煤礦防治水的基本原理和方法以及管理

安俊孝

摘要：礦井水害是重大礦井自然災(zāi)害之一，多數(shù)水害事故的發(fā)生就是由于防治水管理上的漏洞或方法的不完善，因此，若要提高煤礦生產(chǎn)的安全性，則需要加強(qiáng)煤礦防治水技術(shù)管理，應(yīng)用正確方法來防治煤礦水害，保證煤礦安全。本文從煤礦防止水管理工作中存在的問題出發(fā)，提出煤礦防止水采取的方法，并對防水原理進(jìn)行了分類；希望通過本文的研究，能給廣大煤礦防止水工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦防治水；水害；技術(shù)管理；基本原理

礦井內(nèi)發(fā)生突然的涌水或涌水量超出正常排水能力從而造成水患的情況，統(tǒng)稱為礦井水災(zāi)。一旦發(fā)生礦井水災(zāi)，一方面會使生產(chǎn)環(huán)境惡化，破壞正常的生產(chǎn)程序，阻礙礦井作業(yè)的運(yùn)行；另一方面也造成了國家財產(chǎn)與資源的不必要損失，影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，甚至造成人員傷亡的事故。我國于2009年開始施行新頒布的《煤礦防治水規(guī)定》，旨在規(guī)范礦井防治水操作安全，確保礦井內(nèi)對水災(zāi)及時預(yù)防，避免發(fā)生災(zāi)害。

1、煤礦防治水在管理工作中存在的問題

1.1 地質(zhì)勘查存在疏漏

煤礦水害在我國礦井災(zāi)害中屬于多發(fā)災(zāi)害，這種災(zāi)害一般具有較為明顯的規(guī)律性，煤礦水災(zāi)一般在中小型煤礦中呈多發(fā)狀況，尤其以小型煤礦為主，大型煤礦較之來說其水害事故的頻率要明顯低于小型煤礦。這主要是由于在實際生產(chǎn)經(jīng)營過程中，小型煤礦往往受到多方面因素的限制，例如資金不足、規(guī)模小、技術(shù)不先進(jìn)、政策扶持力度不夠等等，這些情況都會對煤礦的正常生產(chǎn)造成一些不利的影響。一般煤礦企業(yè)在開采前都會對對應(yīng)地的地質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)全面的勘查，對即將建礦地點(diǎn)進(jìn)行深入了解，從而判斷該地點(diǎn)是否符合建礦開采的標(biāo)準(zhǔn)，是否可以進(jìn)行實際開采工作。一些大型煤礦通常具有資金足、技術(shù)高的優(yōu)勢，因此這些企業(yè)可以對即將進(jìn)行建礦的地址進(jìn)行高規(guī)格地質(zhì)勘查工作，而對于一些小型煤礦來說，其主要目的是為盈利，使企業(yè)經(jīng)營利潤最大化，這樣一來就容易忽視對地質(zhì)的勘探，這就使得煤礦工人在進(jìn)行開采工作時難以充分了解煤礦的地質(zhì)條件，更難以預(yù)防可能出現(xiàn)的安全問題，一旦發(fā)生事故，就會造成企業(yè)及人身安全的極大損失。

1.2 基礎(chǔ)工程質(zhì)量不符標(biāo)準(zhǔn)

煤礦開采的關(guān)鍵就是煤礦的基礎(chǔ)工程，也是煤礦投入生產(chǎn)的重要部分，針對我國目前煤礦建設(shè)的基礎(chǔ)工程質(zhì)量來說，還是有相當(dāng)一部分煤礦企業(yè)在開展基礎(chǔ)工程建設(shè)的過程中存在著弊病與不足，這就為煤礦水害的發(fā)生埋下了安全隱患，從而增大了煤礦的防治水工作難度。

1.2.1 工程設(shè)計存在弊端

煤礦基礎(chǔ)工程建設(shè)與一般工程建設(shè)相同，都需要首先對工程進(jìn)行設(shè)計，要明確設(shè)計圖紙之后才可以開始施工。煤礦的工作區(qū)域主要是在地下，由于設(shè)計人員對地下實際情況缺乏深入了解，常常就會使設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，從而造成設(shè)計與實際存在差異，基礎(chǔ)工程也就出現(xiàn)了弊端，煤礦的防水性也就被大大削弱。

1.2.2 工程建設(shè)違反國家標(biāo)準(zhǔn)

我國對煤礦基礎(chǔ)工程建設(shè)有嚴(yán)格規(guī)定，從施工的各個方面都有著極為細(xì)致的要求，例如施工的材料、質(zhì)量和類型等方面。而一些煤礦企業(yè)在實際工作過程中，往往會追求更快的工期、更少的成本、更高的利潤等而違反我國對煤礦基礎(chǔ)工程建設(shè)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，這就會使得井下工程出現(xiàn)質(zhì)量問題，從而為井下水害事故埋下了安全隱患。

1.3 管理工作存在漏洞

煤礦開采工作復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)，安全管理工作更是尤為重要，而煤礦防治水工作就是煤礦安全管理工作的其中一個類型，通過實際走訪部分煤礦，我們不難發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)一部分煤礦在防治水管理上都存在一定漏洞，使得防治水實際工作中難以真正實現(xiàn)完滿效果。

1.3.1 管理制度有缺失

管理制度的不健全會導(dǎo)致煤礦防治水管理工作存在不規(guī)范性，也會在實際工作過程中使工作人員對工程的管理力度難以加強(qiáng)，使管理效果大打折扣，造成管理漏洞與缺失。

1.3.2 管理人員專業(yè)程度不夠

煤礦防治水管理工作不單單是簡單的管理工作，不但要求管理人員具備充分的管理方面知識，還要求人員要對開采過程中防治水工作有充分了解，以及時處理實際工作中遇到的防治水方面的問題，由于部分企業(yè)對管理人員專業(yè)素養(yǎng)的重視程度參差不齊，導(dǎo)致很多企業(yè)中煤礦防治水管理人員的專業(yè)程度較低，無法保證煤礦防治水管理工作的高水平高質(zhì)量，一些管理人員甚至對煤礦防治水工作細(xì)節(jié)了解甚少，無法深入管理煤礦防治水工作。

1.3.3 風(fēng)險防范意識不足

所謂煤礦防治水工作，應(yīng)當(dāng)以“防”為重中之重，這樣才能避免導(dǎo)致需要“治”的局面，這是安全管理的關(guān)鍵，也是在煤礦開采過程中減少水害問題的最優(yōu)辦法，但由于傳統(tǒng)管理理念根植的限制，部分煤礦企業(yè)并未將風(fēng)險防范意識作為安全管理過程中的首要工作，這就導(dǎo)致煤礦在實際開采工作過程中常常出現(xiàn)水害事故，進(jìn)而導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)癱瘓的局面。

2、煤礦防治水采取的主要方法

煤礦防治水工作主要采取以“防”、“堵”、“排”、“截”綜合治理方案，多方面結(jié)合治理，預(yù)防得當(dāng)，及時治理，共同打造井下安全開采環(huán)境。

2.1煤礦地面防水工作方法

地面防治水主要是以地面修筑的一些防排水工程為主，以對降雨匯集水及地表水大量涌入到工業(yè)廣場起到阻止作用。

2.1.1 防水 井口與建筑場地的選擇要避免受洪水或大量雨水積水的威脅，井口與場地內(nèi)主要建筑物標(biāo)高要高于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位，若由于地形限制因素而使井筒位置難以確認(rèn)，則需要修筑起高臺，進(jìn)而使井口的標(biāo)高高于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位。在處于一些特殊的劣勢條件情況下，例如煤礦區(qū)在受到山洪威脅時，可以在山坡上修筑防洪溝來對山洪進(jìn)行堵截，同時在礦井井口附近迎著水流方向修建防洪堤壩，防止山洪暴發(fā)導(dǎo)致洪水從井口大量灌入井下。

礦井地區(qū)的塌陷包括塌陷深坑和談下龜裂等形式，窯口廢井等形式，要用鉆土和石塊先進(jìn)行堵塞填充，然后壓實。對于大型的坍塌深坑和龜裂地區(qū)，如果填充工程太大或者因為有些自然原因不能進(jìn)行填充時，也可采取現(xiàn)代外國人常用的換裝排水法進(jìn)行防護(hù)，保證雨水不匯集就可以。

對于河水流經(jīng)的礦區(qū)，如確實有漏水情況，并且對礦井安全造成威脅，可在礦區(qū)漏水地區(qū)用黏土，料石或水泥修筑。這種方法多用于流量不大的季節(jié)性河流流經(jīng)礦區(qū)的情況，對于水流量較大的河流，可以采取改道的方法進(jìn)行引流。河流改道雖然可以徹底解決河流對礦區(qū)的安全威脅，但是工程量大，耗資多，還要設(shè)計到當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)等許多問題，所以并不能常常使用，需要認(rèn)真調(diào)查，全面衡量利益后再決定。

2.1.2疏 對礦區(qū)內(nèi)積水集水現(xiàn)象，現(xiàn)代多采用開掘疏水溝的方式將集水排走。如果狂勁四面環(huán)山，積水流不出去可以采用鑿隧道的方式把水引到礦區(qū)外。修筑疏水溝時，不應(yīng)碰觸開煤層和含水層等區(qū)域，一面地表龜裂，地表水下滲。

2.1.3排 地勢低的地區(qū)會產(chǎn)生水排不出去，或者是礦區(qū)梅雨季有河水倒流，針對這樣的現(xiàn)象，如今多用泄洪縱溝處建立水閘的方法設(shè)計排洪站，利用水泵向外排水。

2.1.4截 在井口和工業(yè)場地上方的礦區(qū)，可以在梅雨季前把水位放低，以爭取最大蓄水量，減少礦井的潛在威脅。

如果是在山區(qū)的礦井，應(yīng)該查清狂景區(qū)及其附近的地表水流情況。對地表水流系統(tǒng)的匯水或滲透情況了解后，針對疏水能力和有關(guān)水利工程等方面開展煤礦防水工作。其中山區(qū)多數(shù)以截為主，防止與堵截相結(jié)合，配合建水庫，挖魚鱗坑種樹，挖掘山前順?biāo)疁?，以減少礦區(qū)雨季水流量；山區(qū)外以防為主，防排結(jié)合，在可能往井下漏水的石灰?guī)r周圍建筑溝渠，構(gòu)成防洪包圍圈，并在溝下建立水閘和排水系統(tǒng)，準(zhǔn)備河水倒灌時往外排水。還應(yīng)該多井下有威脅的河流進(jìn)行政治，將河汕優(yōu)改為西河取，將有泥石流危險的流水道下鋪不滲水材料。山區(qū)多以疏為主，疏排結(jié)合，在區(qū)內(nèi)挖中央排水道，建立石頭渠道，在彈下去設(shè)泵站，將積水排除導(dǎo)到礦區(qū)外。

2.2煤礦井下防水方法

井下防水可分為井下防水和疏導(dǎo)式排水兩大類，當(dāng)煤層與水或者含水層有間隔時，適合采用防水措施；當(dāng)煤層離含水層很近或者相接時，應(yīng)采取疏導(dǎo)式排水方法。這類措施從安全角度考慮，疏導(dǎo)式排水比防水更有效，但是費(fèi)用高。因此在玄策防水措施的時候，應(yīng)該具體問題具體分析，權(quán)衡利弊后再做出科學(xué)選擇。

2.2.1合理開采 在狂勁設(shè)計中，要充分考慮礦區(qū)的自然環(huán)境，合理劃分井田，選擇適當(dāng)?shù)拈_采方式。在進(jìn)行礦井布局時，應(yīng)本著先簡單后難的原則，優(yōu)先安排條件好，水量小，易開采的礦區(qū)進(jìn)行才開，一邊開礦一邊積累防水經(jīng)驗，為開采難礦區(qū)做一定準(zhǔn)備工作。

2.2.2設(shè)置防水隔離煤柱 在煤層與含水層相接地區(qū)，要流出一定空間不采煤，使工作面與地下水保持一定距離。這種留下來的煤層即為隔離煤柱，井下設(shè)置隔離煤柱可以住址地下水進(jìn)入礦井，也可以防止瓦斯引起的火災(zāi)。防水隔離煤柱主要可分為以下類型：一、井田邊緣和風(fēng)化帶隔離煤柱。二、頻發(fā)水災(zāi)的巷間防水隔離煤柱。井下有時存水太多也易沖毀巷子，因此積水過多也要設(shè)置防水隔離煤柱，使生產(chǎn)區(qū)與集水區(qū)分開。三、沖積層與風(fēng)化帶要設(shè)置防水隔離煤柱。井下采挖工作區(qū)有時候離沖積層或者地面很近，而沖積層又含有泥沙，所以挖掘工作必須和沖積層有一定距離才安全。為此，要設(shè)置一定的煤柱。四、斷層防水一定要設(shè)置防水隔離煤柱。多數(shù)斷層是導(dǎo)水的，斷層破碎帶本身也常常含有較多水，因此挖掘工程遇到這樣的情況很危險。所以斷層兩邊有時也需要防水隔離煤柱。

防水隔離煤柱是礦區(qū)用來防水的重要設(shè)施，各大煤炭公司應(yīng)該對礦井的防水隔離煤柱加強(qiáng)監(jiān)督檢查，嚴(yán)禁使用質(zhì)量差的防水隔離煤柱，也不準(zhǔn)在風(fēng)花防水隔離煤柱區(qū)內(nèi)作業(yè)。

3、煤炭防治水的原理

3.1空間地震原理

空間地震原理經(jīng)歷了快十年的發(fā)展，在礦區(qū)的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟?？臻g地震原理可以探明的范圍是非常精準(zhǔn)的，這樣可以保證其平面誤差小，保證斷層平面擺動誤差小，能清除的測出斷層的質(zhì)量，落差，延伸范圍和方向，對煤層深度和起伏狀態(tài)進(jìn)行精確檢查有利于防水工作的進(jìn)行?？臻g地震原理對煤層中的彎曲幅度和厚度的無處不超過五米。

3.2改變場磁原理

改變場磁技術(shù)屬于電磁感應(yīng)的一種，利用不接回電線向地下發(fā)送磁場沖波，在一次間歇期間用電線回感感受第二次場。此第二場是由地下導(dǎo)體地質(zhì)提受刺激引起的不穩(wěn)電磁場，可以通過分析此磁場找出異常區(qū)域。

3.3上行疏水原理

為節(jié)約時間早日投產(chǎn)，基于這些我們可以首先開采解放層，即通過改變場磁技術(shù)的方式來防水。改變場磁原理一般先采礦區(qū)下部煤層，后采上部煤層，由于最下部工作面先開采所以形成空區(qū)，積水睡著裂縫進(jìn)入空區(qū)這樣不僅可以保證安全，也為第二次采礦做了鋪墊。實現(xiàn)了企業(yè)利益最大化標(biāo)準(zhǔn)。

3.4防水預(yù)測原理

對未進(jìn)行的空間地震技術(shù)勘探區(qū)域進(jìn)行挖掘、勘探，用地質(zhì)預(yù)測手段進(jìn)行超前探測、追蹤可以避免因為盲目活動引起的地質(zhì)異?；?。地質(zhì)的異常化不僅對于自然環(huán)境有迫害，也對于礦井開采有著阻礙作用，因此防水預(yù)測原理的實施是非常有必要的，只有做好預(yù)備工作，才能保證其他工作順利進(jìn)行。

4、總結(jié)

在礦井的開采生產(chǎn)過程中，必須要充分的了解到一切可能會導(dǎo)致礦井水災(zāi)發(fā)生的因素，并且對其進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防措施，才能切實保障礦井防水工作。如果沒有預(yù)先的探測和預(yù)估，將會導(dǎo)致礦井開發(fā)的難度加大，礦井水害程度的加深，導(dǎo)致人才兩傷。而礦井水災(zāi)防治措施在很多方面解決了礦井開采過程中只靠排水解決不了的問題，降低了開采成本，也降低了安全隱患問題，這就是礦井水災(zāi)工作中的宗旨。煤礦防治水工作的實施不僅保障了礦井安全，也降低了成本，為企業(yè)爭取利益。綜上所述，煤礦防水要從煤礦根本問題入手，通過一些方法和措施來降低水災(zāi)對礦井的威脅，希望通過本文的介紹，可以促進(jìn)這些措施在煤礦防水方面取得更好的效果。

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