有效提高煤礦防治水工作措施分析

◎李江鋒

就煤礦防治水工作來說，有四個方面的要點，一是地表水防治，二是斷層裂隙弱含水和地層孔隙水的防治，三是雨季時地面水進入井下的防治，四是相鄰礦井水的防治。這四個方面的煤礦防治水工作均有著較高的復雜性，且實際所開展的防治工作會有風險性。以雨季時地面水進入井下的防治為例來說，需要在雨季前安排人員全面檢查直達地面的地表裂隙，并全部封填密實，以此來防止雨水滲透至井下。另外，必須對地表塌陷坑實施回填夯實，確保流水坡度，避免積水流入井下。結(jié)合《煤礦防治水細則》的相關(guān)規(guī)范要求，當前的煤礦防治水工作存在一定的缺陷，尤其是防治水技術(shù)的應用存在不當，無法實現(xiàn)最佳的防治水效果，必須進一步創(chuàng)新與完善煤礦防治水技術(shù)。《煤礦防治水細則》對井下探放水、礦井防治水技術(shù)、露天煤礦防治水、水害應急處置均作了明確的分析論述，對煤礦防治水工作的有效開展十分有利。本文依據(jù)《煤礦防治水細則》，較為系統(tǒng)的談一談煤礦防治水工作措施，現(xiàn)作如下的論述。

一、井下探放水的要點與措施

1.開展水害預測預報。

煤礦企業(yè)在開展礦井探放水防治中，需要認真做好充水條件分析工作，同時做好水害預測預報與隱患排查。具體來說，需要把握好以下四個方面的要點：

（1）在每年年初時，要結(jié)合礦井水文地質(zhì)資料開展全面的水害隱患分析，在此基礎(chǔ)上來確定出所存在的水害，并繪制水害預測圖。

（2）若是所處的礦井存在著水文地質(zhì)類型復雜與極復雜的情況，則需要每月開展至少1次的水害隱患排查工作，以此來掌握礦井的工作狀態(tài)，及時制定隱患排查方案。

（3）在礦井的采掘工作中，需要對預測圖與預測表進行及時性的檢查分析，結(jié)合實際情況去不斷修正與完善，一旦發(fā)現(xiàn)水患要及時發(fā)出通知單，盡快著手治理。

（4）煤礦總工程師與生產(chǎn)安全部門均要發(fā)揮好自身職能，認真審核采掘工作年年度資料與月度水害資料。

2.采掘工作面的探放水。

在采掘工作面中，需要結(jié)合實際情況去進行探放水，確保探水與放水作業(yè)的有效性。總的來說，當采掘工作面出現(xiàn)如下的情況時，必須開展探放水作業(yè)：

（1）當采掘工作面接近于水淹或積水的井巷、相鄰煤礦時，必須按照要求進行探放水作業(yè)。

（2）發(fā)現(xiàn)采掘工作面接近于含水層、導水陷落柱、導水斷層時，按照要求進行探放水作業(yè)。

（3）當采掘工作面接近有出水可能的鉆孔、積水的灌漿區(qū)、可能突水的地區(qū)時，均需要去開展探放水作業(yè)。

（4）在打開隔離煤柱放水時，必須按照要求去開展探放水作業(yè)。若是采掘工作面接近湖泊、蓄水池、河流、水井這些相通的導水通道時，均需要去開展探放水作業(yè)。

3.遵守井下探放水的要求。

在開展井下探放水工作時，要遵循兩個方面的要求，一是“三專”要求，二是“兩探”要求。從“三專”要求這一方面來說，一是必須由專業(yè)的工作人員來進行探放水的設(shè)計工作，二是必須采用專業(yè)化的鉆機來開展探放水作業(yè)，嚴禁使用非專業(yè)的鉆機來進行探放水作業(yè)，三是必須組織專職探放水隊伍來開展施工作業(yè)。從“兩探”要求這一方面來說，在采掘工作面實施超前探放水作業(yè)時，應優(yōu)先考慮同時使用鉆探方法與物探方法，以此來做到相互驗證，精準確定采掘工作面、地質(zhì)構(gòu)造、含水層富水性這些情況。若是礦井有條件，則可以在鉆探時使用定向鉆機，以此來開展大規(guī)模與長距離的探放水作業(yè)。

4.布置探放水鉆孔的規(guī)定。

在開展采掘工作面探放水工作前，技術(shù)人員需要編制好探放水設(shè)計方案與施工方案，精準確定出探水線和警戒線，同時需要將探水線和警戒線全部繪制在采掘工程平面圖和礦井充水性圖之上。在布置探放水鉆孔時，需要把握好以下方面的要點：

（1）當鉆孔位置與老空的位置清楚時，要結(jié)合實際情況去開展專門性的探放水設(shè)計，并且要在總工程師批準后開展施工作業(yè)。若是鉆孔位置與老空位置不清楚，則探水鉆孔必須要成組布設(shè)，并且要確保在巷道前方的水平面與豎直面形成扇形。在此過程中需要把握好兩個數(shù)據(jù)的精度，一是確保鉆孔終孔位置可以滿足水平面間距，但不能大于3m，二是厚煤層內(nèi)的每一個終孔的豎直面間距不能大于1.5m。

（2）同時使用鉆探方法與物探方法來開展陷落柱表面的探查，需要注意一點，要認真分析陷落柱的預測規(guī)模布孔，確保底板方向的鉆孔不小于3個，若是存在異常情況則要去加密布孔。

（3）按照《煤礦防治水細則》的相關(guān)要求，在煤層內(nèi)部禁止去探放水壓超過1MPa的陷落柱、充水斷層水等，但若是確實有這一需求，則必須先構(gòu)筑防水閘墻，在閘墻的外部向內(nèi)部探放水。

二、露天煤礦防治水的策略措施

對于露天煤礦來說，在開展防治水作業(yè)時，必須要有一個長期性的規(guī)劃，并做好風險評估，實施針對性的防治措施。總的來說，在露天煤礦防治水中，可以從以下方面來著手：

1.重點對地下水、降水、地表水可能會造成的危害進行風險評估，做好中期、長期的規(guī)劃。在雨季前一方面要檢查防排水設(shè)施，另一方面要對存在安全隱患的防排水設(shè)施進行檢修，若是要新建防排水工程，則必須在雨季前完工。

2.對于露天煤礦各種設(shè)施來說，均需要去考慮一個關(guān)鍵性的要素，即當?shù)貧v史最高洪水位。若是確定相應的設(shè)施低于當?shù)貧v史最高洪水位，則要嚴格按照要求去修筑堤壩溝渠，必須確保礦坑內(nèi)部可以形成良好的排水系統(tǒng)。

3.在修建露天煤礦地表的防排水設(shè)施時，必須要避開存在滑坡風險的地段，對排水溝進行定期的檢查與清淤。在露天煤礦的周圍要按照要求去修建防洪設(shè)施或排水設(shè)施，若是水溝要經(jīng)過存在裂縫和變形的邊坡地段，則要結(jié)合實際要求去采取防滲措施。

4.發(fā)現(xiàn)露天煤礦的采排場周圍存在地下水體或地表河流時，且水體無法有效疏干時，則要進行專業(yè)性的水文地質(zhì)勘探作業(yè)，精準確定出含水區(qū)域準確邊界，在此基礎(chǔ)上進行專門性的設(shè)計。

5.在進行排土場的排棄工作時，為了確保排土場可以正常的滲流，應該讓排土場的底部可以順利排棄易透水的大塊巖石。若是排土場的水文地質(zhì)條件較為復雜，比如含有沖溝、泉眼時，應該考慮去設(shè)置必要的盲溝、引水隧道，以此來確保排土場可以始終做到排水通暢。除此之外，若是發(fā)現(xiàn)地下水位有升高的情況，會影響到排土場，必須結(jié)合實際情況去采取針對性措施，可以考慮去進行地下水疏干。

6.若是考慮使用露天采場深部來進行儲水池排水，則必須要制定安全措施，尤其要確保備用水泵的工作能力。按照要求，備用水泵的工作能力不能小于工作水泵能力的50%。

三、礦井防治水技術(shù)的應用要點

1.地表水防治。

地表水防治工作所涉及的專業(yè)知識較多，實際防治時會遇到一定的挑戰(zhàn)，必須嚴格遵循相關(guān)的規(guī)范標準，規(guī)范開展地表水防治。地表水防治工作中需要把握以下要點：

（1）煤礦現(xiàn)場負責人要組織人員對礦井周圍的一切條件做好勘察，包括對礦井開采可能造成影響的水庫、河流、湖泊及相關(guān)的水利工程。另外，要獲取和分析當?shù)氐暮樗毁Y料，結(jié)合實際情況去建立三個系統(tǒng)，即排水系統(tǒng)、防水系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)。

（2）若是發(fā)現(xiàn)礦井周圍的地表水體有可能進入到井下，則要及時做好安全防范措施。比如對于地表容易積水的區(qū)域要修筑溝渠，以此來有效排泄積水。需要注意一點，在修筑溝渠時，要巧妙地避開煤層的導水巖層、裂隙、露頭，嚴禁在低洼地點修筑溝渠，可采取填平壓實的方式。若是無法有效實現(xiàn)填平的目的，則可以使用水泵來排水。

（3）對于處于使用狀態(tài)的鉆孔來說，應該嚴格按照規(guī)定來安裝孔口蓋，若是鉆孔報廢，則要及時去封孔。對于觀測孔、下料孔、注漿孔、電纜孔這些鉆孔來說，必須確保孔口管高出當?shù)貧v史最高洪水位。

（4）在每年的雨季前，煤礦現(xiàn)場負責人要組織人員對煤礦防治水工作開展全面性的檢查，結(jié)合實際情況來制定出防治水措施，并在雨季時嚴格執(zhí)行巡視制度，確保防治水措施的有效性。除此之外，煤礦企業(yè)要注重與當?shù)貧庀蟛块T、防汛部門、水利部門的溝通協(xié)作，制定出更為有效的災害性天氣預警制度和預防機制，一旦發(fā)現(xiàn)風險則及時發(fā)出預警。

2.頂板水防治.

結(jié)合《煤礦防治水細則》，在頂板水防治工作中，要把握好以下四個方面的要點：

（1）當采掘安全受到煤層頂板導水裂隙帶范圍內(nèi)的含水層影響時，要及時去使用相應的防治技術(shù)，主要有充填開采技術(shù)、注漿改造含水層、超前疏放、帷幕注漿。待危險消除后，便可以繼續(xù)進行采掘作業(yè)。

（2）若是含水層使用超前疏放措施來進行疏放水作業(yè)，則需要開展一系列的勘探與試驗，并開展可疏性評價。若是要采用注漿方式來改造頂板含水層，則必須制定詳細的工作方法，待審核通過后即可施工。

（3）在開展礦井疏干開采時，可以考慮使用“三圖雙預測法”，由此來確定出頂板水害，若是有條件則可以使用數(shù)值模擬技術(shù)。

（4）若是礦井受到離層水的威脅，則要借助煤層覆巖特征、含水層富水性、力學性質(zhì)來全面分析礦井的實際情況，精準判斷出離層發(fā)育的層位。在精準分析的基礎(chǔ)上，可考慮使用施工超前鉆孔這一手段，從而去破壞離層空間的封閉性。

3.底板水防治。

在底板水防治工作中，要嚴格遵循一點原則，即將井下治理與井上治理結(jié)合起來，將區(qū)域治理與局部治理結(jié)合起來。要去按照礦井的實際情況去采取一些有效的措施來消除水害威脅，比如疏水降壓、地面區(qū)域治理、充填開采治理、井下注漿加固底板。在底板水防治過程中若發(fā)現(xiàn)承壓含水層與開采煤層之間的隔水層所承受的水頭值大于實際水頭值時，則需要去帶壓開采，但必須制定科學有效的安全措施。在底板水防治工作中，需要把握以下方面的要點：

（1）當發(fā)現(xiàn)煤層底板存在著高承壓巖溶含水層，具有著較強的富水性時，采用注漿加固底板方法、井下探查方法時，必須滿足三個方面的要求。一是在掘進施工前要確定是否存在突水危險，可使用鉆探方法與物探方法；二是使用注漿加固底板方法與改造含水層設(shè)計時，均需要制定出詳細的設(shè)計施工方案，必要時需要建立地面注漿系統(tǒng)；三是是待完成注漿加固底板的作業(yè)后，必須進行效果評價，確保采煤工作面的突水系數(shù)不大于0.1MPa/m。

（2）在開展地面區(qū)域治理工作時，可以優(yōu)先去使用定向鉆探技術(shù)，治理目標與鉆孔方式均要嚴格結(jié)合礦井水文地質(zhì)條件。在后續(xù)的施工中必須做到逢漏必注，定向鉆探必須直至終孔位置，將注漿終壓控制在合理范圍內(nèi)。完成區(qū)域治理工作后及時組織人員進行成果評價，并提交結(jié)論性評價。

（3）在開展地面區(qū)域治理工作時，要在掘進前使用物探方法進行效果檢驗，無異常時可以正常掘進。若是出現(xiàn)存在異常因素，則必須使用鉆探方法來驗證，并開展有效的治理工作，在回采作業(yè)前使用鉆探方法與物探方法來實施效果驗證。

4.老空水防治。

在開展老空水防治工作時，需要做好以下方面的措施：

（1）認真做好老空分布范圍與積水情況的調(diào)查工作，比如要確定出老空的位置與形成時間、周邊老空位置與積水、補給來源。若是老空范圍存在不清晰的問題，則要及時去探查，探查時可以將化探方法、物探方法與鉆探方法結(jié)合起來使用[7]。以地面物探為例來說，在老空范圍探查時可以使用地震勘探方法，老空積水情況可以使用瞬變電磁法、直流電法、可控源音頻大地電磁探測法。在探查老空的水來源與補給情況時，可以優(yōu)先使用化探方法。

（2）結(jié)合初期的勘察結(jié)果來對老空區(qū)實施針對性的管理，做好分區(qū)管理設(shè)計工作。老空的積水情況清楚且制定了詳實的防治措施，則可劃為可采區(qū)，否則劃分緩采區(qū)；若是治理后依然無法有效確保開采的安全性，則要劃為禁采區(qū)；借助多種措施查明老空的積水情況，并采取相關(guān)措施防治得當，則可以轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹蓞^(qū)。

（3）必須對老空積水情況實施動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容必須包括有害氣體、水壓、水溫、水量、水質(zhì)，若是使用防水閘墻、防隔水煤柱來隔離老空水，則要嚴密監(jiān)測是否存在風險隱患。

（4）在疏放老空水時，內(nèi)部設(shè)計人員或第三方專業(yè)部門應編制出專業(yè)的疏放水設(shè)計方案，待經(jīng)過總工程師審批批準后即可施工。

5.防隔水煤柱留設(shè)。

對于相鄰礦井的分界處來說，應結(jié)合實際需求去留設(shè)防隔水煤柱。若是礦井采用斷層來分界，則必須在斷層的兩側(cè)來留設(shè)防隔水煤柱。具體來說，在一些特定情況下，均需要去留設(shè)防隔水煤柱，一是存在大量積水的老空，二是分區(qū)隔離開采邊界，三是煤層露頭風化帶，四是存在導水和充水的陷落柱，六是一些受到保護的注漿孔、觀測孔或電纜孔。

在留設(shè)防隔水煤柱時，必須由專業(yè)的人員預先設(shè)計方案，其中關(guān)鍵的一點便是確定出防隔水煤柱的留設(shè)尺寸，通常情況不小于20m。需要注意一點，一旦確定防隔水煤柱的位置，則不能隨意去變動。除此之外，對于多煤層開采礦井和各煤層的防隔水煤柱來說，必須去統(tǒng)一考慮確定。

四、結(jié)語

煤礦防治水工作有著復雜性與專業(yè)性的特點，實際使用相關(guān)的防治水技術(shù)時會不可避免地遇到挑戰(zhàn)和問題，所以必須多加注意，科學應用煤礦防治水技術(shù)。當前所使用的礦井防治水技術(shù)較多，均有著較好的應用優(yōu)勢，為發(fā)揮出最佳的優(yōu)勢與作用，后續(xù)要進一步加大研究力度，以求掌握技術(shù)使用時的諸多要點與技巧。