我國(guó)煤礦水害事故特征、致因與防治對(duì)策

曾一凡 ，武 強(qiáng) ，趙蘇啟 ，苗耀武 ，張 曄 ，梅傲霜 ，孟世豪 ，劉曉秀

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 國(guó)家煤礦水害防治工程技術(shù)研究中心, 北京 100083；2.礦山水防治與資源化利用國(guó)家礦山安全監(jiān)察局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京100083；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 內(nèi)蒙古研究院, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；4.國(guó)家礦山安全監(jiān)察局, 北京 100713）

0 引 言

水害事故是僅次于瓦斯事故的煤礦群死群傷“第二殺手”，同時(shí)也是制約我國(guó)煤炭資源安全經(jīng)濟(jì)開采的主要災(zāi)害之一。常言道“水火無(wú)情”，煤礦水害事故隱蔽性強(qiáng)、災(zāi)害發(fā)生速度快以及危害性大，一旦發(fā)生突水事故，輕則增加排水費(fèi)用，造成噸煤成本升高、生產(chǎn)環(huán)境惡化、采掘接替緊張等；重則造成人員傷亡、采區(qū)或礦井被淹、搶救難度大、救援復(fù)礦時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)損失重、社會(huì)影響廣等。

我國(guó)是一個(gè)由多個(gè)板塊經(jīng)多序次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)拼接而成的陸地，造成我國(guó)是世界上水文地質(zhì)條件最為復(fù)雜的國(guó)家[1]。煤礦開采可能受到大氣降水直接補(bǔ)給型、地表水充水型、地下水充水型（如松散孔隙水、基巖裂隙水、可溶巖巖溶水和燒變巖水等）以及人為充水型的襲奪水、離層水和老空（窯）水等多種水源的嚴(yán)重威脅。隨著東部礦區(qū)煤炭開采深度的逐漸加大以及西部礦區(qū)大采高、放頂煤等高強(qiáng)度開采技術(shù)的發(fā)展，突（涌）水災(zāi)變控制因素和災(zāi)變機(jī)理日趨多變，特別是資源整合礦井中，廢棄老窯和采空區(qū)比比皆是，重特大突水事故時(shí)有發(fā)生。上述復(fù)雜的水文地質(zhì)條件和煤礦開采背景造就我國(guó)成為世界煤礦水害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一[2]。例如2020?2022年，全國(guó)煤礦先后發(fā)生3 起重大水害事故、6 起較大水害事故，共造成78 人死亡，同時(shí)發(fā)生多起水害涉險(xiǎn)事故；特別是2021 年全國(guó)發(fā)生的4 起煤礦死亡事故，均為水害事故。充分暴露出煤礦水害防治工作仍存在諸多突出問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)。

煤礦突水事故調(diào)查分析一直是礦山安全工程領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。我國(guó)相關(guān)部門和專家也一直在跟蹤研究，國(guó)家礦山安全監(jiān)察局（原國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局）自2003 年以來(lái)，編制了多本全國(guó)煤礦典型事故案例匯編，共收錄了2000?2022 年的1 205 起水害事故，包含了事故經(jīng)過(guò)及類別、事故原因及性質(zhì)、事故防范建議等內(nèi)容，為本文的撰寫提供了可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源[3]。丁百川[4]對(duì)2011?2016 年我國(guó)煤礦災(zāi)害事故進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出重大災(zāi)害的防治建議。苗耀武等[5]分析了2020 年全國(guó)煤礦水害事故的基本情況、存在問(wèn)題，將致災(zāi)因素歸納為6 個(gè)方面；孫文潔等[6]整理了2000?2015 年的數(shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)重大水害事故單起死亡人數(shù)最多；魏久傳等[7]對(duì)2001?2013 年我國(guó)發(fā)生的煤礦水害事故的相關(guān)信息分層次、分類別統(tǒng)計(jì)，闡明了相關(guān)因素與煤礦水害事故之間的關(guān)系；尹尚先等[8]分析了水害事故發(fā)生的主要原因，并提出了相應(yīng)技術(shù)措施，規(guī)范了超前探放水流程；張培森等[9]對(duì)2008?2020 年我國(guó)的水害事故信息進(jìn)行匯總，分析獲得水害事故集群性發(fā)生省份。雖然當(dāng)前研究取得了一定的成果，但水害事故“預(yù)測(cè)難、擴(kuò)散快、救援難、周期長(zhǎng)、恢復(fù)難、損失大、傷亡多”等問(wèn)題突出，針對(duì)不同水害特征規(guī)律下的綜合防治體系尚未成型。

前車之覆，后車之鑒。筆者通過(guò)對(duì)2000?2022年煤礦水害事故的綜合統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)性分析水害事故發(fā)生的特征規(guī)律，探討揭示水害事故背后的原因，總結(jié)煤礦水害研究現(xiàn)狀并提出相應(yīng)的防控對(duì)策。旨在深刻汲取煤礦水害事故教訓(xùn)，進(jìn)一步健全我國(guó)的煤礦水害風(fēng)險(xiǎn)防控體系，為煤礦的安全、高效開采及水害預(yù)防、治理提供參考和借鑒。

1 全國(guó)煤礦水害事故分析

1.1 礦井水文地質(zhì)類型概況

截至2023 年1 月，全國(guó)共有煤礦4 368 座，其中正常生產(chǎn)建設(shè)煤礦2 889 座，停產(chǎn)停建煤礦1 479 座。其中，煤礦水文地質(zhì)類型極復(fù)雜型33 座、復(fù)雜型251 座，合計(jì)占全國(guó)煤礦總數(shù)的6.5%，其合計(jì)產(chǎn)能占正常生產(chǎn)和在建產(chǎn)能的16%。從區(qū)域分布來(lái)看，水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜的煤礦數(shù)量前十位的依次為陜西56 座、河北28 座、河南28 座、山西25 座、新疆24 座、貴州23 座、四川20 座、內(nèi)蒙古16 座、安徽17 座、山東17 座，分別占到各自所屬地區(qū)煤礦總數(shù)量的15%、48%、14%、3%、11%、3%、8%、3%、42%、18%。上述地區(qū)水文地質(zhì)類型極復(fù)雜和復(fù)雜礦井占全國(guó)總數(shù)的89%，是典型的煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)，同時(shí)也是我國(guó)水害防治工作監(jiān)察監(jiān)管的重點(diǎn)區(qū)域。

1.2 水害事故基本情況

2000?2022 年，我國(guó)共發(fā)生煤礦水害事故1 206起，死亡5 018 人，其中較大以上水害事故103 起，死亡2 039 人。水害事故平均死亡人數(shù)約為4.16 人/起，是煤礦事故平均死亡人數(shù)（1.69 人/起）的246.2%。如圖1 所示，2000?2022 年，煤礦水害事故起數(shù)總體趨勢(shì)呈現(xiàn)先短期上升且基數(shù)大而后穩(wěn)步下降，其中2002 年達(dá)到水害事故的峰值159 起，2019 年達(dá)到最低值3 起。2000?2005 年煤礦水害事故死亡人數(shù)變化波動(dòng)較大。峰值與低點(diǎn)相差近300 人，在2005 年達(dá)到峰值后至2022 年，煤礦水害事故死亡人數(shù)穩(wěn)步下降，2019 年達(dá)到了最低點(diǎn)10 人。說(shuō)明我國(guó)在煤炭高效開采過(guò)程中，水害的防治越來(lái)越成熟，但礦井水害依舊在煤礦事故中占重要地位，水害防治工作依舊需要引起足夠的重視。此外，自建國(guó)以來(lái)，我國(guó)共發(fā)生2 起超過(guò)100 人的生命損失的煤礦水害事故，2005 年廣東梅州市興寧市大興煤礦以及2007 年山東省新泰市華源煤礦；自2010 年山西王家?guī)X煤礦水害事故發(fā)生至今，未發(fā)生特別重大水害事故。2000?2022年，我國(guó)11 起特別重大煤礦水害事故信息見表1。

表1 2000—2022 年我國(guó)特別重大煤礦水害事故信息Table 1 Information on particularly serious coal mine water accidents in China from 2000 to 2022

圖1 2000?2022 年我國(guó)煤礦水害事故起數(shù)和死亡人數(shù)情況Fig.1 Number of deaths from water hazards in coal mines in China from 2000 to 2022

2 不同維度下的水害事故統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)對(duì)各省礦山安全監(jiān)察局、中國(guó)煤礦安全網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，分別從不同維度對(duì)我國(guó)2000?2022 年23 年間的煤礦水害事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，全面、深入地認(rèn)識(shí)事故的成因和規(guī)律。

2.1 按空間分布統(tǒng)計(jì)

我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件、氣候條件以及受水害威脅程度不同，全國(guó)“井”字形煤炭資源分布，分為華北石炭二疊紀(jì)煤田巖溶?裂隙水害區(qū)、華南晚二疊紀(jì)煤田的巖溶水害區(qū)、東北白堊紀(jì)煤田的裂隙水害區(qū)、西北侏羅紀(jì)煤田的裂隙水害區(qū)、西藏?滇西中生代煤田裂隙水害區(qū)和臺(tái)灣第三紀(jì)煤田裂隙水害區(qū)6 個(gè)礦井水害區(qū)[10]。

華北石炭二疊紀(jì)煤田巖溶?裂隙水害區(qū)煤炭資源儲(chǔ)量大、分布廣泛，是我國(guó)主要的煤炭生產(chǎn)基地。23 年間共發(fā)生重大水害事故37 起，死亡848 人。對(duì)發(fā)生水害礦井的水文地質(zhì)類型[11-12]進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，中等及以上礦井共計(jì)23 個(gè)，占比69.7%，其中復(fù)雜礦井12 個(gè)，占比36.4%。該地區(qū)具有煤系地層下伏富水灰?guī)r的特殊巖層結(jié)構(gòu)，巖溶陷落柱為該地區(qū)特有的水害來(lái)源。陷落柱分布具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，難預(yù)測(cè)，定位困難，極易造成陷落柱突水事故。此外，華北煤田礦井年排水量達(dá)3.11×109m3，占全國(guó)總排水量的43%，礦井涌水量大，防治水難度較高。

圖2 發(fā)生水害事故礦井的水文地質(zhì)類型統(tǒng)計(jì)Fig.2 Types of hydrogeology in water hazards mines occurred

華南晚二疊紀(jì)煤田的巖溶水害區(qū)，23 年間共發(fā)生重大水害事故42 起，死亡801 人。華南地區(qū)發(fā)生水害礦井的水文地質(zhì)類型劃分為中等及以上礦井30 個(gè)，占比達(dá)75%，其中復(fù)雜礦井21 個(gè)，占比52.5%，極復(fù)雜礦井1 個(gè)，占比2.5%。華南地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶地貌發(fā)育，溶洞、鈣化等地質(zhì)構(gòu)造分布廣，形成了復(fù)雜且水量大的地下水系統(tǒng)；其次，該地區(qū)氣候多雨，補(bǔ)給強(qiáng)度大，難以有效抽排，防治難度大；同時(shí)，該地區(qū)煤田開采普遍屬于井工開采，開采歷史較長(zhǎng)，存在著大量的老空區(qū)。地下水系統(tǒng)和老空區(qū)交互的復(fù)雜性，使其成為23 年間礦井水害最頻發(fā)的區(qū)域。

東北侏羅系煤田裂隙水害區(qū)水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，受水害威脅相對(duì)較小，23 年間共發(fā)生重大水害事故17 起，死亡276 人。東北地區(qū)發(fā)生水害的水文地質(zhì)類型的礦井中，中等及以上礦井10 個(gè)，占比50%，其中復(fù)雜礦井7 個(gè)，占比35%。開采煤層頂板多為松散的新進(jìn)系沖積層，含水性強(qiáng)且開采深度較淺，頂板冒落容易觸及上覆含水層或地表水體，造成突水事故。

西藏?滇西中生代煤田裂隙水害區(qū)和臺(tái)灣第三紀(jì)煤田裂隙水害區(qū)儲(chǔ)煤量少，僅為全國(guó)儲(chǔ)量的0.1%，煤礦總量少，開采強(qiáng)度低。該區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤礦水害威脅程度相對(duì)低，在23 年間未發(fā)生重大水害事故。

西北侏羅紀(jì)煤田裂隙水害區(qū)主要以頂板水害為主。其煤系沉積穩(wěn)定，煤炭資源富集程度高，可開采煤層厚。隨著大采高和綜采放頂煤等高強(qiáng)度規(guī)?；_采技術(shù)的發(fā)展，開采效率大幅提升的同時(shí)，也帶來(lái)了礦山水害安全防治和生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境保護(hù)等多重問(wèn)題。隨著國(guó)家煤炭開采中心向西部轉(zhuǎn)移，西北地區(qū)特有的水文地質(zhì)條件和開采方式，造成近3 年的重大水害事故主要集中于西北侏羅紀(jì)煤田裂隙水害區(qū)，3 年累計(jì)死亡人數(shù)達(dá)49 人。

2.2 按時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)

西藏?滇西、臺(tái)灣、西北3 個(gè)水害區(qū)在研究年份中并未呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)意義，故進(jìn)一步對(duì)華北、華南、東北3 個(gè)水害區(qū)進(jìn)行時(shí)間分布的統(tǒng)計(jì)（圖3a）。結(jié)果表明，華北和華南水害區(qū)水害發(fā)生頻次具有較高的一致性，主要分為3 個(gè)階段，分別是2000?2005 年高頻發(fā)水害階段、2006?2012 年中頻發(fā)水害階段和2013?2022 年低頻發(fā)階段。水害模式和防治手段的改進(jìn)，以及開采強(qiáng)度的逐步降低，華北和華南水害事故呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。東北地區(qū)的水害事故主要集中在2005?2014 年之間，數(shù)量少但持續(xù)發(fā)生。

重大及以上水害事故總量按月份分布情況如圖3b 所示，3 個(gè)地區(qū)全年均呈現(xiàn)2 個(gè)水害事故高發(fā)期，分別為3?5 月和7?8 月。7?8 月高發(fā)期的平均死亡人數(shù)達(dá)28.7 人/起，此階段主要受季節(jié)氣候影響，雨季時(shí)礦井涌水接受補(bǔ)給，突水頻發(fā)且突水量大，易造成淹井事故；3?5 月高發(fā)期的平均死亡人數(shù)達(dá)18.8 人/起，此階段是由于春節(jié)期間大部分礦井停產(chǎn)，春節(jié)后煤炭資源較為缺乏，企業(yè)急于加大煤炭產(chǎn)量，易于忽視安全管理。

華南水害區(qū)的地質(zhì)特性決定了該水害區(qū)最易接受降雨補(bǔ)給，且在汛期雨量集中。7?8 月是華南水害區(qū)最主要的水害事故高發(fā)期，統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)共發(fā)生水害事故11 起，死亡293 人，平均死亡人數(shù)為26.6人/起。3?5 月是東北水害區(qū)的最主要事故高發(fā)期，除了春節(jié)等人為因素影響以外，該地區(qū)3?5 月氣溫回升，巨大溫差極易巖石膨脹開裂，同時(shí)融雪水量導(dǎo)致地下水水位上升，礦井涌水風(fēng)險(xiǎn)增大，容易引發(fā)礦山水害事故。

2.3 按礦井充水水源統(tǒng)計(jì)

充水水源分析是水害事故統(tǒng)計(jì)和分析中至關(guān)重要的一環(huán)。根據(jù)充水水源的賦存介質(zhì)，共將其分為松散孔隙水及裂隙水、巖溶水、老空水和大氣降水及地表水四部分。通過(guò)對(duì)2011?2022 年間發(fā)生的較大及以上煤礦水害充水水源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖4），松散孔隙水及裂隙水、巖溶水、大氣降水及地表水平均死亡人數(shù)分別為6.7 人/起、2.7 人/起、10.5 人/起；水害事故發(fā)生最主要的水源為老空水，12 年間共發(fā)生70 起，造成485 人死亡，平均死亡人數(shù)6.9 人/起。

圖4 2011?2022 年煤礦水害按充水水源分布Fig.4 Distribution of water hazards in coal mines by waterfilled water sources from 2011 to 2022

我國(guó)煤層充水條件復(fù)雜多樣，其中老空水和地表水造成損失最大。老空水邊界形狀極不規(guī)則。若缺乏原來(lái)采掘活動(dòng)遺留礦井周圍準(zhǔn)確測(cè)繪資料，在開采過(guò)程中難以分析判斷開采工程和水體的距離，從而成為煤炭開采的安全隱患。這種水體流動(dòng)方式不同于地下含水層的徑流，水量賦存十分集中，壓力傳遞迅速。水體與掘進(jìn)工程的距離小于安全距離時(shí)，會(huì)迅速灌入大量老空水。該類型水害具有很大的破壞性，必然會(huì)造成人員傷亡。地表水類型有長(zhǎng)年有水的河流、湖泊、水庫(kù)、塘壩等。若在煤礦井下防水煤（巖）柱留設(shè)不當(dāng)，掘進(jìn)工程接觸斷層等導(dǎo)水構(gòu)造或發(fā)生頂板冒落時(shí)，溝通地表水體并使大量地表水迅速潰入井下，造成煤礦水害事故。這類水體涌水量大，水流迅速，也具有很大破壞性。

2.4 按礦井企業(yè)所有制統(tǒng)計(jì)

根據(jù)經(jīng)濟(jì)類型所有制將礦井分為4 個(gè)類別，分別是國(guó)有重點(diǎn)企業(yè)、國(guó)有地方企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和其他企業(yè)。2011?2022 年發(fā)生的較大及以上水害事故統(tǒng)計(jì)（圖5），礦井水害事故主要集中于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，總數(shù)達(dá)54 起，死亡418 人，分別占水害統(tǒng)計(jì)總數(shù)58.4%和50%；其次為國(guó)有重點(diǎn)企業(yè)，發(fā)生礦井水害事故23 起，死亡293 人，分別占總數(shù)的25.8%和37.8%；其他企業(yè)6 起，死亡42 人，占比分別為9%和8.5%；國(guó)有地方企業(yè)6 起，死亡29 人，占比為6.7%和3.7%。

圖5 水害事故企業(yè)所有制情況Fig.5 Ownership of enterprises with water hazards

鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)技術(shù)力量相對(duì)較弱，缺乏必要的安全投資和管理經(jīng)驗(yàn)，存在以下問(wèn)題：①投入不足：由于資金和技術(shù)等方面的原因，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)在礦井建設(shè)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中常常存在投入不足的情況，難以保證相關(guān)設(shè)備和工具的安全可靠性；②監(jiān)管不規(guī)范：由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的管理經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，很多企業(yè)在礦井的安全管理上還沒(méi)有形成科學(xué)、規(guī)范的管理制度和標(biāo)準(zhǔn)，難以有效遏制安全事故的發(fā)生；③人員素質(zhì)較低：許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)在招聘和培訓(xùn)員工方面并不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致礦工群體的普遍化素質(zhì)較低，意識(shí)不夠安全，加上缺乏必要的安全教育和培訓(xùn)，極易發(fā)生安全事故。

國(guó)有企業(yè)在生產(chǎn)管理過(guò)程中，制度規(guī)范，對(duì)工人的教育工作落實(shí)到位同時(shí)具有較為完備的安全保證體系，減小了水害事故發(fā)生的可能性。

3 煤礦水害事故原因與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

3.1 水害事故致因統(tǒng)計(jì)分析

煤礦水害事故發(fā)生的原因較復(fù)雜、千差萬(wàn)別，分為直接原因和間接原因，直接原因主要包含機(jī)械、物質(zhì)或環(huán)境的不安全狀態(tài)和人的不安全行為，而間接原因主要指的是能導(dǎo)致直接原因發(fā)生的事件?？傮w來(lái)說(shuō)，客觀上開采環(huán)境復(fù)雜以及主觀上重視不夠，是事故發(fā)生的主要原因，因我國(guó)水害事故在2010 年前不區(qū)分統(tǒng)計(jì)一般和較大水害事故，對(duì)2010?2020 年全國(guó)煤礦發(fā)生的較大以上水害事故的直接原因按技術(shù)、管理、非法違法開采3 類進(jìn)行歸類分析（圖6）。

圖6 水害事故致因統(tǒng)計(jì)分析Fig.6 Statistical analysis of causes of water disasters

1）管理原因。在統(tǒng)計(jì)的98 起較大以上水害事故中，屬管理原因的水害事故共62 起，占63.3%。其中因探放水措施落實(shí)不到位導(dǎo)通老（窯、巷）空水所造成的事故共41 起，占41.8%。例如山西襄礦西故縣煤業(yè)有限公司“10·25”較大水害事故，由于在鄰近老空積水和斷層區(qū)域違法違規(guī)組織生產(chǎn)，未按規(guī)定進(jìn)行探放水，3 號(hào)巷采面爆破作業(yè)后，在老空水壓力作用下造成斷層破碎帶松動(dòng)垮塌導(dǎo)通老空區(qū)，導(dǎo)致已整合關(guān)閉煤礦的老空水潰入礦井，造成4 人死亡。因廢棄井筒治理不徹底所造成的事故共14 起，占14.3%。例如黑龍江省雞西市雞東縣金地煤礦“10·11”重大透水事故，在原立井水文地質(zhì)資料不清的情況下，平巷掘進(jìn)工作面違章放炮，打通了與原立井相連的一條巷道，井筒和巷道中的積水潰入該平巷，導(dǎo)致水害事故發(fā)生，死亡13 人。因汛期雨季“三防”措施不到位所造成的事故共8 起，占8.2%。例如廣西自治區(qū)來(lái)賓市合山煤業(yè)八礦河里樟村井“7·2”重大潰漿潰水事故，汛期強(qiáng)降雨天氣造成井田內(nèi)采空區(qū)上覆土層塌陷，大量泥漿經(jīng)過(guò)采空區(qū)，沖破?200 m 石門密閉潰入井下，導(dǎo)致事故發(fā)生，造成20人死亡。因出現(xiàn)透水征兆時(shí)未及時(shí)采取有效措施所造成的事故共19 起，占19.4%。例如山西省王家?guī)X礦“3·28”特別重大透水事故，該礦20101 回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面附近時(shí)，在小煤窯老空區(qū)積水情況未探明的情況下，發(fā)現(xiàn)透水征兆后未及時(shí)采取撤出井下作業(yè)人員等果斷措施，繼續(xù)掘進(jìn)作業(yè)導(dǎo)致老空區(qū)積水透出，造成標(biāo)高+583.168 m 以下的巷道被淹，造成38 人死亡、115 人受傷特大事故。

2）技術(shù)原因。在統(tǒng)計(jì)到的98 起煤礦較大水害事故中，屬技術(shù)原因的水害事故共15 起，主要為防范導(dǎo)水通道（點(diǎn)狀的陷落柱和線狀斷層構(gòu)造）和老空水等技術(shù)措施不到位15.3%。其中因防范導(dǎo)水陷落柱技術(shù)措施不到位所造成的水害事故共6 起，占6.1%。例如淮南潘二煤礦“5·25”較大突水事故，12123 工作面底板聯(lián)絡(luò)巷掘進(jìn)工作面底板存在隱伏陷落柱，在采動(dòng)應(yīng)力和承壓水作用下，奧陶系灰?guī)r水通過(guò)隱伏陷落柱從巷道底板突出，造成礦井被淹。因防范斷裂破碎帶技術(shù)措施不到位所造成的事故共8 起，占8.2%。例如宜春市袁州區(qū)西村鎮(zhèn)北槽煤礦“11·22”較大透水事故，該礦F7正斷層造成上盤煤系地層與下盤的茅口灰?guī)r對(duì)接，?155 m 西集中運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面進(jìn)入F7正斷層影響帶，巷道停止掘進(jìn)后，在高水壓及構(gòu)造應(yīng)力持續(xù)作用下突破有限隔水巖柱形成集中通道導(dǎo)致茅口灰?guī)r水滯后潰出，造成7 人死亡。防范老空水技術(shù)措施不到位所造成的事故共1 起，占1%。例如四川芙蓉集團(tuán)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司杉木樹煤礦“12·14”較大水害事故，相鄰煤礦越界開采，杉木樹煤礦防范措施不到位，來(lái)自相鄰煤礦的采（老）空水在動(dòng)水壓力作用下瞬間突破杉木樹煤礦N26 邊界探煤上山絞車房頂部邊界煤柱，沖毀該上山下口N26-YM-29 密閉，涌入礦井N26 采區(qū)，造成5 名作業(yè)人員溺水死亡。

3）違法開采原因。在統(tǒng)計(jì)的98 起較大以上水害事故中，屬非法違法開采原因的水害事故共28 起，占28.6%。其中因超層越界非法開采所造成的事故共14 起，占14.3%。例如黑龍江省雞西煤業(yè)恒鑫源煤礦“7·31”重大透水事故，該礦越界回采到雞西礦務(wù)局恒山礦（已報(bào)廢）采空區(qū)下部，左一片長(zhǎng)壁后退回采后，頂板發(fā)生垮落，通過(guò)上覆巖層產(chǎn)生的裂隙和斷層破碎帶與恒山礦采空區(qū)連通，采空區(qū)積水緩慢涌入，上覆圍巖經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間沖刷，巖層力學(xué)性能發(fā)生變化，受采動(dòng)影響圍巖承壓能力失衡，在雞西礦務(wù)局恒山礦采空區(qū)積水的高壓作用下，壓垮與采空區(qū)之間的巖柱，采空區(qū)大量積水潰入礦井引發(fā)事故，導(dǎo)致24 人死亡。因超層越界非法開采所造成的事故共11 起，占11.2%。例如湖南衡陽(yáng)源江山煤礦“11·29”重大透水事故，該礦在?500 m 水平61 煤采掘期間，明知工作面上方采空區(qū)存在積水，仍然心懷僥幸，冒險(xiǎn)蠻干，巷道式開采急傾斜煤層，在礦壓和上部水壓共同作用下發(fā)生抽冒，導(dǎo)通上部導(dǎo)子二礦?350～?410 m 采空區(qū)積水，造成13 人死亡。

綜上，客觀上開采環(huán)境復(fù)雜，主觀上重視不夠，即管理不當(dāng)和違法違規(guī)開采，是事故發(fā)生的主要原因；點(diǎn)狀的陷落柱和線狀斷層構(gòu)造等隱蔽導(dǎo)水內(nèi)邊界以及老空水等未依規(guī)照章探放是事故發(fā)生的主要技術(shù)原因。

3.2 礦井水害事故主要經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

1）防治水技術(shù)工作薄弱。一些煤礦水文地質(zhì)勘探程度不足，含水層富水性、構(gòu)造導(dǎo)水性、老空水影響范圍等水文地質(zhì)條件不清，水害危險(xiǎn)性認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確，造成采掘過(guò)程中發(fā)生水害事故。另外部分事故企業(yè)未編制防治水規(guī)劃和探放水設(shè)計(jì)，未制定探放水措施，缺少探放水整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

2）防治水投入不足。部分事故企業(yè)未按《煤礦防治水細(xì)則》要求配齊專用探放水設(shè)備，水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，排水系統(tǒng)不完善，防治水裝備、設(shè)施達(dá)不到要求，設(shè)備投入不足。另外部分事故企業(yè)未按《煤礦防治水細(xì)則》要求配備防治水專業(yè)人員，建立專門探放水隊(duì)伍，人員配備不足。

3）防治水管理不到位。部分企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不按設(shè)計(jì)施工，鉆孔施工不到位，探放水效果驗(yàn)收不到位，物探、鉆探資料不可靠或造假，并且未按要求使用專用探放水鉆機(jī)，用風(fēng)煤鉆代替進(jìn)行探放水，防治水現(xiàn)場(chǎng)管理不到位。一些礦井采掘活動(dòng)接近陷落柱、斷裂破碎帶、導(dǎo)水裂隙帶、頂板離層區(qū)及富水異常區(qū)等特殊工程地質(zhì)區(qū)域時(shí)，未引起管理層的高度重視，對(duì)災(zāi)害后果認(rèn)識(shí)不足，未及時(shí)調(diào)整和完善防治水措施，特別是超前探測(cè)和防治水措施不到位，鉆孔驗(yàn)證不到位，盲目作業(yè)觸發(fā)水害事故，超前探測(cè)和水害防治措施落實(shí)不到位。

4）違法違規(guī)組織生產(chǎn)。主要表現(xiàn)在4 個(gè)方面：①超層越界、非法開采煤炭資源。部分事故企業(yè)法律意識(shí)、安全意識(shí)淡薄，突破依法辦礦的紅線，超層越界開采，非法盜采他礦資源，因鄰礦積水情況不清而引發(fā)事故。②生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)層層轉(zhuǎn)包。部分事故企業(yè)礦井現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理混亂，存在“以包代管”現(xiàn)象，且承包施工隊(duì)缺少施工資質(zhì)、各自為政等問(wèn)題突出。③盲目追求利益、邊建邊生產(chǎn)。部分事故企業(yè)急于收回投資、盲目追求利益，在批準(zhǔn)建設(shè)區(qū)域外同時(shí)組織非法生產(chǎn)，終釀事故。④違章指揮、違規(guī)作業(yè)。部分工程管理人員只關(guān)心企業(yè)利益，片面追求工程進(jìn)度，不顧職工生命安危，違章指揮工人冒險(xiǎn)作業(yè)。

5）安全教育培訓(xùn)、應(yīng)急演練及對(duì)突水事故應(yīng)急處置不到位。部分事故暴露出企業(yè)應(yīng)急救援培訓(xùn)針對(duì)性不強(qiáng)，管理人員和職工對(duì)透水預(yù)兆認(rèn)識(shí)不清，自保互保意識(shí)不強(qiáng)；未開展水害事故專項(xiàng)應(yīng)急演練工作，管理人員和職工在透水發(fā)生時(shí)應(yīng)急處置能力差，出現(xiàn)透水預(yù)兆后，不及時(shí)撤人，繼續(xù)違章冒險(xiǎn)作業(yè)等問(wèn)題。

4 煤礦水害防控研究現(xiàn)狀

煤礦水害防控涉及地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)與采礦科學(xué)技術(shù)等跨學(xué)科交叉，主要由水害致災(zāi)理論方法研究（主要包括災(zāi)變機(jī)理、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、災(zāi)變預(yù)測(cè)等）和防治技術(shù)（主要包括探查技術(shù)、防治技術(shù)、保障技術(shù)等）構(gòu)成，涉及面廣，內(nèi)外主控因素多且復(fù)雜，面臨諸多世界性理論及技術(shù)難題[13]。為探析煤礦水害防控理論和技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)變遷及發(fā)展趨勢(shì)，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)可視化分析方法，以2013 年以來(lái)中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)、Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的有關(guān)煤礦水害的檢索信息為基礎(chǔ)，使用CiteSpace軟件對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

通過(guò)CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖（圖7a 和圖7b）中各關(guān)鍵詞的詞頻比例分析，煤礦水害的研究可總結(jié)為4 個(gè)主題：水害預(yù)測(cè)、水害探查、水害治理和水害監(jiān)測(cè)預(yù)警。這與“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的煤礦防治水十六字原則可以很好地對(duì)應(yīng)，表明了在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界中，以十六字原則為主體的防治水工作體系已經(jīng)構(gòu)建。結(jié)合關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)間線圖（圖7c），可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，以綜合物探和注漿為代表的突水預(yù)測(cè)、注漿改造和水害防治，近10 年來(lái)一直是煤礦水害的研究熱點(diǎn)，而綜合物探、注漿和微震監(jiān)測(cè)的較高出現(xiàn)頻率，也反映出了這些方法近10 年已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

圖7 煤礦水害領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Fig.7 Co-occurrence map of mine water hazard keywords

4.1 水害預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀

水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是煤礦進(jìn)行安全生產(chǎn)，防止水害事故發(fā)生的先決條件。水文地質(zhì)勘探為水害預(yù)測(cè)提供了主采煤層與含水層間空間疊置關(guān)系、充水水源、充水通道及老空區(qū)分布等地學(xué)信息，是水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要基礎(chǔ)。水文地質(zhì)勘探理念和技術(shù)手段的創(chuàng)新，提高了對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、充水水源、導(dǎo)水通道、老空區(qū)等方面的探查精度，進(jìn)而提高了水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。如地質(zhì)構(gòu)造勘探和老空區(qū)勘探的地面高分辨率三維地震、地面電法和充電法造影成像等技術(shù)。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法是水害預(yù)測(cè)的核心，由于煤礦水害預(yù)測(cè)理論不斷完善，水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的技術(shù)方法也日益成熟[14-15]。針對(duì)我國(guó)普遍面臨的煤層底板突水難題,在原有“突水系數(shù)法”基礎(chǔ)上,提出了可考慮更多影響因素的“脆弱性指數(shù)法”和“五圖雙系數(shù)法”等底板突水綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)方法[16-17]；對(duì)于煤層頂板水害,提出了可以同時(shí)解決頂板充水水源、通道和強(qiáng)度三大關(guān)鍵技術(shù)難題的“三圖?雙預(yù)測(cè)法”[18]。

分別以CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，借助CiteSpace 繪制煤礦水害預(yù)測(cè)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖（圖8）。通過(guò)對(duì)圖中各關(guān)鍵詞的詞頻比例進(jìn)行分析可知：現(xiàn)有的中文文獻(xiàn)有關(guān)水害預(yù)測(cè)方面的研究主要集中在底板突水、突水預(yù)測(cè)方面，并且多采用數(shù)值模擬的手段進(jìn)行研究（圖8a）；同時(shí)英文文獻(xiàn)的相關(guān)研究也主要利用Numerical Simulation（數(shù)值模擬）、GIS（地理信息系統(tǒng)）等手段，進(jìn)行著prediction（預(yù)測(cè)）、risk assessment（風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估）等方面的研究（圖8b）。這說(shuō)明國(guó)內(nèi)外的研究趨勢(shì)大體趨于一致，均以礦區(qū)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步利用GIS 和數(shù)值模擬等手段進(jìn)行水害預(yù)測(cè)，從而推動(dòng)煤礦水害預(yù)測(cè)理論與方法的不斷進(jìn)步。

圖8 煤礦水害預(yù)測(cè)領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Fig.8 Co-occurrence map of mine water hazard prediction keywords

4.2 水害探查研究現(xiàn)狀

井下超前探放水是在工作面推進(jìn)前防止水害發(fā)生的關(guān)鍵步驟。超前探放水必須滿足“三專”要求，即專業(yè)的技術(shù)人員，專業(yè)的探放水隊(duì)伍，專業(yè)的探放水設(shè)備。掘進(jìn)工作面的超前探放水主要有鉆探、物探、化探和坑探幾種手段，其中物探和鉆探是最常用的2 種手段。鉆探為擾動(dòng)破壞性探測(cè)，勘探結(jié)果直接明確，采掘工作面超前定向鉆孔探放水技術(shù)由于具有人為定向和鉆孔軌跡可循特點(diǎn)，可代替多個(gè)傳統(tǒng)的直孔鉆探，大幅提升了超前鉆探的效率。物探為無(wú)損型探測(cè)，主要包括直流電法、瞬變電磁法、激發(fā)極化法、高分辨二維地震法、地質(zhì)雷達(dá)陸地聲納法等[19-22]。

分別以CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，借助CiteSpace 繪制煤礦水害探查領(lǐng)域的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖（圖9）。通過(guò)對(duì)圖中各關(guān)鍵詞的詞頻比例進(jìn)行分析可知：中文文獻(xiàn)中水害探查的研究主要集中于采空區(qū)、煤礦地質(zhì)、陷落柱等方面，多采用鉆探技術(shù)、物探技術(shù)、綜合物探等手段，并將其在應(yīng)用中得到創(chuàng)新（圖9a）；英文文獻(xiàn)有關(guān)方面的研究主要圍繞aquifers（含水層）的exploration（探查），多采用hydraulic tomography（水力層析法）、directional drilling（定向鉆進(jìn)）等手段，以查明permeability（滲透性）、potential groundwater yield zone（潛在的地下水富水區(qū)）等水文地質(zhì)性質(zhì)（圖9b）。由此可見，國(guó)內(nèi)外在煤礦水害探查方面研究基本一致，在充分研究區(qū)域水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，利用多種手段對(duì)研究區(qū)域的充水含水層富水性、可能存在的導(dǎo)水通道等進(jìn)行探查，不斷推進(jìn)煤礦水害探查理論及應(yīng)用的發(fā)展。

圖9 煤礦水害探查領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Fig.9 Co-occurrence map of mine water hazard exploration keywords

4.3 水害治理研究現(xiàn)狀

煤礦水害治理是防止水害發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)煤層底板含水層富水性強(qiáng)且水頭高、底板隔水層薄弱或帶狀破碎、存在導(dǎo)水通道等特殊情況，傳統(tǒng)的疏水降壓處理方式難以保障礦井生產(chǎn)安全。為此，煤層底板注漿加固、含水層注漿改造以及注漿封堵導(dǎo)水通道等技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于此類煤礦。地面和井下整體或局部注漿技術(shù)可以改變含水層的富水性，封堵陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造的導(dǎo)水通道，在快速封堵治理水害方面有很大優(yōu)勢(shì)[23-25]。

分別以CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，借助CiteSpace 繪制煤礦水害治理領(lǐng)域的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖（圖10）。通過(guò)對(duì)圖中各關(guān)鍵詞的詞頻比例進(jìn)行分析可知：中文文獻(xiàn)煤礦水害治理研究集中在注漿加固、注漿改造方面，采用多種注漿材料、注漿技術(shù)和注漿工藝對(duì)于煤礦水害導(dǎo)水通道和破碎圍巖等進(jìn)行治理（圖10a）；英文文獻(xiàn)研究也集中于aquifers（含水層）、fracture development（裂隙發(fā)育）的grouting reinforcement（注漿加固）治理（圖10b）。國(guó)內(nèi)外對(duì)于水害治理技術(shù)基本一致，致力于研究富水性強(qiáng)的含水層和破碎帶及導(dǎo)水裂隙帶的治理方法，推動(dòng)煤礦水害的防治在理論上的可實(shí)現(xiàn)性和在技術(shù)上的實(shí)用性。

圖10 煤礦水害治理領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Fig.10 Co-occurrence map of mine water hazard control keywords

4.4 水害監(jiān)測(cè)預(yù)警研究現(xiàn)狀

煤礦水害監(jiān)測(cè)預(yù)警是防止水害發(fā)生的最后防線。在煤層采動(dòng)過(guò)程中，圍巖的壓力、含水層水壓、礦井涌水量等都會(huì)發(fā)生一系列的動(dòng)態(tài)變化。水文監(jiān)測(cè)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)礦山，通過(guò)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確的捕捉這些信息，有助于對(duì)水害進(jìn)行提前判識(shí)及預(yù)警。近些年隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，多種手段被應(yīng)用于水害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系[26-28]。高精度微震監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)巖體破裂產(chǎn)生的微震信號(hào)，能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)煤層頂?shù)装宓淖冃渭捌屏亚闆r以及斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造的活化程度。多參數(shù)點(diǎn)狀煤礦水害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)利用光纖光柵通信技術(shù)，對(duì)含水層的水壓、水溫等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

分別以CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，借助CiteSpace 繪制煤礦水害監(jiān)測(cè)預(yù)警領(lǐng)域的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖（圖11）。通過(guò)對(duì)圖中各關(guān)鍵詞的詞頻比例進(jìn)行分析可知：中文文獻(xiàn)中煤礦水害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究聚焦于微震等新興監(jiān)測(cè)手段，以微震波觀測(cè)地壓活動(dòng)，運(yùn)用一系列預(yù)警指標(biāo)，形成預(yù)警系統(tǒng)，從而進(jìn)行水害預(yù)警（圖11a）；英文文獻(xiàn)研究也主要圍繞microseismic monitoring（微震監(jiān)測(cè)），通過(guò)numerical simulation（數(shù)值模擬）和各類algorithm（算法）進(jìn)行分析預(yù)警（圖11b）。國(guó)內(nèi)外對(duì)于煤礦水害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)基本一致，以微震監(jiān)測(cè)技術(shù)為主要手段，對(duì)于圍巖的應(yīng)力應(yīng)變情況及構(gòu)造活化程度等進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于預(yù)防特重大水害事故具理論意義和實(shí)用價(jià)值。

圖11 煤礦水害監(jiān)測(cè)預(yù)警領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Fig.11 Co-occurrence map of mine water hazard monitoring and warning keywords

5 水害防控對(duì)策

事故致因方面，客觀上開采環(huán)境復(fù)雜，主觀上重視不夠，是事故發(fā)生的主要原因；點(diǎn)狀的陷落柱和線狀斷層構(gòu)造等隱蔽導(dǎo)水內(nèi)邊界以及老空水等未依規(guī)照章探放，是事故發(fā)生的主要技術(shù)原因。從破解煤礦水害“風(fēng)險(xiǎn)查不清”“有險(xiǎn)斷不準(zhǔn)”“出險(xiǎn)治不了”等困境出發(fā)，提出以下對(duì)策：

1）超前開展采掘區(qū)域井上、下補(bǔ)充勘探，查清礦井充水因素和隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素。

結(jié)合煤礦采掘中長(zhǎng)期規(guī)劃，依規(guī)有計(jì)劃、有針對(duì)性超前開展礦井（盤區(qū)）水文地質(zhì)調(diào)查、勘探和觀測(cè)等地面水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探工作，查清礦井各種充水因素。具備條件的應(yīng)完成地面高精度三維地震，并針對(duì)三維地震反射波異常區(qū)（地質(zhì)構(gòu)造和老空區(qū)）超前開展探查驗(yàn)證和必要的治理工作；實(shí)現(xiàn)電法勘探“兩覆蓋”，查清含水層富水性、充水通道水力性質(zhì)并驗(yàn)證等；另外建立或完善充水含水層水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

“有疑必探、先探后掘”是防治掘進(jìn)工作面水害最重要的技術(shù)措施，井下超前探放水應(yīng)照章與掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)行，并遵循鉆、物探等相結(jié)合的原則，明確探測(cè)目的，合理布置鉆孔，堅(jiān)持“一孔多用”。井下物探在半?全空間條件下開展探測(cè)工作，相較于井上地面物探有探測(cè)距離近、體積效應(yīng)小，異常體探測(cè)精度高的優(yōu)點(diǎn)。新水平、新采區(qū)、三維地震未覆蓋區(qū)域（低品質(zhì)區(qū)）掘進(jìn)必須同時(shí)采用物探（瞬變電磁、并行電法、地震MSP）、鉆探“雙探”超前循環(huán)探查；工作面回采前采用槽波、坑透、瞬變電磁、并行電法等查明工作面內(nèi)隱伏構(gòu)造、老空和頂?shù)讕r層富水性，并鉆探驗(yàn)證物探異常區(qū)。采用多種手段查清隱蔽致災(zāi)因素并做到相互驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)精細(xì)、準(zhǔn)確探查。

2）重視井田和采掘工作面立體充水水文地質(zhì)條件分析，嚴(yán)格落實(shí)水害分區(qū)等預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度，提升地質(zhì)保障水平。

只有準(zhǔn)確分析礦井充水水文地質(zhì)條件和合理建立礦井水文地質(zhì)概念模型，才有可能根據(jù)具體水文地質(zhì)條件，使用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法、模擬技術(shù)等，恰當(dāng)?shù)赜?jì)算礦井涌水量、評(píng)估水害危險(xiǎn)性和預(yù)警災(zāi)變等。通過(guò)挖掘煤田勘探、建井和開采揭露以來(lái)積累的一手地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，從剖面上分析煤層頂?shù)装宥鄬映渌畬樱ńM）結(jié)構(gòu)，并通過(guò)分析多層充水含水層（組）內(nèi)、外邊界等控水作用，確定其相互間水力聯(lián)系和方式；從平面上分析各充水含水層（組）賦存規(guī)律、非均質(zhì)性、各向異性、地下水流場(chǎng)以及邊界位置和邊界條件等，建立與之對(duì)應(yīng)的礦井涌水量預(yù)測(cè)水文地質(zhì)概念模型；在上述立體分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合綜合水文地質(zhì)圖等資料，進(jìn)行水害風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、隱患排查及采掘工作面潛在突水點(diǎn)位置和突水量預(yù)測(cè)。

“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)”作為煤礦防治水工作的首要原則，主要包含水害“三區(qū)”劃分（可采區(qū)、緩采區(qū)、禁采區(qū)）、水害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)以及井下突（透）水異常征兆辨識(shí)等。前2 項(xiàng)工作主要系統(tǒng)整體的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)礦井在采掘生產(chǎn)過(guò)程中可能面臨的諸如頂板、底板、老空和構(gòu)造等水害威脅的分區(qū)特征和程度。將礦井內(nèi)可采煤層作為劃分管理對(duì)象，以煤礦立體充水水文地質(zhì)條件和隱蔽致災(zāi)因素為基礎(chǔ)，準(zhǔn)確劃分“三區(qū)”（可采區(qū)、緩采區(qū)、禁采區(qū)），實(shí)行水患區(qū)域“三線”（警戒線、探水線、積水線）管理。根據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)成果，即可方便有效地制定出礦井不同類型水害的防治對(duì)策措施和建議。井下突(透)水異常征兆辨識(shí)是指井下采掘工作面或其他地點(diǎn)在接近或臨處于突(透)水極限平衡狀態(tài)前的不長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)水量水溫、煤巖應(yīng)力應(yīng)變或氣體等異常變化現(xiàn)象。一旦判識(shí)出此類異常征兆，應(yīng)當(dāng)立即停止井下所有作業(yè)，“先撤人再報(bào)告后預(yù)警”。

3）堅(jiān)持源頭預(yù)防，實(shí)現(xiàn)水害分源精準(zhǔn)防治。

松散層水以“防”為主，做到超前查清第四系含水層及風(fēng)氧化帶富水性、底界面形態(tài)、覆巖破壞類型和斷層構(gòu)造特征，確定水體采動(dòng)等級(jí)，驗(yàn)證、評(píng)價(jià)煤（巖）柱可靠性；井下通過(guò)工作面合理布置避開采礦動(dòng)壓影響，做好壓架風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，嚴(yán)控開采上限，超前斷層治理，做到連續(xù)勻速回采，防止誘發(fā)潰水潰砂；條件可行下通過(guò)地面定向鉆注技術(shù)實(shí)現(xiàn)松散層底板高壓劈裂注漿再造隔水墊層與風(fēng)化基巖注漿改造，從而切斷第四系與基巖的水力溝通，減弱“風(fēng)化基巖層”的富水性及封堵導(dǎo)水通道，實(shí)現(xiàn)松散層淺表水的防護(hù)和治理。

砂巖水以“疏”為主，在充分刻畫地下水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，利用最優(yōu)化原理和非線性響應(yīng)函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建礦井生產(chǎn)安全、生態(tài)水資源保護(hù)和高效疏降水等多目標(biāo)、“遠(yuǎn)堵”與“近疏”相結(jié)合多層次的優(yōu)化配置模型，引入智能深度學(xué)習(xí)算法，開發(fā)智能感知與決策系統(tǒng)，嚴(yán)格落實(shí)砂巖水探放效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，做到采前水壓、水量疏降達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“綜合分析、超前探查、疏放驗(yàn)證、效果評(píng)價(jià)”原則下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置[29]。

底板灰?guī)r水堅(jiān)持奧灰與太灰水防治并重、“遠(yuǎn)堵”與“近疏”相結(jié)合、地面治理井下驗(yàn)證的原則，地面超前區(qū)域探查治理導(dǎo)通奧灰水的隱伏垂向?qū)畼?gòu)造，井下物探、鉆探進(jìn)一步探查驗(yàn)證、疏放太原組灰?guī)r水，落實(shí)“探、治、驗(yàn)、評(píng)、監(jiān)”五位一體防治體系。

內(nèi)外邊界導(dǎo)水通道以留設(shè)隔水煤（巖）柱為主，嚴(yán)禁在各種隔水煤（巖）柱中采掘。積極開展圍巖破壞和地表移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作，綜合分析并總結(jié)巖移規(guī)律，為礦區(qū)煤（巖）柱留設(shè)提供技術(shù)支撐。摸清建筑物保護(hù)等級(jí)、鐵路等線性構(gòu)筑物保護(hù)等級(jí)、礦區(qū)水體類型及允許采動(dòng)等級(jí)、斷層構(gòu)造、覆巖巖性特征、松散層土體工程性質(zhì)等地質(zhì)條件，依據(jù)相關(guān)規(guī)范及開采成功經(jīng)驗(yàn)留設(shè)并評(píng)價(jià)相應(yīng)保護(hù)煤（巖）柱可靠性，建立穩(wěn)定可靠的煤（巖）柱穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

4）強(qiáng)化安全高效開采地質(zhì)保障信息化和智能化，建設(shè)融合透明礦山、水害監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急救援于一體的地質(zhì)保障系統(tǒng)。

地質(zhì)保障系統(tǒng)通過(guò)對(duì)礦井水文地質(zhì)特征分析、監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)進(jìn)行全面掌握，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖層水文地質(zhì)調(diào)查和監(jiān)測(cè)的數(shù)字化管理，通過(guò)數(shù)據(jù)一致性分析和精細(xì)化建模技術(shù)，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)地貌、地層構(gòu)造、斷層走向、礦體特征等進(jìn)行數(shù)字化的建模，利用數(shù)字孿生等信息化、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料實(shí)時(shí)綜合處理、數(shù)字化自動(dòng)成圖、三維立體化仿真展示，推進(jìn)地質(zhì)透明化。通過(guò)地質(zhì)鉆物探等技術(shù)手段，加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害、巖層富水性等方面的監(jiān)測(cè)，對(duì)礦井涌、突水等災(zāi)害報(bào)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，一旦發(fā)現(xiàn)水害征兆，及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策和處置措施，減少水害發(fā)生的影響和危害。基于全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的水文地質(zhì)調(diào)查分析及井上下監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)，構(gòu)建礦井水害信息資源共享與應(yīng)急救援智庫(kù)，實(shí)現(xiàn)礦井水害事故預(yù)防、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、處置、評(píng)估等全過(guò)程動(dòng)態(tài)管理和控制，強(qiáng)化應(yīng)急預(yù)案標(biāo)準(zhǔn)化編制，增強(qiáng)人員技能和意識(shí)，有效提高掘進(jìn)、開采工作的精細(xì)化管理水平，提高煤炭生產(chǎn)和災(zāi)害防治效率。

6 結(jié) 語(yǔ)

在我國(guó)現(xiàn)有能源稟賦的限制下，煤炭資源仍是我國(guó)能源供應(yīng)體系中穩(wěn)定且主要的供應(yīng)來(lái)源[30]。面對(duì)新時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源總需求不斷增長(zhǎng)，以及社會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)期望不斷增強(qiáng)的現(xiàn)狀，應(yīng)該對(duì)煤礦水害安全形勢(shì)有清醒的認(rèn)識(shí)。當(dāng)前煤礦生產(chǎn)面臨著水文地質(zhì)條件和生產(chǎn)開采背景日趨復(fù)雜的局面，應(yīng)該更加科學(xué)、更加清醒地認(rèn)識(shí)到煤礦水害事故的發(fā)生規(guī)律，精準(zhǔn)找出其背后存在的問(wèn)題與控制成因，合理制定出減少煤礦水害事故的對(duì)策方案，不斷創(chuàng)新煤礦防治水工作的思路與手段，切實(shí)為煤炭資源的安全、高效、綠色開采提供保障。