礦井水害的原因分析及防治

【摘要】本文探討了煤礦發生水害的原因，并對煤礦水害治理技術的現狀進行了分析。指出只要牢固樹立水患意識，遵循“預測預報、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。

【關鍵詞】礦井水害；防治；對策

煤礦水害是煤礦中常見的主要災害之一。礦井一旦發生突水事故，不但增加礦井排水費用，影響礦井正常生產，而目還會造成人員傷亡，礦井淹沒，經濟損失巨大。后果相當嚴重。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.煤礦發生水害的原因

煤礦水害發生的原因是多方面的：礦井水文地質情況不清；下組煤開采對底板承壓水認識不足；井巷接近老空水、含水層等水源時，未執行探放水制度或采取的措施不當；現場作業人員缺乏對透水預兆的認識，沒有采取措施等都會造成水害。根據近十幾年的水害事故統計：有20%的突水事故是由于對礦井水文地質條件不清引起的，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作業造成的。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，多數礦井老窯密布，受當時技術和歷史條件的限制，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幾百米，采空面積大。20世紀80年代中期以來，受經濟利益的驅使，在國有煤礦的井田范圍內，也出現了許多小煤窯，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。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系或成為大氣降水的入滲通道，給國有煤礦的安全生產帶來了極大的水患威脅。

1.2采空區積水造成的水害

采空區積水有兩種情況：一種是本煤層上部采空區積水，造成水害事故的原因主要是前期下山開采，且沒有進行地質填圖，造成地質資料不明，下水平或區段煤上山掘進或采煤時，掘（采）通道上部積水的空區。另一種是不同層位，煤層間距小，地質構造發生變化，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或巷道，造成突水事故。

1.3導水斷層造成的水害

一些煤礦斷層發育，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，直至淹沒礦井。

1.4礦井雨季汛期的水害

根據礦井水文地質觀測資料，礦井涌水量受季節性影響較明顯，雨季涌水量增大。如果井口標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現狀

根據查閱有關資料，我國煤礦防治水技術工作早在50年代就己引起人們的重視，但由于受歷史條件的限制，整體技術水平一直處于初期的探索階段。后來雖經60～70年代的發展，仍然滿足不了生產的需要，扼制不住水害肆虐的勢頭。2000年以來，國內重特大水害事故頻繁發生，嚴酷的現實使人們清醒地認識到，加強對煤礦防治水工作研究并盡快拿出行之有效的技術方法已是迫在眉睫的任務。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、新技術方法應運而生，這一時期人們實踐和認識的增強大大提高了我國防治水整體技術水平，取得了顯著的經濟、社會和環境效益。但是由于水患問題的隱伏性、突發性、隨機性及復雜性，決定了它的“老大難”性質，也決定了人們對于水患特征、類型及其規律的認識，必然只能是不斷積累、不斷深化的過程，雖然2009年國家煤礦安全監察局出臺了《煤礦防治水規定》等防治水專門性的規定，但離徹底消除礦井水害威脅，實現礦井安全生產，仍然有相當長的路程。

2.1水害預防技術

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

當今，計算機軟、硬件技術已被廣泛地應用于防治水技術的各個環節中。其應用包括信息采集、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、外儀器系統，技術方法不可缺少的組成部分。該領域的研究與實踐將會得到加強與提高。目前已開發成功并投人使用的計算機信息化技術主要有：“水文地質信息集成化處理系統”、“礦區水文地質數據庫與圖庫系統”、“水患診斷專家系統”、“突水災害預測預報專家系統”、“礦坑突水預測信息分析系統”等等，預計在不太長的時間內，各礦區將相繼建立自己的防治水綜合信息庫及診斷系統，并將最終形成區域和全國聯網，從而形成全國規模的水患災害數據庫及處理系統，達到信息互通、資料共享，為防治水工作帶來極大的方便。在具體儀器、設備及方法上，也必須繼續增強信息輸人、信息變換、信息輸出受控于計算機技術的自動化的開發與改進，提高工作的準確性、精度與時效性。

近年來，除了用傳統礦井水文地質學進行研究水文地質條件外，也積極引進了應用先進的方法和手段，使其為安全生產，預防水害服務。如在井下物探新技術應用方面，針對礦井特殊的水文地質條件，在物探技術應用實踐中，我們篩選了各種技術手段，依據應用效果，選擇直流電探測、瞬變電磁法在井下進行應用，規定回采工作面在投產前必須用直流電法、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高，圈定容易突水區段，并以此制定相應的防治水措施。

2.2.水害治理技術

水害治理技術方法的選擇依賴于對水文地質條件的認識，也可應用突水預測預報給出的信息。在長期的防治水工作實踐及理論認識的基礎上，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工程措施。對于一些災害性突水事故，為了搶險救災，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、方法選擇及工程設計、實施的重要基礎與依據。此外，在突水水源識別與判別中，多元（變量）統計分析方法、模糊聚類分析方法、灰色系統理論等已經投人使用，并取得良好效果。在對突水水源及通道探測中，鉆孔雷達也已開始應用，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、空間展布以及探測地下水害水區（帶）等，即可獲取直接應用于工程設計和實施的信息。

在注漿堵水實施過程中，為了提高注入量和注漿效果，幾種人工造縫技術得到了應用。人工受控定向導斜鉆進技術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，為在復雜地層及對某些特殊地質體的注漿堵水提供了堅實的前提和基礎，是目前其它有關技術無法替代的。

3.結束語

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