煤矿矿井水害防治技术浅析

煤矿矿井水害防治技术浅析

杨榜强  李汉波

河南平宝煤业有限公司 河南省平顶山市 467000

摘要：在煤矿生产的过程中，矿井水害是威胁煤矿安全生产的重要灾害类型之一,并且水害具有普遍性和严重安全威胁性。随着煤矿产业的不断扩展，开采区域的不断延伸，也导致矿井内部出现日益复杂的水文地质条件，防治水工作更加重要，为确保生产活动的安全性，有效避免水害事故的发生，分析和研究矿井水害类型及发生原因对于煤矿水害治理具有非常实际的意义。本文主要概括分析了当前煤矿水害的主要类型,并对其发生的原因、特点进行了归纳和总结,列出了几种主要的防治措施，为实际生产提供重要依据。文章内容深入浅出,对于煤矿安全生产工作具有一定的实用性和必要性。

关键词：老空水；承压水；地表水 ；防治措施

1. 矿井水害影响

煤炭是我国的主要能源 , 随着煤矿产业的持续发展，开采区域不断拓展，相关问题也日益增多，煤矿水害就是生产中需要重点解决的安全隐患之一。采煤过程中破坏了煤层所处的环境 , 使其原来的还原环境变成了氧化环境，随着煤炭开采向深部延伸,多种灾害威胁着煤矿安全生产。在各种矿井灾害中,水灾害较为普遍,水害发生会对对矿工生命及煤矿财产产生严重的后果,在矿井五大主要灾害中仅次于瓦斯灾害。基于矿井水灾害的普遍性和威胁性,必须要全面认识水灾害的主要类型及其灾害发生的主要原因,从而为实际的矿井水害治理提供有效的参考。

2．矿井主要水害综合分析 

当前威胁矿井安全的水灾害主要有四类,分别是地表水威胁、老空水威胁、顶底板承压水威胁等。不同的水害其发生的原因及水害特点不同,但是对煤矿安全生产都存在巨大的威胁。

 2．1地表水威胁 

矿井水害问题的出现和地表水存在密切联系，由于地表水超出了预期状况， 就很容易给矿井带来危害，影响其开采安全性。地表水的危害,特别是雨季地表水危害对于煤矿安全生产的影响非常巨大,它主要包括两个方面的内容。第一, 矿井开采过程中遭遇雨季强降雨，会使地表河流水位暴涨，这样会对相应矿井的开采工作产生不利影响，易产生倒灌问题，进而形成水害,造成矿井灾害; 第二, 地表水对于矿井带来的水害影响还表现在导水路径上，因为矿井周围存在着一些塌陷区域或者是裂缝，这就会致使地表水通过这些路径下流到矿井内，随之形成较为严重的水害问题，影响矿井正常开采，产生安全危害。

2．2老空水威胁 

老空水又称老窑水,指年代久远的老空、小窑和本矿采空区及废巷积水，当采掘工作面接近或沟通时， 老空水进入巷道或工作面，造成事故。它具有下列充水特点：①老空、老窑水积存于生产、开拓水平以上，虽然水量不很大， 一般不致造成淹井的事故，但水量集中，来势凶猛，一旦揭露，就会以“有压管道流”的形式突然溃出，迅猛异常，具有很大的冲击力和破坏力，对人身安全的危害极大；②老空、老窑积水区的空间位置一般都很隐蔽，形状很不规则， 深度和层位不一，大小各异，既有连成一片，较易探明的较大积水区， 也有深入腹地孤立存在，很难用钻探查找的较小积水区。老空、老窑积水区的位置、深度不易准确确定；③有的老空、老窑积水补给缺乏，是一坑死水，有的可以得到大气降水的补给，并以泉的形式排泄，有的相邻老空、老窑中的水可能相互连通 没有补给水源的老空、老窑水，短期内即可排干，但当老空、老窑水突然溃入矿井，而且与地表水连通或者因暴雨中大量雨水注入老空、老窑渗入井下时，则可能造成淹井事故；④由于老空、老窑中煤层及顶底板岩层中黄铁矿的氧化作用， 老空、老窑水可以形成酸性的强腐蚀性水，对煤矿生产设备破坏甚大；⑤老空、老窑水除了突然溃入矿井外，在采区接近老空、老窑时，老空、老窑水也会以淋水、渗水、滴水等形式进入矿井。

2．3顶、底板承压水威胁 

顶、底板承压水威胁是矿井水害的主要类型,其灾害主要以大量突水为主。矿井顶、底板在煤炭开采或者巷道采掘过程中, 底板不完整或出现小断层现象都可以造成底板含水层承压水和断层水的威胁；煤层上部含水层裂缝问题或洞穴问题造成的突水威胁；煤层距离含水层较近，断水层可能导通含水层造成威胁。顶底板承压水水害发生特点可以概括为三个方面：第一,水量极为丰富,来势凶猛，水害初始发生距离极短；第二,水害多发生在松散顶底板,岩层成分以大直径的砂砾岩石为主；第三，灾害发生波及范围较为广阔,很难躲避。

3．矿井水防治技术 

矿井防治水的目的就是防止矿井水害事故发生，减少矿井正常涌水，降低煤炭生产成本，为达到上述目的，根据产生矿井水害的原因，采取不同的对策措施。为此，《煤矿安全规程》第251条规定：“煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件，编制中长期防治水规划和年度防治水计划，并组织实施。煤矿企业必须定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下工程对照图上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况。”应在查明矿区和矿井水文地质条件基础上，按照当前与长远、局部与整体、地面防治与井下防治、防治与利用相结合的原则，根据不同的水文地质条件，分别采取防、堵、疏、排、截的方法予以防治。

 3.1地表水防治技术 

地面防水是指在地表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水涌入工业广场或渗入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线，特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要。地面防水的主要方法有以下几个方面： 

（1）留设防水煤柱，矿井上方有江、河、湖、海、水库等，对矿井有危害，有透水的可能，而且不能排干，可留设防水煤柱；

（2）河流、沟渠改道。河流、沟渠压在煤层及岩层的露头部分，大量向并下漏水，对采矿有透水的威胁，可以对河流、沟渠改道。河流向井下漏水时，还可以采取对河床铺底的措施进行防漏。

（3）积水排干。对于塌陷坑积水、池塘积水等，只要有突水的可能就必须将积水排干方能生产，且在生产过程中要定期查看地面积水，特别是急倾斜煤层采煤工作面出现漏斗形爆陷坑，透水威胁更大。因此，急倾斜煤层开采时，必须降低开采上限，留设防水煤柱，确保安全。

（4）抬高主井、副井、风井的井口标高。为确保雨季安全，要调查矿井周围最高洪水位及山洪暴发的影响，抬高主井、副井、风井的井口标高。

 3.2井下防治水技术 

井下水害来势凶猛，俗有“水老虎”之称。矿井防治水可归纳为“查、探、放、排、堵、截”六个字。在采掘过程中有可能掘透压力大又和固定水脉相沟通的含水层和水体，形成突然大量涌水。因此，应通过以下几个方面的措施，防止突水灾害的发生： 

（1）提升水害防范意识，做好矿井水文观测与水文地质工作 。

水文地质工作是各项防治水工作的基础和依据，要按照预防为主的原则，做好预测预报工作，在开展全面的勘察工作之后才能开展实际的开采作业，而且要在做好防治水工作之后才能正式开展开采作业。勘测工作要详细掌握矿区水文地质资料，了解含水层及老空积水情况，查明地下水源。 

（2）井下探水 

矿井水害问题的防治还应该重点考虑到井下安全作业空间的营造，要求切实做好井下探放水工作，按照“有疑必探、先探后掘、先治后采”的基本原则，更好实现井下水害的防治。在井下探放水工作开展中，应首先确定所有可能存 在积水的区域，尤其对于老空区、临近含水层以及井巷区域，更是需要重点进行 探放水处理，以此明确相应积水的分布位置以及水量、水压状况。在井下探水处 理中，首先应该撤离不安全区域内所有作业人员，以此规避突水等灾害带来的风 险，然后再选择适宜合理的井下探水方式，确保相应探水工作可以达到预期目标。

（ 3） 物理探测

在突水威胁区域的工作面回采之前，首先对工作面的底板进行物探超前探测，初步进行富水异常区圈定，之后对富水异常区进行钻探验证，若验证距开采煤层30m内有强含水层且水量较大无法疏排时，必须先对底板进行注浆加固，充填底板裂隙，堵塞过水通道，防止工作面在回采过程中的底板突水事故的发生。若验证含水弱或极弱、水量较小时，则进行直接疏排。

(4)注浆堵水 

注浆堵水就是将预先配置好的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而达到封堵截断补给水源和加固地层的目的，是矿井防止水害的重要手段之一 。

(4)防水煤（岩）柱留设 

在水体下、含水层下承压含水层上或导水断层附近采掘时，为防止地表水或地下水溃入工作面，在可能发生突水处的外围保留最小宽度的矿柱不采，以加强岩层的强度和增加其重量阻水突入矿井。

结束语

通过文中实例可以看出,各个类型的矿井水害后果都非常严重。而通过对各个类型矿井水害原因及特点的分析, 并采取一定的预防和治理措施，可以保证矿井开采的安全性，也可以为工作人员的生命安全提供有效保障，从而可以提高矿井的实际效益。  

参考文献： 

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