礦山頂板水及老空水水害治理技術探討

劉從勝

（陜西怡豪建設有限公司，陜西 西安 710000）

在煤礦生產中，礦山安全有五大災害其中老空水水災是比較嚴重的一項，它直接關系到煤礦生產安全、職工生命安全和國家財產安全。水害管理是我國一項重要而長期的工作。 為確保礦井水害防治安全，減免水害威脅。煤礦工作人員必須分析水害威脅的原因和程度，采取有效的防治措施[1]。

1 礦井水害基本情況

礦井水災是指在礦山基礎設施建設和儲存場地開發過程中，由于采礦作業造成巖層移動和破壞，導致水源地出現裂縫。穿透地下水層或地下空洞，由于礦山的水文地質資料統計不足和測量中出現失誤，盲目施工穿透存水庫，線路出口低于洪水位，地表水，雨雪通過各種滲漏通道滲入地下，導致礦井積水過多，水泵上升，水量超過礦井正常排水能力，從而引發洪水。

1.1 老空水害

由于采煤工作面變化大，直線定向滑動劇烈波動，極易造成軌道積水。如果集水檢查處理不及時，大量的水會被囤積很長一段時間，極有可能突然釋放沖破保溫煤柱或密封墻，水害會造成相鄰墻體或路段的損毀。如果對老空水檢查處理不及時，水害循環會破壞附近的線路和現場作業，采礦工作停止，還有可能會會造成人員的傷亡，容易造成損失和嚴重事故。

1.2 頂板含水層水害

導致礦區不可以正常生產作業安全開采的主要頂板水還有：二疊系砂巖壓裂水。 頂板導水體嚴重威脅著工作面的安全生產。另外，礦井工作面積廣闊，礦井高低落差大。開采后，工作面退化帶和破碎帶對頂板導水體產生影響，導致工作面積水量增加。 綜上所述，如果地表被開采為方形，則水害周期性長，頂板坍塌幾率增加，地表容易出現集中噴水現象，如果水害程度較輕則影響地表正常生產，如果水害嚴重造成工作面全部被水害淹沒，則會給給礦井造成巨大財產損失。

1.3 裂隙水水害

裂縫包括原生裂縫、風蝕裂縫和流水侵蝕斷裂。原生裂縫主要分布與巖漿巖中，與天氣風化有關的裂縫主要分布在平坦的巖石中。流水侵蝕的裂縫分布廣泛，特別是在脆性巖石中，對礦井水的充填有一定的影響，斷裂帶和巖漿巖與圍巖的接觸帶有時會儲存大量地下水，成為地表水和地下水流入礦井的通道，特別是斷裂帶，對礦山開采工作有重大影響。

1.4 巖溶水水害

巖溶水它的特點是水量大，運動快，縱橫分布不均，多分布于可溶性巖石層面中，如果水量過大的話，巖溶水也可以形成地下河，在礦井生產中，它涉及到礦井充水從而危及到了礦區的安全生產。

2 礦井老空水區域與局部治理方案

治理方案：方案在礦區建設過程中，需要減少礦區的供水量。 堅持“挖必探”的原則，加強排水，對老空水、老井進行勘探。通過各種措施，修建排水渠。再修建了四條水道，舊泥炭中的水流在通過施工區前被截流，以原路線用于修建通往集水區的排水道路，排水管是用來放水的，它需要被放在礦區線路中較低位置。根據線路高度，采取取水、截留、疏水、排水措施，通過完善排水系統，減少排水線路，減少設備投資，降低排水成本，優化排水系統。

3 采掘工作表面防治水

3.1 掘進工作面防治水

在礦井的后期，大部分是受周圍煤礦坍塌，所形成的老空水威脅。所以在礦井后期施工難度大，并且防水治水任務艱難。為了消除水災的危險，應該加快開挖速度和確保挖掘過程中挖掘隊伍可隨時替換，還應必須確保道路施工中良好的預防和控制水害管理方式，制定和實施水害約束和控制措施，以確保采礦的安全。必須改進礦區工作面之中的排水系統，完善礦區工作面的排水渠道，確保得到排水系統的可行性和可靠性才可以施工。

再施工過程中，堅持“有挖必查”的原則，制定具體的防水措施，嚴格按照“有挖必查”的設計進行鉆孔檢測，發現異常情況及時向煤礦調研地質部門報告，分析礦區出現異常的原因，并且立即制定相關修補措施，來確保采礦生產過程的。安全[2-4]。

礦區工作人員，及項目經理必須熟悉挖掘區的出水口和防洪路線圖。施工過程中一旦發現礦區內有進水征兆時，必須立即停止開采，采取應急措施，立即向礦區領導小組報告，開啟水災警報鈴聲，并將組織協調將所有人員撤離礦區，避免受到洪水威脅。

再進行爆破時，如果遇到碳水化合物會突然變軟，出現開裂、加重、卡鉆、頂鉆等異常情況時，必須立即停止鉆井工作，并切斷電源，但不得拆除鉆桿，并必須及時通知礦房，迅速撤至最高點排隊等候命令。

積極配合地勘部門做好水文預報工作，認真做好水文分析工作，以實現預測性預防，確保建筑物的安全。接近目標或排放積水時，應制定具體的探排方案和措施，嚴格按照措施進行施工。

加強對水防治領域人員的培訓，使工作人員掌握水防治知識，熟悉區域內防洪方法，能夠按照路線及時撤離安全地點，在發生洪水時避免更多的人員傷亡。

3.2 采煤工作面防治水

礦區開采有三個目標，由于小型煤礦非法開采，沒有有效的礦柱，所以導致小煤礦開采過后廢棄地段裸露，地下水文地質條件錯綜復雜，并且礦外還有有一處來自當地煤礦的飲用水渠，小煤礦區的水通過這里流入采礦區，它改變礦區工作面的工作環境，有效防治積水，確保安全開采。必須實施以下水防治措施：一是維護作業區水文地質預報系統和防治水安全，維護作業區退化過程中排水系統和水文地質條件的可靠性，預測工作面如果安全等級達不到安全水平，必須對工作面進行生產糾正。二是堅持原則：“有疑問就要進行探索，根據煤層地質資料的等高線，在開采過程中，在前緣上部可以發現局部低洼地帶鉆孔從工作面煤壁至上部，以防止塌陷區域暴露。三是在兩個礦區的斷層上設置排水點，安排水泵抽水、抽水泵和排水樁的容積應考慮工作面最大水流的要求，同時考慮備用泵、備用管道和備用電源的問題，確保排水系統的安全可靠。四是抽水的時候應提前接受水處理，因為考慮到礦區土壤松軟的滲透性，開采過程中在老塘邊取水后底板開挖排水溝，為防止取水口排入泥炭地，在溝內放置一卷金屬編織圍欄，并用竹子保護排水溝，將老塘的干水收集到指定地點排放。五是在拆除過程中加強頂板巖層管理。針對這兩條路線，首先要確定水源，并用鉆孔控制吸水和排空，使水在規定的鉆孔后排出，如工作面頂板有積水，應采取措施，加強頂板保護。除了在屋頂鋪設金屬網外，還應在金屬網上鋪設兩層竹柵欄，以增加屋頂覆蓋層的密度，防止頂煤倒水。目的是加強對水防治領域人員的培訓，熟悉異常信息和防災路線，及時撤離危險區域，并向礦房匯報。

3.3 地表水治理手段

確定井口的高度必須高于當地歷史最高洪水位，或者在井口附近修建堅實的高平臺，或者修建可靠的溝壩，防止地表水流入井內。為防止雨雪水進入礦井，在開采過程中需要采取礦區回填、填凹、平整地表或修建防滲層等措施。法律法規規定礦區必須首先要鋪好河床，一但有一段河流穿過礦區，河床滲透性強，會導致大量河水進入地下，導致礦區坍塌。所以在滲漏地段，必須采用粘土、石料或水泥建造防滲人工河床，防止或減少洪水進入地下。由于礦區內部空虛，所以需要修改河道流向，河流流經礦區附近，可在適當位置筑壩，切斷原有河道，用人工河道引河離開礦區。修建排流溝，山區降雨以地表水或潛水的形式流入礦區。如果地表出現裂縫，礦區水流就會變強，在這種情況下，可在礦場外部或泄漏區域上方修建排水管，將受影響區域的水排出[5]。

3.4 疏干技術

地面需要澆筑水泥的基本原理是，在礦區主要進水的地方采用多個鉆孔程序，在地下水管的巖溶柱上施加一定壓力的水泥材料，水泥固結減小了裂縫的體積和水管的橫截面，可以切斷地下水源進入礦井。

地表開采區要求在開采水平面上有明確的水文地質邊界，水流方向明確，在水平面和垂直面上有暴露的排水溝可以排水，徹底杜絕井下重大涉水事故，確保礦井安全條件，確保人身財產安全。水泥地能大大減少礦井水流量，給礦井帶來顯著的經濟效益。保護礦山地質環境，減少甚至避免地面巖溶塌陷，讓礦區寶貴的地下水資源可以得到保護，而且在一些缺水地區起著更為重要和重要的作用，可以采用水泥接縫進行保護。

3.5 深井注漿治理技術

深井注漿技術的基本原理是利用接頭堵水，主要有三種類型：一是先澆渣，二是工作面注漿。一個是突出地面的帷幕。另一種是從進水口開始從地面進行高精度定向鉆進 。三種方法主要是根據井深、地下水位、產水量、井設施和施工時間要深井回填。例如：鐵礦、銅礦、錫礦都可以利用深井注漿技術成功地控制了進水和井淹事故。

3.6 地面塌陷防治技術

地面坍塌是巖溶排水引起的一種常見地質災害，直接危害礦山的開采作業可否完成，預防的主要原則是需要消除巖溶，減少礦井排水，攔截主水道或關閉隱蔽的溶洞洞口。混凝土澆灌密封洞口。

4 水害隱患建立檔案

（1）研究礦井水的危害，包括地表水排放位置、當地煤礦開采情況檢查、地下巖溶水危害調查、地下廢水儲存區調查等，包括密封墻和蓄水墻的檢查；并調查了儲水垃圾、塌柱和密封性差的鉆孔。

（2）多數老舊廢棄的礦區沒有詳細的數據情況，所以并不知道這些礦區究竟開發到了什么樣的情況，甚至地點都不清楚。所以要及時測量小煤礦開采位置，或者探訪煤礦職工，因為他們在小煤礦工作，他們對小煤礦的位置有所了解。否則我們只能靠預測和預報，遇有疑問先勘探后挖掘，先處理后開采。

所有類型的水害應每月檢查一次，并在降水量大的月份，適當增加調查次數，每次調查的結果應記錄在有關檔案中。

（3）設立檔案部門，根據調查情況，對各類隱患的威脅程度進行評估，提出治理措施，對處理過程進行監控，在隱患信息和處理中填寫處理結果，直至隱患消除。

（4）礦區必須培養懂得水文以及地理地質特征和防治水的專業技術人員，切實加強水文地質工作，做好水防治的基礎性工作深入調查研究礦山水文地質條件，利用鉆探或物理勘探技術等手段確定礦區水害的來源和井道，明確確定集水區，并編制完整的水文地質資料，以便有一個清晰的思路。

（5）除培養水文地質專業人才和水防治人員外，還要加強對全體人員的安全技術培訓，真正掌握水害來之前的各種征兆及其規律，自救方法，在發生水災事故時避免收到傷害[6]。

5 結語

通過對排水采煤研究出的新方法、新思路的，總結出了先進的采礦區水害防治方案。同時，分析了管道設點、防協同孔、注水井、井斜、水位監測、鉆孔接近、鉆孔輸水管道等主要工藝過程。有效地解決了礦井老空水治理的技術難題，較好地總結了老空水防治的經驗，為老空水災害防治積累了重要的理論和實踐資料，具有推廣價值，提高了礦區的利用率，并且延長了礦井的使用壽命，實現了礦井的安全開采,并且可以在復雜條件下采礦技術水平不斷提高，提高了職工學習創新的積極性，也提高了礦山和礦山領導小組的安全管理水平。