淺談采礦工程對(duì)礦井水文的影響與防治水措施

朱順華

摘 要：企業(yè)采礦工程是獲得礦藏資源的重要途徑，然而采礦工程在施工時(shí)也會(huì)對(duì)礦井水文產(chǎn)生一定影響。由于地質(zhì)構(gòu)造與采礦方法的不同，對(duì)礦井甚至整個(gè)礦區(qū)的水文狀況產(chǎn)生的影響也會(huì)不同，而這些影響就足以對(duì)采掘生產(chǎn)工作造成威脅和影響。文章就針對(duì)采礦工程對(duì)礦井水文的影響展開討論，并提出相應(yīng)的防治水措施。

關(guān)鍵詞：采礦工程；礦井水文；防治水措施

采礦工程在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)礦井水文環(huán)境造成一些變化和影響，這些變化與影響有利有弊。企業(yè)應(yīng)針對(duì)這些變化和影響進(jìn)行深度的分析，充分認(rèn)識(shí)到這些變化會(huì)給工程的建設(shè)帶來(lái)怎樣的后果以及對(duì)礦區(qū)生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等方面造成的影響。

1 采礦工程對(duì)礦井水文造成的影響及相關(guān)因素的分析

1.1 采礦工程對(duì)礦井水文造成的影響

有利影響：采礦工程的進(jìn)行使煤頂板砂巖水幾乎處于疏干的狀態(tài)，在開采過(guò)程中幾乎不用考慮水害方面的問題；采礦工程的進(jìn)行造成第四系下組的下段水位大幅度下降，有利于提高厚薄煤層的開采上限，還有利于原本防水煤柱壓滯煤炭的開采；采礦活動(dòng)的進(jìn)行引起了十灰和十四灰水位的大幅度下降，降低了承壓含水層和采掘工作面水量的水壓，在很大程度上減少了重大突水事故出現(xiàn)的可能。

不利影響：大面積的采礦活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)的大面積積水，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)形成一定的安全隱患；采礦活動(dòng)的進(jìn)行會(huì)引起第四系“三含”含水層的水位大幅度下降，井壁也會(huì)因承受不了來(lái)自垂向的巨大壓力而導(dǎo)致井壁破裂。針對(duì)這些不利影響，可以相應(yīng)地制定一些解決對(duì)策，如加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)積水的排查分析，提前對(duì)形成的積水進(jìn)行排放；加強(qiáng)對(duì)地下水水位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，為水害的發(fā)生及防治提供真實(shí)可靠的依據(jù)；嚴(yán)格執(zhí)行在開礦前探查分析的工作，待分析結(jié)果可行時(shí)再進(jìn)行采礦工程施工，盡量避免由于斷水層導(dǎo)水而引發(fā)突水事故的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 具體影響因素及分析

1.2.1 導(dǎo)水和層間滑動(dòng)構(gòu)造的關(guān)系。層間滑動(dòng)構(gòu)造指的是巖層在受重力與地質(zhì)力的作用下，沿層里棉或某些巖層界面發(fā)生滑動(dòng)的地質(zhì)構(gòu)造。層間滑動(dòng)構(gòu)造對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)造成的主要影響有：層間滑動(dòng)構(gòu)造所形成的“二合頂”、“層頂”現(xiàn)象以及煤脈、煤刺、煤包、煤楔等破壞了煤層的結(jié)構(gòu)，改變了煤層的厚度以及破壞了頂板完整性；層間滑動(dòng)還經(jīng)常致使煤層變厚、變薄或形成無(wú)煤帶，這就給煤礦回采帶來(lái)了麻煩；當(dāng)一些巖層在硬度差別很大的情況下相觸時(shí)，因軟巖層具有很好的隔水效果且這些軟巖層還處于滑動(dòng)構(gòu)造的發(fā)育段，這時(shí)發(fā)生巖層滑動(dòng)就會(huì)對(duì)巖層的隔水性及完整性造成破壞；發(fā)生層間滑動(dòng)時(shí)，處于滑面附近地帶的煤脆弱易碎且光澤比較暗沉，甚至由滑面向外出現(xiàn)碎粒煤、粉煤以及裂煤等構(gòu)造煤，不僅降低了煤炭的質(zhì)量，還對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成了一定的影響。

1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層頂板突水造成的影響。因賦存條件及煤層頂?shù)装宓膸r性等因素的關(guān)系，整個(gè)開采礦區(qū)的主要充水水源就是紅層水和煤頂、底板砂巖水，而煤層頂板水會(huì)對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)及安全產(chǎn)生巨大的影響。

關(guān)于工作面會(huì)不會(huì)發(fā)生突水事故，其主要影響因素在于頂板冒裂帶的高度內(nèi)是否存在水體，是否存在這些水體主要取決于是否具有良好的匯水條件以及裂隙含水空間，而斷裂及褶皺等地質(zhì)構(gòu)造正是影響此兩項(xiàng)因素的主要原因。所以，煤頂板突水與地質(zhì)構(gòu)造有直接聯(lián)系。

1.2.3 斷層活化會(huì)對(duì)煤層頂板突水造成影響。煤層頂板和其頂部的侏羅紀(jì)紅層之間的距離約是60m～220m，在回采的過(guò)程中，大多數(shù)工作面水量都比較少或未發(fā)生過(guò)紅層突水現(xiàn)象。但一些工作面發(fā)生了紅層突水，究其原因，可能是因?yàn)椴傻V影響了工作面導(dǎo)致斷層活化，使冒落帶高度增高，從而使紅層含水層被導(dǎo)通所致。

2 防治水措施

2.1 利用流量測(cè)井法來(lái)測(cè)定砂礫層的滲透系數(shù)

目前我國(guó)普遍用室內(nèi)滲透試驗(yàn)法和抽水試驗(yàn)法來(lái)獲得砂礫層滲透系數(shù)，這兩種方法存在著一定缺陷，所以在在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)采用流量測(cè)井法更加準(zhǔn)確求出砂礫層各層滲透系數(shù)。

采用XY-II（L）多功能流速儀對(duì)井液的流速進(jìn)行測(cè)量，利用點(diǎn)測(cè)法每隔一米形成一個(gè)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)測(cè)點(diǎn)都反復(fù)進(jìn)行測(cè)量，且重復(fù)測(cè)量值的誤差要求小于或等于5%。把各點(diǎn)流速值與包網(wǎng)過(guò)濾器內(nèi)截面積相乘就可以得到該測(cè)點(diǎn)的流速值。在進(jìn)行注水工作之前測(cè)到的孔內(nèi)流量數(shù)據(jù)就是在自然狀態(tài)之下孔內(nèi)各個(gè)水層間在軸向上的水量交換狀況，再根據(jù)水頭的抬高值就可以得到各層的滲透系數(shù)。這種方法可以更加精確地對(duì)隔水層、含水層、進(jìn)行劃分及細(xì)分，同時(shí)還可以獲得每個(gè)小分層的滲透系數(shù)，比抽水試驗(yàn)法精確度更高，以此獲得的數(shù)據(jù)更加可靠。

2.2 底板突水研究和防治措施

煤礦下組的煤勘探程度比較低，尤其是水文地質(zhì)的勘探程度更低，在目前現(xiàn)有的資料下無(wú)法滿足設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面的需要。為了能夠更好地勘察水文地質(zhì)條件和下組煤層的賦存條件，查明十灰?guī)r與十四灰?guī)r以及奧陶系灰?guī)r水文地質(zhì)方面的特性，還有富水性、水位及奧灰水和十四灰水的聯(lián)系。在十四灰水沉缺的礦區(qū)，底板隔水巖組由于缺乏具有高強(qiáng)度起骨架作用，因而導(dǎo)致了該地層的薄弱，這就要求在采礦之前注意采取一些防治的措施，否則就有可能發(fā)生突水事故。具體防治水措施如下：

2.2.1 進(jìn)行井下探放水。依據(jù)“礦井水文地質(zhì)規(guī)程”的各項(xiàng)要求，煤層頂板的倒水裂隙范圍之內(nèi)如果有含水層分布時(shí)必須要防探頂板水。十六煤層的直接頂板就是是下組煤的十灰?guī)r含水層，煤層冒落帶開采范圍內(nèi)，要求放水孔盡最大限度地與地質(zhì)構(gòu)造條件進(jìn)行結(jié)合，并將其設(shè)置在疏水效果良好的部位。據(jù)煤礦資料記載，裁決過(guò)程中確實(shí)出現(xiàn)過(guò)突水的例子，所以的那個(gè)采掘工程進(jìn)入到了破碎帶或斷層、裂隙發(fā)育地段的時(shí)候必須進(jìn)行超前探水和打鉆防水的工作。

2.2.2 合理有效地對(duì)十四灰水進(jìn)行疏放。如果發(fā)生了某點(diǎn)面水量越疏越大的情況，那么此點(diǎn)面附近必然存在越流補(bǔ)給的現(xiàn)象。針對(duì)這個(gè)問題，必須要找出來(lái)水通道，堵住來(lái)水源頭，然后再進(jìn)行水流疏放。降壓疏水工作要合理有度，只要把水壓降到安全線之下就可以了，對(duì)于突水系數(shù)的計(jì)算，要求必須用十四灰最小實(shí)測(cè)層間距和本塊段煤層，結(jié)合是否存在地板破壞和斷裂構(gòu)造破壞等情況進(jìn)行綜合評(píng)估。

2.2.3 對(duì)奧灰水實(shí)行“避”“堵”工作。對(duì)于出現(xiàn)的奧灰出水點(diǎn)或者補(bǔ)給通道，應(yīng)當(dāng)查明原因，在技術(shù)可行、安全可靠以及經(jīng)濟(jì)合理的前提之下，對(duì)其進(jìn)行注漿封堵或者不觸動(dòng)煤巖柱，從根本上解決奧灰水方面的問題。

2.3 頂板突水的防治要點(diǎn)

首先，利用專用的泄水巷排除采空區(qū)積水，其一端與工作面回采巷道的最低處溝通，另一端與水平大巷或其他開拓巷道溝通，從里到外最好實(shí)現(xiàn)自流，實(shí)現(xiàn)“預(yù)防為主、有水早泄”。其次，對(duì)采區(qū)范圍內(nèi)的相關(guān)頂板進(jìn)行提前疏水降壓。煤層開采過(guò)程中，從采區(qū)巷道頂板打疏水孔，然后對(duì)其進(jìn)行防水降壓。其具體選擇的位置，應(yīng)當(dāng)在最前面的低洼、裂縫位置，并且最大限度地進(jìn)行疏量，從而擴(kuò)大影響半徑，通過(guò)優(yōu)化采掘部署，減少同期對(duì)頂?shù)装宓钠茐某潭取?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

采礦工程對(duì)礦井水文的影響是一個(gè)長(zhǎng)期而值得深思的問題，有關(guān)企業(yè)在進(jìn)行施工時(shí)一定要考慮到各方面的影響因素，切實(shí)提高采礦工程對(duì)礦井水文的有利影響，減少其不利的一面。于此同時(shí)，在防治水措施方面，要充分做好上述三個(gè)方面的內(nèi)容和措施，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下進(jìn)行細(xì)致的科學(xué)研究，從根本上確保企業(yè)生產(chǎn)的安全和高效。

參考文獻(xiàn)

[1]李吳波，吳周洪，蔣玲，向新濤，張世林，張文武.大型綜采礦井水文地質(zhì)類型劃分探析[J].山西科技，2013，01：37-41.

[2]趙寶峰.基于AHP-模糊綜合評(píng)判法的礦井水害威脅程度研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，03：231-234.

[3]許福美，雷芳芳，吳志杰，吳超凡.頂峰山礦區(qū)水文地質(zhì)特征與防治水措施[J].科技導(dǎo)報(bào)，2011，15：66-69.