复杂水文地质条件下矿井防治水技术

郝卫光

（安徽省煤田地质局第三勘探队，安徽 宿州 234000）

近年来，伴随经济社会高速发展以及科学技术的不断提升，矿井生产规模越来越大，深度也日渐加深，然而矿井生产过程当中，面临的水文地质环境越发复杂化。同时在矿井生产过程当中，由于矿井地测防治水人员不足，使得矿井防治水管理难度进一步加大，日益复杂的矿井水文地质问题严重阻碍到矿井稳定生产，对矿井持续健康发展也形成很大阻碍。为此探讨分析复杂水文地质条件下矿井水害防治技术越发凸显出其重要性，下文阐述了灰岩水与老空水的特点，通过对其来源、赋存方式以及突水过程进行分析探讨，并从“查、堵、截、疏、排、探、防、躲 ”八个方面阐述防治矿井水害的一些方法，对预防与控制矿井水害事故发生，保证矿井持续高效生产具有非常重要的现实意义。

1 矿井水成因及突水方式

1.1 矿井水成因

老空水：水源补给到采空区形成的老空水，倘若排泄受阻，就会导致这些老空水累积起来，矿井开采过程当中，在地下留有大量的采空区，大小规模不等，非常复杂，泥岩和灰岩存储的水以及地表降水，便会进入质采空区，发展成 “老空水”，依照老空水的不同层位关系，又有同层老空水与异层老空水之分，老空水如同地下隐藏的水库，一旦遭受到误触，极易引发水害事故，导致大量的水进入到矿井中，对矿井设备以及人员造成严重威胁，酿成重特大矿井事故，威胁矿井安全生产与健康发展。老空水通常具有较长的积存时间，特别是在长时间的静贮过程当中，水量越来越大，而且其中还会积聚大量的有害气体，增加危险程度，如若矿井采掘过程当中，对这些老空水误触，便会导致如同水库溃坝一样的水害发生，严重破坏矿井当中的各种设施设备，而且有毒有害气体还会导致人的窒息，造成的危害性十分严重。所以在矿井水害防治过程当中，应当充分重视老空水的防治工作，采取切实可行的防治技术措施，控制和减少老空水对矿井生产带来的危害性。

承压水：承压水主要是指存在于两个隔水层之间的含水层充满地下水，在矿井生产实际时常遭受承压水的威胁，承压水在埋藏条件方面和地下水十分相似，含水层夹在两个隔水层之间，同时含水层当中充满水，存在一定的压力，尤其是一些单斜构造与向斜构造，是形成层压水的重要地质构造特征，如果在矿井生产过程当中，误触到这些矿井承压水，由于压力因素影响，承压水会在瞬间涌出，破坏和淹没矿井，造成巨大的经济损失和人员伤亡，所以在矿井水害防治过程当中，应当充分重视承压水的防治工作，避免承压水对矿井生产带来不良影响[1]。

1.2 突水方式

老空水突水：老空水通常都积存非常长的时间，属于死水，老空水补给水量能力较弱，因此老空水水味发涩，具有较大的酸度，而且其中还含有很多有毒有害气体。老空水虽然积存的量不是十分大，然而非常集中，造成的影响也不容忽视。老空水虽然存在，但没有贯通矿井。但是矿井生产过程当中，如果误触到老空积水，就极易引发水害，同时如果矿柱不符合安全厚度要求，掘进施工过程当中就极易引发突水问题，造成的突水灾害十分迅猛，而且也具有非常强的破坏性，常常对巷道和工作面相关设施造成巨大破坏，另外也会有很多有毒有害气体出现，导致人发生窒息。

承压水突水：承压水具有较强的富水性，能够达到充足补给，如果有水旱发生时，常常出现很多突水点，也会引发非常大的突水强度。承压水主要在几个可采矿层之间夹存，和矿层有着相对较近的间距，所以在对下组矿进行开采过程当中，稍有不慎就会导致误触，引发矿井水害。

2 矿井的防治水工作

为了有效的防治矿井水害，必须要将预防为主。防治结合的原则充分落到实处，加强预测预报，有疑必探，在认真探查分析基础上，采取有效措施进行治理。在具体操作实际要充分的结合矿井水害情况，采取科学有效的措施进行应对，实现防治结合，对矿井水害及时进行解决，目前应用最多的几项措施分别为“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”等。

2.1 将预测预报有疑必探，先探后掘，先治后采这一原则充分落到实处

在治理矿井水害过程当中，预测预报工作占据非常重要的地位，通过勘察勘测能够更好的了解和掌握矿井水文地质特征，获取相应数据，并在分析研究矿井水文地质类型过程中，对水害造成的影响进行评估，并通过图纸明确标注安全区危险区以及临界危险区，具体施工过程当中加强监督指导，控制和减少矿井水害事故发生机率。

对于有疑必探而言，是基于预测预报前提之下，充分结合物、化探以及钻探技术充分探明水害疑点，措施进行应对，不可抱有侥幸心理。

先探后掘是基于勘探前提下，保证开采道路不会遭受水害影响，开展相应的掘进工作。

先治后采是在勘探前提下通过相应的措施治理水害隐患，控制和减少水害造成了威胁，之后再组织开展正常作业工作。

2.2 严格执行“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施

2.2.1 查-注重探查

复杂水文地质条件给矿井水害防治工作造成很大难度，在防治工作实际，应当认真坚持有效查疑、预防为先这一重要指导策略，这样才能对矿井水害情况充分查明。应用的探查技术主要。

（1）比较联通试验，综合分析基础上制作图形，对于引发地表水与矿井涌水间水力联系相关通道，展开联通比较试验，并进行试验标准计投放，在对矿井各个出水点水样情况开展试验，检测接收时间、氯离子以及钠离子浓度，进而对矿井地表水与矿井涌水连接性充分清楚，并对补充水源有效隔绝。

（2）数理统计制图。全面掌握矿区周围的气候条件，对大气降水图以及地下水位分布图和矿井涌水量关系图科学绘制，对大气降水、地下水给矿井涌水补充的特点充分明确，展开更加针对性的防治，有效控制和减少矿井涌水。

（3）提高物理探测水平，高校应用瞬变电磁技术以及直流电检测技术，对矿井区域地层含水情况充分探明，有效划分赋水等级，对各种富水范围充分摸清，为矿井采掘工作提供有效指导。

2.2.2 堵-注重堵水

对矿井突水风险科学预测，与之前矿区水文地质资料探测情况充分结合，了解和掌握矿井复水范围于导水通道，并对开采作业顶底板导水岩层改变特点综合分析，依照岩层岩体检测力学特点试验，并对计算机数值进行模拟以及应力场改变演化模型，预计和判断矿井开采工作面突水危险范围。对于存在丰富补水，难以及时利用疏通排放等形式，控制水压范围的堵水段，通过有目的的实施堵水措施。确定存在较大危险性的堵水段，结合地面源头以及矿井采掘作业面，共同进行封堵作业，利用封堵形式，对地表渗漏区进行硬化，并对开采顶底板进行注浆与分层注浆， 起到良好的堵水效果，有效消除水害造成的不利影响。

2.2.3 截-注重截水

在对埋深较浅煤层进行开采过程当中，应当在回采工作面相近的距离上，对节水巷道进行挖掘，对排水装置进行设置，使其成为由上向下顺流补充通道。通过这种方法：

（1）制和降低深部开采工作面承压水头，减少深部涌水.

（2）在浅水前排前提下，降低矿井排水成本，并减少矿井中央泵房排水量。一般而言，在对矿井地表导水通道进行封堵之后，仍然还有地表水下渗对矿井安全回采造成影响情况下较为适用。如某煤矿探明1#煤层 -90m水平矿井导水通道，依照煤层走向，进行2000m截水巷挖掘，将其中9处导水通道进行揭露，最大的通道在1.2m，宽度最大的为2.1m，能够开展820m³/h 截流，约为全控正常涌水量30%左右，节水能耗达到1400 元 /d，而且还能有效消除突水对深部开采工作造成的不良影响[2]。

2.2.4 疏 - 注重疏水

（1）对地面积水进行全部的疏排，控制与减少地表积水，并降低积水量，以免工作面地下开采过程当中，地表水的不断渗入。

（2）通过疏水转孔在富水的工作面进行疏水工作，有效控制与减少承压水头，确保安全高效生产。然而，一般而言，水源充足的矿井比较适用这种方法，但需要多钻孔长时间的进行疏排，如此才能达到较好的疏排作用。

2.2.5 排-注重排水

矿井排水工作中，应当依照安全生产要求水装置，科学合理地开展设计工作，与之前的探测充分结合，进而准确获取正常涌水量于最大涌水量，特别是对于一些老矿区，含水地层以及地质状况出现的改变非常大，所以在矿井涌水量检测过程中，难以起到相应的借鉴与参考作用。针对这种情况，应当利用特殊的计算方式，准确地测定矿井涌水。结合原煤产量，开采进尺以及大气降水，采掘面积等相关要素，全面综合性的进行分析，了解和掌握矿井涌水量，并对矿井涌水量预测回归方程进行构建，利用神经网络测算法以及模糊分析法，提高检验水平，对涌水量精准预测，并对排水系统科学调整，确保与相关要求符合

2.2.6 探-注重探放水

矿井进行回采时，如果遇到一些小煤窑，废弃巷道和老采矿区等不良地质情况，倘若无法对这些地质条件下的积水现状充分把握，就应当发挥现代化探放水技术，全面收集勘查区域地质信息资料，对老矿区的水情情况充分了解，并将先探测后开采原则充分落到实处，达到超前探水孔作业，对老空区的积水位置、水量、水压等情况全面把握，采取有效措施进行应对，保证更加有效的排水，为安全作业奠定坚实的基础。

2.2.7 防-注重预防

发挥现代勘察与探测技术手段，对矿井积水区域水灾进行精准检测与预报，了解与掌握矿井涌水通道，在基于预报以及预测前提下，严格遵循安全生产这一目标，对矿井内外部条件充分分析，构建更加完善的防治水系统，确保安全稳定经济合理，提高治水效果，依照科学的决策步骤，优选出更加高效的防治水手段，并对防治水效果动态实时的进行监控。

2.2.8 躲-注重暂时躲避

矿井生产实际时常遇到一些水文地质条件非常复杂的情况，应当对水文地质范围充分了解和掌握，对矿井现状给予系统全面分析，如果无法确保回采安全性，应当通过暂时躲避方式进行应对，并在工作中不断积累工作经验，采取科学有效的防治水技术手段，保证安全前提下逐步地进行回采，提高资源回采率，避免造成更大的浪费[3-5]。

3 结语

矿井生产作业过程当中面临的水文地质条件非常复杂，而且很多时候难以精准的预测水文地质情况，复杂水文地质条件下的矿井开采，不仅多变，探测难度大，还具有不可预测性的特征，所以需要运用到很多先进的防治技术与对策来全面的进行应对，并结合现场实际展开系统的分析，提高勘查水平，充分结合实际情况下，通过科学有效的防治对策，控制和减少水害对矿井生产造成的不利影响，更加高效的防治矿井水害，为矿井安全生产奠定坚实的基础。