復雜水文地質條件下礦井防治水技術

郝衛光

（安徽省煤田地質局第三勘探隊，安徽 宿州 234000）

近年來，伴隨經濟社會高速發展以及科學技術的不斷提升，礦井生產規模越來越大，深度也日漸加深，然而礦井生產過程當中，面臨的水文地質環境越發復雜化。同時在礦井生產過程當中，由于礦井地測防治水人員不足，使得礦井防治水管理難度進一步加大，日益復雜的礦井水文地質問題嚴重阻礙到礦井穩定生產，對礦井持續健康發展也形成很大阻礙。為此探討分析復雜水文地質條件下礦井水害防治技術越發凸顯出其重要性，下文闡述了灰巖水與老空水的特點，通過對其來源、賦存方式以及突水過程進行分析探討，并從“查、堵、截、疏、排、探、防、躲 ”八個方面闡述防治礦井水害的一些方法，對預防與控制礦井水害事故發生，保證礦井持續高效生產具有非常重要的現實意義。

1 礦井水成因及突水方式

1.1 礦井水成因

老空水：水源補給到采空區形成的老空水，倘若排泄受阻，就會導致這些老空水累積起來，礦井開采過程當中，在地下留有大量的采空區，大小規模不等，非常復雜，泥巖和灰巖存儲的水以及地表降水，便會進入質采空區，發展成 “老空水”，依照老空水的不同層位關系，又有同層老空水與異層老空水之分，老空水如同地下隱藏的水庫，一旦遭受到誤觸，極易引發水害事故，導致大量的水進入到礦井中，對礦井設備以及人員造成嚴重威脅，釀成重特大礦井事故，威脅礦井安全生產與健康發展。老空水通常具有較長的積存時間，特別是在長時間的靜貯過程當中，水量越來越大，而且其中還會積聚大量的有害氣體，增加危險程度，如若礦井采掘過程當中，對這些老空水誤觸，便會導致如同水庫潰壩一樣的水害發生，嚴重破壞礦井當中的各種設施設備，而且有毒有害氣體還會導致人的窒息，造成的危害性十分嚴重。所以在礦井水害防治過程當中，應當充分重視老空水的防治工作，采取切實可行的防治技術措施，控制和減少老空水對礦井生產帶來的危害性。

承壓水：承壓水主要是指存在于兩個隔水層之間的含水層充滿地下水，在礦井生產實際時常遭受承壓水的威脅，承壓水在埋藏條件方面和地下水十分相似，含水層夾在兩個隔水層之間，同時含水層當中充滿水，存在一定的壓力，尤其是一些單斜構造與向斜構造，是形成層壓水的重要地質構造特征，如果在礦井生產過程當中，誤觸到這些礦井承壓水，由于壓力因素影響，承壓水會在瞬間涌出，破壞和淹沒礦井，造成巨大的經濟損失和人員傷亡，所以在礦井水害防治過程當中，應當充分重視承壓水的防治工作，避免承壓水對礦井生產帶來不良影響[1]。

1.2 突水方式

老空水突水：老空水通常都積存非常長的時間，屬于死水，老空水補給水量能力較弱，因此老空水水味發澀，具有較大的酸度，而且其中還含有很多有毒有害氣體。老空水雖然積存的量不是十分大，然而非常集中，造成的影響也不容忽視。老空水雖然存在，但沒有貫通礦井。但是礦井生產過程當中，如果誤觸到老空積水，就極易引發水害，同時如果礦柱不符合安全厚度要求，掘進施工過程當中就極易引發突水問題，造成的突水災害十分迅猛，而且也具有非常強的破壞性，常常對巷道和工作面相關設施造成巨大破壞，另外也會有很多有毒有害氣體出現，導致人發生窒息。

承壓水突水：承壓水具有較強的富水性，能夠達到充足補給，如果有水旱發生時，常常出現很多突水點，也會引發非常大的突水強度。承壓水主要在幾個可采礦層之間夾存，和礦層有著相對較近的間距，所以在對下組礦進行開采過程當中，稍有不慎就會導致誤觸，引發礦井水害。

2 礦井的防治水工作

為了有效的防治礦井水害，必須要將預防為主。防治結合的原則充分落到實處，加強預測預報，有疑必探，在認真探查分析基礎上，采取有效措施進行治理。在具體操作實際要充分的結合礦井水害情況，采取科學有效的措施進行應對，實現防治結合，對礦井水害及時進行解決，目前應用最多的幾項措施分別為“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”等。

2.1 將預測預報有疑必探，先探后掘，先治后采這一原則充分落到實處

在治理礦井水害過程當中，預測預報工作占據非常重要的地位，通過勘察勘測能夠更好的了解和掌握礦井水文地質特征，獲取相應數據，并在分析研究礦井水文地質類型過程中，對水害造成的影響進行評估，并通過圖紙明確標注安全區危險區以及臨界危險區，具體施工過程當中加強監督指導，控制和減少礦井水害事故發生機率。

對于有疑必探而言，是基于預測預報前提之下，充分結合物、化探以及鉆探技術充分探明水害疑點，措施進行應對，不可抱有僥幸心理。

先探后掘是基于勘探前提下，保證開采道路不會遭受水害影響，開展相應的掘進工作。

先治后采是在勘探前提下通過相應的措施治理水害隱患，控制和減少水害造成了威脅，之后再組織開展正常作業工作。

2.2 嚴格執行“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八項措施

2.2.1 查-注重探查

復雜水文地質條件給礦井水害防治工作造成很大難度，在防治工作實際，應當認真堅持有效查疑、預防為先這一重要指導策略，這樣才能對礦井水害情況充分查明。應用的探查技術主要。

（1）比較聯通試驗，綜合分析基礎上制作圖形，對于引發地表水與礦井涌水間水力聯系相關通道，展開聯通比較試驗，并進行試驗標準計投放，在對礦井各個出水點水樣情況開展試驗，檢測接收時間、氯離子以及鈉離子濃度，進而對礦井地表水與礦井涌水連接性充分清楚，并對補充水源有效隔絕。

（2）數理統計制圖。全面掌握礦區周圍的氣候條件，對大氣降水圖以及地下水位分布圖和礦井涌水量關系圖科學繪制，對大氣降水、地下水給礦井涌水補充的特點充分明確，展開更加針對性的防治，有效控制和減少礦井涌水。

（3）提高物理探測水平，高校應用瞬變電磁技術以及直流電檢測技術，對礦井區域地層含水情況充分探明，有效劃分賦水等級，對各種富水范圍充分摸清，為礦井采掘工作提供有效指導。

2.2.2 堵-注重堵水

對礦井突水風險科學預測，與之前礦區水文地質資料探測情況充分結合，了解和掌握礦井復水范圍于導水通道，并對開采作業頂底板導水巖層改變特點綜合分析，依照巖層巖體檢測力學特點試驗，并對計算機數值進行模擬以及應力場改變演化模型，預計和判斷礦井開采工作面突水危險范圍。對于存在豐富補水，難以及時利用疏通排放等形式，控制水壓范圍的堵水段，通過有目的的實施堵水措施。確定存在較大危險性的堵水段，結合地面源頭以及礦井采掘作業面，共同進行封堵作業，利用封堵形式，對地表滲漏區進行硬化，并對開采頂底板進行注漿與分層注漿， 起到良好的堵水效果，有效消除水害造成的不利影響。

2.2.3 截-注重截水

在對埋深較淺煤層進行開采過程當中，應當在回采工作面相近的距離上，對節水巷道進行挖掘，對排水裝置進行設置，使其成為由上向下順流補充通道。通過這種方法：

（1）制和降低深部開采工作面承壓水頭，減少深部涌水.

（2）在淺水前排前提下，降低礦井排水成本，并減少礦井中央泵房排水量。一般而言，在對礦井地表導水通道進行封堵之后，仍然還有地表水下滲對礦井安全回采造成影響情況下較為適用。如某煤礦探明1#煤層 -90m水平礦井導水通道，依照煤層走向，進行2000m截水巷挖掘，將其中9處導水通道進行揭露，最大的通道在1.2m，寬度最大的為2.1m，能夠開展820m3/h 截流，約為全控正常涌水量30%左右，節水能耗達到1400 元 /d，而且還能有效消除突水對深部開采工作造成的不良影響[2]。

2.2.4 疏 - 注重疏水

（1）對地面積水進行全部的疏排，控制與減少地表積水，并降低積水量，以免工作面地下開采過程當中，地表水的不斷滲入。

（2）通過疏水轉孔在富水的工作面進行疏水工作，有效控制與減少承壓水頭，確保安全高效生產。然而，一般而言，水源充足的礦井比較適用這種方法，但需要多鉆孔長時間的進行疏排，如此才能達到較好的疏排作用。

2.2.5 排-注重排水

礦井排水工作中，應當依照安全生產要求水裝置，科學合理地開展設計工作，與之前的探測充分結合，進而準確獲取正常涌水量于最大涌水量，特別是對于一些老礦區，含水地層以及地質狀況出現的改變非常大，所以在礦井涌水量檢測過程中，難以起到相應的借鑒與參考作用。針對這種情況，應當利用特殊的計算方式，準確地測定礦井涌水。結合原煤產量，開采進尺以及大氣降水，采掘面積等相關要素，全面綜合性的進行分析，了解和掌握礦井涌水量，并對礦井涌水量預測回歸方程進行構建，利用神經網絡測算法以及模糊分析法，提高檢驗水平，對涌水量精準預測，并對排水系統科學調整，確保與相關要求符合

2.2.6 探-注重探放水

礦井進行回采時，如果遇到一些小煤窯，廢棄巷道和老采礦區等不良地質情況，倘若無法對這些地質條件下的積水現狀充分把握，就應當發揮現代化探放水技術，全面收集勘查區域地質信息資料，對老礦區的水情情況充分了解，并將先探測后開采原則充分落到實處，達到超前探水孔作業，對老空區的積水位置、水量、水壓等情況全面把握，采取有效措施進行應對，保證更加有效的排水，為安全作業奠定堅實的基礎。

2.2.7 防-注重預防

發揮現代勘察與探測技術手段，對礦井積水區域水災進行精準檢測與預報，了解與掌握礦井涌水通道，在基于預報以及預測前提下，嚴格遵循安全生產這一目標，對礦井內外部條件充分分析，構建更加完善的防治水系統，確保安全穩定經濟合理，提高治水效果，依照科學的決策步驟，優選出更加高效的防治水手段，并對防治水效果動態實時的進行監控。

2.2.8 躲-注重暫時躲避

礦井生產實際時常遇到一些水文地質條件非常復雜的情況，應當對水文地質范圍充分了解和掌握，對礦井現狀給予系統全面分析，如果無法確保回采安全性，應當通過暫時躲避方式進行應對，并在工作中不斷積累工作經驗，采取科學有效的防治水技術手段，保證安全前提下逐步地進行回采，提高資源回采率，避免造成更大的浪費[3-5]。

3 結語

礦井生產作業過程當中面臨的水文地質條件非常復雜，而且很多時候難以精準的預測水文地質情況，復雜水文地質條件下的礦井開采，不僅多變，探測難度大，還具有不可預測性的特征，所以需要運用到很多先進的防治技術與對策來全面的進行應對，并結合現場實際展開系統的分析，提高勘查水平，充分結合實際情況下，通過科學有效的防治對策，控制和減少水害對礦井生產造成的不利影響，更加高效的防治礦井水害，為礦井安全生產奠定堅實的基礎。