水文地質條件分析及礦井水害防治淺析

[摘 ?要]礦水害防治是一個多專業、多部門的工作，通過探討構建一個科學、有效的綜合防治水工作體系，對于預防煤礦水害事故發生，確保礦井安全生產至關重要。本文以石圪臺礦水害防治為例，并結合本礦區其他礦井防治水工作的先進經驗，探討了礦井水害防治體系的具體模式，對本礦和其他礦區的防治水工作具有重要的指導意義。

[關鍵詞]水文地質 ?礦井水害 ?防治

中圖分類號：P641.461 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0237-01

1 引言

礦井水害是煤礦五大災害之一，近年來國內水害事故時有發生，從事故發生的嚴重程度來看，水害已成為僅次于煤礦瓦斯事故之后的第二大嚴重事故。礦井水害一旦發生，輕則惡化環境、損壞設備、影響生產銜接、破壞正常生產秩序，重則造成淹井、淹巷、人員傷亡等重特大事故。因此，做好礦井水害防治工作，有效遏制礦井水害事故，有著極其重要的意義。

2 礦井概況

石圪臺煤礦位于陜西省神木縣北部，井田面積65.25km2。石圪臺煤礦設計生產能力10.0Mt/a，設計服務年限41a。1987年開工建設。礦井設計可采儲量為1043.29Mt。采用斜井—平硐聯合開拓方式，長壁式綜合機械化采煤工藝，全部跨落法管理頂板。礦井目前開采12煤和22煤。從近年來國內發生水害事故的情況分析，水害事故發生的直接原因有：礦井水文地質條件不清楚、在水體下采煤措施不落實;未留設防水煤柱、破壞隔水煤柱、越層越界、不重視水文地質工作、地表水處理;探查技術方面的不足，尤其是探查構造方法上的缺陷;管理不到位或違章指揮、技術力量不足、技術人員專業知識不能滿足安全生產要求、不按規定探放水、防治水設施缺失或不符合規定要求; 明知有水害隱患而不采取措施。而這些原因的背后或多或少地隱藏著，防治水人員意識上的麻痹、防治水技術上的缺陷、防治水管理上的漏洞和防治水投入上的滯后。為此，筆者根據多年工作實踐，提出一些水害防治工作思路，旨在探討與煤礦水害防治工作者共同遏制水害事故的發生。

3 地下水基本知識及水害類別

3.1 地下水的概念

地下水是指埋藏在地表以下、儲存于巖石空隙之中的水。通常以多種形式存在：1）氣態水;2）吸著水;3）薄膜水;4）毛細水;5）重力水等。重力水是我們研究的主要對象。

3.2 地下水的分類

按埋藏條件可分為：1）上層滯水;2）潛水;3）承壓水。按含水層空隙性質可分為：1）孔隙水;2）裂隙水;3）喀斯特水。

3.3 礦井水害分類

依據礦井充水水源及水源進入礦井的途徑和方式，礦井水害可劃分為五種，即地表水水害、老窯水水害、孔隙水水害、裂隙水水害及巖溶水水害。礦井水進入礦井的方式有滲水、滴水、淋水、突水（涌水、潰水）。其中因井巷或工作面與含水層、被淹巷道、地表水體或含水的裂隙帶、巖溶帶、頂板冒落帶、構造破碎帶等接近或溝通而產生的涌水或潰水事故，由于來勢猛、時間短、水量大，故稱突水。突水災害的突發性強，人身傷亡大。

4 礦井水害防治

4.1 礦井水害產生的原因及總體防治要求

礦井水害發生的原因主要有：地面防洪措施不當、井下水文地質資料不清盲目施工、井巷位置設計不合理、探放水設備沒有效發揮作用、施工措施不力工程質量差、亂采挖破壞了防水煤柱、井下排水系統不到位、麻痹大意違章作業和管理不重視。礦井防治水工作應該以堅持預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采的原則。采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。根據具體的水文地質條件，選擇有針對性的防治水措施進行綜合治理。

4.2 地面防治水措施

地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施，以防止井筒灌水、地表滲水和地面積水，從而減少礦井涌入量，防止井下災害事故的發生。具體措施有：挖溝排截洪、河流改道、整鋪河底和堵塞通道。

4.3 井下防治水措施

煤礦井下水害防治措施是結合地質勘查資料和井下檢測工作，采用采掘前的鉆孔探水，防水閘門、防水墻或注漿阻斷水源，排水疏干降壓等方法。排水疏干降壓方法包括地面鉆孔疏干、井下鉆孔疏干、利用巷道疏干。根據地下水位、水量和補給條件，確定疏干層段和順序，控制排水流量，排水前加固巷道，正式排水前進行水壓和透水實驗，發現問題應及時處理。

4.3.1 井下探放水

探放水是指采礦過程中用超前勘探方法，查明有采掘工作面頂底板、側幫和前方的含水構造、含水層、積水老窯等水體的具體位置、產狀等，目的是為有效的防治礦井水害做好準備。主要包括：探放老空水、探放斷層水、探放陷落柱水、導水鉆孔的探查與處理和探放含水層水。

4.3.2頂、底板含水層中水的疏放

當煤層上覆或下伏有含水層，并對采掘作業有威脅時，可采取疏干或降低水位的方法解除地下水對煤層的威脅，以保證采掘作業的正常進行。通常有巷道疏放、放水鉆孔和疏放降壓鉆孔。

4.3.3井下設防水柱、防水閘門和防水墻

在井下水害高發地段，留有一定寬度和高度的煤層不得開采，目的是使采煤工作面和水體隔離開來，并保持一定的距離，從而起到隔水的作用，這部分不采的煤層叫防水煤柱。根據防水煤柱所起的作用可分為：井田隔離煤柱、被淹井巷之間的煤柱、斷層防水煤柱、防止潛水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出口設置防水閘門和防水閘墻悼。

4.3.4注漿堵水

注漿堵水是將注漿的材料配制成漿液，用壓送設備將其灌入地層縫隙內使其擴散、膠凝或固化，以此達到加固堵漏的目的。按注漿材料劃分通常有水泥注漿、化學漿液注漿和粘土注漿。

5 礦井水害防治建議

隨著科學技術的進步，煤礦生產與建設過程中的裝備、工藝、技術都有了極大的提高，可是礦井開采越來越深，受礦井水害的危險越來越大，煤礦突水事故頻繁發生。針對我國目前煤礦水害及其防治技術現狀，應該提高新條件下煤礦水害防治技術與裝備，形成適合新的地質與生產條件的水害安全保障技術體系和j監控體系，以改變目前煤礦水害頻繁發生的局面。

（1）行政部門與礦業集團公司組織專業礦山水害防治技術隊伍，對我國近幾年以來所發生的重點水害全面調查、分析和研究總結，找出新條件下煤礦水害頻繁發生的原因、特點、趨勢、規律及主要問題，做出礦井水害論證報告和水害隱患評估報告，編寫今后礦區防治水工作的基本綱領性文件，為礦區水害安全工作提供決策基礎資料。

（2）結合目前礦區采礦模式及采礦特點，重新評估礦區水害特點、水害類型、水害模式和水害威脅程度，重新形成新條件下礦區水害調查和評估研究報告;并針對不同水害類型的礦井，提出具有操作性的水害安全保障技術規程和操作規范，用以指導礦區煤礦水害防治工作，為礦區水害安全工作提供決策技術支持。

（3）建立礦區水害防治技術研究中心。這一中心將適時分析研究水害問題，不斷創新煤礦水害防治技術和相關手段與裝備。依托各高等院校，將出現的問題作為研究課題，共同解決疑難問題。

（4）JJl：l強在下列方面的煤礦水害防治基礎理論與技術研究工作：

①新的采礦條件下礦井突水機理研究。隨著開采的不斷延伸，多年來沿用的突水系數理論已不足以適應新形式的要求。

②新的采礦條件下煤層隔水底板的防突水效應研究。過去的研究成果主要集中于水量和水源，而對突水通道，尤其是煤層底板隔水層的防突水效應研究工作很少。隨著深部開采疏降難度的加大，深入研究煤層底板隔水層的防突水效應，進而充分有效地利用隔水層的自然防突水能力。

（5）建立由技術專家、搶險和特種救護人員共同組成信息化和專業化的礦山水害快速反應隊伍，以應對礦山水害發生后的搶險救災工作。

6 結語

（1）在實際煤礦開采過程中，針對水害的防治措施往往不是單一的，而是綜合防治措施。提高防治意識和管理水平，加大水害預測技術的應用，才能從根源上減少水害事故的發生。同時要做好井下水害應急預案，一旦發生水害，把人員傷亡和經濟損失降到最低。

（2）煤礦水害防治工作是一項長期而又復雜的工作， 搞好水害防治工作是煤礦安全生產的需要， 搞好水害防治工作更是構建以人為本、 和諧社會的需要， 搞好水害防治工作利國利民， 因此， 從事煤礦安全生產領導和每一名職工都要從思想上重視水害防治工作， 不斷提高防治水意識， 積極參與水害防治工作， 技術人員還需不斷研究水害、 認識水害、掌握水害規律、 采取科學合理技術與管理措施， 防止水害事故發生

作者簡介：

王江平（1982-），內蒙古人，主要研究方向為礦井水害防治。