探析煤炭企业矿井水害原因的分析与治理策略

＊郑 卿

（阳泉煤业集团和顺新大地煤业有限公司 山西 032700）

1.煤炭企业矿井水害类型及原因分析

(1)地表水害

地表水害主要包括大气降水水害和流经矿区的各类地表水体水害。大气降水水害主要是降雨进入矿井而引发的水害事故，具体又可以分为降入型和溃入型两种，如图1所示。

图1 大气降水水害类型

通过图1我们可以看出，两种类型的水害特征存在一定的差异，露天矿降入型水害容易造成矿坑的积水，水害的发生受到降水及矿井自身排水能力的影响具有不定时性；而暴雨集中溃入型受暴雨强度的影响较大，其次是受地形地势岩层渗透性的影响，当降水形成的地表水位高于井口标高时，就会流入井下造成事故，而且这种水害类型由于来势凶猛，水量集中，造成的伤害程度往往都是比较高的，如2007年山东华源煤矿企业所发生的181名矿工遇到事故就是该种类型的水害事故。而流经矿区的各类地表水体水害主要包括海水型、湖泊型、河流型、水库型等多种地表水水害，不同类型水害产生的原因及水害的特征都存在一定的差异，如海水型水害是由于煤层在开采的过程中受到地表海水威胁，当顶板导水裂隙带影响到海水层时，可能导致海水涌入矿井，造成安全事故，如图2所示。

图2 海水型矿井水害

(2)顶板水害

顶板水害主要是顶板水沿顶板裂隙带进入采掘工作面而形成的一种较为普遍水量增加和淹井的水害形式，主要包括单层水害、组合型水害、承压离层水害三种形式。煤系砂岩水害形式最为普遍，是由于在开采的过程中顶板砂岩含水层与导水裂缝沟通，从而导致砂岩流入矿井，由于顶板砂岩含水层的富水性较弱，因此发生灾害性突发淹井事故的概率一般不大，但是给采矿工作的正常生产带来了一定的危害。承压离层水害是由于顶板离层空间补给水量丰富，离层水水压高，从而造成对围岩的破坏力，如图3该种矿井水害是在煤层开采后，软硬岩层扭曲形成了离层空间，离层水由于具有承压性，动力特征明显，导致顶板突水威胁，这种威胁一般没有前兆，且破坏性极大。

图3 承压离层水害

(3)底板水害

底板水害主要来源于底板灰岩水的威胁，主要是煤层底板承压含水层在矿山压力和静水压力作用下突破底板隔水层涌入矿井，其主要划分为单层及组合型水害。常见的单层水害有侏罗系砂岩型水害，如图4所示。该种水害表现出较强的富水性、补给充沛性，进而造成底板的承压较高，突水威胁较大。常见的组合型水害有薄层太灰岩型，如图5所示，该种水害通常有较好的水力练习，富水性强，岩溶发育。

图4 侏罗系水害

图5 薄层太灰岩

2.煤炭企业矿井水害治理策略

(1)地表水害治理策略

结合矿井水害的类型及形成原因，笔者认为煤炭企业在治理矿井地表水害的时候要重点做好雨季防护和地表防水工程的修筑两方面的工作。首先，要成立雨季防护小组。防护小组的职责具体包括以下内容：一是建立灾害天气预警和防汛机制，通过与气象、防汛部门及时沟通，准确掌握矿区周边的天气情况，并在雨季来临前后保证矿井24h都有领导值班，并派专人在矿区内巡查，同时要明确发生矿井水害的指挥制度、救援程序等。二是设置专门的防汛物资。防汛物资是突发紧急矿井水害的重要保障，任何人都不能擅自挪用，因此防汛物资需设专人管理，同时还要保证其充足性。三是做好矿区地表防排水的检查工作。雨季前，防护小组要做好矿区井口及相关设施的全面检查、维修及清理工作，如对矿井周边的地表裂缝等进行全面检查，对排水水管、配电设备等进行维护，对水沟中的淤泥进行全面清理等。其次，要加强地表防水工程的修筑工作。作为矿井安全生产的第一道防线，其布局和质量直接关乎了生产的正常进行与否，因此在修筑的过程中需要关注以下几点：一是位置选择的科学合理性。为了保证矿井井口不被地表水所淹没，在设置井口标高的时候应当参照作业地区的最高洪水位，同时还要突破地形的限制。二是在条件允许的情况下，可以对地表水主体进行改道，如河流改道，以最大限度地降低水害事故发生的概率。但是由于改道需要耗费较多的物力和人力，因此在改道前需要进行全面细致的设计。对于那些不适合改道的情况，可以采取铺设人工河床的方式。三是修筑排水沟和堵漏。通过修筑排水沟，可以将矿井水害排到影响范围之外。针对矿区地表裂缝、老窖、陷坑等漏水地带，要采用水泥和黏土将其堵塞以防止其积水。

(2)顶板水害治理策略

对于上文提到的煤系砂岩和承压离层等顶板水害，我们可以采取预测和疏通相结合的综合治理方式。在收集、整理矿井区域相关水文地质条件等资料基础上，要对顶板砂岩富水异常带镜像探测，以全面掌握含水情况、岩性组合特征、开采煤层空间关系等相关信息，从而确定矿井防治水重点区域。对于含水层富水性较强的顶板，要采取超前打钻疏放水的技术，以降低涌水量和砂岩承压含水量，通过输水降压方式来使含水层水压降至采煤安全水压。在输水降压不能解决的情况下，为了保证输水达到降压的目的，可以建设专门的输水巷道，并安装水仓、水沟等排水设施，以起到良好的降压作用。与此同时，要合理选择采煤方法。这需要对矿井周边的工程地质条件和水文地质进行科学全面分析，以合理安排开采顺序，并科学确定工作界面和推进方向，以最大限度地降低开采对断层构造的扰动作用。

(3)底板水害治理策略

对于上文提到的底板水害我们可以采取以下措施：对于像侏罗系这种单层底板水害，可以通过加强水文地质条件调查和探测工作来分析水害对煤层的威胁程度，并在提前施工探放水孔的基础之上建立砾岩水长期观测系统，以监测局部受砾岩水威胁严重地段的水位、水质等动态变化资料。而对于薄层太灰岩的水害治理，我们可以采取注浆改造和帷幕截流的治理方式。注浆改造就是按照人的意志通过在受注层注入浆液，使含水层脱水、胶凝，以改变不利于采矿的水文地质条件，如向薄层灰岩注入浆液，置换出含水层的水，在浆液的压力作用下，通过薄层灰岩的充填、运移、扩散来加厚煤层底板。帷幕截流是通过注浆在含水层中建造地下阻水墙，堵截含水层补给通道的治水方法。在使用该种方法的时候需要因地制宜，在确保注浆密度合理的情况下，采用多种注浆方法，并建立防治水隔离设施。

3.结束语

矿井水害事故一直是制约我国煤矿安全生产的重要因素，本文只是简单的分析了几种常见的矿井水害事故，在实际的煤炭企业矿井工作中，矿井水害的种类多种多样，如老空水水害，贯通性水害等等，这需要煤炭企业在日后的生产中结合矿井区域的自身特点，对区域水文条件进行全面勘测，以明确重点防治目标。同时由于矿井水害的复杂性、突发性以及隐蔽性，使得水害治理工作十分艰巨和复杂，这就需要我们科学掌握水害防治方法，全面规划，统筹安排，综合治理，以最大限度地降低水害威胁。