矿井水害防治关键技术及对策

[摘 要]我国在现今世界上已位居主要产煤国家之一，而煤矿井下水害作为矿井最主要的五大灾害中的一种，其危害性及其严重。煤矿井下水害可对国家及人民的生命财产造成巨大的损失。因此，水害的影响成为煤矿井下生产的严重灾害之一，在实施运用煤矿井下水害防治技术及操作时需严密监测、验证，充分做好煤矿井下水害防治工作。本文就矿井水害防治关键技术及对策进行探讨。

[关键词]煤矿 矿井水害 水害防治

中图分类号：G754.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0342-01

1.发生矿井水灾的原因

结合以往出现的矿井水害经历，总结水害的具体发生状态及相关诱因、实施的防范措施、补救方法经验。改善其不足、吸取其教训、拓展有效的技术理念与合理的方案，积极改进、探索。通常其主要诱因包括：1）地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水（多为雨季降水）从塌陷区大量灌入井下，造成水灾。2）水文地质情况不清，特别是近年来煤炭行业资源整合、兼并重组、整顿关闭了大量不具备安全生产条件的小煤矿，这些小煤矿地质资料缺失严重，且积累了大量老空水，对煤矿安全开采造成了严重威胁；未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水，但措施不当。 3）井巷施工质量低劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂导致透水，或工程钻孔在固井止水前误穿巷道，导致顶板含水透水。4）测量错误，导致巷道穿透积水区。5）井下无防水闸门或虽有而管理不当，造成透水时无作用而淹井。6）出现透水预兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。7）排水设备能力不足或设备不完好。8）排水设备平时维护不当。如水仓不按时清挖，储水能力不足而淹井。

2.煤矿井下水害重要特点

2.1 含水层水源

含水层水源作为矿井最重要的充水源头，主要特征是水量较多，但规律性强。一般情况下，大气降水及地表水均通过先补水至含水层水，后流入矿井。所以，需高度重视、认知含水层水的客观规律，择取合理有效的防范措施[2]。

2.2 地表水水源

地表水水源是地面的大气降水透过地面的塌陷区、煤层的露头地域及岩石受风化破碎地带中不能整体胶结形成的各洞口及裂隙等通道流入井下，进而形成井下水。其主要特点是涌入的流水量和四季的降雨量成正比，遇雨季时水量会较大，而旱季时水量便随之减少。

2.3 地层的承压水及断层与岩溶水

地层承压水即填充两个隔水层间的重力水。因承压水填充在两个隔水层内，其隔水的岩层顶底板均遭受静水压力。通常普遍形成承压水构成的地质结构显示单斜或向斜。

断层水是地层表面因断层结构制约，透过断层面形成含水层及巷道峒室等，引发含水层水及地面等相关水源流入井下。主要是以断层及裂隙为基础，其受损程度与受断层面的切割部位显示的岩性、破碎程度与充填胶结现象的差异显示不同的结果。

岩溶水即埋藏于白云岩及石灰岩等可溶性强的岩石裂隙溶洞地下水。其出现过程中需有几个基础条件，如水在地下岩层中需保持流动性且水具有一定的侵蚀性；可溶性的岩层普遍存在；岩层内部出现裂隙导致透水现象的发生；碳酸岩石均不涵括空隙，未经溶蚀阶段，其主要透水性均直接影响到裂隙的发育范围，裂隙的发育首先是由于地下水流通至通道，通过腐蚀，形成岩溶水。

3.水害的预测及防治措施

3.1 水害的预测及预防

煤矿企业、矿井的井田范围内及周边区域水文地质条件不清楚的，应当采取有效措施，查明水害情况。在水害情况查明前，严禁进行采掘活动。发现矿井有透水征兆时，应当立即停止受水害威胁区域内的采掘作业，撤出作业人员到安全地点，采取有效安全措施，分析查找透水原因。若出现透水现象迅猛，险情危急 ，需及时快速的发出警报并直接采取果断的防范措施展开处理工作，预防透水事故加剧，避免淹井现象，及时分散撤离所有遭受水害威胁地区的工作人员。若透水灾害已发生，各部分的工作人员需立刻撤离至上山巷道或较高巷道中。当矿井井口附近或者塌陷区内的地表水体可能溃入井下时，应当采取安全防范措施。严禁开采煤层露头的防隔水煤（岩）柱。在地表容易积水的地点，应当修筑沟渠，排泄积水。修筑沟渠时，应当避开露头、裂隙和导水岩层。特别低洼地点不能修筑沟渠排水的，应当填平压实。如果低洼地带范围太大无法填平时，应当采取水泵或者建排洪站专门排水，防止低洼地带积水渗入井下。

3.2 矿井水的隔离与堵截

在探查到水源后，由于条件所限无法放水，或者能放水但不合理，需采取隔离水源和堵截水流的防水措施。

隔离水源。隔离水源的措施可分为留设隔离煤（岩）柱防水和建立隔水帷幕带防水两类方法。隔离煤（岩）柱防水是为防止煤（矿）层开采时各种水流进入井下，在受水威胁的地段留一定宽度或厚度的煤（矿）柱。防水煤（矿）柱尺寸的确定应考虑到含水层的水压、水量、所开采煤（矿）层的机械强度、厚度等因素及有关规定，并通过实践综合确定。隔水帷幕带就是将预先制好的浆液通过由井巷向前方所打的具有角度的钻孔，压入岩层的裂缝中，浆液在孔隙中渗透和扩散，再经凝固硬化后形成隔水的帷幕带，起到隔离水源的作用。由于注浆工艺过程和使用的设备都较简单，效果也好，因此国内外均认为它是矿井防治水害的有效方法之一。

矿井突水堵截。为预防采掘过程中突然涌水而造成波及全矿的淹井事故，通常在巷道一定的位置设置防水闸门和防水墙。

3.3 排水方案的确定

由于煤矿井下的地质条件及地下水情况复杂多变，通常在工作中会遇到各种水害发生。为此，煤矿企业和矿井防治水工作应配备“三专”即专业人员、专职队伍、专用探放水设备，相邻煤矿的分界处必须保留防隔水煤柱，对于存在水患的煤矿必须实行有疑必探、先探后掘的原则，严格落实探放水各项措施。对一些无法确定的水害区域，要严格按照相关资料，制定探放水方案，采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防治瓦斯和其他有毒有害气体危害的安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计由地测机构提出，经矿井总工程师组织审定同意，按设计进行探放水。

在探放水过程中应注意几个事项，如探水工作面需定时检测瓦斯，应保证正常通风，供风量要满足能排放瓦斯的要求；加强打钻地点附近巷道的支护，一般在帮、顶及工作面上设置牢固的点柱，从而避免高压水冲击破坏煤壁及巷道的各支架；在探水过程中若发现钻孔水沿钻杆向外流出，水量较大时，需及时停止探水， 稳固钻杆，禁止移动钻机及拔钻且应及时快速的向矿调度室汇报，由矿调度室决定采取相应的措施；探水地点应悬挂施工牌板，标明探水眼的位置、钻孔个数、方位及钻孔的深度。打钻前应清理巷道，开挖水沟与放水巷，设置与外界的联系电话。而关于疏放排水措施作为煤矿强化含水层矿井的有效处理方案之一，主要通过放水钻孔、疏水巷道及抽水钻孔等专业技术均为缓解水害及治理提供有效的帮助。

结束语

近年来，我国矿井水害防治工作进展迅速，无论从技术、工艺、设备和管理方面都有较快的发展，但是与国外相比较，还有很大的差距，同时也说明了我们在这些方面还有很大的提升空间。新技术、新工艺、新设备和新的管理方式都将给矿井水害治理工作带来新的发展。

参考文献

[1] 郑纪峰.浅谈矿井水害防治[J].装备制造.2010（01）.

[2] 虎维岳，田干.我国煤矿水害类型及其防治对策[J].煤炭科学技术.2010（01）.

[3] 崔焕玉.采用综合物探技术防治矿井水害[J].河北煤炭.2010（02）