模式探索[J].科技咨询，2012（19）.

[5]张恩强.论采矿专业教育改革与发展的重点和难点[J].重庆大学学报（社会科学版），2010，（16）：45―47.

[6]刘洪涛，马念杰.采矿教学中存在的问题及其对策[J].广西教育，2010（3）：103―104.