測(cè)量工作在煤礦防治水工作中的實(shí)際應(yīng)用

王棟 魏本亮 徐傳亮

（濟(jì)寧市能源綜合執(zhí)法支隊(duì) 山東濟(jì)寧 272000）

煤炭行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其能為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、居民生活提供豐富的煤炭資源，有效地促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升了人們的生活質(zhì)量。近年來，社會(huì)生產(chǎn)生活中對(duì)于煤炭資源的需求量不斷增加，受淺表層煤炭資源逐漸被開采殆盡等因素的影響，煤炭的開采深度不斷增加，在實(shí)際開采中存在較多的突水事故。當(dāng)發(fā)生突水時(shí)，煤礦巷道內(nèi)的積水較多，這不但改變了煤礦開采工作面的空氣濕度，形成了嚴(yán)重的空氣污染，而且會(huì)縮短作業(yè)設(shè)備使用壽命，增加礦企開采成本。此外，突水問題還直接威脅作業(yè)人員的生命安全，因此，有必要在煤礦開采中積極開展防治水工作，減少水害帶來的負(fù)面影響。礦井測(cè)量是煤礦防治水工作的前提，其能為煤礦防治水工作開展提供準(zhǔn)確的參數(shù)指導(dǎo)，確保煤礦防治水工作的有效性，創(chuàng)造良好的礦井作業(yè)環(huán)境。

1 煤礦防治水工作中測(cè)量工作的重要性

作為煤礦防治水工作中最基礎(chǔ)的內(nèi)容，測(cè)量工作對(duì)于整個(gè)治水工作的效率、質(zhì)量具有深刻影響。一方面，受煤炭蘊(yùn)藏量差異的影響，煤礦所處的地質(zhì)構(gòu)造也存在較大差異。煤炭開采中，若采礦人員對(duì)煤層地質(zhì)情況、水文情況了解不到位，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)煤礦開采技術(shù)與煤層實(shí)際不符的問題，這不僅影響了采礦的效率，還威脅到作業(yè)人員的人身安全。在采礦初期階段，積極開展測(cè)量工作，能幫助采礦人員準(zhǔn)確了解煤層地質(zhì)基礎(chǔ)情況、地質(zhì)構(gòu)造實(shí)時(shí)變化狀態(tài)和水文狀態(tài)，這樣不僅能選擇最佳的開采方式，而且還能提前預(yù)判采礦作業(yè)中可能出現(xiàn)的突發(fā)事故，減少采礦過程中的不必要損失。另一方面，煤礦開采作業(yè)本身具有高危性的特征，尤其是發(fā)生礦井突水、透水問題時(shí)，更會(huì)嚴(yán)重威脅礦企的效益和采礦人員的生命安全。新時(shí)期，積極開展煤礦測(cè)量工作，能掌握礦層地下水的賦存情況、水壓情況，這為礦井水害的預(yù)防和治理提供了參數(shù)支撐，減少了采礦工作中的安全隱患，保障了采礦人員的作業(yè)安全。此外，在全新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，我國堅(jiān)持走綠色可持續(xù)發(fā)展之路，并且在煤礦生產(chǎn)中，要求相關(guān)企業(yè)嚴(yán)格遵守安全生產(chǎn)的要求。水害是煤礦生產(chǎn)中較為常見的安全隱患，積極開展煤礦測(cè)量工作，能有效預(yù)防水害問題發(fā)生，保證煤礦生產(chǎn)安全性，促進(jìn)煤礦企業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)步發(fā)展［1-2］。

2 煤礦防治水工作中測(cè)量工作的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

2.1 地下水位測(cè)量

地下水環(huán)境對(duì)于煤礦開采作業(yè)的安全性具有較大影響，且隨著礦井向深部水平延伸，這種影響更加明顯，故而在采礦過程中，需重視地下水位觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，積極開展水位測(cè)量工作。實(shí)際測(cè)量中，首先應(yīng)對(duì)各觀測(cè)孔進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)處理，要求設(shè)置相對(duì)固定的觀測(cè)標(biāo)志，并測(cè)定該標(biāo)志的坐標(biāo)和標(biāo)高。在觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高測(cè)量中，要求按照每年1 次的頻率進(jìn)行復(fù)測(cè)，若出現(xiàn)變動(dòng)，同樣需要及時(shí)地進(jìn)行復(fù)測(cè)。其次，礦井地下水位正式測(cè)量中，要求在每月的5日、15日和25日分3次進(jìn)行測(cè)量；若采礦過程中存在突水問題，則還應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)量的次數(shù)，并且需保證地下水位測(cè)量和突水問題的測(cè)量滿足《礦井水文地質(zhì)規(guī)范》，以此來保證測(cè)量方法規(guī)范性，提升整體測(cè)量精度。最后，完成水位測(cè)量中，工作人員應(yīng)及時(shí)整理水位觀測(cè)資料，并填寫臺(tái)賬，為后期水害防治奠定基礎(chǔ)。

2.2 水文地質(zhì)測(cè)量

水文地質(zhì)測(cè)量是煤礦防治水工作中測(cè)量工作的重要組成部分。

其一，煤礦開采剛剛揭露含水層時(shí)，除詳細(xì)描述該含水層產(chǎn)狀、厚度、巖性外，還應(yīng)對(duì)其構(gòu)造、裂隙的發(fā)育和填充情況進(jìn)行分析；同時(shí)，在測(cè)量中，應(yīng)注意描述揭露點(diǎn)的位置和標(biāo)高，并對(duì)出水的形式、用水量和水溫進(jìn)行清晰說明，若有必要，還需要采取一定的水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。

其二，采礦區(qū)域存在出水裂隙時(shí)，應(yīng)對(duì)該裂隙的位置、產(chǎn)狀、長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行測(cè)量，在此基礎(chǔ)上，測(cè)量人員應(yīng)掌握該裂縫的形狀、尖滅情況，掌握地下水的活動(dòng)軌跡，以此來繪制相應(yīng)的圖紙，為后期的治理創(chuàng)造條件。

其三，水文地質(zhì)測(cè)量應(yīng)重視突水點(diǎn)的觀測(cè)，該環(huán)節(jié)中，除詳細(xì)記錄突水點(diǎn)出水時(shí)間、地點(diǎn)外，還應(yīng)考慮出水的層位、巖性和厚度，并且需對(duì)出水的形式和圍巖破壞情況進(jìn)行分析，這樣能為涌水量、水質(zhì)的判斷提供支撐，滿足水文勘測(cè)及煤礦防治工作的需要。

其四，煤礦采礦作業(yè)中，部分作業(yè)區(qū)域還存在底板突水的威脅，底板突水會(huì)污染礦井巷道環(huán)境，損壞采礦作業(yè)機(jī)器，威脅作業(yè)人員生命安全，對(duì)此，在礦井水文測(cè)量階段，若測(cè)人員發(fā)現(xiàn)礦井底板有鼓起、開裂或滲水問題，則應(yīng)立即向上級(jí)報(bào)告，采取有效措施進(jìn)行治理，避免出現(xiàn)重大突水事故。

2.3 涌水量觀測(cè)

除地下水穩(wěn)、水文地之外，礦井工作人員應(yīng)重視巷道涌水量的觀測(cè)。一方面，礦井巷道涌水量觀測(cè)應(yīng)與水位測(cè)量同步進(jìn)行，在測(cè)量中，應(yīng)在煤層、分采區(qū)等部位設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，保證涌水量測(cè)量全面、準(zhǔn)確。另一方面，煤礦開采測(cè)量中，一些出水點(diǎn)剛剛揭露，此時(shí)礦井涌水量的涌水規(guī)律尚未完全掌握，對(duì)此，應(yīng)積極開展加密觀測(cè)，持續(xù)性、動(dòng)態(tài)性地對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，快速掌握新揭露出水點(diǎn)的涌水規(guī)律，為后期水害防治奠定良好基礎(chǔ)。此外，開展礦井涌水量觀測(cè)時(shí)，應(yīng)注重浮標(biāo)法、容積法的應(yīng)用，若有必要，測(cè)量人員還可通過堰測(cè)法、流速儀法等方式，進(jìn)行地下涌水量的系統(tǒng)測(cè)量，且在實(shí)際測(cè)量中，需保證測(cè)量精度的誤差不超過±10%，最大限度地掌握煤礦的涌水規(guī)律，滿足后期水害防治需要［3-4］。

3 煤礦防治水工作中的測(cè)量工作應(yīng)用

3.1 在煤礦老空水透水防治中應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)中，水害是發(fā)生頻率較高的一種事故，而在所有水害事故中，老空水透水事故的發(fā)生頻率明顯高于其他事故類型。從老空水透水事故表現(xiàn)來看，發(fā)生此類事故時(shí)，透水點(diǎn)會(huì)在極短的時(shí)間里流出大量的水，這對(duì)礦井生產(chǎn)作業(yè)效率、作業(yè)人員安全造成了較大影響，故而在煤礦防治水測(cè)量工組中，要做好老空水的測(cè)量，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)老空水透水問題，保證采礦生產(chǎn)的安全性。

現(xiàn)階段，探放老空水技術(shù)在煤礦老空水測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用，借助該技術(shù)，測(cè)量人員不但能掌握老空積水的范圍，而且能有效把控老空區(qū)積水量的信息，這對(duì)于后期放水工作開展和放水效果評(píng)估具有積極作用。一方面，在探放老空水技術(shù)應(yīng)用中，為確保技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性，要求在使用該技術(shù)的基礎(chǔ)上，重視早期測(cè)量中水文地質(zhì)的融合應(yīng)用，這樣能較為深入地研究、分析老空區(qū)的水源條件和構(gòu)造條件，幫助工作人員掌握老空區(qū)的積水范圍和積水量。另一方面，新時(shí)期，基于現(xiàn)代高新技術(shù)開展測(cè)量已經(jīng)成為煤礦老空水透水測(cè)量的重要趨勢(shì)，在該背景下，PROTEM47HP瞬變電磁儀設(shè)備得到了推廣和應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備，PROTEM47HP瞬變電磁儀設(shè)備具有體積小、分辨率高的特點(diǎn)，且在實(shí)際測(cè)量中，該設(shè)備整體的方向感較強(qiáng)。使用PROTEM47 HP瞬變電磁儀識(shí)別進(jìn)行煤礦老空水透水測(cè)量，能以巷道為中心，對(duì)巷道周圍100m范圍內(nèi)的老空水進(jìn)行測(cè)量，有效地保證了測(cè)量的效率和精度，為煤礦水害治理奠定了良好基礎(chǔ)。

3.2 在煤礦采空區(qū)積水防治中的應(yīng)用

煤炭開采會(huì)破壞礦層結(jié)構(gòu)的完整性，并且在一定程度上，其改變了煤礦圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀況，使得礦層間的水分向著采礦后的空洞區(qū)聚集，形成了采空區(qū)積水的問題。采空區(qū)積水問題嚴(yán)重地影響了采礦生產(chǎn)的安全性，出于保證生產(chǎn)安全性考慮，需重視采空區(qū)積水的探測(cè)和預(yù)警管理。

隨著采礦行業(yè)的發(fā)展，采空區(qū)積水測(cè)量方法逐漸多樣。工程物探法是應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)、應(yīng)用范圍較為廣泛的一種測(cè)量方式，其不但具有工作面積大的特點(diǎn)，而且整體的普查效率較高，能有效地實(shí)現(xiàn)礦區(qū)采空區(qū)積水問題的防治處理。瞬變電磁法也是采空區(qū)積水測(cè)量中較為常用的一種方式，相比其他測(cè)量方式，該方式具有方便快捷、低阻的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，且在含水體測(cè)量中，瞬變電磁法的靈敏性較強(qiáng)，此外，將該方法應(yīng)用于采空區(qū)積水縱橫向測(cè)量，能有效提升測(cè)量結(jié)果的分辨率，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為進(jìn)一步優(yōu)化煤礦采空區(qū)積水測(cè)量結(jié)果，一些礦企還是用了淺層地震法進(jìn)行采空區(qū)積水的測(cè)量。實(shí)際測(cè)量中，該方法主要是在反射波的作用下，對(duì)采煤層進(jìn)行追蹤，通過發(fā)射、接收反射波，能實(shí)現(xiàn)煤礦采空區(qū)剖面的系統(tǒng)勘察，這對(duì)于采空區(qū)實(shí)際情況的判斷具有積極作用。新時(shí)期，人們對(duì)于煤礦采空區(qū)積水防治質(zhì)量提出了較高的要求，要在初期階段進(jìn)一步提升采空區(qū)積水狀況的測(cè)量質(zhì)量，一方面，在煤礦開采初期階段，應(yīng)注重礦區(qū)地質(zhì)水文狀況的初步分析，準(zhǔn)確掌握開采區(qū)的地層、地質(zhì)情況，并了解煤層中水資源的賦存情況，為后期采空區(qū)積水測(cè)量工作開展奠定良好基礎(chǔ)。另一方面，為保證采空區(qū)積水測(cè)量的效率性、準(zhǔn)確性，在初期測(cè)量階段，要求工作人員系統(tǒng)設(shè)計(jì)采空區(qū)的測(cè)量方案，然后結(jié)合實(shí)際情況選擇測(cè)量方法，這樣能有效滿足實(shí)際測(cè)量需要，獲得較為全面、真實(shí)的采空區(qū)積水狀況信息。

3.3 在承壓水防治中的應(yīng)用

承壓水不僅包含了埋藏在第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上的潛水，而且涉及埋藏在上下兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的積水。研究實(shí)踐表明，承壓水的產(chǎn)生與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系密切，向斜構(gòu)造和單斜構(gòu)造是最容易形成承壓水的地層。煤礦生產(chǎn)中，隨著采礦深度的增加，承壓水所蘊(yùn)含的壓力會(huì)不斷增加，這使得煤炭生產(chǎn)中發(fā)生涌水、突水的概率不斷增加，嚴(yán)重影響了礦區(qū)作業(yè)的安全性。在煤礦承壓水防治測(cè)量中，測(cè)量人員應(yīng)注重井下水文觀測(cè)孔與地面水文觀測(cè)孔的配合使用，這樣能大致掌握煤礦承壓水的分布位置［5-6］。從測(cè)量過程來看，在地面觀測(cè)孔的作用下，人們能有效了解孔口水面的高度和孔口標(biāo)高，結(jié)合這些數(shù)據(jù)資料，能為煤礦承壓水含水層水位范圍計(jì)算提供參考。另外，在井下確定放水孔口后，應(yīng)在放水孔口的附近安裝一定的壓力表，以此來實(shí)現(xiàn)承壓水壓的有效測(cè)量，為后期承壓水埋深的解算提供便利。

4 煤礦防治水工作中提升測(cè)量質(zhì)量的對(duì)策

4.1 創(chuàng)新煤礦防治水測(cè)量體系

系統(tǒng)完善的測(cè)量體系能為煤礦防治水工作中測(cè)量工作的開展奠定良好基礎(chǔ)。

首先，在煤礦生產(chǎn)中，應(yīng)積極開展水害防治宣傳工作和測(cè)量宣傳工作，使得全體生產(chǎn)人員充分認(rèn)識(shí)到煤礦防治水工作中的重要性，并了解測(cè)量對(duì)防治水工作的影響，形成良好的煤礦測(cè)量和防治水工作環(huán)境。

其次，在煤礦防治水測(cè)量中，要求結(jié)合煤礦勘測(cè)工作標(biāo)準(zhǔn)，制定系統(tǒng)完善的測(cè)量管理制度，要求將防治水測(cè)量工作的責(zé)任落實(shí)到具體個(gè)人，以此來實(shí)現(xiàn)采礦區(qū)地質(zhì)、水文情況的準(zhǔn)確判斷。

最后，為保證煤礦防治水工作中測(cè)量工作的有序開展，要求還應(yīng)注重礦企測(cè)量小組的規(guī)范建設(shè)，要求選用具有較高專業(yè)素養(yǎng)與能力的人員組成測(cè)量小組，為煤礦防治水測(cè)量工作開展提供智力和組織保證。

4.2 優(yōu)化煤礦防治水測(cè)量方案

科學(xué)的測(cè)量方案能為煤礦防治水工作開展提供制度。新時(shí)期，煤礦防治水測(cè)量方案的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和創(chuàng)新應(yīng)注重以下要點(diǎn)。一方面，在測(cè)量方案設(shè)計(jì)初期階段，要求礦企測(cè)量人員全面了解測(cè)量工作的要求、布置和作用，同時(shí)應(yīng)搜集方案的制訂所需要的資料信息，為煤礦防治水方案設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。另一方面，煤礦防治水測(cè)量方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視具體測(cè)量流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在實(shí)際測(cè)量中，需從水文地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)體系、報(bào)告送審制度、水害預(yù)報(bào)及探放水等多個(gè)環(huán)節(jié)開展測(cè)量和防治水處理，保證煤礦防治水測(cè)量工作的規(guī)范性、有效性。

4.3 強(qiáng)化煤礦防治水基礎(chǔ)保證管理

要進(jìn)一步提升煤礦防治水工作中測(cè)量工作開展效率和質(zhì)量，還應(yīng)加強(qiáng)防治水測(cè)量的基礎(chǔ)保證管理。

其一，測(cè)量?jī)x器的選擇和應(yīng)用對(duì)于整體測(cè)量結(jié)果具有較大影響，故而應(yīng)盡可能地選擇現(xiàn)代化、先進(jìn)化的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行煤礦水文狀況測(cè)量，在測(cè)量中，還應(yīng)重視相關(guān)儀器的檢查校正，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

其二，近年來，我國采礦行業(yè)發(fā)展迅速，礦企作業(yè)生產(chǎn)中的相關(guān)技術(shù)逐漸成熟。在煤礦防治水測(cè)量中，除工程物探法、PROTEM47HP 瞬變電磁儀法外，淺層地震法等都是較為常用的測(cè)量方式。礦企生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)重視這些策略方法的創(chuàng)新應(yīng)用，以此來提升煤礦水文狀況測(cè)量的效率和質(zhì)量，真正發(fā)揮測(cè)量技術(shù)作用，提升防治水工作開展質(zhì)量。

5 結(jié)語

測(cè)量工作在煤礦防治水工作中發(fā)揮著重要作用。新時(shí)期，礦企生產(chǎn)人員要充分認(rèn)識(shí)到煤礦防治水工作測(cè)量工作的重要性，結(jié)合防治水工作中測(cè)量工作的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，深化具體測(cè)量方法應(yīng)用，這樣能有效提升煤礦水文狀況測(cè)量效率和質(zhì)量，滿足煤礦防治水工作開展需要，保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全與效益，促進(jìn)煤炭企業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)步發(fā)展。