地質(zhì)勘探工作對礦井防治水的重要性

李 健

(貴州省黔西市應(yīng)急管理局，貴州 黔西 551500)

0 引 言

在礦產(chǎn)開采過程中，容易破壞地質(zhì)地層的平衡，進而引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，其中最嚴重的是水害，影響到礦井開采的生產(chǎn)安全性，如工作面及礦井出現(xiàn)被水淹的情況，會影響礦井開采效果。一旦出現(xiàn)水害事故，不僅影響工作開展，也導(dǎo)致救援工作難以進行，威脅到工作人員的生命安全。這主要是由于在短期內(nèi)難以將礦井中的水全部排出，因此，企業(yè)應(yīng)當做好礦井防治水工作。為達到良好的預(yù)防作用，應(yīng)掌握礦井水的實際來源，針對性地采取解決策略，提高對礦井防治水的工作效率。

1 研究背景

隨著礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，各項安全事故管理機制的完善，在優(yōu)化當下礦產(chǎn)企業(yè)運行結(jié)構(gòu)的同時，應(yīng)使礦產(chǎn)開采工作更加規(guī)范。礦產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的經(jīng)營發(fā)展情況及市場背景進行綜合管控，為礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展提供可靠方向。在開展運行管理工作過程中，地質(zhì)勘查與防治水工作具有重要作用。對于礦產(chǎn)企業(yè)而言，水害事件不僅影響著企業(yè)經(jīng)濟效益，也會威脅到工作人員的生命安全，因此應(yīng)針對地質(zhì)勘察與礦井防治水工作現(xiàn)狀進行綜合分析。

2 礦井防治水的重要性

2.1 提高綜采工作面生產(chǎn)安全

礦井開采工作的危險性較高，就我國礦井開采工作來看，經(jīng)常會出現(xiàn)井下各種安全事故，造成人員傷亡以及重大的財產(chǎn)損失，而造成礦井事故的主要因素就包括水害。因此做好礦井防治水工作，保障工作人員在礦井開采過程中的生命安全，同時降低財產(chǎn)損失，具有重要的現(xiàn)實意義。由于礦井開采具有一定的特殊性，大多數(shù)工作需要在礦井中完成，地下水一般都在地層以下，礦井在開采過程中會出現(xiàn)涌水情況。在正式開采綜采工作面時，應(yīng)當先進行探放水，通過專業(yè)的勘探設(shè)備，檢查礦井周圍的水溫情況，進而做好準備工作，提高礦井開采的安全性。

2.2 增強綜采工作效率

在開采礦井以前，需要分析研究礦井周圍的水文地質(zhì)情況，并提前發(fā)現(xiàn)可能存在的各種水害因素，進而針對性的采取策略，做好礦井水害預(yù)防工作，保障開采安全。在有效的預(yù)防措施下，能夠起到良好的防治水效果，在實際開采過程中，讓涌水現(xiàn)象明顯減少，并在可控范圍之內(nèi)，開采安全得以保證。同時也減少了涌水問題帶來的各項不利因素，提高礦產(chǎn)開采效率，保障最終礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此要想保證礦產(chǎn)開采的實際效率，就應(yīng)當采用科學(xué)合理的防治水技術(shù)。

2.3 擴大開采范圍

在礦產(chǎn)開采以前，還需要通過地質(zhì)勘探技術(shù)，檢測其周圍水文地質(zhì)情況，結(jié)合各項數(shù)據(jù)指標完成更詳細的勘察工作。最終的勘查結(jié)果，能夠幫助礦產(chǎn)企業(yè)掌握礦產(chǎn)開采的大致情況，計算出相關(guān)經(jīng)濟指標，比如礦產(chǎn)開采可能需要的資金投入量，以及最終獲得的資金收益。如：對于礦山開采而言，資源的最終儲存量是計算礦產(chǎn)開采經(jīng)濟指標的重要數(shù)據(jù)部分，確定實際可開采數(shù)量，以及最終儲存數(shù)量。對于礦產(chǎn)而言，實際儲存數(shù)量無法改變，因此就應(yīng)當通過對各項技術(shù)的完善來提高開采效率，提升開采量。但開采儲存量會受到水文條件的影響，而通過科學(xué)的防治水方案，能夠有效提高礦產(chǎn)開采儲存量，獲取最大化的經(jīng)濟效益。

3 地質(zhì)勘察工作與礦井防治水工作現(xiàn)狀

(1)地質(zhì)勘查工作不夠完善，使得礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展受到限制。隨著市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，多元化的經(jīng)濟活動數(shù)量不斷提升，各個領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)需求量只增不減，因此礦產(chǎn)企業(yè)為了獲取最大化的經(jīng)濟效益，將更多的精力放在礦山開采工作之中，由于地質(zhì)勘察工作的不到位，導(dǎo)致部分資料的精準性難以得到保障，使得后期防治水工作的開展失去意義。

(2)缺乏礦產(chǎn)專業(yè)技術(shù)人員，對防治水工作的落實不夠及時。對企業(yè)而言，專業(yè)技術(shù)人員決定著最終防治水工作效果，如果專業(yè)技術(shù)人員不斷流失，會影響企業(yè)工作開展的穩(wěn)定性。而部分礦產(chǎn)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對地質(zhì)勘查工作的開展重視不足，使得勘察隊伍不穩(wěn)定，其專業(yè)素質(zhì)難以滿足防治水工作開展的需求，進而使得防治水預(yù)防產(chǎn)生多項漏洞，地質(zhì)勘查結(jié)果未能為防治水工作提供準確標準。由于礦產(chǎn)開采的環(huán)境較為惡劣，而且工作人員綜合能力有限，自身職業(yè)精神與專業(yè)水平有限，最終影響開采水平，甚至?xí)?dǎo)致出現(xiàn)延誤工期的情況。

(3)地質(zhì)勘查工作缺乏完善的管理機制。許多礦產(chǎn)企業(yè)在開展地質(zhì)勘查工作時，往往缺乏完整的監(jiān)督管理制度作為支撐，因此部分制度的執(zhí)行缺乏科學(xué)性、嚴謹性。而且地質(zhì)勘查工作難以明確勘察的基本方向，影響最終工作效率。部分礦產(chǎn)企業(yè)在具體施工過程中勘查工作規(guī)劃，沒有結(jié)合實際工作需求完成設(shè)計，進而使得地質(zhì)勘察工作的綜合效能沒有得到充分展現(xiàn)，工作的開展也只是流于表面，勘察工作的科學(xué)性不斷降低，進而無法保障礦產(chǎn)企業(yè)的高效運行。

4 礦井水害基本類型

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對礦井水害的精準管理與防治，就應(yīng)當了解礦井水害的基本類型。按照水的不同來源，將其分為采空區(qū)透水、含水層涌水以及斷層突水。

4.1 采空區(qū)透水

在開采礦井時會形成采空區(qū)，由于被長期閑置，就會導(dǎo)致采空區(qū)出現(xiàn)積水。如果在采空區(qū)周圍布置新工作面，則很容易引發(fā)采空區(qū)透水。一般引發(fā)此類透水事故的主要因素是由于采空區(qū)內(nèi)水壓與水量高導(dǎo)致，如果在采空內(nèi)水壓不斷上漲，那么工作面涌入水的速度就會不斷加快，一般在極短時間內(nèi)就會淹沒工作面，造成巨大的安全威脅。在工作面內(nèi)會放置諸多礦井開采設(shè)備，一旦工作面被淹沒，則會導(dǎo)致設(shè)備被泡，而后則需要投入大量的資金費用維修設(shè)備，即使維修成功也會影響設(shè)備的實際使用期限，進而提前報廢，加大資金支出。就礦井來看，采空區(qū)發(fā)生透水現(xiàn)象較為稀少，一般只有在周圍有小煤窯的情況，才更容易引發(fā)透水。即使此類小煤窯已經(jīng)關(guān)閉停業(yè)，但其圖紙保存不善，使得無法確定采空區(qū)周圍地質(zhì)情況。

4.2 含水層涌水

含水層涌水是指：如果上下層的隔水層出現(xiàn)破裂情況時，那么地下水就會隨之快速涌入到工作區(qū)域。一般此種情況大多數(shù)發(fā)生于水層或水層較大的礦層底部以及頂板上方。在開采礦層時，隔水層的應(yīng)力過于集中，導(dǎo)致隔水區(qū)出現(xiàn)裂縫，進而地下水噴涌而出。如果礦層距離含水層較近，那么在開采過程中如若應(yīng)力過于集中，則會導(dǎo)致隔水層受到影響。因此為了避免地下水涌入到工作面之中，減少水源危害，就應(yīng)當合理設(shè)計防水煤巖柱。如果防水煤巖柱寬度不符合工作面需求，那么也會容易出現(xiàn)地下水涌入情況。除此之外，隨著工作面開采強度的不斷上升，導(dǎo)致采空區(qū)的冒落帶高度不斷上升，如果冒落帶高于含水層時，那么含水層則會容易涌入到工作面內(nèi)，造成危險系數(shù)不斷上升，影響安全性能。

4.3 斷層突水

當回采到斷層之后，工作面回采會直接干擾斷層，進而使得斷層隔水能力受到影響，甚至失效，進而引發(fā)斷層突水，導(dǎo)致開采工作中斷，干擾后續(xù)工序。這主要是由于斷層在初始階段在趨于平衡，但是斷層開采會導(dǎo)致其平衡狀態(tài)受到影響，使得地下水涌入到工作面之中。正是此種突發(fā)情況導(dǎo)致工作面排水所承受壓力不斷上升，回采巷道也會受到影響，出現(xiàn)異常泥濘，但不會導(dǎo)致出現(xiàn)被淹沒的情況。除此之外，引發(fā)斷層突水的另一因素則是由于初期的安全防護措施不夠完善，進而使得斷層突水情況發(fā)生較多。如果在斷層附近進行開采作業(yè)時，礦層底板的應(yīng)力過于集中，一旦底板存有承壓水，在回采階段就會引發(fā)底板突水問題。此種突水現(xiàn)象一般是由于開采礦層方式選擇不恰當導(dǎo)致，因此需要綜合考慮突水的水壓規(guī)律。

5 地質(zhì)勘探工作對礦井防水的重要性

5.1 探明礦井水來源

針對礦井采取防治水措施時，首先應(yīng)當明確水源，確定礦井周圍是否存在水壓。礦井面臨的水害多種多樣，如果不探究水的真正來源，那么則無法針對損害程度采取針對性的措施，以盡全力降低水害的影響。一般情況下為了了解工作面周圍的水文地質(zhì)情況，會通過探水鉆孔來檢測其水源，掌握不同水源的實際流向及大致分布范圍，了解其水壓。水壓是導(dǎo)致出現(xiàn)水害的主要因素之一，同時也是檢測水強度的指標，如果水壓不斷增大，那么發(fā)生水害事故的幾率也會隨之不斷上升。因此在開展地質(zhì)勘探工作時，應(yīng)當關(guān)注工作面以及采空區(qū)的實際積水情況。在明確水源類型、壓力之后，則可以制定針對性的防治水方案。比如針對采空區(qū)積水，則可以利用水泵排出水源；而對于水層中的水源，則可以采取注漿法，以此起到堵塞水源的作用。

5.2 合理設(shè)計工作面

導(dǎo)致礦井出現(xiàn)水害的主要因素通常是由于工作面設(shè)計不合理。由于布局的不合理性，導(dǎo)致工作面在回采過程中擾動附近水源，進而引發(fā)礦山水害，比如工作面遇斷層，距離過近時，則會加大水害發(fā)生機率。如果地質(zhì)數(shù)據(jù)難以保證精準性，且工作面開采過高，那么礦層上的隔水層會受到影響，導(dǎo)致破碎引發(fā)水害。采用勘察技術(shù)則能夠準確掌握地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)信息科學(xué)設(shè)計工作面，使其與斷層距離加大，減少水害的發(fā)生。此外，通過地質(zhì)勘探采取的準確數(shù)據(jù)，能夠使得地質(zhì)結(jié)構(gòu)不再受到回采作業(yè)的影響，降低水害發(fā)生機率。

5.3 完善防治水理論

礦井防治水是礦產(chǎn)開采的主要難題之一，采取完善的防治水理論以及防治水技術(shù)，是減少水害發(fā)生的主要措施之一。雖然當前防治水工作已經(jīng)取得了初步成就，但是不同礦井的地質(zhì)條件存在差異，因此采用單一的防治水理論，難以滿足不同礦井開發(fā)的需求。因此應(yīng)當針對現(xiàn)有防治水理論不斷進行完善，以此來實現(xiàn)防治水技術(shù)的不斷創(chuàng)新，提高防治水效果。利用地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)，可以了解水害的實際發(fā)生因素及相關(guān)條件，找出各項水害發(fā)生的共性，總結(jié)出相應(yīng)的工作經(jīng)驗及實踐，進而使得當前的防治水理論更加完善，為礦井開采與安全生產(chǎn)提供有利條件。

5.4 合理設(shè)計防水爆巖柱與水倉

當前許多礦井防水煤巖柱的設(shè)計并不合理，使得礦井水害并沒有得到有效預(yù)防，雖然根據(jù)開采作業(yè)經(jīng)驗對防水煤巖柱公式計算加以完善，但是仍有部分參數(shù)的選取并不符合礦井實際需求，也有部分參數(shù)選取缺乏依據(jù)，許多公式只是針對特定的開采情況應(yīng)用。因此，就應(yīng)當利用地質(zhì)勘察技術(shù)，深入掌握地質(zhì)條件實際情況，確定合理的防水煤巖柱寬度。而礦井水倉是重要的儲水設(shè)施，如果水倉容量并不符合實際情況需求，那么就會導(dǎo)致水害出現(xiàn)機率上升。因此，在設(shè)計水倉時，就應(yīng)當充分了解礦井的涌水量，記錄其最大值與最小值。同時也要記錄礦井水源的變化情況，了解其時間。通過地質(zhì)勘探技術(shù)能夠有效確定礦井水的實際涌出量，從而完善水倉容量設(shè)計及排水系統(tǒng)的設(shè)計。

5.5 應(yīng)用信息技術(shù)完善地質(zhì)勘探系統(tǒng)

防治水工作專業(yè)性較強，需要完善的防治水技術(shù)，同時也涉及到多項內(nèi)容，因此要想降低水害的發(fā)生幾率，就應(yīng)當做好各項基礎(chǔ)工作。首先應(yīng)當從提高管理水平入手，不斷強化防治水工作的基礎(chǔ)工作，在開展防治水工作時，應(yīng)當積極與信息技術(shù)相融合，使得防治水工作實現(xiàn)信息化發(fā)展。其次要積極完善地測信息管理系統(tǒng)以及水文監(jiān)測系統(tǒng)，以此來提高防治水管理效果。礦產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當加大信息技術(shù)的資金投入，完善現(xiàn)有地測信息系統(tǒng)，使其能夠準確檢測礦井上下的觀測孔，利用自動監(jiān)測系統(tǒng)實時掌握礦井涌水量。而自從建礦開采以來，企業(yè)也應(yīng)當積極構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，將地質(zhì)、儲量、水文等信息做好儲備管理。各項圖紙也應(yīng)當做好儲存與記錄，使得礦產(chǎn)開采的防治水工作更加信息化。

5.6 建立健全安全生產(chǎn)責任制度

為了有效減少突發(fā)性水害事故的發(fā)生，工作人員應(yīng)及時制定防治水策略，并且要具有一定的預(yù)見性，確保水害防范工作能夠發(fā)揮出自身作用，使得地質(zhì)勘察工作能夠為水害防治工作提出針對性意見。對礦井的防治水工作應(yīng)當依照地質(zhì)勘查提供的資料而展開，根據(jù)實際勘察的地質(zhì)情況創(chuàng)建水位觀測站，合理勘查清礦區(qū)域內(nèi)的坍塌事件，并針對積水面積及深度進行綜合測量，做好水源排查工作，尤其是在雨季更應(yīng)落實這一標準，綜合檢查礦區(qū)的排水系統(tǒng)，提高排水通暢性。礦產(chǎn)企業(yè)積極完善安全生產(chǎn)責任制度，將此項制度落實到企業(yè)內(nèi)部的各級部門之中，使得每一位工作人員都能夠明確自身職責，在開展防治水工作時，提高自身的積極性，落實各環(huán)節(jié)防治工作。除此之外，工作人員針對勘查數(shù)據(jù)進行綜合整理與分析，以此來制定更科學(xué)化的應(yīng)對措施，實現(xiàn)對水源的動態(tài)管理，掌握水害發(fā)生的基本規(guī)律，完善應(yīng)急管理策略。

6 結(jié) 語

綜上所述，影響礦井的安全因素主要是水害，會影響到工作人員生命安全以及礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益，應(yīng)采取科學(xué)的防治水策略。當前礦井水害主要分為采空區(qū)透水、含水層涌水以及斷層突水，因此礦井開采防治水方案的制定就應(yīng)當結(jié)合礦山水害類型以及地質(zhì)勘探工作而展開，進而掌握礦井水源，科學(xué)合理地設(shè)計出工作面。同時積極完善防治水理論及防治水技術(shù)，合理設(shè)計防水煤巖柱寬度以及水倉容量，通過地質(zhì)勘探減少礦井水害的發(fā)生。