水文地質在礦井防治水工作中的重要性

王 錚

我國礦井開采多會使用綜采技術，究其原因和該技術可提高礦井日常生產量有關，為提高開采作業的安全實行綜采工作面防治水工作非常關鍵。需要注意的是，綜采工作面水害的發生，直接關系到綜采工作面開采作業、綜采設備使用時間，因而建議在綜采工作面中應用、推廣，以此避免發生水害問題。

1 礦井水害的基本概述

近年來，隨著礦井產業的持續發展，開采區域不斷拓展，暴露出的相關問題也日益增多，水害就是礦井生產中需要重點解決的隱患之一。例如在一些被關停的礦井中，雖然已經停止生產，但礦井內部仍然存在排水難的問題。在部分礦井中的巷道和采空區存在嚴重的積水，如果不加強處理，可能為后續的開采帶來極大影響，甚至引發礦井坍塌，不利于礦井產業的長期發展和健康發展。在正常開采的礦井中，礦井采掘期間也會出現地質斷層、裂縫的問題，造成礦井內部出現涌水，影響正常生產，甚至會引起嚴重的水害事故。隨著開采范圍的不斷擴大，開采深度的持續增加，礦井內的巷道和采空區也會出現不同程度的積水，如果在生產期間不采取有效的措施，水位升高幾率將增高，嚴重威脅生產的安全性。另外，暴雨天氣也容易造成礦井積水，部分礦井在設計之初沒有充分考慮到外部因素的問題，如礦區發生暴雨天氣，周圍山體則容易出現滑坡、泥石流、水位增高等，也容易引發礦井內的積水問題。

2 水文地質工作對礦井防治水的重要性

2.1 促進礦井企業發展

通過礦井地質工作可對施工場地的地質情況和水質情況進行分析，研究出合理、高效的開采計劃，確保礦井開采工作長遠進行。礦井地質工作與防水工作的結合，可提高防水工作質量，有利于礦井開采工作的安全順利進行，保證礦井安全，減少礦井事故，對提高企業經濟效益有直接作用，促進礦井企業全面發展。

2.2 水文地質工作是保證礦井安全的基礎

在對礦井地下進行開采工作的過程中，一旦發生水害極大情況下會發生人身傷亡，在對礦井進行建井工作的過程中，要充分了解礦區周邊的水源和地下水的整體情況。整個水文地質情況要在進行勘測的過程中標注在相應地圖上。從這些水文地質資料中，可以幫助形成一個合理的排水措施。一個合理的排水措施對于降低礦井受到水害的幾率有著非常重要的作用。所以，必須要有一個詳細的水文地質資料來為整個防治水工作提供基礎，整個礦井工作才能夠順利、安全的開展。

2.3 提高防水工作質量

對于礦井開采工作，提前做好充足準備很重要。施工前，一定要對施工場地的地質情況和水質情況進行分析，確保礦井開采工作的方案具備科學性、可實施性。在礦井開采前進行礦井地質工作尤為重要，在了解地質情況后，結合地質勘測數據，找到易發生水害的區域，就能以此為基礎采取更加有效、安全的防水措施，提升防水工作效率，保證礦井開采人員安全。

3 礦井防治水工作中存在的問題

3.1 對防治水工作缺乏科學的認識

采礦業相對于其他工作來講具有較大的危險性，導致該行業專業人才的匱乏。有時，會由于相關工作崗位的人員對礦井水源認識不足，造成選擇防治水措施不能完全發揮出其應有的效果。當前，一些礦井在治理礦井水害的過程中選擇增加井下水泵排水量的方式，雖看起來簡單有效，卻并不能從根本上解決相應的問題。除此之外，在進行礦井防治水工作的過程中，礦井突水是非常嚴重且難以解決的問題，如果工作人員沒有足夠的科學理論知識去解釋這一問題，且制定合理的措施來預防問題的發生，將導致該問題一直無法得到妥善解決。

3.2 缺乏完善的開采區水文地質資料

在礦井正式開采之前，應當對礦井以及周邊區域進行詳細的水文地質勘察，掌握詳細的地質和水文資料，明確礦井內是否存在積水區，并明確積水區的具體位置以及積水量，掌握詳細的參數信息，為礦井采掘工作提供參考，制定有效的措施，避免遭遇水害事故。同時，要加強分析周邊氣候狀況以及地質情況，分析在開采區由于外因導致積水問題的可能性，由此提前做好防治水措施。在實際的操作中，部分企業對于水文地質情況的勘察工作不夠重視，即使安排了相關工作也沒有進行詳細的勘察，導致盲目開采，為后期的防治水工作開展埋下隱患。

3.3 防治水技術落后

礦井作業中防治水技術工作的原理并不復雜，主要就是疏、堵、注。但長期以來礦井防治水技術較為落后，難點在于具體實施過程中一些參數的選擇和把控，比如防治水時需要鉆孔的深度以及注漿的時間。如果參數使用不當，不僅不能有效防治水害，還有可能加重礦井水害的發生。在選取防治水參數時，采用的主要辦法是借助開采礦井相鄰礦井的參數或者一些以往的經驗參數，而在具體實施過程中可獲得參數的渠道有限，嚴重制約著礦井防治水技術的應用。在防治水工作中，礦井巖層的水壓不是一成不變的，水壓受制于水的源頭和開采的強度，存在眾多不確定因素，因此無法保證事先選的防治水技術和相應的防治措施可以穩定發揮作用。此外，采礦區域或者水文地質單元通常為礦井水害的綜合防治地點，此類區域井下交替緊張，一些礦井企業在防治水過程中盲目追求效率和經濟利益，在完成一個綜采工作面的防治水工作后，就急于采礦，所采取的防治水措施僅僅是對工作面回采范圍內的水害加以防治，而無法實現對整個水害區域的綜合防治。

3.4 防治水理論問題

礦井開采深度不斷加深，地下水水壓發生直接變化，而這也是造成礦井突水事故、透水事故的基本原因，導致礦井企業經濟損失嚴重。礦井防治水工作中有較多技術問題、理論問題，具備相關防治水理論，然而未通過特定地質條件獲得、適用性欠佳，礦井突水情況的發生和礦井開采方式聯系緊密，同時礦井水害的出現，與地質構造有直接關聯性。需要注意的是，水害涉及復雜流固耦合，因此要求深入研究水的來源、預估水壓，以此獲得準確的礦井水害相關數據信息，為礦井水害防治工作奠定堅實的基礎。

3.5 預測礦井涌水量，促進礦井防治水工作的開展

礦山內部水體的涌出量是辨別礦床水文地質情況的關鍵條件，礦井規劃單位能夠依據礦井內部水體涌出量的預估進行對應的防治水方案與排水機械的規劃與選取。有關工人需要認真依照防治水方案開進行相關的操作，同時科學的操控排水機械，從而在一定程度上推動防治水工作的開展。此外，國內擱置與淹井的礦井相對偏多，造成此種情況發生的原由通常為礦井施工期間礦井內部涌入了大量的水體，從而造成水體涌出量比預估涌出量高，在此種情況下，若是采取防治水方案并且應用排水機械能夠有效的將水體排除。因此，相關工人在開展水文地質勘測期間需要針對收集到的各項參數展開有效的研究與歸納，并依據總結結果針對各個時期的水體涌出量展開科學的預估，同時針對礦床展開有效的勘測，進而有效的提高礦井防治水工作的效果。

4 改善礦井防治水工作的措施

4.1 做好水文地質勘察工作

礦井防治水工作要想順利有效的開展，就必須充分了解到相應的水文地質資料，這些資料需要在水文地質的勘察工作基礎上才能夠得到。所以相關工作人員一定要重視水文地質情況的勘察工作，并根據實際的情況生成一份詳細的水文地質報告。同時，為了能夠觀察井下水壓的動態變化狀況，可以通過建立水下實時在線監測系統的方式來有效的進行監測，這樣在發生問題的情況下，可以有針對性的采取相應的解決方案。除此之外，需要根據不同礦井的水文地質條件選擇合適的防治水措施，也可以選擇一些先進的勘探以及繪圖技術，將相應的資料形成一份水文地質情況圖，這樣更加直觀的了解相關地質情況，對于保障整個防治水工作順利開展有著非常重要的作用。

4.2 制訂科學的防治水方案

《礦井安全規程》中明確規定了采礦防治水工作的要求，在綜采工作面上應用綜合防治水技術必須做到有疑必究。因此，在實際工作中，應根據采礦區域的實際情況制訂科學、合理的防治水施工方案，避免水害的侵襲。比如，出現以下情況時應采取相應的解決措施：①綜采工作面底板下如果含有承壓水，一般利用注漿方式對其進行加固；②在綜采工作面斷層處或者陷落柱周圍進行回采時，通過探水鉆孔探明水情后決定堵水還是疏水。此時需要特別注意的是，利用注漿方式加固承壓板時，整個注漿作業是在有限的空間內進行，需要顧慮隔水邊界，有效控制注漿量，降低經濟成本。

4.3 提升水害防范意識

由于我國地域遼闊，不同地區的地質條件差異較大，在礦井開采作業中引發水害的原因各不相同。而針對比較常見且危害比較大的水害問題，在開展防治工作時則需要因地制宜，結合當地的實際水文地質情況，按照預防為主的原則，做好預測預報工作，在開展全面的勘察工作之后才能開展實際的開采作業，而且要在做好防治水工作之后才能正式開展開采作業。此外，要結合具體的水害情況，合理選擇探、防、堵、疏、排、截、監等方式開展治理工作。為了確保上述工作的有效開展，需要配置充足的設備和專業技術人員等。

4.4 持續增強探放水施工設計，加大設備檢修力度

在探放水施工操作之前，技術人員應當對施工區域以及周邊區域的水文地質條件進行綜合探測，根據實際情況確定積水的詳細資料，包括井下積水的具體位置、積水量以及水壓等，據此制定探水鉆孔施工方案，包括鉆孔的具體數量、鉆孔深度以及鉆孔布置方案等。在具體的施工中，應當根據礦體分布的情況和穩定性情況，確定封孔深度，采取“兩堵一注”的工藝進行封孔，提高探放水施工設計的合理性。另外，應當加強對設備的檢修與維護，包括防排水設備的整體運行情況、防水閘門的靈活性等。如果發現相關問題及隱患，應當及時更換維修，做好臺賬管理，確保防排水設備的性能優異，提高防治水成效。

4.5 加大技術研發力度

防治水技術的專業性較強，而且礦區的水文地質條件比較復雜多變，此技術還涉及到水文、工程、環境以及氣象學等不同學科。因此，通常在預測預報水害水源時，不僅要采取二維、三維地震勘探和瑞利波探測等地球物理勘探手段，而且還要使用井下超前探防水鉆機開展勘探作業，合理應用現代化技術手段來提升水害防治效果。此外，還要加大技術研發投入，深入研究上述先進技術并推進技術創新，不斷提升防治水技術水平。

4.6 采取區域治理措施將導水通道全部切斷

很多礦井有著較為明顯的突水問題，為了更好實現防治水的效果，采取針對性的區域治理措施，將導水通道全部切斷非常關鍵。在具體實施中，應當注重將防治水工作的重點放置到在工作面開掘之前開展地面打鉆注漿，形成從“短兵相接”向“遠距離打擊”的良好轉變，實現對防治水工作的綜合治理，有效防治出現突水事故。若出現了開采工作中斷層、陷落柱等相對較多的情況，非常容易出現突水事故，特別是高承壓的奧灰水，需要采取針對性的區域治理措施。在具體實施時，應當在奧灰水頂板施加水平鉆孔，將這些導水構造發現出來，并采取超前治理措施。通過將漿液注入到奧灰中，實現對導水通道的有效切斷，達到消除突水的目標，或者達到在工作面開采的過程中不會出現突大水的問題，防止出現淹井事故。

4.7 建立完善的管理制度

一套完善的管理制度無論對于礦企業發展還是對于礦井工作的順利實施都有著戰略意義。管理人員首先要了解礦井地質工作與防水工作的重要性，才能合理開展部署工作，其次要聘請專業能力高的員工，再確定好每個人的工作安排，從而讓勘測工作效率大大提升。嚴格審查開采方案是否合理、安全，再結合地質勘測結果及相關收集資料，設計一套完善的防水體系，保證開采安全順利地實施。整個過程都要加強對員工的管理與監督，通過規章制度讓員工重視礦井地質工作和防水工作，實施水害突發情況解決方案。定期對員工進行培訓，提升員工的專業水平，防止在應用新技術、新設備時發生問題，同時也要提升員工的安全意識、責任意識，保證開采過程安全順利進行。落實責任制也很重要，管理人員要將工作進行詳細分工，確保每個人知道自己的工作安排，一旦發生問題，就可以避免責任糾紛，直接落實到相關人員。管理人員對整個礦井開采工作都要有所了解，做好監督工作，提出改進措施。

4.8 對礦層底板進行注漿加固和改造

礦層底板是防治水工作的重點，需要采取針對性的措施給予防治。若礦層底板裂隙較為發育，特別是其中有斷層或者陷落柱等存在時，技術人員可在礦層底板采取注漿改造或者加固的方式，對礦層底板進行全面的強化，逐步實現讓礦層底板含水層轉變為弱含水層，甚至成為隔水層，全面提升礦層底板對水的有效隔離能力，從而防止出現奧灰水進入到采掘巷道中。從該技術當前的使用情況來看，在礦層開采的過程中，該技術整體較為成熟，特別是在淺部礦井中，整體取得了較好的效果。在高承壓水、大采深的情況下，該技術不能作為主要防治技術，應當作為補充技術措施。

4.9 建立監測系統

防水工作離不開礦井地質工作，而礦井地質工作與開采地區的水文地質緊緊聯系在一起。進行礦井開采工作前，需要專業人員對開采地區進行地質勘測，分析地質構造、水文地質等特點，然后結合數據進行防水工作。由于施工地區的水文地質結構不斷變動，為保證施工人員安全，確保礦井開采工作順利實施，必須建立一套科學、有效的監測系統，防止水文地質的變化影響整個工程。通過監測系統的建立，可實時掌握開采地區的水文地質變化，一旦發生變動，應立即改善施工方案，對容易出現水害的區域及時做好防治工作，避免災害發生。

4.10 完善排水設施

疏、堵、注是礦井防治水技術工作的重要原理，其中疏對應的就是排水，排水設施是否完備決定著排水效果的好壞，也決定著防治水工作的好壞。當排水設施產生問題時，綜采工作面上的積水難以被及時排出，工作面表面會變得泥濘不堪，重型機械設備的操作、移動的困難降低了開采效率。因此，在排水設施的日常維護中應做到：合理設計排水路徑，定期清理排水溝中的淤泥，避免排水溝被堵塞；在采礦過程中，要保證水泵、水倉能夠滿足綜采工作面的排水需求，并經常檢查水泵出水口是否被堵塞。

4.11 加大資金投入

很多礦井企業的防水工作薄弱，是因為資金投入有限。一些礦井企業為了提高競爭力，縮減自己所需的項目資金。為提高企業經濟收益，礦井地質工作與防水工作浮于形式，給整個開采工程留下嚴重的安全隱患。為降低水害事故對礦井企業的影響，應加大防水工作的資金投入，采購先進設備勘察地質、水質，同時也要采購救援設備，減小水害對員工生命安全的威脅。

5 結語

礦井防治水工作是礦井安全施工的前提，保證水文地質工作能夠保障防治水工作良好的進行，并且能夠干預工作面與巷道的布設，干預地質勘測效果。如今在開展防治水工作期間對于防治水相關工作的認知與治理方案依舊有較大的不足，有關部門必須給予高度的關注。