淺談采礦工程對礦井水文的影響與防治水措施

朱順華

摘 要：企業采礦工程是獲得礦藏資源的重要途徑，然而采礦工程在施工時也會對礦井水文產生一定影響。由于地質構造與采礦方法的不同，對礦井甚至整個礦區的水文狀況產生的影響也會不同，而這些影響就足以對采掘生產工作造成威脅和影響。文章就針對采礦工程對礦井水文的影響展開討論，并提出相應的防治水措施。

關鍵詞：采礦工程；礦井水文；防治水措施

采礦工程在施工過程中會對礦井水文環境造成一些變化和影響，這些變化與影響有利有弊。企業應針對這些變化和影響進行深度的分析，充分認識到這些變化會給工程的建設帶來怎樣的后果以及對礦區生態和社會經濟效益等方面造成的影響。

1 采礦工程對礦井水文造成的影響及相關因素的分析

1.1 采礦工程對礦井水文造成的影響

有利影響：采礦工程的進行使煤頂板砂巖水幾乎處于疏干的狀態，在開采過程中幾乎不用考慮水害方面的問題；采礦工程的進行造成第四系下組的下段水位大幅度下降，有利于提高厚薄煤層的開采上限，還有利于原本防水煤柱壓滯煤炭的開采；采礦活動的進行引起了十灰和十四灰水位的大幅度下降，降低了承壓含水層和采掘工作面水量的水壓，在很大程度上減少了重大突水事故出現的可能。

不利影響：大面積的采礦活動會導致采空區的大面積積水，對企業的生產形成一定的安全隱患；采礦活動的進行會引起第四系“三含”含水層的水位大幅度下降，井壁也會因承受不了來自垂向的巨大壓力而導致井壁破裂。針對這些不利影響，可以相應地制定一些解決對策，如加強對采空區積水的排查分析，提前對形成的積水進行排放；加強對地下水水位的動態監測與分析，為水害的發生及防治提供真實可靠的依據；嚴格執行在開礦前探查分析的工作，待分析結果可行時再進行采礦工程施工，盡量避免由于斷水層導水而引發突水事故的風險。

1.2 具體影響因素及分析

1.2.1 導水和層間滑動構造的關系。層間滑動構造指的是巖層在受重力與地質力的作用下，沿層里棉或某些巖層界面發生滑動的地質構造。層間滑動構造對礦區生產造成的主要影響有：層間滑動構造所形成的“二合頂”、“層頂”現象以及煤脈、煤刺、煤包、煤楔等破壞了煤層的結構，改變了煤層的厚度以及破壞了頂板完整性；層間滑動還經常致使煤層變厚、變薄或形成無煤帶，這就給煤礦回采帶來了麻煩；當一些巖層在硬度差別很大的情況下相觸時，因軟巖層具有很好的隔水效果且這些軟巖層還處于滑動構造的發育段，這時發生巖層滑動就會對巖層的隔水性及完整性造成破壞；發生層間滑動時，處于滑面附近地帶的煤脆弱易碎且光澤比較暗沉，甚至由滑面向外出現碎粒煤、粉煤以及裂煤等構造煤，不僅降低了煤炭的質量，還對經濟效益造成了一定的影響。

1.2.2 地質構造對煤層頂板突水造成的影響。因賦存條件及煤層頂底板的巖性等因素的關系，整個開采礦區的主要充水水源就是紅層水和煤頂、底板砂巖水，而煤層頂板水會對礦區生產及安全產生巨大的影響。

關于工作面會不會發生突水事故，其主要影響因素在于頂板冒裂帶的高度內是否存在水體，是否存在這些水體主要取決于是否具有良好的匯水條件以及裂隙含水空間，而斷裂及褶皺等地質構造正是影響此兩項因素的主要原因。所以，煤頂板突水與地質構造有直接聯系。

1.2.3 斷層活化會對煤層頂板突水造成影響。煤層頂板和其頂部的侏羅紀紅層之間的距離約是60m～220m，在回采的過程中，大多數工作面水量都比較少或未發生過紅層突水現象。但一些工作面發生了紅層突水，究其原因，可能是因為采礦影響了工作面導致斷層活化，使冒落帶高度增高，從而使紅層含水層被導通所致。

2 防治水措施

2.1 利用流量測井法來測定砂礫層的滲透系數

目前我國普遍用室內滲透試驗法和抽水試驗法來獲得砂礫層滲透系數，這兩種方法存在著一定缺陷，所以在在進行水文地質勘察工作的時候，應當采用流量測井法更加準確求出砂礫層各層滲透系數。

采用XY-II（L）多功能流速儀對井液的流速進行測量，利用點測法每隔一米形成一個測點，各個測點都反復進行測量，且重復測量值的誤差要求小于或等于5%。把各點流速值與包網過濾器內截面積相乘就可以得到該測點的流速值。在進行注水工作之前測到的孔內流量數據就是在自然狀態之下孔內各個水層間在軸向上的水量交換狀況，再根據水頭的抬高值就可以得到各層的滲透系數。這種方法可以更加精確地對隔水層、含水層、進行劃分及細分，同時還可以獲得每個小分層的滲透系數，比抽水試驗法精確度更高，以此獲得的數據更加可靠。

2.2 底板突水研究和防治措施

煤礦下組的煤勘探程度比較低，尤其是水文地質的勘探程度更低，在目前現有的資料下無法滿足設計和生產方面的需要。為了能夠更好地勘察水文地質條件和下組煤層的賦存條件，查明十灰巖與十四灰巖以及奧陶系灰巖水文地質方面的特性，還有富水性、水位及奧灰水和十四灰水的聯系。在十四灰水沉缺的礦區，底板隔水巖組由于缺乏具有高強度起骨架作用，因而導致了該地層的薄弱，這就要求在采礦之前注意采取一些防治的措施，否則就有可能發生突水事故。具體防治水措施如下：

2.2.1 進行井下探放水。依據“礦井水文地質規程”的各項要求，煤層頂板的倒水裂隙范圍之內如果有含水層分布時必須要防探頂板水。十六煤層的直接頂板就是是下組煤的十灰巖含水層，煤層冒落帶開采范圍內，要求放水孔盡最大限度地與地質構造條件進行結合，并將其設置在疏水效果良好的部位。據煤礦資料記載，裁決過程中確實出現過突水的例子，所以的那個采掘工程進入到了破碎帶或斷層、裂隙發育地段的時候必須進行超前探水和打鉆防水的工作。

2.2.2 合理有效地對十四灰水進行疏放。如果發生了某點面水量越疏越大的情況，那么此點面附近必然存在越流補給的現象。針對這個問題，必須要找出來水通道，堵住來水源頭，然后再進行水流疏放。降壓疏水工作要合理有度，只要把水壓降到安全線之下就可以了，對于突水系數的計算，要求必須用十四灰最小實測層間距和本塊段煤層，結合是否存在地板破壞和斷裂構造破壞等情況進行綜合評估。

2.2.3 對奧灰水實行“避”“堵”工作。對于出現的奧灰出水點或者補給通道，應當查明原因，在技術可行、安全可靠以及經濟合理的前提之下，對其進行注漿封堵或者不觸動煤巖柱，從根本上解決奧灰水方面的問題。

2.3 頂板突水的防治要點

首先，利用專用的泄水巷排除采空區積水，其一端與工作面回采巷道的最低處溝通，另一端與水平大巷或其他開拓巷道溝通，從里到外最好實現自流，實現“預防為主、有水早泄”。其次，對采區范圍內的相關頂板進行提前疏水降壓。煤層開采過程中，從采區巷道頂板打疏水孔，然后對其進行防水降壓。其具體選擇的位置，應當在最前面的低洼、裂縫位置，并且最大限度地進行疏量，從而擴大影響半徑，通過優化采掘部署，減少同期對頂底板的破壞程度。

3 結束語

采礦工程對礦井水文的影響是一個長期而值得深思的問題，有關企業在進行施工時一定要考慮到各方面的影響因素，切實提高采礦工程對礦井水文的有利影響，減少其不利的一面。于此同時，在防治水措施方面，要充分做好上述三個方面的內容和措施，在現有的技術條件下進行細致的科學研究，從根本上確保企業生產的安全和高效。

參考文獻

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