水文地質對煤礦防治水工作的重要性研究

王大美

（貴州水城礦業股份有限公司那羅寨煤礦，貴州 六盤水 553034）

調查顯示，水害已成為影響煤礦安全生產的一大礦難，我國屬于世界上煤礦水害發生最為嚴重的國家之一。在很長一段時間內，由于煤礦水災給國家和人民帶來的人身傷亡和經濟損失極為慘重。根據不完全統計，死亡人數接近九千三百人。直接造成了三百五十多億人民幣的經濟損失。隨著采煤工作面的擴展與延伸，該威脅嚴重影響了我國煤礦行業經濟發展，對此為保障煤礦開采過程安全、高效，需明確水文地質對煤礦防治水工作的重要性，并做好有關的防治工作。

1 水文地質對煤礦防治水工作的重要性

1.1 礦井內的安全系數

在實際的煤礦生產過程中，安全無疑是首要任務，也只有保障煤礦開采以及生產過程的安全，才可保障煤礦企業所產生的經濟效益。但需要明確的是煤礦作業自身不安全因素較多，且安全風險系數較大，這種情況要求煤礦企業以及管理人員、作業人員均要加強對煤礦安全的重視，在開采前需明確各類不安全因素問題。其中，水文地質則為較大的安全隱患，在煤礦開采作業之前，煤礦企業需明確水文地質問題對煤礦開采工序所產生的影響問題，如煤礦水害等，并在開采前完成對煤礦的檢查工作，需重點檢查煤礦礦井周圍的水文地質情況以及其條件等。在對充水條件進行檢測時，水文地質資料能夠很直觀地顯示出周圍環境中的水文實際情況，從而使以后施工過程中，既能保證施工的安全性，又能有效地防止因水破壞而產生的各類隱患。

1.2 煤礦作業區地勘察效率

針對煤礦作業區域的勘察效率，有關技術人員需明確煤礦開采區域以及實際周邊環境作業區域的情況，在充分掌握周圍情況后，需一步步排查所存在的安全事故因素，進而將各類煤礦生產不良因素影響降至最低，并做好提前預防水害，保障提升煤礦安全性，提高煤礦企業生產經濟效益的效果。并且在周邊環境勘察過程中，需明確防治水害的措施，有關人員需針對煤窯和煤礦展開詳細的勘察，其中包括進口位置以及煤礦動態性變化、礦井積水情況等等。

1.3 煤礦儲量的測量

在礦井開始工作前，必須組織有關人員對礦井中的各種作業條件進行詳細的勘察，需明確的是礦井的真實儲量大小，這一問題直接關系到后期施工人員的選擇和工程裝備的選擇。需考慮到若實際的儲量比預估值較低，則需要在實際的施工過程中做好對施工設備的管理工作，避免出現嚴重的浪費情況；若實際儲量比估計值高得多，則會出現資源設備準備不足等問題，這種情況需做好相對應的補充工作。

2 煤礦水文地質條件及對煤礦防治水的影響

如下，通過對該地區不同年代地層間的不整合作用進行深入研究，并對該地區“越層水文”進行研究。在此基礎上，結合華北地區石炭－二疊紀、西北地區侏羅系地區受采動作用的含水層沉積特點，提出了煤田開采過程中，受采動作用影響的含水層沉積規律，并對奧陶系灰巖、直羅組砂巖等含水層的跨層水文地質現象進行了分析，并根據現場所暴露出的真實含水層分布特征進行了深入探究。

2.1 不整合地質界面及越層水文地質現象

不整合地質界面指的是沉積在遭受區域抬升后所出現的沉積簡短剝蝕問題，且在后期還會出現沉降沉積作用面，其代表了地層記錄間斷或缺失問題，研究表明，不整合地層中常伴有次生儲集體，這一點對地下水的分布和烴類的成藏都有一定的影響。在某些地區，因為不整合面的存在，特別是順層滑動、構造以及風化沖刷等問題均會導致地層界面形成某種厚度的風化殼或破碎帶。它的含水（透）性隨其所處地層的不同而不同。在不整合作用下，含（隔）水界面與層間界面的非一致性被稱作“跨層水文地質現象”。在此基礎上，依據不整合面的形貌特征及含水特性，結合含（透）水巖層的空間組合形式，歸納總結3 類由不整合面引起的跨層水文地質模式。

第一，與不整合的地層接觸面，在構造運動的過程中，底部的地層遭受了長期的風化，從而形成了風化縫隙問題，如果后期層位在沉積之前，對其風化裂縫進行了更好的充填和壓實，則可以形成更好的隔水層。跨層次的水文地質模式導致較低的含水層變薄，含（隔）水界面由低到高，呈“平緩-變薄”型。

第二，在不整合的接觸面上，低層位的巖層在沒有被填充的情況下，形成了一條由上覆含水層補給的風化帶。這種跨層水文地質模式使上（隔）水界面向下（隔）水界面發生“平行－加厚”的變化。

2.2 越層水文地質現象對礦井防治水的影響

在鄂爾多斯盆地的侏羅系煤采掘中，由于受“越”字的影響，導致采掘中的“越”字的出現，使采掘中的“越”字變得更加復雜。嚴重時，可能會引起更大的水害，引起潰水潰沙等災害問題，且越層滲流對侏羅系煤層的采動有兩種影響，如下：

第一，在延安組和直羅組之間，存在著一種“平行－加厚”型的跨層水文地質現象，這一現象使延安組的風化裂縫帶成了一個比較好的富水含水層。結果表明，在延安組中，含水層厚度呈遞增趨勢，而在延安組中的隔水層則呈遞減趨勢。在井壁上按地層分界間隔留設不透水的煤柱，將導致頂板突水。

第二，“侵蝕－增厚”型越層水文地質現象，導致古河床出現沖刷和沙體的積累問題，再加上河床的尺度較小，且隱蔽性較強，對此在古河床部位，含水層底界向下移動，含水層厚增大；當煤層的采動斷裂帶影響到古河床時，會引起含水層的涌水現象，且當塌落區影響到古河床部位時，可能會出現嚴重的潰水潰沙現象。

3 加強煤礦防治水的主要措施

3.1 應用煤礦水害治理多分支水平井精準定導向技術

在煤礦防治水治理過程中，需合理發揮煤礦水害治理多分支水平井精準定導向技術，該技術施工成本不高，對于環境污染破壞性小，且具有隔水效果好的優勢，整體來說該技術利用效益良好，適用于煤礦水害治理工程中[1]。

1.根據煤礦地質環境的分析表明，該礦地質結構較為復雜且斷裂較多，在采用多支式水平井進行注漿改造時，必須對井眼軌道進行有針對性的設計，并對鉆具組合進行優化，由此才可保障該技術達到經濟高效的超前處理效果[2]。

2.發展一套以定向伽馬為基礎的定導向結合技術，在此針對該礦區地質構造解決分支井的軌道控制困難，確保目標層的鉆遇率，為該礦后續的鉆井工作積累了寶貴的經驗和教訓[3]。

3.在該技術的應用過程中，需注意該技術對于落差較大的斷層，需明確優化技術流程，以合理提升技術運用能力，使其達到全面防治水害的效果。

3.2 智能技術提升防治成效

如下提出了基于人工智能的煤礦防治水害技術，由此發揮科技轉化成果，并明確煤礦水害防治解決措施，由此對煤礦水害痛點問題進行分析處理，最終保障煤礦工作達到安全性、穩定性的實際要求。

1.智能綜合勘探，保障探放水工程質量。綜合勘察方法是保證礦井探、放水工程質量的重要保證。對礦山地質進行探明，可以對老空積水情況、含水層的富水情況進行明確，在事前保障后續所進行的開采工序達到安全、穩定的效果。從地質學層面上防止水破壞。該系統能夠對地球物理成果進行分析，并對顯示地球物理成果圖的異常區域進行采集，由此從地質層次上避免煤礦水害的發生。

并且該系統在通過物探技術成果后，還可集中展示出地球物理成果圖的異常區域中，編寫具有針對性地探放水設計，利用輔助設計工具，由此準確有效地輸出一組科學、高效的鉆探參數，在此可提升設計精度，合理地安排探測工作，在鉆探的過程中，還可對鉆孔深度、鉆進速度、鉆探時間等相關參數進行識別。并且在利用鉆孔測井分析儀，將其與孔內窺鏡相結合后可真實地了解到工作面前方的地質結構、采空區等情況，在此基礎上，對井筒內的巖性柱結構進行詳細的分析，以達到安全探測、安全開采的效果與目的[4]。

2.全流程智能管理，提高防治水工作科技水平。對“探放水”過程中的設計、規劃、實施、驗收、分析和總結等關鍵環節進行智能管理，在明確智能管理節點后，還需在“探放水”施工項目中，利用人工智能的機器視覺技術，對施工項目中的有關參數進行上傳與處理，在通過自動化識別技術完成對鉆進鉆桿數量的確定后，還需明確鉆孔深度，并通過測井分析儀的數據，對孔內煤巖性、孔內窺鏡、終孔位置等信息進行掌握。由此實現自動化、高精度化的鉆探作業，并且在全過程分析、處理以及管控過程中，通過智能化技術軟件的運用可避免出現煤礦探放水以及少探、少檢、漏檢的現象，在智能化技術軟件準確高效地運用下還可保障工程資料的可信度，由此為打鉆工程質量提供基礎，并積極落實有關的探放水措施，進而減少煤礦水害的發生。此外，它還提供了探放水智能監測系統的移動應用服務，在該服務下可確保達到探放水智能檢測系統的應用移動服務效果，并且可為管理人員提供了隨時訪問的系統，以便其可隨時關注到探放水作業完成情況，并分級推送好有關鉆取、開采等效益[5]。

3.能夠應急救援，提高事故處理能力。在發生煤礦水害時，智能技術軟件應急救援系統可基于應急管理預案做好有關的快速處置等工作任務，并進行早期的快速處理，將井下巷道的避洪和撤離路線用3D 地圖顯示出來。在此過程中，可結合事故地點定位、人員定位、工作面環境數據監測等數據為基礎，事故發生時間、事故發生時井下人員、當前人員、出井人員、留守人員等重要參數，供決策人員參考。除此之外，本系統還將軟件和硬件相結合，將井上和下兩個部分連通起來，可以進行一鍵報警，并利用傳感器來識別災害類型，由此達到保證第一時間發現、報告、處理的效果。

3.3 做好有關管理工作

首先，需建立健全完善的防治煤礦水害機構，還需充分落實有關的防治技術，加強防災減災工作，做好防治水資料；成立“三專”、防水專業機構；建立并健全各種和各級管理制度以及崗位責任制，將其付諸實施；將過去的水文地質資料歸檔，并持續對各種水文地質資料和圖件進行改進，由此為后續防治更為嚴重或歷史性煤礦水害提供基礎的科學依據與資料。同時，在雨季來臨之際，應加大“雨季三防”的力度，并做好相關的數據及規劃對策。

其次，需加大對作業人員的培訓力度，在增強其水資源的保護意識和技術實施能力后，應確保所有作業人員都可對煤礦水害有較強的防治意識。經過培訓，可以讓作業人員樹立起煤礦的防治水理念，同時也提升了其防治水害的根本能力，使其可預防與掌握有關的煤礦水害處理辦法與水害預兆等。

3.4 做好煤礦水文地質勘探

地下水是一種特殊的生態系統，它的分布、補給和排泄過程與其周圍的環境密切相關。所以，在開展水文地質勘查時，工作人員應對測區內的地下水展開仔細的觀察和記錄，并根據其實際情況，繪制出地貌和地質剖面圖。針對地下水天然露頭（如泉眼、沼澤、濕地等）和人工露頭（如礦井、坑道等）均需進行統一編號，并以對應標志進行準確標識。

1.地表水調查。在沒有水文站的小河流、湖泊等地方，要對地面上的水位、排水量、水質、水溫和含沙量進行現場測量，并通過走訪水利工作者和當地群眾了解地表水的動態變化。對于設有水文站的地方，需對表面水體進行調查，并全面收集相關的數據，完成分析和整理工作。同時，對地表水資源的開發利用情況以及與地下水的關系進行深入的調查與研究。

2.地下水露頭的調查。地下水露頭是地下水位變化最直接的體現，因此，對該地區進行詳細的地質調查顯得尤為重要。在實地調查中，地下水露頭是地下水位變化最直接的體現。所以，對這一區域進行詳細的地質考察是非常必要的。在實地考察時，還應選擇有代表性的位置，盡可能多地使用地下水的露頭點進行水文地質剖面的繪制工作，由此保障水文地質調查數據結果的有效性。

4 結語

綜上所述，通過分析水文地質對煤礦水患災害的防治措施以及影響關系可以看出，在防治煤礦水害過程中需結合實際的勘察以及有關的技術處理，由此減少水害事故的發生，且保障煤礦開采工作可如期進行，而對于煤礦開采方面還需注意有關開采技術的改進、優化與提升，由此保障煤礦開采效率，確保煤礦開采工作可安全、穩定地進行。