复杂水文地质条件下矿井水害综合防治技术研究

复杂水文地质条件下矿井水害综合防治技术研究

赵燕燕

河南省资源环境调查四院 450016

摘要：矿井水害一直是矿井灾害事故预防的重点，近年来随着科学技术的发展及法律法规的完善，矿井水灾发生的次数及规模得到有效的控制。矿井防治水技术的发展给矿井水害防治提供了技术保障。目前，矿井防治水的重点工作主要集中在井下，特别是构造中的裂隙水和灰岩中的孔隙水，特别是煤矿岩溶水区域治理方面，研究了华北型煤田底板岩溶水害区域治理关键技术，针对华北煤田底板岩溶水害，构建了地面顺层治理与井下穿层治理相结合的底板岩溶水害多层“三维立体”区域综合治理新模式，取得了良好的治理效果。

关键词：复杂水文地质;矿井水害;综合防治技术;

引言

综采工作面瓦斯、水害以及顶板支护效果等决定着煤矿生产的安全性。其中，水害事故在煤矿生产中不可避免，其不仅会对工作面人员的安全造成威胁。而且，矿井水害事故还会导致多种环境负效应，制约工作面煤炭的高效开采。因此，在实际生产中应采取合理发生的水害防治措施。本文着重研究了矿井水害的发生机理，并针对性地提出相关防治措施。

1煤矿水害的发生原因分析

1.1矿井水来源不明

很多矿井水害的发生多与矿井水来源不明有关。很多时候，不能搞清矿井水的来源，只能通过排水来进行水害防治。这种方法虽然能在短时间起作用，但长远来看存在较大的安全隐患。造成这种情况的原因有两方面：a)很多煤矿的水文地质勘探技术落后，导致勘探的结果有限；b)缺乏专业的水文地质勘探人员，无法根据勘探数据进行准确判断。因此，搞清矿井水的来源对于矿井水害防治十分重要。在防治水开展过程中，准确的水文地质资料是防治水成功的关键。然而很多煤矿水文地质资料的准确性较差，一方面是由于未充分认识到水文地质资料的重要性而采取了粗略的勘探方式，另一方面可能是由于未充分考虑到水文地质资料的时效性，即在开采过程中水源会随着开采条件的变化而改变。

1.2缺乏有效的防治水理论

对煤矿水害发生的条件和机理的准确认识是煤矿防治水成功的关键。然而，现在缺乏有效的防治水理论。这是由于：a)煤矿水害发生的原因是多方面的且类型不同，这使得很难系统地掌握煤矿水害的发生机理。b)在开采条件发生改变时，水的流动方式和赋存方式也会发生改变，使得分析煤矿的水害存在较大的困难。此外，地质条件的复杂性是难以形成有效的矿井水害防治理论的主要原因。如果不清楚矿井水害的发生机理，那么水害防治很难有实际的效果，甚至会诱发一些矿井水害。

2煤矿综合防治水技术分析

2.1水害防治体系

矿井水灾防治体系的构建有助于控制水害事故的发生，能够为煤矿安全开采及技术转型提供相关理论指导，对防治体系的深入研究具有重要意义。目前，我国对此已进行了大量研究，大致可以分为矿井水灾防治技术体系和矿井水灾防治管理体系两方面。然而由于实际矿山地质条件及考虑角度不同等因素，各体系之间存在差异。地表水害防治技术体系和地下水害立体防治技术体系属于两类典型防治子体系。经过实际案例分析，该立体防治技术体系在煤矿水害防治上能得到较好的应用。

2.2矿井水害分类治理

煤矿水害有多种类型，在进行防治时要根据水害的类型采取合适的防治措施。例如，对于陷落柱的涌水异常情况，在勘探时应查明陷落柱的具体情况，并制订合理的施工方案，可通过注浆的方式对陷落柱的导水进行治理。防治水措施主要可分为地面防治水措施和井下防治水措施。对于地面防治水应做到以下几点：a)要做好井口的防洪。对于井口位置处于低洼区的情况，应对井口进行加高，确保井口位置高于历来洪水的最高水位，还应避免雨水落入井口。b)防治渗水情况的发生。很多煤矿附近都有河流，河流的水会向矿井内渗流，对于这种情况，要标记渗水的位置，并采用注浆的方法进行堵水。c)抽干矿区周围废弃采空区的积水。采矿区积水是诱发煤矿水害的重要因素，若矿区周围有长时间废弃的采空区，应查明水情并做好抽水施工。对于井下防治水应该做好以下几点：a)在进行煤层开采时，工作面要与含水层之间预留足够的距离，以免煤层开采时隔水层破裂。b)设置合理宽度的防水隔离煤柱，通过把防水隔离煤柱设置到煤层与含水层之间，将煤层与含水层区分开来，从而预防水流入煤层，最终有效确保煤层的安全性。c)设计合理的排水系统。在进行排水系统设计时要参考矿井的最大涌水量和最小涌水量，选择合理的水仓及水泵。d)选择合适的井下防治水技术，对于水害严重的区域，应采用注浆的方式进行堵水。

2.3钻孔窥视

在瞬变电磁检测的基础上，对煤柱注浆加固区域采用钻孔窥视的方法检验注浆效果。通过钻孔窥视发现，注浆加固前，煤体较为破碎，很多区域存在较大裂隙，在施工过程中出现卡钻和塌孔现象。注浆后，钻孔钻进顺利，且在钻孔中未发现较大的裂隙，注浆材料和煤体黏结紧密。由此可见，注浆材料和工艺能够较好的加固煤体，起到较好的注浆堵水效果。注浆效果检测结果表明，本次注浆加固工程取得较好的效果，采用的方案、材料、和工艺能够较好的解决涌水对矿井安全带来的隐患，保证矿井正常安全回采。

2.4矿井水源综合探测

为了对矿井水害进行有效防治，应该做好矿区水文地质勘探工作，探明矿井水的来源及可能发生水害的地点。这就要求在水文地质勘探时，对矿区进行现场全面探测，找出矿区内的含水地层及导水地质构造特征。具体应做好以下两方面工作：a)在矿井开采设计之前，水文地质勘探人员需要采用综合探测方法对矿区范围内的地质构造，特别是地质构造异常区进行全面探测，并根据勘探结果编制水文地质资料，要重点阐明可能发生的水害及其特征。b)采用物探方法对矿区内的导水构造进行精确探测，确定其危险性。在探查时可采用瞬变电磁法探测导水带，并采用钻探方法查明异常区的水情，从而为编制防治水措施提供一定的参考。

3讨论与展望

不同类型的水害决定着不同防治措施的选取和实施。在煤矿水害分类研究方面，前人的分类依据多集中于充水水源不同，相关依据尚需完善。矿井水害分类属于系统分类工程。类型划分离不开对相关案例和现场数据的统计分析以及相关科学理论指导[6]。因此，加强对分类依据的基础理论研究和相关数据统计研究，将定性与定量方法相结合，同时考虑划分类别的全面性和系统性，将有助于今后的矿井水害分类研究。此外，目前对矿井突水机理分析尚不完全，无法很好解释井下的突水现象[21]，限制了对水害类型的划分。今后可考虑将物理模拟方法与突水研究相结合，更深入研究解释矿井突水机制，为水害分类提供理论依据。井下水害发生原因复杂多样，相关原因分析对于后续的防治措施具有关键性作用。在煤矿水害致因的研究方面，前人多采用定性分析和事故树理论，而事故树的构建受到较多客观因素影响，因人而异。今后对此方面的研究可进一步结合数学分析方法，从定性转为定量或将两者相结合，更进一步探索煤矿水害事故发生的原因。

结束语

矿井水害是煤矿生产中经验遇到的一类灾害，其不仅影响煤矿的正常生产，还威胁到工人的生命安全。为保证工作面的安全生产需结合实际情况采取有效的水害防治措施。

参考文献

[1]申绍锋.矿井水害发生机理及防治技术研究[J].山西化工,2021,41(02):80-81+84.

[2]李勇智.煤矿开采中综合防治水技术的分析[J].能源与节能,2021(03):172-173.

[3]王兆欣.煤矿开采中综合防治水技术的应用研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2019(12):157-158.

[4]高延桐.煤矿开采中综合防治水技术的应用[J].化工管理,2019(02):207.