矿井水害及其防治措施的探讨

周志超 李南骏

摘 要：矿井水害是我国煤矿床开采过程中经常遇到的主要地质灾害之一，同时也是制约我国许多矿区可持续发展的重要因素。由于矿井水害的存在，往往给煤企造成相当大的经济损失，更严重的是直接威胁着煤矿工人的生命安全。因此，探索、应用和推广新的防治技术和方法，对于体现以人为本、实现安全高效生产的科学发展观具有重要意义。

关键词：矿井水害；影响因素；防治措施

我国不仅是主要的产煤国，而且是受水害影响最严重的国家之一，我国的许多煤矿企业在煤炭的开采过程中面临着矿井涌（突）水的危害，其中有些矿井水害相当严重。矿井涌（突）水给煤矿的安全生产带来了许多隐患，而且在目前的煤矿管理工作中，由于对矿井水害的危害程度认识不足，常常导致一些不应当发生的事故发生。矿井水害的存在，往往给煤矿造成巨大的经济损失，更严重的是直接威胁着煤矿工人的生命安全。因此，预防和治理矿井水害已成为目前采矿企业的重要研究课题，也是煤矿安全生产管理工作的重要内容，其防治工作的开展具有极其重要的现实意义和长远意义。

一、煤矿水害发生的主要条件及影响因素

我们平常所谓的煤矿水害是指在煤矿的生产、建设过程中，不同水源的水通过一定的途径涌入矿井，对煤矿建设和生产带来不利影响和灾害的事件。其发生的主要条件是充水水源和导水通道：

1.1矿井充水水源

矿井的充水水源一般分为四种：地表水、地下水、大气降水以及老空区积水。由于不同的矿井充水水源具有各自的特点及不同的矿井充水模式，因此会产生不同危害程度的矿井水害。而矿区的地质、水文地质、地形和气候条件等的差异，使矿井充水水源带有显著的区域特征，并导致产生不同的矿井充水模式。

1.1.1地表水

当矿区范围内或其附近存在较大的地表水体，同时这些水体的标高高于煤层开采的标高，且与煤层或其含水围岩之间有一定的水力联系时，地表水就有可能成为矿井充水水源而进入矿井内。影响地表水水源矿井充水的主要因素是：

（1）地表水体的性质和规模；

（2）导水通道的过水能力；

（3）地表水体距矿床的距离。

1.1.2地下水

因为多数的采矿活动是在地表以下进行的，所以当采掘工作揭露含水层或采掘工作与含水层之间有某种导水通道沟通时，地下水就成了矿井充水的主要水源。其主要因素是：

（1）充水含水层的空隙性质与其富水程度；

（2）充水含水层中地下水的性质。

1.1.3大气降水

严格的说，大气降水是一切矿井充水水源的源头，因为它既能作为矿井充水的直接水源，也能作为矿井充水的间接水源。该类型的矿井涌水量具有以下特点：

（1）矿井涌水量主要受大气降水强度的控制；

（2）矿井涌水量动态与当地大气降水量动态呈正相关变化；

（3）礦井涌水量具有明显的区域差异。

1.1.4老空区积水

老空区积水是指矿体开采后，被封存于废弃的采矿空间内的水体。按照积水的采矿空间不同老空水又可细分为老窑积水、生产矿井采空区积水和废弃巷道积水。由于老空区积水属于贮存水体，具有一定的静水压力，因此其充水突发性强，来势猛，持续时间短，有害气体含量高，对设备腐蚀性强，对人身伤害大的特点。

1.2矿井充水的导水通道

通常把连接充水水源与矿井之间的过水路径称为矿井充水的导水通道。它和充水水源共同构成了矿井充水的两个必要的基本因素。在矿井水害防治的实践当中，我们习惯按照导水通道的成因把其分为两类：

（1）天然导水通道：由于地质营力作用天然形成的，是在采矿作业之前已经存在于地质体之中，例如断层、裂隙、溶洞及喀斯特塌洞等。

（2）人工导水通道：由资源勘探、开发工程等人为因素引起的，如采动裂隙、煤柱击穿、探放水工程等。这类通道是在资源勘探或采矿作业过程中或之后由于矿山压力和地应力的重新分布而形成的，并且由于矿山压力、地应力和地下水静压力三者的原始平衡被打破而导水。

此外，有时还按导水通道的形态将导水通道分为点状导水通道、线状导水通道和面状导水通道；或按矿井充水的水力特征及危害程度把导水通道分为渗入性导水通道和溃入性导水通道，等等。

二、我国煤矿水害主要类型及其特点

按照矿井水害的成因，我国煤矿水害可以分为以下8种类型：

（1）煤层顶板充水含水层水害

若煤层顶板为含水层，或距煤层顶板不远的上覆岩层为含水层时，含水层的水可以通过断层、裂隙等天然导水通道涌入矿井。同时由于煤层的重复采动以及断裂带塌陷滑移的程度不同，常使煤层顶板充水含水层未查明的一些富水带的地下水突然涌入采掘工作面。

（2）地表水体透水水害

由于导水通道和地表水体发生水力联系，地表水大量的迅速灌入井内，其主要特点是具有很大的隐蔽性和突发性，同时大量水、泥、砂俱下，使井下工作人员无法及时撤出，很容易造成重大的人员、财产损失。

（3）煤层底板承压充水含水层水害

这是我国煤矿发生频率最高，同时危害程度也是最大的一种水害，突水经常淹没整个生产水平、矿井，甚至造成重大的人员伤亡，而且突水机理复杂，并且很难事先查明。

（4）断层破碎带突水水害

这类水害既能与煤层顶板含水层或底板含水层发生水力联系，也能与老窑水发生水力联系，作为矿井涌（突）水的导水通道，甚至提供充水水源。它可以在沿断层走向的很长一段范围内因普遍导水而引发水害，也可以在局部的一小段甚至一个导水点诱发突水事故。

（5）岩溶陷落柱水害

因为岩溶水的水源丰富，水压高，同时陷落柱又具有隐蔽性，所以当采掘工程一旦接近或揭露岩溶陷落柱时，就可能形成灾难性突水水害，该类型水害的赋存条件孤立而隐蔽，而且事前难以探查发现，防治难度大。

（6）老空积水透水水害

老空区积水主要贮集于矿井周围的小煤窑，一方面由于在矿井本身的采空区或与之相连的煤、岩石巷道内，水体的几何形状不规则，另一方面矿井的采掘工程与这种水体的空间关系错综复杂，水情难以判断，所以当采掘工作面一旦接近，水压迅速传导，老空积水便可突然溃出，发生透水事故。

（7）第四系松散孔隙含水层和第三系砂砾含水层、淡水灰岩岩溶含水层水害

这些含水体通过煤层或基岩露头带长年累月向其下的煤层和煤层顶、底板渗透补给，往往导致含水层的渗透性和采空区裂隙带的导水强度难以准确判断，因而在采掘过程中，会发生矿井涌水量陡然增大的现象，情况严重时会发生溃水、溃砂甚至淹井事故。

（8）滑坡和泥石流灾害

这类灾害主要发生在山区的一些煤矿，造成的危害也相当大。它发生的前提是存在层间软滑的黏土层、疏松破碎的断层带等软弱结构面，而诱导因素则是山洪暴发，地表地下工程活动等。

三、矿井水害的危害性

煤矿水灾害是与瓦斯、煤尘等并列的矿山建设与生产过程中主要安全灾害之一。矿井突水是因井巷、工作面与含水层、溶洞、溶穴、陷落柱、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故。在采矿过程中，由于地下水大量涌入矿山坑道，往往使施工复杂化和采矿成本增高，严重时甚至威胁矿山工程和人身安全。

鸡西矿业集团（原鸡西矿务局）从1948年建局到现在，公司所属矿井共发生203起水害事故，死亡ll5人，直接经济损失1.2亿元。山东淄博北大井发生突水淹井事故，突水量达433m3/min，仅一个多小时便将整个矿井淹没，造成人员财产的重大损失。开滦范各庄发生特大突水，最大突水量达2053m3/min，为世界采矿史上所罕见，使范各庄、吕家沱和林西等矿被淹，直接经济损失达5。9亿元，影响采煤865万吨。

四、矿井水害的防治的几点建議

矿井水害的防治工作要坚定不移的贯彻、落实“以防为主、防治结合”的指导原则。我认为做好以下几点十分的重要：

4.1提高对矿井水害防治工作重要性的认识

煤矿企业和各级煤矿安全生产监管部门、煤矿安全监察机构要充分认识做好煤矿水害防治工作的重要性和紧迫性，提高认识，加强督导，认真分析研究本单位、本地区矿井水害防治的现状和强化措施，有效遏制煤矿重特大水害事故的发生。

4.2加强矿井水文地质基础工作

采用适合本地区的物探、钻探、化探等先进的综合探测技术，查明矿井或采区水文地质条件；定期收集、调查核对本矿及相邻煤矿的废弃老窑情况，编制《矿井综合水文地质图》、《矿井充水性图》等基础图纸，建立健全矿区地下水动态观测网，为水害防治工作提供详实、可靠的技术依据。

4.3建立健全矿井水害预测预报制度

根据对矿井水害发生机理及主要因素的研究成果，建立健全矿井水害预测预报制度，并开发相应的设备，以实现矿井水害前兆的适时监控、水害控制信息的过程与动态分析、水害发生的即时预警。

4.4 健全矿井防治水工作责任制

矿长是矿井防治水工作的第一责任人，矿总工程师是矿井防治水技术管理工作的主要责任人。同时，明确矿井相关管理人员日常的防治水工作职责，责任到人，并把工作的成效作为相关人员的年终绩效考核的一项内容，提高相关人员的工作责任心和工作质量。

4.5建立完善的矿井排水系统

矿井排水系统应按照《煤矿安全规程》的要求，配备与矿井涌水量相匹配的水仓、水泵、输电线路等设施，确保矿井正常排水，并满足特殊情况下排水需要。涌水量大的矿井或水文地质条件复杂的矿井，井底车场或井下中央泵房应设置防水闸门等防水工程。

4.6加强煤矿水害防治监管、督察力度

各级煤矿安全监管部门要认真履行对煤矿水害的日常监管工作，对辖区内重大水害隐患要登记建档，重点跟踪落实隐患整治情况，督促煤矿企业认真落实水害防治责任制。同时对发生事故的矿井要认真查清水害发生的原因，严肃追究事故责任，公布处理结果，吸取教训，并接受社会舆论监督。

4.7 不安全煤矿的治理

每月进行一次小煤矿采掘和水文地质情况调查填图，发现问题及时制止，并向有关部门汇报。对发现与矿掘透的巷道必须构筑水闸墙进行有效的隔离，对于越界开掘的巷道坚决停止掘进，在弄清开采情况后，进行永久隔离。

4.8加强水害应急救援工作

各矿区要完善水害应急预案，配备能够满足抢险救灾的各种排水设备和专业抢险队伍，同时储备足够数量的抢险物资、设备，确保抢险救灾时能够及时到位，并发挥最大作用。

五、小结

对一个矿井来说，可能会发生不同类型的矿井水灾害，使得矿井水害的防治工作更加复杂。这就要求我们在采煤工作过程中，尽可能查清矿井水文地质条件，广泛收集矿井水文地质资料，认真分析研究，统筹规划，对于可能发生的灾害事故要做好实时预测，做到防患于未然，采取综合、有效地矿井防治水措施，将矿井水害损失降低到最小，实现矿区的可持续发展。

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作者简介：

周志超（1987-），男，助理工程师，研究方向：地质工程.