煤礦防治水工作中勘探方法的途徑研究

張金輝

(河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦二礦，河南 禹州 461683)

煤炭作為我國使用較為廣泛的不可再生資源之一，也是我國主要使用的固體燃料之一，煤炭的含碳量一般為46%～97%，煤炭的表面顏色大部分呈褐色或者黑色，而且在對煤炭的觀察中發現，煤炭的表面具有暗淡至金屬光澤，而現今社會對于煤炭的分類依據主要為煤炭的煤化程度，并將煤分為4類，這4類為泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤。當專業的煤炭勘探者通過其專業技術發現煤層時，將其按照煤層距離地面的距離分為露天煤礦和地下煤礦。露天煤礦是指煤層距離地表的距離較小，因此常常采用直接挖掘法對露天煤礦進行開采；而地下煤礦則需進一步挖掘并形成一個合適的挖掘空間才可以開采。據調查，我國的煤礦大部分屬于井工煤礦。對于煤礦的開采也有很多方法，而通過實際的操作發現，不論那一類方法，均會出現煤礦滲水的情況，而一旦出現礦井的滲水問題就極易造成礦井事故，使礦井內的工作人員喪身井下，所以，煤礦開采操作中的防治水工作就至關重要。文章從煤礦的歷史出發，通過對煤礦的開采方法及工作操作中出現的問題進行研究，分析出合理的防治水措施及操作的勘探方法。

1 煤礦的發展歷史與趨勢

1.1 煤礦的發展史

人類歷史上最早發現并使用煤的時代是新石器時代。在18世紀時期，西方發達國家發起了工業革命，伴隨著蒸汽火車，蒸汽船的發明并逐步成為當時西方國家的關鍵性運輸工具，煤炭的需求量在不斷增加，而煤炭在城市中的日常需要也不斷增加，為了增加煤炭的開采量，18世紀末，地下采煤技術首先被英國發明，自此以后，西方國家的采煤開啟了大規模時代。剛開始的挖煤工具主要為鏟子，而挖煤的機器約在1880年代左右發明；而在1912年發明的蒸汽挖土機為當時的煤炭開采提供了便利。

隨著時代的進步，石油被發現。20世紀初，石油開啟了開采道路，加之當時研究發現石油在許多方面優于煤炭，和在美國、中東和印尼發現的大規模油田，石油代替煤炭成為主要燃料。至20世紀末，伴隨天然氣及核能等一系列資源的出現，逐漸取代了煤炭在家庭、工業和運輸上的使用。

1.2 煤礦的發展趨勢

隨著我國綜合實力的不斷提高，我國在全球的地位也在不斷提升，我國開始向企業化、規范化的方向發展，社會對于煤礦的開采技術和質量要求一直在增加。國家提出建設全面小康社會，但隨著近幾年煤礦事故的發生，這一現象的出現與我國的發展理念相悖，而我國也是一個煤炭產出量較大的國家，煤炭的開采又是必不可少，所以建立一個安全的煤礦開采模式，讓企業可以更好的利用我國現有資源，對于我國的發展不可或缺。

2 煤礦開采的方法及出現的問題

2.1 現有煤礦的開采途徑

據調查發現，我國現有煤礦的開采途徑主要按照煤層材質的不同分為壁式采煤法、柱式采煤法及其他方法。

（1）壁式采煤法。采用壁式采煤法的主要原因是煤層內煤壁距離較長，而壁式采煤法所需的工作面的兩端通道需要適合風的流通，且通道可以提供煤炭及材料的運輸，開采出的煤炭將采取平行的方式運輸出工作面。我國現存使用最多的煤炭開采技術就是壁式采煤法。（2）柱式采煤法。柱式采煤法的主要特點是利用開采場地周圍的煤柱，將周圍的煤柱作為支撐，以采空區頂板為中心，且這類方法中所需的工作面積較小，必要時可以多個工作面同時進行，運煤方向與壁式采煤法相反，這類方法的方向為豎向運輸。（3）其他采煤法。此類采煤方法是按照壁面的走向分為長壁采煤法和傾斜長壁采煤法，還包括正、倒臺階采煤法及房柱式采煤法等。

2.2 煤礦開采過程中出現的問題

（1）煤礦開采過程中的水污染問題。我國是全球人口數量最多的國家，然而我國卻是世界上人均水資源較低的國家之一，這不僅是因為我國的水資源較少，另一方面是我國無意識的水資源的污染及破壞，而水資源的污染中，煤礦的開采技術因不到位而造成煤礦周圍水的污染，煤礦開采可能會對其周邊地下水的流向及規律造成影響。一旦地下世界中，地底的土質、土層結構遭到改變，則水結構也會隨之變化；除此之外，由于某些地方的科學技術不夠先進，當地煤礦仍采用傳統的 煤礦開采技術，而此類技術會因為脫硫工藝不能達到國家環境安全指標，導致煤礦開采后的高酸性洗煤水污染周圍的水資源。

（2）煤礦開采過程中的土地問題。由于煤礦開采工程較大，相對而言所需的面積也更大，這樣就需要占用原本的土地，而一旦開始進行煤礦的開采，所占用的土地結構將遭受破壞，加上經過煤礦開采后的土地不能被正常使用，當煤礦的開采需要在地下進行時，極易造成土地坍塌，對我國的土地資源造成影響。

（3）煤礦開采過程中的環境問題。在對煤礦的開采過程中，需要一個通風的環境，這樣會造成煤礦開采時的環境與大氣環境直接接觸，一旦煤礦開采過程中產生某些有害氣體，并會直接揮發至大氣環境，造成大氣環境的污染，而煤礦開采過程中產生的主要有害氣體是瓦斯氣體，當瓦斯氣體與大氣環境直接接觸后，所造成的環境污染按照現在的技術還不能夠很好地處理，極易對周圍居住居民的生活形成潛移默化的危害，嚴重損壞其生活質量。

（4）煤礦開采過程中的安全問題。當前煤礦的開采技術仍不完善，在開采時極易因為操作的不規范而造成安全事故，危害工作人員的人身財產安全。

3 煤礦開采時的水危害

3.1 礦井滲水的介紹

煤礦中的水危害是當前煤礦事故多發的一大因素，礦井的透水是指在對煤礦的挖掘時，為了向前挖掘或者在采礦的過程中，開采煤礦的工作面內的巷道出現斷裂，揭穿而導致水斷裂，積水或者是地下水的突然迸發，由于地下水的水勢兇猛，常常會在較短時間內就淹沒煤礦開采時修建的開采通道，使工作人員造成嚴重傷亡。或者因為對煤礦下面土質的勘探沒有到位致使地下水突水等。

3.2 煤礦水危害出現時的注意事項

（1）一旦發現煤礦內出現透水的情況，應先大概判斷滲水的大致地點、滲水的水量以及滲水的原因。注意不能向滲水的地點運動。

（2）在向煤礦外移動時，應注意抓住通道中的固定物體，防止水流的壓力的撞傷。

（3）在煤礦出現透水的情況較為嚴重而導致煤礦通道內的燈光及指路指標丟失時，無法得知向外撤退的方向時，如遇到險情的工作人員可以感受到風流，應向有風的地方移動。

（4）在發現煤礦通道被堵住時，遇到險情的工作人員應按照順序在離滲水地點較遠的地點耐心等待，等候救援人員的救助。

4 煤礦防治水工作的探測技術

4.1 煤礦超前鉆探技術

鉆探技術是指在地面或者地表下鉆孔，并使用鉆探對地質進行探測的方法。通過對地表下不同距離的地質材料的研究，測出地下水的水流方向以及含水量的多少。

4.2 煤礦紅外線測溫探測

在地面的綜合探測的前提下，對地下的材質采用紅外線測溫法進行地下檢測，依據地下水的溫度與地下土質的差異，判斷地殼下水的存在情況，包括地下水的水流以及水量的大小，來判定是否適合煤礦的開采。

4.3 瑞利波探測法

瑞利波又被稱為地震波，是一種以柱面波形式傳播，可以在地下迅速分解、轉化的介質，瑞利波在地下遇見斷層時，瑞利波曲線會出現明顯的差異，同時，當瑞利波在地下遇見地下水時，會依據水流的不同、水量的大小、水的流向等，在瑞利波曲線上顯示出明顯的改變，此時，探測人員便可根據曲線的波動判斷此地是否適合煤礦的開采。

4.4 瞬時電磁法

瞬時電磁法是指利用電磁儀器向所要探測的地下發送磁場，且每次發射磁場的時間間隔相同，在足夠長的時間內，測量地下存在的物質的感應電磁場伴隨時間的改變，根據儀器顯示的電磁場曲線的變化判斷地下存在的物質。瞬時電磁法的基本原理為電磁感應定理，每一類物質在固定磁場下所呈現的曲線均不相同。

5 總結

在煤礦防治水的工作中，一個安全可靠的勘測方法尤為重要。本文通過對煤礦的各個方面的介紹，對煤礦開采過程中出現滲水的原因以及防治水工作的勘探方法進行說明，希望可以在一定程度上增加煤礦開采工作的便利度，并且讓人們認識到調查煤礦地下水質以及地質的情況是進行煤礦開采的重要前提，將確保煤礦的防治水工作可以有效保證煤礦的安全開采以及工作人員的生命財產安全。防治水勘探方法的運用，可以顯著提高防治水工作的進行，為我國煤礦事業的安全發展打下堅實的基礎。