采礦工程對礦井水文的影響與防治水對策

劉旭東 李東東

（吉林東北亞國際工程技術(shù)集團(tuán)有限公司 吉林長春 130033）

1 采礦工程對礦井水文帶來的影響

1.1 有利的影響

煤頂板的砂巖在采礦進(jìn)行過程中幾乎一直保持著疏干狀態(tài)，所以在開采過程中水害方面是幾乎不會有問題產(chǎn)生的；采礦工程的推進(jìn)會大幅度的降低第四系下組的下段水位，可以有效的將煤層開采上限提升上去，同時對于開采防水煤柱壓滯煤炭來說有很大的幫助；采礦活動還會對十灰以及十四灰水位產(chǎn)生影響，造成其大量降低的情況，采掘工作面水量的水壓因此而降低，承壓含水層的水壓也會受到影響，這樣一來突水事故出現(xiàn)的可能性就減少了很多。

1.2 不利的影響

采礦活動的面積過大的話，采空區(qū)內(nèi)會出現(xiàn)大量的積水，既會影響企業(yè)生產(chǎn)，還會帶來安全隱患；采礦活動會對第四系“三含”含水層造成影響，使其水位明顯下降，巨大的垂向壓力會施加在井壁上，最終無法承受后井壁就會破裂。針對這些不利影響我們可以采取一些針對性的對策來解決，例如排查采空區(qū)的積水并對其進(jìn)行分析，預(yù)先排放這些積水；動態(tài)性的去監(jiān)測地下水水位并進(jìn)行分析，以此為依據(jù)來有效的避免或者防治水害的發(fā)生；在開礦前嚴(yán)格執(zhí)行探查分析等工作，保證分析結(jié)果的可行性以后再進(jìn)行開采，將含水層導(dǎo)水導(dǎo)致的突發(fā)事故出現(xiàn)的可能性降到最低，盡可能地規(guī)避這些風(fēng)險。

2 采礦工程對礦井水文影響因素分析

2.1 巖層的滑動構(gòu)造

由于重力和地質(zhì)應(yīng)力作用，巖層沿著某些巖層界面或是層理棉發(fā)生滑動的地質(zhì)構(gòu)造被稱為巖層的滑動構(gòu)造。硬度差別顯著地巖石相遇時，較軟的巖層隔水性能良好，巖層的滑動構(gòu)造會造成隔水層導(dǎo)水。巖層的滑動構(gòu)造會造成很多后果，例如，煤層厚度的改變，層間滑動可能會帶來“沉頂”、或是煤脈、煤包等，這些都嚴(yán)重破壞了原有的煤層結(jié)構(gòu)，使頂板的完整性大大降低；由于巖層的滑動構(gòu)造，滑面周圍的煤炭還會出現(xiàn)碎裂煤、碎粒煤和碎粉煤，顏色暗沉，硬度也降低，嚴(yán)重影響了煤質(zhì)，降低效益；巖層的滑動構(gòu)造發(fā)生后，會使煤層發(fā)生變動，會產(chǎn)生無煤區(qū)域，或是煤層變厚變薄等，對今后的回采工作增加了困難。

2.2 煤層頂板突水與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

煤層頂層板水是指對生產(chǎn)與安全有重大隱患的突出水源。褶皺與斷裂等地質(zhì)構(gòu)造會形成優(yōu)秀的裂隙含水空間與匯水優(yōu)勢，進(jìn)而貯藏豐富的水體，而水體存在于頂板冒裂帶高度之內(nèi)，就極有可能單只工作面發(fā)生突水現(xiàn)象。所以說，煤頂板突水與地質(zhì)構(gòu)造脫不開聯(lián)系。

2.3 煤層頂板突水與斷層活動的關(guān)系

采礦工程與斷層走向相同時，由于采動后斷層兩盤覆巖移動較為均衡，受采動影響的斷層活化高度較小，則不易發(fā)生紅層突水；采礦工程與斷層走向呈90°或接近于90°時，走向一致時，由于斷層面上受覆巖移動影響的作用力是先拉后壓，不易造成紅層突水，或突水后水道易于堵塞，使涌水量降低。采礦工程與斷層位置一致時，正斷層比逆斷層、落差大的斷層比落差小的斷層、傾角大比傾較小的斷層對突水的影響大；靠近停采線或離切眼遠(yuǎn)的斷層比離切眼近的斷層，更易發(fā)生紅層突水。

3 防治水措施

3.1 流量測井法測定砂礫層滲透系數(shù)

要想制定出科學(xué)的防治水方案，首先要得到精準(zhǔn)的砂礫層滲透系數(shù)。傳統(tǒng)求取砂礫層滲透系數(shù)方法主要有抽水試驗法和室內(nèi)滲透試驗法，但都在一定程度上存在缺陷。所以，要改善勘測水文地質(zhì)的方法，而流量測井法廣泛應(yīng)用，使得勘測工序更加全面、科學(xué)，從而使求取砂礫層地層中各分層滲透系數(shù)更加精確。開采工作前，先進(jìn)行勘測工作，用多功能流速儀測量礦井水流速度。井下每1m都設(shè)立一個測點，并保持反復(fù)測量，重復(fù)測量值之間偏差不能超過5%。每一個測點流速值就是用該點測量值與包網(wǎng)過濾器內(nèi)截面積相乘。自然狀態(tài)下各含水層之間在軸向方向上孔內(nèi)水量交換量需在注水前測量，然后將測量的數(shù)據(jù)與水頭抬高值結(jié)合，就可計算得到各層滲透系數(shù)。流量測井法相比較傳統(tǒng)測量滲透系數(shù)方法，能準(zhǔn)確地劃分含水層與隔水層，并計算得到每個分層滲透系數(shù)，具有更高的精確性和科學(xué)性。

3.2 首采面水患研究及防治水措施

分析研究首采區(qū)及首采面地質(zhì)與水文地質(zhì)資料，發(fā)現(xiàn)其中首采面存在水患，同時分析探討涌水形式、涌水量對工作面影響，為有效制定防治水措施提供科學(xué)依據(jù)。防治水措施如下：完善對地下水位監(jiān)測的系統(tǒng)，構(gòu)建包括奧灰、紅層下段、第四系下組等水位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，同時安裝相應(yīng)科學(xué)設(shè)施設(shè)備，實現(xiàn)全面化、精確化、智能化監(jiān)測，密實相關(guān)地質(zhì)孔，防治鉆孔導(dǎo)水；開采工作前，探測紅層水孔流量，避免回采過程中紅層向工作面涌水，加強(qiáng)覆巖導(dǎo)水裂隙高度探測工作，監(jiān)測礦井土質(zhì)壓力，綜合分析采礦活動時井下土質(zhì)應(yīng)力情況，制定工作面初次來壓步距。

3.3 底板突水防治

為進(jìn)一步研究采礦工程對水文影響，在此基礎(chǔ)上尋求可行的防治水措施，應(yīng)加強(qiáng)對頂板突水防治。①井下放探水。根據(jù)相關(guān)要求，煤層頂板的倒水裂隙范圍內(nèi)，若存在水層，必須對頂板水進(jìn)行防探。煤層冒落帶開采范圍內(nèi)，放水孔要盡最大可能與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件結(jié)合，并將放水孔安置在疏水效果的最優(yōu)地帶。②有效疏通排放十四灰水。如果水量隨著疏通沒有減緩反而增加，應(yīng)在附近尋找越流補(bǔ)給的水通道，在源頭上將其控制，再進(jìn)行疏通。在此期間，還要注意安全，將降壓疏水的水壓降在安全線之下。③對奧灰水進(jìn)行合理的規(guī)避。對于已有的奧灰通道與出水部位，應(yīng)予以調(diào)查，在可行性與安全性達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，對奧灰通道與出水部位進(jìn)行堵截。

4 結(jié)語

采礦工程對礦井水文帶來的影響是深遠(yuǎn)的，所以在施工過程中，礦山企業(yè)必須將各方面的影響因素都綜合的考慮進(jìn)來，將采礦工程有利于礦井水文的影響提高，而不利的影響降低。在防治水工作上采取有效的措施充分的做好保護(hù)，為企業(yè)安全高效的生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。

[1]武強(qiáng).我國礦井水防控與資源化利用的研究進(jìn)展、問題和展望[J].煤炭學(xué)報，2014（05）：795～805.

[2]朱順華.淺談采礦工程對礦井水文的影響與防治水措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（22）：285.