摘要：煤矿水患对矿井安全生产危害严重，该煤矿作为一个资源整合矿井，存在大量以前的采空区，由于矿井移交过程中大量原始资料图纸丢失，很多采空区位置不明，加之周边矿井采空区的影响，随着矿井采掘活动的进行，这些因素成为影响生产安全的重大隐患，必须在回采之前对水患进行探明后方可继续进行。
关键词：采空区；含水岩层；探放水
煤矿水患严重影响着煤矿的安全生产，包括老塘、废弃矿井、地下含水层、与地表联通的构造含水带、砂岩含水层、岩溶水、水库等，尤其是在水文地质条件不明晰、治水工程不健全、管理不到位时，往往会发生矿井水灾，导致井毁、人员伤亡、设备损坏等重大的责任事故。煤矿水患治理是伴随煤矿井建设和开采整个过程的，因此构建煤矿防治水分级体系是十分必要的。
一、煤矿防治水钻探的发展
煤矿防治水钻探技术的发展过程，是与煤矿井下钻探技术装备和钻探工艺的发展基本同步的，在国内用于煤矿井下的钻机和工艺，一方面是将地面的钻探技术拿来借用于地下，另一方面由于地面钻探和地下钻探在基础理论、设备结构、工艺条件、施工工况等诸多方面存在不同，导致煤矿井下防治水钻探工作发展迟缓，主要以小孔径、浅钻孔为主，解决采掘中遇到的近处水害问题，煤矿井下的钻探装备和钻探工艺进入了快速的发展阶段，形成分体式和履带式两大系列钻机，钻探工艺也形成了回转钻进和定向钻进两大系列，基本满足了目前煤矿治理水患等灾害的设备和工艺需求。
二、矿区水文地质
该煤矿地表被黄土覆盖，黄土梁与黄土冲沟发育。地势较为平坦，总的趋势是南北高、中南部低，地势北高南低，总体为一大型单斜构造，最高点在井田南部，标高为1201.2 m，最低标高1077 m，最大相对高差133.2 m，一般相对高差30 m左右。
1、矿区地表水。矿区内的地表水属黄河流域的汾河水系，常年有水且距离井田近，虽然下方没有采掘活动，但是由于周边存在采空区且年代久远，不排除随着采空区塌陷会导通地表水体的可能，需要加强观测。
2、地下水类型及岩层含水性。该矿开采下煤层。受采掘破坏和影响的充水含水层主要为砂砾石层孔隙含水层，二叠系下统下石盒子组及组砂岩裂隙含水层组，太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层和中奥陶统岩溶含水层组。这些含水层富水性弱，一般情况下对井田范围内煤层开采影响不大。
3、矿井主要水害。矿井生产主要在煤层进行，井田范围内及周边矿井煤层分布有采空积水区，由于采空积水水体具备水体压力传递迅速、瞬时水量大、破坏性强、不同于含水层中地下水渗透等特点，且煤层间距小，煤层开采形成的垮落带及导水裂缝带会沟通上方煤层采空积水，煤处于较高位置的同层采空积水均会对煤的开采构成一定影响。下煤层开采主要受煤层采空积水及顶板石灰岩及砂岩裂隙水影响。井田范围内及周边矿井下煤层上方煤层分布有采空积水区，因井田内有断层、陷落柱发育，一旦因构造或开采形成的导水裂隙带波及到上部采空区，采空区灌入井下会引发水害，但采空区分布位置、开采范围及积水情况较清楚，属于可控水源，对采掘工作一般不造成威胁。
三、防治水患措施
1、进行了水文地质专项补充勘查工作，对矿井的防治水措施进行了研究。安装了智能水文监测系统：通过水文智能在线监测系统24小时对井下进行监测；对矿井主要补给水源杉木河涌水量进行监测，杉木河涌水量超过1万立方米每小时，调度室立即通知井下停产撤人。
2、施工修建了专门的排水平硐。对井下水患，矿施工修建了一条专用放水巷进行施工，该矿井排水能力明显提高。同时，对井下揭露陷落柱较薄弱点进行了全断面钢筋混凝土模筑和注浆加固处理；从本质上解决矿井水害问题。
3、注浆加固。在矿井巷施工过程中，对揭露了的岩溶破碎带、陷落柱带，主要采取注浆加固措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于松散岩层和静水段，选用水泥浆进行加固，共用水泥2500吨；对于动水段，选用新型堵水材料进行注浆加固。巷道注浆后，承受水压能力提高，增加了巷道的安全可靠性。
四、矿井防治水措施
1、地表水的防治水措施。该地区雨季雷雨天气多发，加之黄土高原地表黄土松散，雨水聚集后容易造成护坡垮塌等事故。所以雨季期间一定要加强对地表水以及护坡等防洪设施的巡查，防止暴雨山洪以及溪沟水对矿井造成危害。矿区东侧季节性河流石门河雨季前要进行河道清理，工业场地内的排水涵洞、排水沟，护坡泄水孔等都要在雨季前进行清理，确保汛期的排水畅通。平常要加强对矿区周边的巡查力度，工作面回采前要对采空区影响区域做出计算，要定期对其影响区域进行实地调查，发现地面塌陷区及岩体裂缝等要及时处理，防止雨水下渗。
2、井下水患的防治措施。相比于地表水的防治，井下水具有防治难度大、地点隐蔽、直接影响生产等特点。作为资源整合矿井，祥升煤矿多次易主过程中大量地质资料缺失，大量的原有技术人员的调动，很多废弃井巷和采空区具体位置不明，导致了井下地质情况复杂，虽然前期做了整个矿井的三维地震勘探和井下瞬变电磁探测，但都也只能作为参考，实际生产中一定要采取“物探先行，化探跟进，钻探验证”的综合超前探手段摸清地质情况，方可进一步安排生产。具体要做到以下几点:
1) 收集原始地质资料。煤矿开采作为地下工程，区别于地面工程的可视性与直观性，所有井巷的布置都决定于技术人员的测量数据。以前老矿的很多巷道和工作面回采完毕后都已经废弃，有的具体位置不明。矿井移交过程中图纸资料的丢失，都为采掘活动造成了不可避免的麻烦。煤矿地质人员要通过煤管部门等政府部门，收集老矿井的存档图纸，寻访以前的技术人员，获得老旧废弃巷道的具体信息，做好原始地质资料的积累，并且把获得的信息绘制到采掘工程平面图上指导生产。
2) 划定防治水重点区域。煤矿采掘区域主要位于矿区西边，西边相邻煤矿和本矿井北边都已采空，煤层上部还受灰岩含水层的影响。随着生产逐渐转入煤层生产后，主要影响生产活动的水患因素已经变为了上部的煤采空区，并且两层煤层平均间距只有8m，且煤采空区时间长积水多，对煤的开采造成最直接的影响。井田内三维勘探及瞬变电磁显示的陷落柱及断层等大型地质构造，都可能导通各含水层形成导水通道，进而对生产造成影响。煤矿地质人员要对这些影响生产的主要因素和区域重点关注，根据生产计划提前划定防治水重点区域，以便于接下来的探放水工程有针对性地进行。
3) 规范实施探放水工程。由于矿井本身的地质情况复杂，在划定了防治水重点区域后，在生产接近时应当提前确定警戒线和探水线，运用多种探测手段，坚持“物探先行，化探跟进，钻探验证”的综合超前探方法，在物探探测确定有异常时，再结合原始资料图纸，制定专门的探放水设计，对可能的积水量和压力值进行预估，并且规定好排水路线和逃生路线，设计经过会审合格后委托有资质的专业探放水队伍进行专项探测，在钻探工程结束确定安全后方可继续生产。在实际工作中要对探放水工作引起足够的重视，不可为了加快生产进度而不施工或少施工探放水工程。
总之，作为一个资源整合型矿井，自身地质情况复杂，安全形势严峻，矿井防治水工作必须坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水方针，采取“防、堵、疏、、排、截”的综合治理措施。
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论文作者:王举
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/21
标签：矿井论文; 采空区论文; 煤层论文; 煤矿论文; 含水层论文; 井下论文; 水患论文; 《防护工程》2018年第27期论文;