测量工作在煤矿防治水工作中的实际应用

2022-03-25王栋魏本亮徐传亮

科技创新导报 2022年7期

王栋魏本亮徐传亮

（济宁市能源综合执法支队山东济宁 272000）

煤炭行业是我国国民经济的重要组成部分，其能为现代工业生产、居民生活提供丰富的煤炭资源，有效地促进了社会经济发展，提升了人们的生活质量。近年来，社会生产生活中对于煤炭资源的需求量不断增加，受浅表层煤炭资源逐渐被开采殆尽等因素的影响，煤炭的开采深度不断增加，在实际开采中存在较多的突水事故。当发生突水时，煤矿巷道内的积水较多，这不但改变了煤矿开采工作面的空气湿度，形成了严重的空气污染，而且会缩短作业设备使用寿命，增加矿企开采成本。此外，突水问题还直接威胁作业人员的生命安全，因此，有必要在煤矿开采中积极开展防治水工作，减少水害带来的负面影响。矿井测量是煤矿防治水工作的前提，其能为煤矿防治水工作开展提供准确的参数指导，确保煤矿防治水工作的有效性，创造良好的矿井作业环境。

1 煤矿防治水工作中测量工作的重要性

作为煤矿防治水工作中最基础的内容，测量工作对于整个治水工作的效率、质量具有深刻影响。一方面，受煤炭蕴藏量差异的影响，煤矿所处的地质构造也存在较大差异。煤炭开采中，若采矿人员对煤层地质情况、水文情况了解不到位，势必会出现煤矿开采技术与煤层实际不符的问题，这不仅影响了采矿的效率，还威胁到作业人员的人身安全。在采矿初期阶段，积极开展测量工作，能帮助采矿人员准确了解煤层地质基础情况、地质构造实时变化状态和水文状态，这样不仅能选择最佳的开采方式，而且还能提前预判采矿作业中可能出现的突发事故，减少采矿过程中的不必要损失。另一方面，煤矿开采作业本身具有高危性的特征，尤其是发生矿井突水、透水问题时，更会严重威胁矿企的效益和采矿人员的生命安全。新时期，积极开展煤矿测量工作，能掌握矿层地下水的赋存情况、水压情况，这为矿井水害的预防和治理提供了参数支撑，减少了采矿工作中的安全隐患，保障了采矿人员的作业安全。此外，在全新经济形态下，我国坚持走绿色可持续发展之路，并且在煤矿生产中，要求相关企业严格遵守安全生产的要求。水害是煤矿生产中较为常见的安全隐患，积极开展煤矿测量工作，能有效预防水害问题发生，保证煤矿生产安全性，促进煤矿企业的持续、稳步发展［1-2］。

2 煤矿防治水工作中测量工作的内容标准

2.1 地下水位测量

地下水环境对于煤矿开采作业的安全性具有较大影响，且随着矿井向深部水平延伸，这种影响更加明显，故而在采矿过程中，需重视地下水位观测系统建设，积极开展水位测量工作。实际测量中，首先应对各观测孔进行统一编号处理，要求设置相对固定的观测标志，并测定该标志的坐标和标高。在观测点标高测量中，要求按照每年1 次的频率进行复测，若出现变动，同样需要及时地进行复测。其次，矿井地下水位正式测量中，要求在每月的5日、15日和25日分3次进行测量；若采矿过程中存在突水问题，则还应适当增加测量的次数，并且需保证地下水位测量和突水问题的测量满足《矿井水文地质规范》，以此来保证测量方法规范性，提升整体测量精度。最后，完成水位测量中，工作人员应及时整理水位观测资料，并填写台账，为后期水害防治奠定基础。

2.2 水文地质测量

水文地质测量是煤矿防治水工作中测量工作的重要组成部分。

其一，煤矿开采刚刚揭露含水层时，除详细描述该含水层产状、厚度、岩性外，还应对其构造、裂隙的发育和填充情况进行分析；同时，在测量中，应注意描述揭露点的位置和标高，并对出水的形式、用水量和水温进行清晰说明，若有必要，还需要采取一定的水样进行水质检测。

其二，采矿区域存在出水裂隙时，应对该裂隙的位置、产状、长度和宽度进行测量，在此基础上，测量人员应掌握该裂缝的形状、尖灭情况，掌握地下水的活动轨迹，以此来绘制相应的图纸，为后期的治理创造条件。

其三，水文地质测量应重视突水点的观测，该环节中，除详细记录突水点出水时间、地点外，还应考虑出水的层位、岩性和厚度，并且需对出水的形式和围岩破坏情况进行分析，这样能为涌水量、水质的判断提供支撑，满足水文勘测及煤矿防治工作的需要。

其四，煤矿采矿作业中，部分作业区域还存在底板突水的威胁，底板突水会污染矿井巷道环境，损坏采矿作业机器，威胁作业人员生命安全，对此，在矿井水文测量阶段，若测人员发现矿井底板有鼓起、开裂或渗水问题，则应立即向上级报告，采取有效措施进行治理，避免出现重大突水事故。

2.3 涌水量观测

除地下水稳、水文地之外，矿井工作人员应重视巷道涌水量的观测。一方面，矿井巷道涌水量观测应与水位测量同步进行，在测量中，应在煤层、分采区等部位设置观测点，保证涌水量测量全面、准确。另一方面，煤矿开采测量中，一些出水点刚刚揭露，此时矿井涌水量的涌水规律尚未完全掌握，对此，应积极开展加密观测，持续性、动态性地对其进行观测，快速掌握新揭露出水点的涌水规律，为后期水害防治奠定良好基础。此外，开展矿井涌水量观测时，应注重浮标法、容积法的应用，若有必要，测量人员还可通过堰测法、流速仪法等方式，进行地下涌水量的系统测量，且在实际测量中，需保证测量精度的误差不超过±10%，最大限度地掌握煤矿的涌水规律，满足后期水害防治需要［3-4］。

3 煤矿防治水工作中的测量工作应用

3.1 在煤矿老空水透水防治中应用

煤矿生产中，水害是发生频率较高的一种事故，而在所有水害事故中，老空水透水事故的发生频率明显高于其他事故类型。从老空水透水事故表现来看，发生此类事故时，透水点会在极短的时间里流出大量的水，这对矿井生产作业效率、作业人员安全造成了较大影响，故而在煤矿防治水测量工组中，要做好老空水的测量，及时地发现老空水透水问题，保证采矿生产的安全性。

现阶段，探放老空水技术在煤矿老空水测量中得到了广泛应用，借助该技术，测量人员不但能掌握老空积水的范围，而且能有效把控老空区积水量的信息，这对于后期放水工作开展和放水效果评估具有积极作用。一方面，在探放老空水技术应用中，为确保技术应用的规范性，要求在使用该技术的基础上，重视早期测量中水文地质的融合应用，这样能较为深入地研究、分析老空区的水源条件和构造条件，帮助工作人员掌握老空区的积水范围和积水量。另一方面，新时期，基于现代高新技术开展测量已经成为煤矿老空水透水测量的重要趋势，在该背景下，PROTEM47HP瞬变电磁仪设备得到了推广和应用。相比传统的测量设备，PROTEM47HP瞬变电磁仪设备具有体积小、分辨率高的特点，且在实际测量中，该设备整体的方向感较强。使用PROTEM47 HP瞬变电磁仪识别进行煤矿老空水透水测量，能以巷道为中心，对巷道周围100m范围内的老空水进行测量，有效地保证了测量的效率和精度，为煤矿水害治理奠定了良好基础。

3.2 在煤矿采空区积水防治中的应用

煤炭开采会破坏矿层结构的完整性，并且在一定程度上，其改变了煤矿围护结构的应力状况，使得矿层间的水分向着采矿后的空洞区聚集，形成了采空区积水的问题。采空区积水问题严重地影响了采矿生产的安全性，出于保证生产安全性考虑，需重视采空区积水的探测和预警管理。

随着采矿行业的发展，采空区积水测量方法逐渐多样。工程物探法是应用时间较长、应用范围较为广泛的一种测量方式，其不但具有工作面积大的特点，而且整体的普查效率较高，能有效地实现矿区采空区积水问题的防治处理。瞬变电磁法也是采空区积水测量中较为常用的一种方式，相比其他测量方式，该方式具有方便快捷、低阻的应用优势，且在含水体测量中，瞬变电磁法的灵敏性较强，此外，将该方法应用于采空区积水纵横向测量，能有效提升测量结果的分辨率，保证测量结果的准确性。为进一步优化煤矿采空区积水测量结果，一些矿企还是用了浅层地震法进行采空区积水的测量。实际测量中，该方法主要是在反射波的作用下，对采煤层进行追踪，通过发射、接收反射波，能实现煤矿采空区剖面的系统勘察，这对于采空区实际情况的判断具有积极作用。新时期，人们对于煤矿采空区积水防治质量提出了较高的要求，要在初期阶段进一步提升采空区积水状况的测量质量，一方面，在煤矿开采初期阶段，应注重矿区地质水文状况的初步分析，准确掌握开采区的地层、地质情况，并了解煤层中水资源的赋存情况，为后期采空区积水测量工作开展奠定良好基础。另一方面，为保证采空区积水测量的效率性、准确性，在初期测量阶段，要求工作人员系统设计采空区的测量方案，然后结合实际情况选择测量方法，这样能有效满足实际测量需要，获得较为全面、真实的采空区积水状况信息。

3.3 在承压水防治中的应用

承压水不仅包含了埋藏在第一个稳定隔水层之上的潜水，而且涉及埋藏在上下两个稳定隔水层之间的积水。研究实践表明，承压水的产生与地质构造关系密切，向斜构造和单斜构造是最容易形成承压水的地层。煤矿生产中，随着采矿深度的增加，承压水所蕴含的压力会不断增加，这使得煤炭生产中发生涌水、突水的概率不断增加，严重影响了矿区作业的安全性。在煤矿承压水防治测量中，测量人员应注重井下水文观测孔与地面水文观测孔的配合使用，这样能大致掌握煤矿承压水的分布位置［5-6］。从测量过程来看，在地面观测孔的作用下，人们能有效了解孔口水面的高度和孔口标高，结合这些数据资料，能为煤矿承压水含水层水位范围计算提供参考。另外，在井下确定放水孔口后，应在放水孔口的附近安装一定的压力表，以此来实现承压水压的有效测量，为后期承压水埋深的解算提供便利。

4 煤矿防治水工作中提升测量质量的对策

4.1 创新煤矿防治水测量体系

系统完善的测量体系能为煤矿防治水工作中测量工作的开展奠定良好基础。

首先，在煤矿生产中，应积极开展水害防治宣传工作和测量宣传工作，使得全体生产人员充分认识到煤矿防治水工作中的重要性，并了解测量对防治水工作的影响，形成良好的煤矿测量和防治水工作环境。

其次，在煤矿防治水测量中，要求结合煤矿勘测工作标准，制定系统完善的测量管理制度，要求将防治水测量工作的责任落实到具体个人，以此来实现采矿区地质、水文情况的准确判断。

最后，为保证煤矿防治水工作中测量工作的有序开展，要求还应注重矿企测量小组的规范建设，要求选用具有较高专业素养与能力的人员组成测量小组，为煤矿防治水测量工作开展提供智力和组织保证。

4.2 优化煤矿防治水测量方案

科学的测量方案能为煤矿防治水工作开展提供制度。新时期，煤矿防治水测量方案的设计、优化和创新应注重以下要点。一方面，在测量方案设计初期阶段，要求矿企测量人员全面了解测量工作的要求、布置和作用，同时应搜集方案的制订所需要的资料信息，为煤矿防治水方案设计奠定良好基础。另一方面，煤矿防治水测量方案设计中，应重视具体测量流程的优化设计，即在实际测量中，需从水文地质勘测技术体系、报告送审制度、水害预报及探放水等多个环节开展测量和防治水处理，保证煤矿防治水测量工作的规范性、有效性。

4.3 强化煤矿防治水基础保证管理

要进一步提升煤矿防治水工作中测量工作开展效率和质量，还应加强防治水测量的基础保证管理。

其一，测量仪器的选择和应用对于整体测量结果具有较大影响，故而应尽可能地选择现代化、先进化的测量仪器进行煤矿水文状况测量，在测量中，还应重视相关仪器的检查校正，保证测量结果的准确性。

其二，近年来，我国采矿行业发展迅速，矿企作业生产中的相关技术逐渐成熟。在煤矿防治水测量中，除工程物探法、PROTEM47HP 瞬变电磁仪法外，浅层地震法等都是较为常用的测量方式。矿企生产实践中，应重视这些策略方法的创新应用，以此来提升煤矿水文状况测量的效率和质量，真正发挥测量技术作用，提升防治水工作开展质量。