礦井防治水工作及實用技術應用

◎孫建偉

引言：相關開采是一項高危工作，深入礦井作業(yè)要特別注意周邊環(huán)境的安全。在相關開采工作中出現(xiàn)水害問題，首先會嚴重威脅到開采礦工的人身安全，其次是延緩相關開采工作的穩(wěn)步推進，在解決水害問題時也需要配合多方資源進行技術勘探，非常耗費時間成本和人力成本，且造成的消極后果影響性較大，故而重視研究礦井防治水工作及實用技術，是減少及避免水害現(xiàn)象發(fā)生的必要之舉。

一、造成礦井在開采過程中發(fā)生水害現(xiàn)象的原因

相關在開采過程中容易出現(xiàn)水害現(xiàn)象的原因主要包括七個層面，從礦井的地表環(huán)境、礦井巷道規(guī)劃、防水基礎設備的安裝等幾個要素展開分析。

（一）地面防水措施管理不當

對礦井進行開采工作需要深入礦井內(nèi)部，如果相關企業(yè)尚未完善相關地面防水措施管理制度，會忽視對礦井附近地面進行防水措施管理，導致地面的水流入礦井內(nèi)，就會引發(fā)水害現(xiàn)象。

（二）礦井周邊環(huán)境勘測技術不當

在相關開采前要進行一系列的勘探工作，主要是對礦井周圍的水文環(huán)境、地形條件、土壤條件展開詳細的勘探工作。根據(jù)各項勘探數(shù)據(jù)的技術分析報告給出相應的防水辦法，將在開采過程中出現(xiàn)水害現(xiàn)象的可能性降到最低。如果相關企業(yè)在正式開采前尚未組織專業(yè)勘探人員前往礦井附近進行勘探，無法將礦井周邊環(huán)境的真實數(shù)據(jù)作為開采相關的工作標準。在開采作業(yè)中有可能會遇到積水層、充水斷層、含水量較高的土質(zhì)層等地形區(qū)域，同時并未按照探放水制度要求進行開采工作，就會導致水害現(xiàn)象的發(fā)生。

（三）礦井巷道位置設計問題

相關開采選擇的礦井地點，要安排相關技術人員根據(jù)對礦井周邊的環(huán)境勘探、生態(tài)資源分布情況等綜合因素，對礦井的巷道位置進行明確劃分。如果把位置確定在土壤松軟度較高、水質(zhì)資源較為豐沛的地段，其穩(wěn)定性較差，在地壓與水壓的作用下，礦井頂板與底板會出現(xiàn)大規(guī)模透水現(xiàn)象，較為容易引發(fā)水害現(xiàn)象，同時影響礦井防治水工作細節(jié)的順利開展。

（四）礦井開采施工作業(yè)質(zhì)量不合格

完成相關開采工作，不僅需要先進的開采技術設備，還需要專業(yè)素質(zhì)較強的施工隊伍，在具體施工作業(yè)中嚴格按照操作規(guī)范完成相關開采，基本不會出現(xiàn)由于施工作業(yè)質(zhì)量不合格而引發(fā)的水害現(xiàn)象。但是會有部分相關企業(yè)在施工中出現(xiàn)技術人員懈怠開采工作，專業(yè)技術不達標，開采工藝并不適用于礦井開采的現(xiàn)實需要等情況，就會引發(fā)礦井坍塌、冒頂、跑砂現(xiàn)象，間接性引發(fā)水害現(xiàn)象。

（五）礦井開采中勘探數(shù)據(jù)測量不準確

在相關開采的進程中，要配備相關勘探數(shù)據(jù)技術人員深入礦井進行各項數(shù)據(jù)的實時勘探，及時更新最新的測量數(shù)據(jù)，并按照正確的測量方法完成數(shù)據(jù)勘探。如果相關勘探技術人員在測量數(shù)據(jù)時操作不當，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)測量不準確的情況，開采礦工無法正確判斷礦井內(nèi)部的積水區(qū)處于哪個準確位置，將礦井巷道誤與積水區(qū)域進行連接，大量水流就會流入礦井巷道內(nèi)部，從而引發(fā)水害現(xiàn)象。

（七）礦井中排水設備設施不足

除了防水閘門，安裝性能先進的排水設備也是防止水害現(xiàn)象必不可少的工作內(nèi)容。如果相關企業(yè)尚未在礦井內(nèi)部安裝充足數(shù)量的排水設備，對排水設備未能進行定期檢查和維修工作，在發(fā)生水害現(xiàn)象時，礦井中的水流就無法經(jīng)過排水管道及時排出礦井。

二、礦井防治水工作及實用技術措施

礦井是開采礦工的主要工作場所，但因其處于地下位置，礦井的環(huán)境非常容易因周邊地形環(huán)境、水文環(huán)境的變化而發(fā)生變化，礦井在開采過程中本身就包括各種先天不良因素，工作環(huán)境的不穩(wěn)定性對開采礦工的專業(yè)技術水平、職業(yè)心理素質(zhì)等都提出嚴苛的要求。在制定詳細的開采計劃時，要嚴格考慮到相關開采的環(huán)境條件和技術條件，預判發(fā)生水害現(xiàn)象的可能性，及時做出對應性的補救措施，才是對所有工作人員的負責，才能確保礦井開采的工作流程得以順利進行。

（一）重視對礦井整體環(huán)境的勘察技術工作應用

開展礦井防治水及實用技術探究，第一步是重視對礦井地表、內(nèi)部的環(huán)境勘探工作。通過實地勘探，可以收集到礦井區(qū)域的整體環(huán)境數(shù)據(jù)分析報告，包括對地形、氣候、水文等方面的數(shù)據(jù)信息進行勘探。礦井防治水工作要特別重視開展礦井勘探工作，結合當?shù)氐V區(qū)的現(xiàn)實發(fā)展需要建立健全適用于礦區(qū)的勘探管理制度體系。對全體工作人員進行相關開采前的專業(yè)知識背景培訓，讓每位開采礦工都能夠非常全面地了解到礦井周邊環(huán)境的自然條件。由此可以發(fā)現(xiàn)，在相關企業(yè)工作的技術人員在專業(yè)知識儲備和專業(yè)技能水平兩方面要非常優(yōu)秀，并具備較為豐富的工作經(jīng)驗，才能夠進入礦井進行實地勘測，測量的數(shù)據(jù)也要保證其準確性和客觀性，為工作人員提供正確的方向引導。在防治水工作中，對當?shù)氐匦魏退臈l件展開重點勘探，是判斷引發(fā)涌水量異常的重要參考依據(jù)?？碧郊夹g人員要對礦井內(nèi)部的涌水點、涌水通道進行精確定位，判斷礦井內(nèi)部的水流方向，完善防治水管理措施。值得注意的是，礦井發(fā)生水害現(xiàn)象與當?shù)氐V井所處礦區(qū)位置的氣候變化、出水水源等方面有關，勘探人員要綜合考慮各方面的問題原因作出應對。相關企業(yè)領導層要根據(jù)天氣預報做出預判分析，在關鍵時期加大勘探檢查頻次，嚴格緊密觀察礦井內(nèi)部的涌水量變化情況，出現(xiàn)異常情況也要及時上報領導，并及時進行保護性干預，將有可能要引發(fā)的水害現(xiàn)象對于相關企業(yè)造成的經(jīng)濟損失降到最低，主要是通過提前規(guī)避并采取相應治理措施來達到礦井防治水的工作目的。

（二）重視礦井水文觀測技術工作應用

相關開采前要進行各方面的勘探工作，對水文的觀測技術是重要組成部分，防治水工作的實踐證明，在開采礦井前要聯(lián)系當?shù)貧庀缶至私馇宄F(xiàn)階段的氣候條件，根據(jù)相關開采工作的時間安排，預測未來工作時間內(nèi)的氣象變化、降水量變化，并對礦井周邊的主要河流徑流量、含沙量、汛期、結冰期、水位、水流速度等進行水文觀測，全方位掌握礦井周邊的水文觀測信息數(shù)據(jù)，結合現(xiàn)代化的水文觀測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)做出綜合研判。其次要對礦井所處區(qū)域的地表水體進行實時觀測，確定礦井周邊地表水體的分類特點，主要分為暫時性和常年性，暫時性特點下的地表水體應注意洪峰水流量、最高洪水位的各項數(shù)據(jù)，包括藝發(fā)生洪澇災害的時間點。常年性特點下的地表水體含水量較多，更要重視在相關開采中采取安全保護措施，防止沖破地表后引發(fā)水害現(xiàn)象。還要按照探放水制度的規(guī)定對礦井內(nèi)部進行探放水鉆孔作業(yè)，實時觀測礦井內(nèi)部地下水體的分布情況，包括礦井所處地下位置的水源位置、不同時期的水位變化情況、水量變化情況等信息數(shù)據(jù)。從礦井地表到地下進行全方位的水文觀測技術工作，掌握水文條件在礦井開采前、礦井開采中、礦開采后不同時間段內(nèi)的變化規(guī)律，制定防治水技術管理措施。

（三）重視礦井井下探水技術工作應用

礦井在進行正常的生產(chǎn)運作時要嚴格按照相關行業(yè)的開采作業(yè)安全規(guī)范要求進行，從預防水害現(xiàn)象的角度出發(fā)，在礦井中進行井下探水技術工作也屬于礦井正常生產(chǎn)運作的重要操作工序之一。礦井在開采的過程中要運用先進的開采技術達成相關開采的目標量。也要同步運用先進的探測技術對礦井內(nèi)部作業(yè)安全的工作環(huán)境進行技術探測，排除各方面的安全隱患。要選擇合適的探水技術設備和專業(yè)的探測技術人員，才能夠在礦井井下完成探水技術工作，幫助在礦井內(nèi)部的全體工作人員掌握最新的礦井內(nèi)部涌水量數(shù)據(jù)信息。在對礦井井下進行探水時，要注意控制探水作業(yè)參數(shù)，包括井下探水的起點、鉆孔深度與超前距離、鉆孔直徑與數(shù)目、鉆孔布置四個要點。探水作業(yè)時需要注意操作安全，在探水鉆孔附近加設井下巷道的保護，在鉆孔的正方向周圍固定立柱和欄板確保鉆孔技術人員的安全；提前組織安裝相應數(shù)量的排水設備，尤其是鉆孔的位置在井下巷道的低洼處時，要在附近安裝排水管道設備，確保排水設備能夠支撐探水鉆孔釋放出的水量；當鉆孔位置選擇在地下水壓較大的區(qū)域，必須要提前安裝探放水鉆孔改進型孔口管輔助鉆孔，進行抗水壓力測試，確保能夠承受得住較大的地下水壓力等。目前較為先進的井下探水技術是瞬變電磁探水技術系統(tǒng)，主要構成部分是發(fā)射機、接收機、發(fā)射線框、接收線框、同步線、外接電源等，該探測技術系統(tǒng)探測的距離較長，確定位置和方向的準確性較高。在應用該探測技術時要注意探測范圍內(nèi)不可以有其他電磁場的干擾，包括不能出現(xiàn)金屬類的物質(zhì)，礦井周圍要進行斷電保護；礦井井下巷道的規(guī)劃要擴大面積范圍，確保能夠布置足夠長度的線圈。

（四）重視礦井井下巷道規(guī)劃建設

井下巷道規(guī)劃建設對于在礦井中正常開采相關、避開涌水量較大區(qū)域、進行礦井內(nèi)部探水作業(yè)具有較大幫助，故而要先重視對井下巷道的規(guī)劃建設。巷道規(guī)劃建設方案的核心在于巷道斷面設計，首先確定斜坡道斷面形狀，常見形狀是半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形斜坡斷面，在斜坡斷面的保護形式選擇方面使用混凝土。確定巷道凈斷面大小的參考數(shù)值要按照各地區(qū)礦井內(nèi)部施工作業(yè)選用的機械設備和施工人員數(shù)量而定。巷道排水溝要在涌水量、水溝凈尺寸、水溝斷面等因素中進行考量。巷道內(nèi)部管線布置分為兩個方面的內(nèi)容，一是管道裝置，二是電纜裝置。管道裝置在施工作業(yè)人員通道內(nèi)的同一側，搭建管道可以選擇托架管道、錨桿吊掛等方法，不同管道的搭建位置要呈平行、交叉的空間位置，合理利用礦井井下巷道空間，管道的搭建不能影響到礦井內(nèi)其它施工設備的正常使用，并確保每個管道在連接時有充足的連接空間，在后續(xù)檢查和維修時能夠將原有的管道進行拆卸和更新。電纜裝置的安裝位置要在非施工作業(yè)人員的通道上，避免發(fā)生觸電事故。電纜裝置分為動力電纜、通訊電纜、照明電纜等，動力電纜和通訊電纜盡量不要選擇安裝在同一側。完善井下巷道規(guī)劃設計，明確巷道設計的位置，避免將巷道位置確定在土壤松軟地段，在相關開采中引發(fā)水害現(xiàn)象。

（五）重視礦井塌孔注漿堵水技術工作應用

在進行礦井井下探測鉆孔時，無可避免會出現(xiàn)鉆探塌孔現(xiàn)象。因為礦井內(nèi)部地質(zhì)環(huán)境相對來說較為復雜，在礦井內(nèi)部巷道的規(guī)劃建設方面會出現(xiàn)判斷失誤的情況。相關企業(yè)要根據(jù)鉆探塌孔的現(xiàn)象分析找出問題原因，尤其是近幾年的礦井作業(yè)安全事故中，因鉆探塌孔引發(fā)安全事故的占比較大，可見鉆探塌孔現(xiàn)象對礦井施工起到的消極影響比較嚴重，鉆探塌孔現(xiàn)象的發(fā)生原因是礦井井下巷道兩側的土壤層松軟導致巖石層出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。相關企業(yè)要在巷道內(nèi)增加穩(wěn)定保護巖石層的設施。

鉆探塌孔處理技術的具體應用是注漿堵水技術，把礦井中鉆探塌孔的位置用漿液注入，填補塌孔位置的裂縫、破碎帶中，經(jīng)過變化反應后產(chǎn)生擴張、凝固、硬化的現(xiàn)象，把礦井中鉆探塌孔的位置進行重新修補，可以有效隔離涌水管道的水源。值得注意的是，在注漿過程中如果出現(xiàn)鉆機設備運轉緩慢，鉆孔內(nèi)部返回的水量突然變小，水的顏色更深更臟，并攜帶部分碎石塊的現(xiàn)象，要及時借助水力的作用進行旋轉，恢復鉆機旋轉的速率，繼續(xù)進行注漿堵水工序；如果塌孔周邊出現(xiàn)大量水流沖擊導致塌孔現(xiàn)象加劇，要及時將鉆機從塌孔的位置用力拔出停止注漿堵水，采取其它補救方法。目前現(xiàn)階段有相關企業(yè)研發(fā)出小流量注漿法和間歇注漿法，減少了注漿堵水中的漿液使用量，也能達到同樣的注漿堵水效果，節(jié)省了塌孔處理技術中的生產(chǎn)成本，并同時提高注漿堵水的工作效率。

三、礦井淺部出水事故預防與處理舉措

（一）礦井淺部出水事故預防舉措

主要是針對前部含水層和導水性較強的區(qū)域進行勘測處理，要安排技術人員在礦井底板處確定鉆孔位置進行探測，探測煤層底板位置淺部巖石層的含水量與導水性，但要特別注意探測深度距離最多不能超過4 米。如果探測位置處發(fā)現(xiàn)水體，就需要將插管持續(xù)深入，插管表面需要用布條進行均勻纏繞，用注漿泵對準探測位置孔進行加固處理。如果在鉆孔過程中孔內(nèi)層突然流出大面積水量，就需要將鉆機前端用布條包裹，堵住涌水位置。并在相應位置安裝排水設備，確保能夠在安全作業(yè)下堵住涌水位置。

（二）礦井淺部出水事故處理舉措

在鉆孔結束后需要及時下入孔口管，孔口管表面需要用布條包裹，再打進道釘起到穩(wěn)固作用。孔口管與外側之間可以注入雙液漿作為填充物，然后在孔口管表面釘入埋管螺絲頭后注入單液漿，要合理控制水灰的配制比例，才能真正起到注漿加固的技術效果。在注漿中要隨時檢查孔口管道，合理把握注漿時的作業(yè)壓力。注漿加固作業(yè)后間隔一天時間再對鉆孔位置進行清掃，下入第二層孔口管。

結語

通過分析相關在開采過程中出現(xiàn)水害現(xiàn)象的原因，再結合原因分析制定礦井防治水實用技術管理措施細則，明確在礦井防治水實用技術的實踐創(chuàng)新中需要注意的主要內(nèi)容，把有可能會引發(fā)水害現(xiàn)象的安全隱患及時排除，降低及避免發(fā)生水害現(xiàn)象的頻率，經(jīng)過反復的實踐技術努力，完善礦井防治水技術工作內(nèi)容，確保相關開采工作能夠正常按照工作計劃穩(wěn)步進行，為相關產(chǎn)業(yè)取得長足發(fā)展的經(jīng)濟效益提供堅實的后勤保障。在塌孔事故處理過程中，要根據(jù)塌孔所處位置的不同、塌孔周邊的含水量、塌孔的嚴重現(xiàn)象使用不同用量的漿液進行堵水，再同步結合礦井內(nèi)部生產(chǎn)建設條件，選擇合適的注漿堵水方式。