矿井开采后水文地质特征及水害防治技术探讨

刘 罡

（山西地宝能源有限公司，山西 太原 030045）

在科学技术快速发展的时代背景下，人们愈发关注煤矿生产的安全问题，因为煤炭资源作为一种必备的能源，在我国的使用量、开采量，均呈现出了逐年升高的趋势。在煤矿生产中，研究水文地质特征，制定安全生产、高效生产的矿井作业方案，要求从业人员重视矿井水害问题的防治，提高警惕，实施可行的防治策略和方法。

1 矿井水文地质特征

矿井水文地质条件是指地下水的各种变化和地下水的运动现象，在分析矿井水文地质条件时，要以保证煤矿生产作业的安全性、高效性为目的，掌握矿井水文地质条件的特征，加强对矿井地下水文地质条件的科学探究，已经成为了煤矿市场的现代化建设和发展中的重点环节。在矿井水文地质条件的探究中，针对地下水的研究，涵盖了存储在岩石间隙当中的水，包括了不同的水形态，例如重力水、薄膜水和气态水。遵循自身的运动规律，矿井地下水运动体现出了一定的特殊性，工作人员在对水文地质情况进行分析时，加强对地下水运动规律的掌握，可以以此为依据，制定科学、可行的煤矿生产计划，保证煤矿生产作业的安全性、高效性。

在对矿井水文地质条件进行勘查时，要综合考量多方面的要素，对水文地质条件进行评价、分析，详细的调查水文地质条件，总结水文地质条件的特征，准备有关的水文地质资料，利用书面证明的材料，评价矿井水文地质情况，制定生产方案。矿井作业和地下水的运动之间有着密切的关系，从综合分析评价的角度，要对矿井的资料和自然因素进行综合考量，统筹规划，对地下水位深度进行测量，针对地下水腐蚀建筑材料的情况进行考察和分析，对承压含水层所具有的水冲力进行测算。对地下水在不同地质条件下形成的物理、化学作用，以及地下水对岩石层所产生的物理化学作用加强探究和分析，做好施工建设前的前期准备工作。

我国地大物博，煤矿生产所在区域不同，水文地质条件也各有不同，调查水文地质情况，了解含水层的具体变化，水文地质条件会受到多种因素的影响而发生改变。地下水和河床的侵蚀基准面，会直接改变水文地质条件，例如当地下水位在河床侵蚀面上方的情况下，将会出现含水性减弱的情况，因为含水层转变成了透水层，因此开采矿井的过程中会发现没有水。除此之外，地下水和岩石之间会形成相互之间的作用力，使岩土发生形态上的变化，盐度的变化程度不同，岩石性质改变，影响矿井作业的生产安全，在勘察岩土层时，掌握岩石性质的变化规律，对勘察和生产作业有着重要的意义[1]。

2 发生矿井水害的原因

2.1 缺少对地下水的地质条件的了解

近些年煤矿开采中出现水灾问题，已经成为了一种常见的安全事故类型，这是因为煤矿开采的综合性较强，生产环境复杂导致的。从业人员对地下水文地质条件缺乏了解，一旦出现水灾，治理难度较大，无法保障矿井生产的安全性和高效性。在矿井建设之前，工作人员没有全面地做好矿井水文地质条件的调研工作，对选址和工程施工的质量问题缺少谨慎的对待，增加了安全事故问题的发生几率。

2.2 勘探工作落实不到位

在矿井生产作业活动的开始之前，需要进行全方位的矿井探测，矿井勘探工作的全面性不足，精准度有限，将会使矿井生产中的安全隐患因素没有被早期的发现和治理，对矿井的具体位置、地质特点、分布特点等，缺少准确的勘察和掌握，增加了矿井水灾还有问题的发生几率。

地下水会对煤矿损害的发生形成直接的作用，例如含水层作为主要的影响因素，决定了水量，在不同区域内矿井水量补给的方式和排放量有所不同，必须要做好前期的勘察、了解，掌握矿井水文地质情况，才能够为后续各项活动奠定基础。我国矿井水文地质情况的勘测工作实施中存在着勘测不到位的问题，勘测效果不理想，没有彻底地进行全面勘测，其中应用到的探测设备和技术手段落后，对最终的勘察工作结果产生了影响，降低了勘测结果的精准性，从业人员对地下水的动态情况了解不足，增加了矿井水害问题的发生几率。

2.3 地表积水处理不及时

在多雨季节，针对地表积水的处理不及时，是增加水害发生风险的一大原因，多雨季节地表积水过量没有得到及时的处理，大量的地表积水将会进入到地下井的内部，造成水害。在多雨季节，我国有多个地区会形成地表积水的现象，地表水过多，积水没有得到及时地清理，矿井下方必要的防水设备配置不完善，管理人员的安全意识薄弱，管理措施落实不到位，导致了矿井水害问题发生的可能性大幅增长[2]。

3 矿井水害的防治措施

以某煤矿4#矿层为例，在该煤矿北部建立起综采采空区，在该回采工作面中有着简单的结构，单斜外形平缓，部分位置出现了起伏状态，波幅小，对回采作业产生的影响小。分析掘进巷道的情况和坑透的成果，在该回采工作面中，发育两条正断层，两条正断层的落差为1.5m，在裂隙的影响下工作面位置出现了破碎问题，没有其他地质构造类型。

该工作面矿层底板标高为924.2-946.5m，盖层厚度65～162m，地面标高为996～1104.2m，在回采工作面的水文地质条件分析中，该回采区域的水文地质条件为中等级别，位于采空区的低洼点，有充足水源。因此在施工中利用放水孔施工作业的方式，具有一定的适用性，矿系砂岩含水层裂隙水为弱含水层，作为次要充水水源，在回采生产的过程中，出现工作面滴水的情况，最大涌出量为85m³/h，正常涌水量则是25m³/h。针对该矿区的水害问题进行防治，需要从多个层面，加强水害问题的治理力度，矿山回采工作面水文流动情况见图1。

1＃、2＃、3＃、4＃开采中，不同矿层砂岩裂隙的含水层情况、导水裂隙带情况和采空塌陷的情况各有不同，具体情况见表1。在矿井充水管理工作的实践中了解矿井充水的发生原因，进行现场勘探，对矿井周边的状况加强全面、系统的掌握，在施工环节要进行实时的监控与管理，发现异常问题及时停止施工。利用先进的设备设施，对用水状况加强监测和管控，达到理想的损害问题防治目标，施工人员需要对排水系统进行优化，做好井内积水的外排作业。结合天然的地势因素、自然因素要向较低的位置排放积水，对渗水情况进行监控，对不同类型的水害防治技术加强运用[3]。

表1 裂隙带高度情况

3.1 强化矿井充水管理力度

矿井充水水源勘查工作实践的效果，决定了矿井水害问题的防治水平，为了防范矿井水害问题，要加强前期的矿井充水水源地勘查作业，该措施已经成为了一项基础性的工作。大多数的基础性勘查工作都是以查明矿井充水水源为主，其中涵盖了多项动态监测的参数，包括煤层底板承压水、煤系为岩石灰岩裂缝系含水层水，以及地表水等，此类矿井充水水源均需要由专业的人员进行动态监测，进一步地研究充水水源的存储情况。发生矿井水害问题时，需要介入导水通道的功能，进行对水害问题的治理，在煤矿开采生产中，导水通道和充水水源相互连接，会形成水害突发的问题。因此在设置导水通道时，必须要采取有效的措施进行处理，防范水害事故问题的发生和进一步蔓延[4]。

在水害防治中，相关工作人员应充分地了解矿井充水水源因素的技术参数，掌握详细的信息，采取定性分析、定量分析相结合的模式，对技术参数展开判断，掌握水害的危险程度。为了防治水害，配备有关的设备设施，制定系统化、针对性较强的措施，提高矿井作业的安全性和可靠性。煤矿开采中各个因素都会对隔水层的破坏程度产生影响，例如工艺、工作面长度和采高参数等，结合矿井的实际情况，对隔水层的作用进行评价，要确保隔水层措施的有效性，将隔水层的阻水作用发挥出来，增强对水害问题的防治效果。

3.2 地表防治水措施

治理地表水防治矿井水害问题，要将地表水治理的防线作用利用起来，清理地表水，通过地表排水措施的运用，防止出现矿井中有大量地表水流入的问题，保证生产安全，降低矿井水害问题的发生几率。在具体的实践中，结合气候条件、水文环境，在雨季到来之前，工作人员需要专门建立起防洪小组，针对地表水进行防治，利用修筑排水等措施，提高对地表水问题的防治效果[5]。

3.3 奥灰水害防治

在奥灰水害防治的实践中，最重要的一点就是需要做好预测工作，明确水害指数，落实安全措施，从而达到防治水害的目标，设计隔水煤柱，留出足够的宽度和高度的区域，不进行开采，保证靠近含水层煤矿开采的安全性，防止水害问题的发生和蔓延。通常情况下，可以利用安全技术，例如注浆堵水技术，可以扩散、凝固浆液，对含水层的空隙进行堵塞，达到隔绝水源的目标，增强岩层强度。利用钻探的方式进行验证，将不必要的工序减少，明确注浆堵水的具体位置，从而达到防治奥灰水害的目标。

3.4 断层水害防治

在煤矿开采生产活动中，全面地做好勘察工作，需要结合勘探资料，了解水文地质的相关信息，对断层水害问题发生的影响因素进行预测判断，针对水害发生的几率和可能性加强全面分析，保证勘探工作充分。制定可行的防治措施、防治方案，对于用水量较大的问题要进行早期防治，在断层水害问题的治理中，可以采取注浆堵水的措施，保证勘探全面性的基础之上，进行科学、合理的注浆堵水，增强对断层水害问题的防范和治理有效性[6]。

4 结论

综上所述，在煤矿生产中，从业人员需要以保证煤矿生产安全为目的，加强对矿井水文地质特征的分析，对煤矿生产中的损害风险进行防治，降低采矿中可能存在的风险隐患，保证矿井作业的安全生产，提高煤矿生产的质量和效益。在掌握水文地质特征的前提下，对采矿风险进行防范和治理，营造安全的生产环境，提高我国煤矿产业的发展竞争力。