采礦工程對礦井水文的影響與防治水對策

史艷軍

摘要：經濟的進步，促進社會對礦產資源需求的不增多。采礦工程是獲取礦藏資源的重要手段，但是由于采礦手法的差異與地質構造復雜程度的不同，所以采礦工程在施工時會對礦井的水文情況產生不同的影響。采礦工程建設對礦井水文有雙方面的影響，相關企業和專家應深層次分析和探究這雙方面的影響，為礦井開采中出現的突水現象提供科學依據，并制定相應改善措施。本文就采礦工程對礦井水文的影響與防治水對策展開探討。

關鍵詞：采礦工程；礦井水文；影響；防治水對策

引言

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的影響

采礦工程對礦井水文地質條件的影響有一定益處，如采礦工程建設很大程度降低第四系下組下段水位，從而使原先被防水煤柱壓制煤炭可進一步開發，有效提高厚薄煤層開采上限；采礦工程建設使煤頂板砂巖層面水處于接近疏干狀態，改善開采過程中的水患問題；同時，采礦工程建設很大程度降低十灰和十四灰水位，從而減少開采工作面涌水量，并降低含水層水壓，有效避免重特大突水事故發生。采礦工程對礦井水文地質條件影響也有一定缺陷：（1）采礦工程建設降低第四系“三含”含水層水位，從而增大井壁豎向壓力，容易造成井壁裂開；（2）大規模采礦工程建設形成采空區，而采空區的積水給開采工作帶來水患；（3）隨著采礦工程進行，原本不導水的斷層逐漸變成導水斷層，為突水事故的發生提供條件。對此，要加強對地下水位的動態監測，收集相關數據并綜合分析，為防治水的措施提供科學依據；加強對采空區積水和斷層導水性的提前探測工作，分析存在的問題，制定相應排水措施，必須做到“有疑必探、先探后掘、先探后采”的基本理念，避免重特大突水事故發生。

2采礦工程對礦井水文影響因素分析

2.1巖層的滑動構造

由于重力和地質應力作用，巖層沿著某些巖層界面或是層理棉發生滑動的地質構造被稱為巖層的滑動構造。硬度差別顯著地巖石相遇時，較軟的巖層隔水性能良好，巖層的滑動構造會造成隔水層導水。巖層的滑動構造會造成很多后果，例如，煤層厚度的改變，層間滑動可能會帶來“沉頂”、或是煤脈、煤包等，這些都嚴重破壞了原有的煤層結構，使頂板的完整性大大降低；由于巖層的滑動構造，滑面周圍的煤炭還會出現碎裂煤、碎粒煤和碎粉煤，顏色暗沉，硬度也降低，嚴重影響了煤質，降低效益；巖層的滑動構造發生后，會使煤層發生變動，會產生無煤區域，或是煤層變厚變薄等，對今后的回采工作增加了困難。

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。

3防治水措施

3.1流量測井法測定砂礫層滲透系數

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。傳統求取砂礫層滲透系數方法主要有抽水試驗法和室內滲透試驗法，但都在一定程度上存在缺陷。所以，要改善勘測水文地質的方法，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過濾器內截面積相乘。自然狀態下各含水層之間在軸向方向上孔內水量交換量需在注水前測量，然后將測量的數據與水頭抬高值結合，就可計算得到各層滲透系數。流量測井法相比較傳統測量滲透系數方法，能準確地劃分含水層與隔水層，并計算得到每個分層滲透系數，具有更高的精確性和科學性。

3.2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：（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）合理有效地對十四灰水進行疏放。如果某點面在疏水的時候越疏越大，那么必然有越流補給的情況出現在該點面附近，必須將出水通道找出來并將水源頭堵上才能解決這個問題，然后再疏放水流。疏水降壓工作必須要保證其合理性，只要將水壓降至安全值以下，否則過猶不及。（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。

3.3底板突水防治

為進一步研究采礦工程對水文影響，在此基礎上尋求可行的防治水措施，應加強對頂板突水防治。①井下放探水。根據相關要求，煤層頂板的倒水裂隙范圍內，若存在水層，必須對頂板水進行防探。煤層冒落帶開采范圍內，放水孔要盡最大可能與當地的地質條件結合，并將放水孔安置在疏水效果的最優地帶。②有效疏通排放十四灰水。如果水量隨著疏通沒有減緩反而增加，應在附近尋找越流補給的水通道，在源頭上將其控制，再進行疏通。在此期間，還要注意安全，將降壓疏水的水壓降在安全線之下。③對奧灰水進行合理的規避。對于已有的奧灰通道與出水部位，應予以調查，在可行性與安全性達標的基礎上，對奧灰通道與出水部位進行堵截。

結語

目前，中國對采礦工程對礦井水文影響的研究水平還不夠成熟，相關措施還需進一步完善。在礦井開采過程中，既要保證開采質量，也要確保開采安全，同時要注意保護地質結構和生態平衡，綜合提高采礦工程經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]武強.我國礦井水防控與資源化利用的研究進展、問題和展望[J].煤炭學報，2017（05）：795～805.

[2]朱順華.淺談采礦工程對礦井水文的影響與防治水措施[J].科技創新與應用，2016（22）：285.

[3]羅先鋒，王彬，孟麗娜，等.楊村煤礦水文地質特征分析及防治水對策[J].內蒙古煤炭經濟，2016（5）：187.

[4]李可，劉萍，蘆慶和，等.頂底板裂隙和老窯采空區涌水的水文地質分析與防治水對策[J].煤，2015（9）：1-3.

（作者單位：山西焦煤西山煤電晉興公司斜溝煤礦大學生綜采隊）