礦井水害的原因分析及防治

【摘要】本文探討了煤礦發(fā)生水害的原因，并對煤礦水害治理技術(shù)的現(xiàn)狀進行了分析。指出只要牢固樹立水患意識，遵循“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，落實“防、堵、疏、排、截”五位一體的綜合防治措施，煤礦水害是完全可以避免的。

【關(guān)鍵詞】礦井水害；防治；對策

煤礦水害是煤礦中常見的主要災(zāi)害之一。礦井一旦發(fā)生突水事故，不但增加礦井排水費用，影響礦井正常生產(chǎn)，而目還會造成人員傷亡，礦井淹沒，經(jīng)濟損失巨大。后果相當(dāng)嚴(yán)重。近年來，每年我國都會有因煤礦水害造成的大量人員傷亡事故。因此，如何有效地減少或消除水害事故，是廣大防治水工作者需要研究的重要課題。

1.煤礦發(fā)生水害的原因

煤礦水害發(fā)生的原因是多方面的：礦井水文地質(zhì)情況不清；下組煤開采對底板承壓水認(rèn)識不足；井巷接近老空水、含水層等水源時，未執(zhí)行探放水制度或采取的措施不當(dāng)；現(xiàn)場作業(yè)人員缺乏對透水預(yù)兆的認(rèn)識，沒有采取措施等都會造成水害。根據(jù)近十幾年的水害事故統(tǒng)計：有20%的突水事故是由于對礦井水文地質(zhì)條件不清引起的，有80%的突水事故是由于探放水措施不落實、在有透水征兆的情況下仍違規(guī)作業(yè)造成的。具體來看主要有以下幾種誘因：

1.1小煤窯積水造成的水害

小煤窯開采歷史悠入，多數(shù)礦井老窯密布，受當(dāng)時技術(shù)和歷史條件的限制，絕大部分老窯都是沿煤層露頭下山開采，有的老窯沿斜長可達(dá)幾百米，采空面積大。20世紀(jì)80年代中期以來，受經(jīng)濟利益的驅(qū)使，在國有煤礦的井田范圍內(nèi)，也出現(xiàn)了許多小煤窯，掠奪式地非法超層越界開采，不僅破壞了國有煤礦資源的完整性和防隔水煤（巖）柱，同時也留下了許多采空區(qū)。這些新、老小煤窯不僅可能積水成為地下水庫，而且破壞了國有煤礦防水煤（巖）柱，部分小煤窯直接與地表水體有水力聯(lián)系或成為大氣降水的入滲通道，給國有煤礦的安全生產(chǎn)帶來了極大的水患威脅。

1.2采空區(qū)積水造成的水害

采空區(qū)積水有兩種情況：一種是本煤層上部采空區(qū)積水，造成水害事故的原因主要是前期下山開采，且沒有進行地質(zhì)填圖，造成地質(zhì)資料不明，下水平或區(qū)段煤上山掘進或采煤時，掘（采）通道上部積水的空區(qū)。另一種是不同層位，煤層間距小，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化，采下層時，由于兩層間的巖石冒落而溝通上煤層積水的采空區(qū)或巷道，造成突水事故。

1.3導(dǎo)水?dāng)鄬釉斐傻乃?/p>

一些煤礦斷層發(fā)育，有些斷層直接與強含水層對口接觸，造成開采斷層附近煤層時，破壞圍巖完整性，形成了導(dǎo)水通道，就可能會造成奧灰水突水，而使得礦井涌水量大無法生產(chǎn)，直至淹沒礦井。

1.4礦井雨季汛期的水害

根據(jù)礦井水文地質(zhì)觀測資料，礦井涌水量受季節(jié)性影響較明顯，雨季涌水量增大。如果井口標(biāo)高較低且布置于河流、低洼地、塌陷地等附近的礦井，就可能造成地表水潰水淹井事故。

2.煤礦水害防治的技術(shù)現(xiàn)狀

根據(jù)查閱有關(guān)資料，我國煤礦防治水技術(shù)工作早在50年代就己引起人們的重視，但由于受歷史條件的限制，整體技術(shù)水平一直處于初期的探索階段。后來雖經(jīng)60～70年代的發(fā)展，仍然滿足不了生產(chǎn)的需要，扼制不住水害肆虐的勢頭。2000年以來，國內(nèi)重特大水害事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)酷的現(xiàn)實使人們清醒地認(rèn)識到，加強對煤礦防治水工作研究并盡快拿出行之有效的技術(shù)方法已是迫在眉睫的任務(wù)。在這種共識下，隨著人力、物力、財力的投入，許多新思想、新理論、新技術(shù)方法應(yīng)運而生，這一時期人們實踐和認(rèn)識的增強大大提高了我國防治水整體技術(shù)水平，取得了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。但是由于水患問題的隱伏性、突發(fā)性、隨機性及復(fù)雜性，決定了它的“老大難”性質(zhì)，也決定了人們對于水患特征、類型及其規(guī)律的認(rèn)識，必然只能是不斷積累、不斷深化的過程，雖然2009年國家煤礦安全監(jiān)察局出臺了《煤礦防治水規(guī)定》等防治水專門性的規(guī)定，但離徹底消除礦井水害威脅，實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)，仍然有相當(dāng)長的路程。

2.1水害預(yù)防技術(shù)

礦井防治水技術(shù)泛指對包括底、頂板水在內(nèi)的一切可能或已經(jīng)造成水害的水體水的賦存介質(zhì)、補、徑、排規(guī)律的探查、預(yù)測預(yù)報及治理技術(shù)，以及在高水頭壓力下水上采煤技術(shù)及對礦井排（涌）水的處理和應(yīng)用技術(shù)。目前煤礦防治水技術(shù)大致劃分為：水文地質(zhì)條件探查技術(shù)；頂、底板突、潰水預(yù)測預(yù)報技術(shù)；水患治理技術(shù)；地下水供排結(jié)合及水處理技術(shù)；以及由于礦井水害及排水引起的多種環(huán)境負(fù)效應(yīng)，例如地面沉降、水環(huán)境污染的預(yù)測及治理技術(shù)等。當(dāng)然這種劃分是相對的，各階段的工作和各種類型技術(shù)和方法并不是獨立的，它們具有極強的互補性。

當(dāng)今，計算機軟、硬件技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于防治水技術(shù)的各個環(huán)節(jié)中。其應(yīng)用包括信息采集、信息存貯、信息處理及解譯等。一方面計算機技術(shù)可以單獨用來解決某些水害類型的問題；另一方面，它們成為許多室內(nèi)、外儀器系統(tǒng)，技術(shù)方法不可缺少的組成部分。該領(lǐng)域的研究與實踐將會得到加強與提高。目前已開發(fā)成功并投人使用的計算機信息化技術(shù)主要有：“水文地質(zhì)信息集成化處理系統(tǒng)”、“礦區(qū)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫與圖庫系統(tǒng)”、“水患診斷專家系統(tǒng)”、“突水災(zāi)害預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)”、“礦坑突水預(yù)測信息分析系統(tǒng)”等等，預(yù)計在不太長的時間內(nèi)，各礦區(qū)將相繼建立自己的防治水綜合信息庫及診斷系統(tǒng)，并將最終形成區(qū)域和全國聯(lián)網(wǎng)，從而形成全國規(guī)模的水患災(zāi)害數(shù)據(jù)庫及處理系統(tǒng)，達(dá)到信息互通、資料共享，為防治水工作帶來極大的方便。在具體儀器、設(shè)備及方法上，也必須繼續(xù)增強信息輸人、信息變換、信息輸出受控于計算機技術(shù)的自動化的開發(fā)與改進，提高工作的準(zhǔn)確性、精度與時效性。

近年來，除了用傳統(tǒng)礦井水文地質(zhì)學(xué)進行研究水文地質(zhì)條件外，也積極引進了應(yīng)用先進的方法和手段，使其為安全生產(chǎn)，預(yù)防水害服務(wù)。如在井下物探新技術(shù)應(yīng)用方面，針對礦井特殊的水文地質(zhì)條件，在物探技術(shù)應(yīng)用實踐中，我們篩選了各種技術(shù)手段，依據(jù)應(yīng)用效果，選擇直流電探測、瞬變電磁法在井下進行應(yīng)用，規(guī)定回采工作面在投產(chǎn)前必須用直流電法、瞬變電磁法對煤層底板含水層進行探測，以確定底板含水層的富水性及地下水潛伏標(biāo)高，圈定容易突水區(qū)段，并以此制定相應(yīng)的防治水措施。

2.2.水害治理技術(shù)

水害治理技術(shù)方法的選擇依賴于對水文地質(zhì)條件的認(rèn)識，也可應(yīng)用突水預(yù)測預(yù)報給出的信息。在長期的防治水工作實踐及理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，防治水工作者探索出了一些適合于不同類型水害治理的途徑和方法。“疏水降壓”和“注漿堵水”是煤礦水害防治的兩大系統(tǒng)工程措施。對于一些災(zāi)害性突水事故，為了搶險救災(zāi)，大都采用注漿堵水的方法。

突水水源與徑流通道的探測以及突水類型的確定，是注漿堵水具體方式、方法選擇及工程設(shè)計、實施的重要基礎(chǔ)與依據(jù)。此外，在突水水源識別與判別中，多元（變量）統(tǒng)計分析方法、模糊聚類分析方法、灰色系統(tǒng)理論等已經(jīng)投人使用，并取得良好效果。在對突水水源及通道探測中，鉆孔雷達(dá)也已開始應(yīng)用，其可實施單孔或兩孔孔間測量，確定斷層、裂隙、溶洞的大小、形態(tài)、空間展布以及探測地下水害水區(qū)（帶）等，即可獲取直接應(yīng)用于工程設(shè)計和實施的信息。

在注漿堵水實施過程中，為了提高注入量和注漿效果，幾種人工造縫技術(shù)得到了應(yīng)用。人工受控定向?qū)便@進技術(shù)解決了以往在某些特殊情況下施工（如通過陷落柱、破碎帶、采空冒落帶）時不能滿足工程要求的難題，為在復(fù)雜地層及對某些特殊地質(zhì)體的注漿堵水提供了堅實的前提和基礎(chǔ)，是目前其它有關(guān)技術(shù)無法替代的。

3.結(jié)束語

礦井防治水工作是一項長期和深入細(xì)致的技術(shù)工作，只要我們牢固樹立水患意識，遵循“預(yù)防為主、防治并舉”的防治水思路，堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，加強防治水技術(shù)管理，加大防治水工程資金投入，才能確保礦井安全生產(chǎn)。