采礦工程對礦井水文的影響與防治水對策研究

楊學峰

摘 要：采礦工程已經(jīng)成為我國現(xiàn)代煤礦企業(yè)主要開采形式，采礦工程對礦井水文地質(zhì)條件有一定的影響，可促進礦井區(qū)域的安全與效率提升，但是在采礦工程中也需要注意對防治水對策的研究。由于地質(zhì)構造因素很有可能引發(fā)煤層頂板突水、層間滑動構造會引起導水現(xiàn)象、斷層活化會引起煤層頂板突水等情況，因此對采礦工程仍需要進行防治水控制，本文針對采礦工程對礦井水文的優(yōu)劣影響進行分析，并結合實際地質(zhì)條件的影響情況進行防治水對策研究。

關鍵詞：采礦工程；礦井水文；地質(zhì)條件；優(yōu)劣影響；防治水對策

采礦工程對礦井水文有著優(yōu)劣兩面的影響關系，為了更好的促進采礦工程對礦井水文地質(zhì)條件以優(yōu)勢影響狀態(tài)持續(xù)發(fā)展，就需要對惡劣影響加以控制，如何才能夠有效控制惡劣影響，則需要結合實際影響因素以及礦井水害發(fā)生原理進行綜合分析，對主要的影響因素進行針對性的解決對策分析，提高防治水對策的科學性與有效性，推動礦井開采安全進行，促進煤礦企業(yè)順利發(fā)展，為社會、生活創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益與生活條件。

一、采礦工程對礦井水文的影響

采礦工程施工過程中對礦井水文質(zhì)地條件勘查必須要做到準確、真實、可靠的要求，采礦工程對礦井水文的影響存在很多的優(yōu)勢，如：在采礦施工中能夠降低部分結構的地下水位，進而可使得防水煤柱所影響的煤炭被有效開采，可大大促進每層深度的加深。采礦工程對煤頂板砂巖層面的水源也與也有一定的影響，能夠使得水源逐漸疏干，有效減少礦井水害事件發(fā)生幾率；采礦工程能夠起到降低水位的作用，減少礦井作業(yè)過程中突發(fā)水害現(xiàn)象。

雖然采礦工程對礦井水文地質(zhì)條件有比較樂觀的影響，但也存在不良的影響現(xiàn)象，比如：采礦工程對地下水位產(chǎn)生影響時，也很容易增加井壁的豎向壓力，當豎向壓力超出正常標準后，會發(fā)生井壁裂隙現(xiàn)象；采礦工程若是只顧大面積開發(fā)，就會直接造成礦區(qū)塌陷、地表移動等情況發(fā)生，水患也會借機而生；在采礦的影響下，很多沒有水源流動的層間也會出現(xiàn)導水情況，進而使得水患發(fā)生渠道增多等，結合以上采礦工程施工對礦井水文地質(zhì)條件影響的優(yōu)劣分析，在采礦工程啟動前一定要對地下水位進行科學監(jiān)測，采用有效的科學防治措施，對各類水害事件進行針對性的應對策略制定。要做到“以預防為主、先探后采”的原則，并在實際行動中以安全第一、質(zhì)量文本的理念加強對采礦工程防治水措施應用。

二、影響因素

1、地質(zhì)構造因素對煤層頂板突水造成的影響

綜合考慮煤層頂?shù)装鍘r性和賦存條件等因素的影響，采礦工程建設中礦井充水水源一般包括煤頂砂巖水、底板砂巖水和侏羅系蒙陰組砂巖（紅層）水，而給開采工作帶來最大隱患的是煤層頂板與底板的砂巖水，容易引起突水事故發(fā)生。褶皺和斷裂等地質(zhì)構造，直接影響地下裂隙含水空間和匯水條件，如存在良好裂隙含水空間和匯水條件，則易導致煤層頂板冒裂帶內(nèi)存在水體，從而易誘發(fā)開采工作面吐水事故發(fā)生。

2、層間滑動構造與導水的關系

層間滑動是指巖層在重力和地質(zhì)應力雙重作用下，沿某些巖層界面和層理面發(fā)生下滑的地質(zhì)現(xiàn)象。層間滑動地質(zhì)構造對礦井水文的影響主要體現(xiàn)為：由層間滑動所引起的“沉頂”“二合頂”現(xiàn)象及煤刺、煤脈、煤楔、煤包等影響煤層的結構，破壞煤層頂板和底板完整性；由于層間滑動可導致煤層厚度發(fā)生變化，甚至會形成無煤帶，這會給回采工序帶來很大困難；靠近界面的軟巖層是滑動構造發(fā)育段，且軟巖層具有良好的隔水性能，當硬度差別較大的巖層相接觸時，層間滑動發(fā)生導致軟巖層完整性受到破壞，降低隔水性能，使得不導水層面變得導水，誘發(fā)突水事故。

3、斷層活化對煤層頂板突水的影響

當工作面是沿著斷層水平方向開展時，由于開采工作時斷層附近巖層移動相對平衡，斷層受開采活動影響較小，活化程度較小，不易發(fā)生紅層突水，當工作面是沿著斷層垂直方向或近于垂直方向推進時，開采活動過程中斷層附近覆巖移動不均勻，導致斷層活化程度較大，則容易引起紅層突水現(xiàn)象發(fā)生；斷層與工作面位置相同時，不同形式的斷層受到開采活動影響也不同，一般是正斷層、傾角大的斷層、切穿整個工作面的斷層及落差較大的斷層受影響更大一些，其斷層活化程度也更大，使得容易發(fā)生紅層突水現(xiàn)象；離切眼遠的斷層比離切眼近的斷層受到開采工作影響更大，離切眼遠的斷層活化程度更大，容易發(fā)生紅層突水現(xiàn)象。

三、防治水措施

1、流量測井法測定砂礫層滲透系數(shù)

要想制定出科學的防治水方案，首先要得到精準的砂礫層滲透系數(shù)。要改善勘測水文地質(zhì)的方法，而流量測井法廣泛應用，使得勘測工序更加全面、科學，從而使求取砂礫層地層中各分層滲透系數(shù)更加精確。開采工作前，先進行勘測工作，用多功能流速儀測量礦井水流速度。井下每1m都設立一個測點，并保持反復測量，重復測量值之間偏差不能超過5%。每一個測點流速值就是用該點測量值與包網(wǎng)過濾器內(nèi)截面積相乘。自然狀態(tài)下各含水層之間在軸向方向上孔內(nèi)水量交換量需在注水前測量，然后將測量的數(shù)據(jù)與水頭抬高值結合，就可計算得到各層滲透系數(shù)。

2、首采面水患研究及防治水措施

分析研究首采區(qū)及首采面地質(zhì)與水文地質(zhì)資料，發(fā)現(xiàn)其中首采面存在水患，同時分析探討涌水形式、涌水量對工作面影響，為有效制定防治水措施提供科學依據(jù)。防治水措施如下：a）完善對地下水位監(jiān)測的系統(tǒng)，構建包括奧灰、紅層下段、第四系下組等水位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，同時安裝相應科學設施設備，實現(xiàn)全面化、精確化、智能化監(jiān)測，密實相關地質(zhì)孔，防治鉆孔導水；b）開采工作前，探測紅層水孔流量，避免回采過程中紅層向工作面涌水，加強覆巖導水裂隙高度探測工作，監(jiān)測礦井土質(zhì)壓力，綜合分析采礦活動時井下土質(zhì)應力情況，制定工作面初次來壓步距。

3、底板突水研究及防治水措施

需完善對煤層賦存條件及開采水文地質(zhì)條件的研究工作。主要勘測對象包括十灰?guī)r、十四層灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r，主要勘測內(nèi)容包括水文地質(zhì)特征、水位、富水性和不同巖層之間的聯(lián)系。根據(jù)勘測信息，制定出科學合理的防治水措施，保證采礦工程安全進行。

按相關要求，如煤層頂板導水裂隙范圍內(nèi)有含水層，則要先防探頂板水，在煤層冒落帶范圍內(nèi)開采時，放水孔布設要結合實際地質(zhì)構造情況，盡量分布在疏水效果較好的區(qū)域，當開采活動已進入到斷層、破碎帶或裂隙發(fā)育地段時，先超前探水和打鉆放水，保證施工安全；如某個層面水壓久疏不降甚至水量越疏越大，則必須查找附近給水通道。疏水降壓要合理，將水壓降至安全線以下即可，在計算突水系數(shù)時，要綜合考慮該地帶煤層實際情況、十四灰最小實測層間距、有無斷裂構造破壞及開采活動對底板的破壞深度；改善奧灰水的基本措施是“避”和“堵”，對可能出現(xiàn)的奧灰出水點或補水通道，在經(jīng)過勘測明確后，可選擇不觸動煤巖柱，或注漿封堵，實施過程要確保安全可靠、技術可行，并考慮綜合經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 王金玲，龍振華，丁雨恒.水利工程對環(huán)境的影響與防治對策研究[J].湖北水利水電職業(yè)技術學院學報，2012，21（1）.

[2] 尹武平.協(xié)莊煤礦水文地質(zhì)特征及防治水措施研究[J].地球，2016（3）.