矿山顶板水及老空水水害治理技术探讨

刘从胜

（陕西怡豪建设有限公司，陕西 西安 710000）

在煤矿生产中，矿山安全有五大灾害其中老空水水灾是比较严重的一项，它直接关系到煤矿生产安全、职工生命安全和国家财产安全。水害管理是我国一项重要而长期的工作。 为确保矿井水害防治安全，减免水害威胁。煤矿工作人员必须分析水害威胁的原因和程度，采取有效的防治措施[1]。

1 矿井水害基本情况

矿井水灾是指在矿山基础设施建设和储存场地开发过程中，由于采矿作业造成岩层移动和破坏，导致水源地出现裂缝。穿透地下水层或地下空洞，由于矿山的水文地质资料统计不足和测量中出现失误，盲目施工穿透存水库，线路出口低于洪水位，地表水，雨雪通过各种渗漏通道渗入地下，导致矿井积水过多，水泵上升，水量超过矿井正常排水能力，从而引发洪水。

1.1 老空水害

由于采煤工作面变化大，直线定向滑动剧烈波动，极易造成轨道积水。如果集水检查处理不及时，大量的水会被囤积很长一段时间，极有可能突然释放冲破保温煤柱或密封墙，水害会造成相邻墙体或路段的损毁。如果对老空水检查处理不及时，水害循环会破坏附近的线路和现场作业，采矿工作停止，还有可能会会造成人员的伤亡，容易造成损失和严重事故。

1.2 顶板含水层水害

导致矿区不可以正常生产作业安全开采的主要顶板水还有：二叠系砂岩压裂水。 顶板导水体严重威胁着工作面的安全生产。另外，矿井工作面积广阔，矿井高低落差大。开采后，工作面退化带和破碎带对顶板导水体产生影响，导致工作面积水量增加。 综上所述，如果地表被开采为方形，则水害周期性长，顶板坍塌几率增加，地表容易出现集中喷水现象，如果水害程度较轻则影响地表正常生产，如果水害严重造成工作面全部被水害淹没，则会给给矿井造成巨大财产损失。

1.3 裂隙水水害

裂缝包括原生裂缝、风蚀裂缝和流水侵蚀断裂。原生裂缝主要分布与岩浆岩中，与天气风化有关的裂缝主要分布在平坦的岩石中。流水侵蚀的裂缝分布广泛，特别是在脆性岩石中，对矿井水的充填有一定的影响，断裂带和岩浆岩与围岩的接触带有时会储存大量地下水，成为地表水和地下水流入矿井的通道，特别是断裂带，对矿山开采工作有重大影响。

1.4 岩溶水水害

岩溶水它的特点是水量大，运动快，纵横分布不均，多分布于可溶性岩石层面中，如果水量过大的话，岩溶水也可以形成地下河，在矿井生产中，它涉及到矿井充水从而危及到了矿区的安全生产。

2 矿井老空水区域与局部治理方案

治理方案：方案在矿区建设过程中，需要减少矿区的供水量。 坚持“挖必探”的原则，加强排水，对老空水、老井进行勘探。通过各种措施，修建排水渠。再修建了四条水道，旧泥炭中的水流在通过施工区前被截流，以原路线用于修建通往集水区的排水道路，排水管是用来放水的，它需要被放在矿区线路中较低位置。根据线路高度，采取取水、截留、疏水、排水措施，通过完善排水系统，减少排水线路，减少设备投资，降低排水成本，优化排水系统。

3 采掘工作表面防治水

3.1 掘进工作面防治水

在矿井的后期，大部分是受周围煤矿坍塌，所形成的老空水威胁。所以在矿井后期施工难度大，并且防水治水任务艰难。为了消除水灾的危险，应该加快开挖速度和确保挖掘过程中挖掘队伍可随时替换，还应必须确保道路施工中良好的预防和控制水害管理方式，制定和实施水害约束和控制措施，以确保采矿的安全。必须改进矿区工作面之中的排水系统，完善矿区工作面的排水渠道，确保得到排水系统的可行性和可靠性才可以施工。

再施工过程中，坚持“有挖必查”的原则，制定具体的防水措施，严格按照“有挖必查”的设计进行钻孔检测，发现异常情况及时向煤矿调研地质部门报告，分析矿区出现异常的原因，并且立即制定相关修补措施，来确保采矿生产过程的。安全[2-4]。

矿区工作人员，及项目经理必须熟悉挖掘区的出水口和防洪路线图。施工过程中一旦发现矿区内有进水征兆时，必须立即停止开采，采取应急措施，立即向矿区领导小组报告，开启水灾警报铃声，并将组织协调将所有人员撤离矿区，避免受到洪水威胁。

再进行爆破时，如果遇到碳水化合物会突然变软，出现开裂、加重、卡钻、顶钻等异常情况时，必须立即停止钻井工作，并切断电源，但不得拆除钻杆，并必须及时通知矿房，迅速撤至最高点排队等候命令。

积极配合地勘部门做好水文预报工作，认真做好水文分析工作，以实现预测性预防，确保建筑物的安全。接近目标或排放积水时，应制定具体的探排方案和措施，严格按照措施进行施工。

加强对水防治领域人员的培训，使工作人员掌握水防治知识，熟悉区域内防洪方法，能够按照路线及时撤离安全地点，在发生洪水时避免更多的人员伤亡。

3.2 采煤工作面防治水

矿区开采有三个目标，由于小型煤矿非法开采，没有有效的矿柱，所以导致小煤矿开采过后废弃地段裸露，地下水文地质条件错综复杂，并且矿外还有有一处来自当地煤矿的饮用水渠，小煤矿区的水通过这里流入采矿区，它改变矿区工作面的工作环境，有效防治积水，确保安全开采。必须实施以下水防治措施：一是维护作业区水文地质预报系统和防治水安全，维护作业区退化过程中排水系统和水文地质条件的可靠性，预测工作面如果安全等级达不到安全水平，必须对工作面进行生产纠正。二是坚持原则：“有疑问就要进行探索，根据煤层地质资料的等高线，在开采过程中，在前缘上部可以发现局部低洼地带钻孔从工作面煤壁至上部，以防止塌陷区域暴露。三是在两个矿区的断层上设置排水点，安排水泵抽水、抽水泵和排水桩的容积应考虑工作面最大水流的要求，同时考虑备用泵、备用管道和备用电源的问题，确保排水系统的安全可靠。四是抽水的时候应提前接受水处理，因为考虑到矿区土壤松软的渗透性，开采过程中在老塘边取水后底板开挖排水沟，为防止取水口排入泥炭地，在沟内放置一卷金属编织围栏，并用竹子保护排水沟，将老塘的干水收集到指定地点排放。五是在拆除过程中加强顶板岩层管理。针对这两条路线，首先要确定水源，并用钻孔控制吸水和排空，使水在规定的钻孔后排出，如工作面顶板有积水，应采取措施，加强顶板保护。除了在屋顶铺设金属网外，还应在金属网上铺设两层竹栅栏，以增加屋顶覆盖层的密度，防止顶煤倒水。目的是加强对水防治领域人员的培训，熟悉异常信息和防灾路线，及时撤离危险区域，并向矿房汇报。

3.3 地表水治理手段

确定井口的高度必须高于当地历史最高洪水位，或者在井口附近修建坚实的高平台，或者修建可靠的沟坝，防止地表水流入井内。为防止雨雪水进入矿井，在开采过程中需要采取矿区回填、填凹、平整地表或修建防渗层等措施。法律法规规定矿区必须首先要铺好河床，一但有一段河流穿过矿区，河床渗透性强，会导致大量河水进入地下，导致矿区坍塌。所以在渗漏地段，必须采用粘土、石料或水泥建造防渗人工河床，防止或减少洪水进入地下。由于矿区内部空虚，所以需要修改河道流向，河流流经矿区附近，可在适当位置筑坝，切断原有河道，用人工河道引河离开矿区。修建排流沟，山区降雨以地表水或潜水的形式流入矿区。如果地表出现裂缝，矿区水流就会变强，在这种情况下，可在矿场外部或泄漏区域上方修建排水管，将受影响区域的水排出[5]。

3.4 疏干技术

地面需要浇筑水泥的基本原理是，在矿区主要进水的地方采用多个钻孔程序，在地下水管的岩溶柱上施加一定压力的水泥材料，水泥固结减小了裂缝的体积和水管的横截面，可以切断地下水源进入矿井。

地表开采区要求在开采水平面上有明确的水文地质边界，水流方向明确，在水平面和垂直面上有暴露的排水沟可以排水，彻底杜绝井下重大涉水事故，确保矿井安全条件，确保人身财产安全。水泥地能大大减少矿井水流量，给矿井带来显著的经济效益。保护矿山地质环境，减少甚至避免地面岩溶塌陷，让矿区宝贵的地下水资源可以得到保护，而且在一些缺水地区起着更为重要和重要的作用，可以采用水泥接缝进行保护。

3.5 深井注浆治理技术

深井注浆技术的基本原理是利用接头堵水，主要有三种类型：一是先浇渣，二是工作面注浆。一个是突出地面的帷幕。另一种是从进水口开始从地面进行高精度定向钻进 。三种方法主要是根据井深、地下水位、产水量、井设施和施工时间要深井回填。例如：铁矿、铜矿、锡矿都可以利用深井注浆技术成功地控制了进水和井淹事故。

3.6 地面塌陷防治技术

地面坍塌是岩溶排水引起的一种常见地质灾害，直接危害矿山的开采作业可否完成，预防的主要原则是需要消除岩溶，减少矿井排水，拦截主水道或关闭隐蔽的溶洞洞口。混凝土浇灌密封洞口。

4 水害隐患建立档案

（1）研究矿井水的危害，包括地表水排放位置、当地煤矿开采情况检查、地下岩溶水危害调查、地下废水储存区调查等，包括密封墙和蓄水墙的检查；并调查了储水垃圾、塌柱和密封性差的钻孔。

（2）多数老旧废弃的矿区没有详细的数据情况，所以并不知道这些矿区究竟开发到了什么样的情况，甚至地点都不清楚。所以要及时测量小煤矿开采位置，或者探访煤矿职工，因为他们在小煤矿工作，他们对小煤矿的位置有所了解。否则我们只能靠预测和预报，遇有疑问先勘探后挖掘，先处理后开采。

所有类型的水害应每月检查一次，并在降水量大的月份，适当增加调查次数，每次调查的结果应记录在有关档案中。

（3）设立档案部门，根据调查情况，对各类隐患的威胁程度进行评估，提出治理措施，对处理过程进行监控，在隐患信息和处理中填写处理结果，直至隐患消除。

（4）矿区必须培养懂得水文以及地理地质特征和防治水的专业技术人员，切实加强水文地质工作，做好水防治的基础性工作深入调查研究矿山水文地质条件，利用钻探或物理勘探技术等手段确定矿区水害的来源和井道，明确确定集水区，并编制完整的水文地质资料，以便有一个清晰的思路。

（5）除培养水文地质专业人才和水防治人员外，还要加强对全体人员的安全技术培训，真正掌握水害来之前的各种征兆及其规律，自救方法，在发生水灾事故时避免收到伤害[6]。

5 结语

通过对排水采煤研究出的新方法、新思路的，总结出了先进的采矿区水害防治方案。同时，分析了管道设点、防协同孔、注水井、井斜、水位监测、钻孔接近、钻孔输水管道等主要工艺过程。有效地解决了矿井老空水治理的技术难题，较好地总结了老空水防治的经验，为老空水灾害防治积累了重要的理论和实践资料，具有推广价值，提高了矿区的利用率，并且延长了矿井的使用寿命，实现了矿井的安全开采,并且可以在复杂条件下采矿技术水平不断提高，提高了职工学习创新的积极性，也提高了矿山和矿山领导小组的安全管理水平。