煤礦井下防治水措施

張和平，張海峰

河南省煤層氣平頂山裕隆能源有限公司，河南平頂山 467000

1 概述

煤礦水害是礦井生產(chǎn)過程中常見的一種災(zāi)害，其中以井下水患發(fā)生最為頻繁、影響最為嚴(yán)重，輕則降低礦井生產(chǎn)效率，重則造成影響生命安全的惡性事故。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤礦開采量日益提高，安全事故也頻頻發(fā)生，其中不乏因煤礦水害而引起的事故。煤礦水害已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了煤礦的發(fā)展，因此防治井下水害已經(jīng)成了煤礦安全工作的當(dāng)務(wù)之急。

煤礦井下防治水工作主要包括兩個方面，一方面是預(yù)防，未雨綢繆，防患于未然；另外一方面是治理，亡羊補(bǔ)牢，對已經(jīng)發(fā)生的水患進(jìn)行綜合性的治理和疏導(dǎo)。水患預(yù)防技術(shù)可分為探測、預(yù)測、檢測3個環(huán)節(jié)，探測環(huán)節(jié)主要是利用各種物理、化學(xué)等手段對礦井的地理環(huán)境、水質(zhì)狀況等參數(shù)進(jìn)行測定并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；預(yù)測環(huán)節(jié)則是利用已有的理論知識和探測數(shù)據(jù)分析水害發(fā)生的可能性；監(jiān)測則是實時的預(yù)測，對礦井進(jìn)行監(jiān)控，及時對水害發(fā)出預(yù)警信號。而水患治理技術(shù)則包括疏放水、截水、注漿堵水三種方法，通過礦井和水害情況的分析，選擇恰當(dāng)?shù)闹卫砑夹g(shù)。由于含水層的層次結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，展布范圍較廣，富水性很不均一，尤其對于巨厚的灰?guī)r含水層和多層薄層灰?guī)r含水層其含水介質(zhì)差異性非常明顯，查明強(qiáng)徑流帶則是做好防治水工作的前提條件。同時，合理、有效的方法又是指導(dǎo)安全工作的有力武器，因此，只有不斷探索和開發(fā)煤礦防治水實用、有效的技術(shù)方法，研制高精度的探測儀器才能有效防范煤礦水害的發(fā)生

2 礦井防治水主要技術(shù)措施

礦井防治水技術(shù)措施可以分為預(yù)防和治理兩個方面。預(yù)防又可以分為勘察、觀測、探水三個部分，利用探測、預(yù)測、監(jiān)測等技術(shù)手段，預(yù)防井下水害發(fā)生。而治理可以分為疏放水、截水、注漿堵水這三個技術(shù)措施，主要是在水害發(fā)生后對水災(zāi)進(jìn)行治理。兩者都是防治水不可或缺的手段，礦井防治水技術(shù)的關(guān)鍵，在于查清礦井、采區(qū)及工作面的充水水源和導(dǎo)水通道。目前，通過應(yīng)用水化學(xué)探測技術(shù)（包括放水試驗、氧化還原電位、環(huán)境同位素、氡氣測定、水化學(xué)組分及微量元素測定等技術(shù)）和井下物探技術(shù)（主要包括瞬變電磁技術(shù)、直流電法技術(shù)、音頻電透技術(shù)、無線電波坑透技術(shù)、瑞利波技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)等）來探測充水水源和充水通道，取得了較好的效果。

1）勘察。為了預(yù)防水害的發(fā)生，有必要查明充水水源和通道。一般說來，要勘查的主要有以下幾個方面：

（1）含水層、隔水層和沖擊層的位置、數(shù)量、厚度，各分層的含水性、涌水性及透水性；

（2）裂隙和斷層的調(diào)查數(shù)據(jù)，包括斷層和裂隙的位置、錯動距離、延伸長度、破碎帶范圍、含水情況和導(dǎo)水性能；

（3）調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況，觀測因回采而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動對涌水量的影響；

（4）查明地表水體的分布、水量和補(bǔ)給、排泄條件；

（5）開采過程中，圍巖破壞及地表塌陷情況。觀測巖層垮落帶、斷裂帶、沉降彎曲帶的高度及其對涌水的影響。

2）觀測。主要指水文觀測，通過對井下水防治關(guān)鍵因素的分析，得出水文觀測的主要信息源，收集和處理各項水文監(jiān)控數(shù)據(jù)。

（1）收集礦井所在地的氣象數(shù)據(jù)和河流水文地質(zhì)資料，并查明地表水體的分布、水量的補(bǔ)給、排泄條件；

（2）通過探水鉆孔和水文觀測孔，觀測各種地下水源的水位、水壓和水量變化，分析水質(zhì)，查明礦井水的來源及其補(bǔ)給關(guān)系；

（3）對礦井的涌水量和其季節(jié)變化規(guī)律進(jìn)行觀測，建立圖表分析機(jī)制和數(shù)據(jù)處理模型。

3）探水。在井下安全工作中，在接近工作面采空積水區(qū)或接近未封閉又可能突水的鉆孔時，必須探放水。由于井下生產(chǎn)面臨著錯綜復(fù)雜的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，由于勘探手段和客觀認(rèn)識能力的限制使得無法對井下情況做到了如指掌，因此必然會存在著很多無法判斷會否發(fā)生水害的區(qū)域，存在著不確定性和未知性。因此在采掘施工的過程中，遇到了疑問區(qū)要采取相應(yīng)的探水措施，使用超前鉆探技術(shù)，提前探明水源位置、水壓、水量及其與開采煤層的距離，以了解清楚地質(zhì)和水患的情況，方便采取相應(yīng)的措施，防患于未然，防治水害。

4）疏放水。對水害的源頭進(jìn)行詳細(xì)的檢測和探查之后，可以根據(jù)不同的水源采取對應(yīng)的疏放水解決辦法，對于影響煤井安全生產(chǎn)的水源進(jìn)行疏放是防治井下水害的最積極、最有效的措施，能夠直接消除水害的根源，治標(biāo)又治本。

5）截水。在對水害源頭有一個較為系統(tǒng)、清晰的調(diào)查結(jié)果之后，假如不適合采取疏放水措施，比如現(xiàn)場的條件不允許疏放水或者雖能放水但不合理時，可以適當(dāng)利用阻隔水源的技術(shù)手段來解決水患。防水墻、防水閘門、防水煤（巖）柱等設(shè)施能夠有效地永久或臨時性地截住水源，使得工作面與涌水區(qū)隔離開來，避免使局部地區(qū)涌水影響到采煤工作的正常進(jìn)行。設(shè)立防水隔離煤柱就是其中非常重要的一個防治水措施。在煤層與含水層或含水帶的接觸地段，預(yù)留一定寬度的煤層不采，使工作面與地下水源保持一定距離，這種預(yù)留不采的煤層，稱為防水隔離煤柱，井下留設(shè)防水隔離煤柱，可以阻止地下水涌入礦井，同時還可以防止瓦斯與火災(zāi)事故漫延。

6）注漿堵水。通過鉆孔把堵水材料壓入地層的裂隙、溶洞或斷層破碎帶，利用漿液本身的材料特性，填補(bǔ)空隙和坑洞，以堵住涌水道防治水源與工作面接觸。注漿堵水直接封鎖了水源涌水的渠道，因而能達(dá)到較好的效果，是防止礦井涌水行之有效的措施。因此，注漿堵水技術(shù)受到煤礦安全工作者的歡迎，這項技術(shù)應(yīng)用于礦山已有上百年歷史。自從傳入中國以來，得到了較快的發(fā)展，注漿技術(shù)日新月異，呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的情景。國內(nèi)的注漿防水技術(shù)已經(jīng)逐步達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

3 結(jié)論

通過對煤礦井下水害的特征分析，就可以總結(jié)出防治水的經(jīng)驗，然后再采取科學(xué)有效的預(yù)防措施，那么安全開采是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。

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