浅谈采矿工程对矿井水文的影响与防治水

浅谈采矿工程对矿井水文的影响与防治水

张利利

山东华泰矿业有限公司山东省莱芜市271106

摘要：采矿是自地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学，采矿和选矿过程中生成的有毒气体、废水、废石和粉尘等物质以及噪声和振动等因素，对环境、土地、大气和水质等造成危害，一直是人们关心的课题。其中，采矿对矿井水文的影响尤为突出，为响应生态文明的建设与可持续的发展，企业应正视采矿工程对矿井水文、甚至是生态环境造成的不利影响，并积极寻求解决策略。

关键词：采矿工程；矿井水文；防治水措施

一、采矿工程对矿井水文的影响

采矿工程对矿井水文地质条件的影响有一定益处，如采矿工程建设很大程度降低第四系下组下段水位，从而使原先被防水煤柱压制煤炭可进一步开发，有效提高厚薄煤层开采上限；采矿工程建设使煤顶板砂岩层面水处于接近疏干状态，改善开采过程中的水患问题；同时，采矿工程建设很大程度降低十灰和十四灰水位，从而减少开采工作面涌水量，并降低含水层水压，有效避免重特大突水事故发生。采矿工程对矿井水文地质条件影响也有一定缺陷：

1、采矿工程建设降低第四系“三含”含水层水位，从而增大井壁竖向压力，容易造成井壁裂开。

2、大规模采矿工程建设形成采空区，而采空区的积水给开采工作带来水患。

3、随着采矿工程进行，原本不导水的断层逐渐变成导水断层，为突水事故的发生提供条件。对此，要加强对地下水位的动态监测，收集相关数据并综合分析，为防治水的措施提供科学依据；加强对采空区积水和断层导水性的提前探测工作，分析存在的问题，制定相应排水措施，必须做到“有疑必探、先探后掘、先探后采”的基本理念，避免重特大突水事故发生。

二、造成上述问题的因素分析

1、岩层的滑动构。由于重力和地质应力作用，岩层沿着某些岩层界面或是层理棉发生滑动的地址构造被称为岩层的滑动构造。硬度差别显著地岩石相遇时，较软的岩层隔水性能良好，岩层的滑动构造会造成隔水层导水。岩层的滑动构造会造成很多后果，例如，煤层厚度的改变，层间滑动可能会带来“沉顶”、或是煤脉、煤包等，这些都严重破坏了原有的煤层结构，使顶板的完整性大大降低；由于岩层的滑动构造，滑面周围的煤炭还会出现碎裂煤、碎粒煤和碎粉煤，颜色暗沉，硬度也降低，严重影响了煤质，降低效益；岩层的滑动构造发生后，会使煤层发生变动，会产生无煤区域，或是煤层变厚变薄等，对今后的回采工作增加了困难。

2、煤层顶板突水与地质构造的关系。煤层顶层板水是指对生产与安全有重大隐患的突出水源。褶皱与断裂等地质构造会形成优秀的裂隙含水空间与汇水优势，进而贮藏丰富的水体，而水体存在于顶板冒裂带高度之内，就极有可能单只工作面发生突水现象。所以说，煤顶板突水与地质构造脱不开联系。

3、煤层顶板突水与断层活动的关系。采矿工程与断层走向相同时，由于采动后断层两盘覆岩移动较为均衡，受采动影响的断层活化高度较小，则不易发生红层突水；采矿工程与断层走向呈90度或接近于90度时，走向一致时，由于断层面上受覆岩移动影响的作用力是先拉后压，不易造成红层突水，或突水后水道易于堵塞，使涌水量降低。采矿工程与断层位置一致时，正断层比逆断层、落差大的断层比落差小的断层、倾角大比倾较小的断层对突水的影响大；靠近停采线或离切眼远的断层比离切眼近的断层，更易发生红层突水。

三、采矿工程矿井防治水的措施探究

1、流量测井法测定砂砾层渗透系数。要想制定出科学的防治水方案，首先要得到精准的砂砾层渗透系数。传统求取砂砾层渗透系数方法主要有抽水试验法和室内渗透试验法，但都在一定程度上存在缺陷。所以，要改善勘测水文地质的方法，而流量测井法广泛应用，使得勘测工序更加全面、科学，从而使求取砂砾层地层中各分层渗透系数更加精确。开采工作前，先进行勘测工作，用多功能流速仪测量矿井水流速度。井下每1m都设立一个测点，并保持反复测量，重复测量值之间偏差不能超过5%。每一个测点流速值就是用该点测量值与包网过滤器内截面积相乘。自然状态下各含水层之间在轴向方向上孔内水量交换量需在注水前测量，然后将测量的数据与水头抬高值结合，就可计算得到各层渗透系数。流量测井法相比较传统测量渗透系数方法，能准确地划分含水层与隔水层，并计算得到每个分层渗透系数，具有更高的精确性和科学性。

2、首采面水患研究及防治水措施。分析研究首采区及首采面地质与水文地质资料，发现其中首采面存在水患，同时分析探讨涌水形式、涌水量对工作面影响，为有效制定防治水措施提供科学依据。防治水措施如下：第一，完善对地下水位监测的系统，构建包括奥灰、红层下段、第四系下组等水位动态监测系统，同时安装相应科学设施设备，实现全面化、精确化、智能化监测，密实相关地质孔，防治钻孔导水；第二，开采工作前，探测红层水孔流量，避免回采过程中红层向工作面涌水，加强覆岩导水裂隙高度探测工作，监测矿井土质压力，综合分析采矿活动时井下土质应力情况，制定工作面初次来压步距。

3、底板突水研究及防治水措施。目前，中国对矿井下的下组煤勘探研究较少，特别是对水文地质勘探工作更少，现有地质资料无法满足采矿工作和井下勘探需求。对此，需完善对下组煤层赋存条件及开采水文地质条件的研究工作，对这两方面要进行充分勘探。主要勘测对象包括十灰岩、十四层灰岩和奥陶系灰岩，主要勘测内容包括水文地质特征、水位、富水性和不同岩层之间的联系。根据勘测信息，制定出科学合理的防治水措施，保证采矿工程安全进行。经过不断研究分析，了解到十灰、十四灰水对开采工作影响很小，而开采工作主要隐患是奥灰水。在十四灰沉缺区，底板隔水岩组强度低，无法起到骨架作用，导致岩组整体强度薄弱。所以，在采矿工程前做好相应防治措施，避免突水事故发生。防治水措施如下：第一，按相关要求，如煤层顶板导水裂隙范围内有含水层，则要先防探顶板水，在煤层冒落带范围内开采时，放水孔布设要结合实际地质构造情况，尽量分布在疏水效果较好的区域，当开采活动已进入到断层、破碎带或裂隙发育地段时，先超前探水和打钻放水，保证施工安全；第二，如某个层面水压久疏不降甚至水量越疏越大，则必须查找附近给水通道。疏水降压要合理，将水压降至安全线以下即可，在计算突水系数时，要综合考虑该地带煤层实际情况、十四灰最小实测层间距、有无断裂构造破坏及开采活动对底板的破坏深度；第三，改善奥灰水的基本措施是“避”和“堵”，对可能出现的奥灰出水点或补水通道，在经过勘测明确后，可选择不触动煤岩柱，或注浆封堵，实施过程要确保安全可靠、技术可行，并考虑综合经济效益。

结束语

综上所述，研究采矿工程对矿井水文的影响，能更好的促进采矿工程发展与防治水工程的实施。本文通过对研究采矿工程对矿井水文的影响，提出的相关措施，有效的降低了原有对砂砾层渗透系数的测量存在的误差，有效的疏通排放十四灰水，合理的规避奥灰水。因此，在今后的防治水过程中可以充分应用这些方案，在促进采矿业发展的同时，减少对矿井水文的不利影响。

参考文献：

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