探析煤炭企業礦井水害原因的分析與治理策略

＊鄭 卿

（陽泉煤業集團和順新大地煤業有限公司 山西 032700）

1.煤炭企業礦井水害類型及原因分析

(1)地表水害

地表水害主要包括大氣降水水害和流經礦區的各類地表水體水害。大氣降水水害主要是降雨進入礦井而引發的水害事故，具體又可以分為降入型和潰入型兩種，如圖1所示。

圖1 大氣降水水害類型

通過圖1我們可以看出，兩種類型的水害特征存在一定的差異，露天礦降入型水害容易造成礦坑的積水，水害的發生受到降水及礦井自身排水能力的影響具有不定時性；而暴雨集中潰入型受暴雨強度的影響較大，其次是受地形地勢巖層滲透性的影響，當降水形成的地表水位高于井口標高時，就會流入井下造成事故，而且這種水害類型由于來勢兇猛，水量集中，造成的傷害程度往往都是比較高的，如2007年山東華源煤礦企業所發生的181名礦工遇到事故就是該種類型的水害事故。而流經礦區的各類地表水體水害主要包括海水型、湖泊型、河流型、水庫型等多種地表水水害，不同類型水害產生的原因及水害的特征都存在一定的差異，如海水型水害是由于煤層在開采的過程中受到地表海水威脅，當頂板導水裂隙帶影響到海水層時，可能導致海水涌入礦井，造成安全事故，如圖2所示。

圖2 海水型礦井水害

(2)頂板水害

頂板水害主要是頂板水沿頂板裂隙帶進入采掘工作面而形成的一種較為普遍水量增加和淹井的水害形式，主要包括單層水害、組合型水害、承壓離層水害三種形式。煤系砂巖水害形式最為普遍，是由于在開采的過程中頂板砂巖含水層與導水裂縫溝通，從而導致砂巖流入礦井，由于頂板砂巖含水層的富水性較弱，因此發生災害性突發淹井事故的概率一般不大，但是給采礦工作的正常生產帶來了一定的危害。承壓離層水害是由于頂板離層空間補給水量豐富，離層水水壓高，從而造成對圍巖的破壞力，如圖3該種礦井水害是在煤層開采后，軟硬巖層扭曲形成了離層空間，離層水由于具有承壓性，動力特征明顯，導致頂板突水威脅，這種威脅一般沒有前兆，且破壞性極大。

圖3 承壓離層水害

(3)底板水害

底板水害主要來源于底板灰巖水的威脅，主要是煤層底板承壓含水層在礦山壓力和靜水壓力作用下突破底板隔水層涌入礦井，其主要劃分為單層及組合型水害。常見的單層水害有侏羅系砂巖型水害，如圖4所示。該種水害表現出較強的富水性、補給充沛性，進而造成底板的承壓較高，突水威脅較大。常見的組合型水害有薄層太灰巖型，如圖5所示，該種水害通常有較好的水力練習，富水性強，巖溶發育。

圖4 侏羅系水害

圖5 薄層太灰巖

2.煤炭企業礦井水害治理策略

(1)地表水害治理策略

結合礦井水害的類型及形成原因，筆者認為煤炭企業在治理礦井地表水害的時候要重點做好雨季防護和地表防水工程的修筑兩方面的工作。首先，要成立雨季防護小組。防護小組的職責具體包括以下內容：一是建立災害天氣預警和防汛機制，通過與氣象、防汛部門及時溝通，準確掌握礦區周邊的天氣情況，并在雨季來臨前后保證礦井24h都有領導值班，并派專人在礦區內巡查，同時要明確發生礦井水害的指揮制度、救援程序等。二是設置專門的防汛物資。防汛物資是突發緊急礦井水害的重要保障，任何人都不能擅自挪用，因此防汛物資需設專人管理，同時還要保證其充足性。三是做好礦區地表防排水的檢查工作。雨季前，防護小組要做好礦區井口及相關設施的全面檢查、維修及清理工作，如對礦井周邊的地表裂縫等進行全面檢查，對排水水管、配電設備等進行維護，對水溝中的淤泥進行全面清理等。其次，要加強地表防水工程的修筑工作。作為礦井安全生產的第一道防線，其布局和質量直接關乎了生產的正常進行與否，因此在修筑的過程中需要關注以下幾點：一是位置選擇的科學合理性。為了保證礦井井口不被地表水所淹沒，在設置井口標高的時候應當參照作業地區的最高洪水位，同時還要突破地形的限制。二是在條件允許的情況下，可以對地表水主體進行改道，如河流改道，以最大限度地降低水害事故發生的概率。但是由于改道需要耗費較多的物力和人力，因此在改道前需要進行全面細致的設計。對于那些不適合改道的情況，可以采取鋪設人工河床的方式。三是修筑排水溝和堵漏。通過修筑排水溝，可以將礦井水害排到影響范圍之外。針對礦區地表裂縫、老窖、陷坑等漏水地帶，要采用水泥和黏土將其堵塞以防止其積水。

(2)頂板水害治理策略

對于上文提到的煤系砂巖和承壓離層等頂板水害，我們可以采取預測和疏通相結合的綜合治理方式。在收集、整理礦井區域相關水文地質條件等資料基礎上，要對頂板砂巖富水異常帶鏡像探測，以全面掌握含水情況、巖性組合特征、開采煤層空間關系等相關信息，從而確定礦井防治水重點區域。對于含水層富水性較強的頂板，要采取超前打鉆疏放水的技術，以降低涌水量和砂巖承壓含水量，通過輸水降壓方式來使含水層水壓降至采煤安全水壓。在輸水降壓不能解決的情況下，為了保證輸水達到降壓的目的，可以建設專門的輸水巷道，并安裝水倉、水溝等排水設施，以起到良好的降壓作用。與此同時，要合理選擇采煤方法。這需要對礦井周邊的工程地質條件和水文地質進行科學全面分析，以合理安排開采順序，并科學確定工作界面和推進方向，以最大限度地降低開采對斷層構造的擾動作用。

(3)底板水害治理策略

對于上文提到的底板水害我們可以采取以下措施：對于像侏羅系這種單層底板水害，可以通過加強水文地質條件調查和探測工作來分析水害對煤層的威脅程度，并在提前施工探放水孔的基礎之上建立礫巖水長期觀測系統，以監測局部受礫巖水威脅嚴重地段的水位、水質等動態變化資料。而對于薄層太灰巖的水害治理，我們可以采取注漿改造和帷幕截流的治理方式。注漿改造就是按照人的意志通過在受注層注入漿液，使含水層脫水、膠凝，以改變不利于采礦的水文地質條件，如向薄層灰巖注入漿液，置換出含水層的水，在漿液的壓力作用下，通過薄層灰巖的充填、運移、擴散來加厚煤層底板。帷幕截流是通過注漿在含水層中建造地下阻水墻，堵截含水層補給通道的治水方法。在使用該種方法的時候需要因地制宜，在確保注漿密度合理的情況下，采用多種注漿方法，并建立防治水隔離設施。

3.結束語

礦井水害事故一直是制約我國煤礦安全生產的重要因素，本文只是簡單的分析了幾種常見的礦井水害事故，在實際的煤炭企業礦井工作中，礦井水害的種類多種多樣，如老空水水害，貫通性水害等等，這需要煤炭企業在日后的生產中結合礦井區域的自身特點，對區域水文條件進行全面勘測，以明確重點防治目標。同時由于礦井水害的復雜性、突發性以及隱蔽性，使得水害治理工作十分艱巨和復雜，這就需要我們科學掌握水害防治方法，全面規劃，統籌安排，綜合治理，以最大限度地降低水害威脅。