礦井水害及其防治措施的探討

周志超 李南駿

摘 要：礦井水害是我國煤礦床開采過程中經(jīng)常遇到的主要地質(zhì)災害之一，同時也是制約我國許多礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。由于礦井水害的存在，往往給煤企造成相當大的經(jīng)濟損失，更嚴重的是直接威脅著煤礦工人的生命安全。因此，探索、應用和推廣新的防治技術和方法，對于體現(xiàn)以人為本、實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)的科學發(fā)展觀具有重要意義。

關鍵詞：礦井水害；影響因素；防治措施

我國不僅是主要的產(chǎn)煤國，而且是受水害影響最嚴重的國家之一，我國的許多煤礦企業(yè)在煤炭的開采過程中面臨著礦井涌（突）水的危害，其中有些礦井水害相當嚴重。礦井涌（突）水給煤礦的安全生產(chǎn)帶來了許多隱患，而且在目前的煤礦管理工作中，由于對礦井水害的危害程度認識不足，常常導致一些不應當發(fā)生的事故發(fā)生。礦井水害的存在，往往給煤礦造成巨大的經(jīng)濟損失，更嚴重的是直接威脅著煤礦工人的生命安全。因此，預防和治理礦井水害已成為目前采礦企業(yè)的重要研究課題，也是煤礦安全生產(chǎn)管理工作的重要內(nèi)容，其防治工作的開展具有極其重要的現(xiàn)實意義和長遠意義。

一、煤礦水害發(fā)生的主要條件及影響因素

我們平常所謂的煤礦水害是指在煤礦的生產(chǎn)、建設過程中，不同水源的水通過一定的途徑涌入礦井，對煤礦建設和生產(chǎn)帶來不利影響和災害的事件。其發(fā)生的主要條件是充水水源和導水通道：

1.1礦井充水水源

礦井的充水水源一般分為四種：地表水、地下水、大氣降水以及老空區(qū)積水。由于不同的礦井充水水源具有各自的特點及不同的礦井充水模式，因此會產(chǎn)生不同危害程度的礦井水害。而礦區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形和氣候條件等的差異，使礦井充水水源帶有顯著的區(qū)域特征，并導致產(chǎn)生不同的礦井充水模式。

1.1.1地表水

當?shù)V區(qū)范圍內(nèi)或其附近存在較大的地表水體，同時這些水體的標高高于煤層開采的標高，且與煤層或其含水圍巖之間有一定的水力聯(lián)系時，地表水就有可能成為礦井充水水源而進入礦井內(nèi)。影響地表水水源礦井充水的主要因素是：

（1）地表水體的性質(zhì)和規(guī)模；

（2）導水通道的過水能力；

（3）地表水體距礦床的距離。

1.1.2地下水

因為多數(shù)的采礦活動是在地表以下進行的，所以當采掘工作揭露含水層或采掘工作與含水層之間有某種導水通道溝通時，地下水就成了礦井充水的主要水源。其主要因素是：

（1）充水含水層的空隙性質(zhì)與其富水程度；

（2）充水含水層中地下水的性質(zhì)。

1.1.3大氣降水

嚴格的說，大氣降水是一切礦井充水水源的源頭，因為它既能作為礦井充水的直接水源，也能作為礦井充水的間接水源。該類型的礦井涌水量具有以下特點：

（1）礦井涌水量主要受大氣降水強度的控制；

（2）礦井涌水量動態(tài)與當?shù)卮髿饨邓縿討B(tài)呈正相關變化；

（3）礦井涌水量具有明顯的區(qū)域差異。

1.1.4老空區(qū)積水

老空區(qū)積水是指礦體開采后，被封存于廢棄的采礦空間內(nèi)的水體。按照積水的采礦空間不同老空水又可細分為老窯積水、生產(chǎn)礦井采空區(qū)積水和廢棄巷道積水。由于老空區(qū)積水屬于貯存水體，具有一定的靜水壓力，因此其充水突發(fā)性強，來勢猛，持續(xù)時間短，有害氣體含量高，對設備腐蝕性強，對人身傷害大的特點。

1.2礦井充水的導水通道

通常把連接充水水源與礦井之間的過水路徑稱為礦井充水的導水通道。它和充水水源共同構(gòu)成了礦井充水的兩個必要的基本因素。在礦井水害防治的實踐當中，我們習慣按照導水通道的成因把其分為兩類：

（1）天然導水通道：由于地質(zhì)營力作用天然形成的，是在采礦作業(yè)之前已經(jīng)存在于地質(zhì)體之中，例如斷層、裂隙、溶洞及喀斯特塌洞等。

（2）人工導水通道：由資源勘探、開發(fā)工程等人為因素引起的，如采動裂隙、煤柱擊穿、探放水工程等。這類通道是在資源勘探或采礦作業(yè)過程中或之后由于礦山壓力和地應力的重新分布而形成的，并且由于礦山壓力、地應力和地下水靜壓力三者的原始平衡被打破而導水。

此外，有時還按導水通道的形態(tài)將導水通道分為點狀導水通道、線狀導水通道和面狀導水通道；或按礦井充水的水力特征及危害程度把導水通道分為滲入性導水通道和潰入性導水通道，等等。

二、我國煤礦水害主要類型及其特點

按照礦井水害的成因，我國煤礦水害可以分為以下8種類型：

（1）煤層頂板充水含水層水害

若煤層頂板為含水層，或距煤層頂板不遠的上覆巖層為含水層時，含水層的水可以通過斷層、裂隙等天然導水通道涌入礦井。同時由于煤層的重復采動以及斷裂帶塌陷滑移的程度不同，常使煤層頂板充水含水層未查明的一些富水帶的地下水突然涌入采掘工作面。

（2）地表水體透水水害

由于導水通道和地表水體發(fā)生水力聯(lián)系，地表水大量的迅速灌入井內(nèi)，其主要特點是具有很大的隱蔽性和突發(fā)性，同時大量水、泥、砂俱下，使井下工作人員無法及時撤出，很容易造成重大的人員、財產(chǎn)損失。

（3）煤層底板承壓充水含水層水害

這是我國煤礦發(fā)生頻率最高，同時危害程度也是最大的一種水害，突水經(jīng)常淹沒整個生產(chǎn)水平、礦井，甚至造成重大的人員傷亡，而且突水機理復雜，并且很難事先查明。

（4）斷層破碎帶突水水害

這類水害既能與煤層頂板含水層或底板含水層發(fā)生水力聯(lián)系，也能與老窯水發(fā)生水力聯(lián)系，作為礦井涌（突）水的導水通道，甚至提供充水水源。它可以在沿斷層走向的很長一段范圍內(nèi)因普遍導水而引發(fā)水害，也可以在局部的一小段甚至一個導水點誘發(fā)突水事故。

（5）巖溶陷落柱水害

因為巖溶水的水源豐富，水壓高，同時陷落柱又具有隱蔽性，所以當采掘工程一旦接近或揭露巖溶陷落柱時，就可能形成災難性突水水害，該類型水害的賦存條件孤立而隱蔽，而且事前難以探查發(fā)現(xiàn)，防治難度大。

（6）老空積水透水水害

老空區(qū)積水主要貯集于礦井周圍的小煤窯，一方面由于在礦井本身的采空區(qū)或與之相連的煤、巖石巷道內(nèi)，水體的幾何形狀不規(guī)則，另一方面礦井的采掘工程與這種水體的空間關系錯綜復雜，水情難以判斷，所以當采掘工作面一旦接近，水壓迅速傳導，老空積水便可突然潰出，發(fā)生透水事故。

（7）第四系松散孔隙含水層和第三系砂礫含水層、淡水灰?guī)r巖溶含水層水害

這些含水體通過煤層或基巖露頭帶長年累月向其下的煤層和煤層頂、底板滲透補給，往往導致含水層的滲透性和采空區(qū)裂隙帶的導水強度難以準確判斷，因而在采掘過程中，會發(fā)生礦井涌水量陡然增大的現(xiàn)象，情況嚴重時會發(fā)生潰水、潰砂甚至淹井事故。

（8）滑坡和泥石流災害

這類災害主要發(fā)生在山區(qū)的一些煤礦，造成的危害也相當大。它發(fā)生的前提是存在層間軟滑的黏土層、疏松破碎的斷層帶等軟弱結(jié)構(gòu)面，而誘導因素則是山洪暴發(fā)，地表地下工程活動等。

三、礦井水害的危害性

煤礦水災害是與瓦斯、煤塵等并列的礦山建設與生產(chǎn)過程中主要安全災害之一。礦井突水是因井巷、工作面與含水層、溶洞、溶穴、陷落柱、構(gòu)造破碎帶等接近或溝通而突然產(chǎn)生的出水事故。在采礦過程中，由于地下水大量涌入礦山坑道，往往使施工復雜化和采礦成本增高，嚴重時甚至威脅礦山工程和人身安全。

雞西礦業(yè)集團（原雞西礦務局）從1948年建局到現(xiàn)在，公司所屬礦井共發(fā)生203起水害事故，死亡ll5人，直接經(jīng)濟損失1.2億元。山東淄博北大井發(fā)生突水淹井事故，突水量達433m3/min，僅一個多小時便將整個礦井淹沒，造成人員財產(chǎn)的重大損失。開灤范各莊發(fā)生特大突水，最大突水量達2053m3/min，為世界采礦史上所罕見，使范各莊、呂家沱和林西等礦被淹，直接經(jīng)濟損失達5。9億元，影響采煤865萬噸。

四、礦井水害的防治的幾點建議

礦井水害的防治工作要堅定不移的貫徹、落實“以防為主、防治結(jié)合”的指導原則。我認為做好以下幾點十分的重要：

4.1提高對礦井水害防治工作重要性的認識

煤礦企業(yè)和各級煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)管部門、煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)要充分認識做好煤礦水害防治工作的重要性和緊迫性，提高認識，加強督導，認真分析研究本單位、本地區(qū)礦井水害防治的現(xiàn)狀和強化措施，有效遏制煤礦重特大水害事故的發(fā)生。

4.2加強礦井水文地質(zhì)基礎工作

采用適合本地區(qū)的物探、鉆探、化探等先進的綜合探測技術，查明礦井或采區(qū)水文地質(zhì)條件；定期收集、調(diào)查核對本礦及相鄰煤礦的廢棄老窯情況，編制《礦井綜合水文地質(zhì)圖》、《礦井充水性圖》等基礎圖紙，建立健全礦區(qū)地下水動態(tài)觀測網(wǎng)，為水害防治工作提供詳實、可靠的技術依據(jù)。

4.3建立健全礦井水害預測預報制度

根據(jù)對礦井水害發(fā)生機理及主要因素的研究成果，建立健全礦井水害預測預報制度，并開發(fā)相應的設備，以實現(xiàn)礦井水害前兆的適時監(jiān)控、水害控制信息的過程與動態(tài)分析、水害發(fā)生的即時預警。

4.4 健全礦井防治水工作責任制

礦長是礦井防治水工作的第一責任人，礦總工程師是礦井防治水技術管理工作的主要責任人。同時，明確礦井相關管理人員日常的防治水工作職責，責任到人，并把工作的成效作為相關人員的年終績效考核的一項內(nèi)容，提高相關人員的工作責任心和工作質(zhì)量。

4.5建立完善的礦井排水系統(tǒng)

礦井排水系統(tǒng)應按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，配備與礦井涌水量相匹配的水倉、水泵、輸電線路等設施，確保礦井正常排水，并滿足特殊情況下排水需要。涌水量大的礦井或水文地質(zhì)條件復雜的礦井，井底車場或井下中央泵房應設置防水閘門等防水工程。

4.6加強煤礦水害防治監(jiān)管、督察力度

各級煤礦安全監(jiān)管部門要認真履行對煤礦水害的日常監(jiān)管工作，對轄區(qū)內(nèi)重大水害隱患要登記建檔，重點跟蹤落實隱患整治情況，督促煤礦企業(yè)認真落實水害防治責任制。同時對發(fā)生事故的礦井要認真查清水害發(fā)生的原因，嚴肅追究事故責任，公布處理結(jié)果，吸取教訓，并接受社會輿論監(jiān)督。

4.7 不安全煤礦的治理

每月進行一次小煤礦采掘和水文地質(zhì)情況調(diào)查填圖，發(fā)現(xiàn)問題及時制止，并向有關部門匯報。對發(fā)現(xiàn)與礦掘透的巷道必須構(gòu)筑水閘墻進行有效的隔離，對于越界開掘的巷道堅決停止掘進，在弄清開采情況后，進行永久隔離。

4.8加強水害應急救援工作

各礦區(qū)要完善水害應急預案，配備能夠滿足搶險救災的各種排水設備和專業(yè)搶險隊伍，同時儲備足夠數(shù)量的搶險物資、設備，確保搶險救災時能夠及時到位，并發(fā)揮最大作用。

五、小結(jié)

對一個礦井來說，可能會發(fā)生不同類型的礦井水災害，使得礦井水害的防治工作更加復雜。這就要求我們在采煤工作過程中，盡可能查清礦井水文地質(zhì)條件，廣泛收集礦井水文地質(zhì)資料，認真分析研究，統(tǒng)籌規(guī)劃，對于可能發(fā)生的災害事故要做好實時預測，做到防患于未然，采取綜合、有效地礦井防治水措施，將礦井水害損失降低到最小，實現(xiàn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：

周志超（1987-），男，助理工程師，研究方向：地質(zhì)工程.