集團(tuán)總工程師
正高級(jí)工程師
結(jié)合對(duì)礦井水害事故分析
淺談如何進(jìn)行礦井水害綜合防治
【摘要內(nèi)容】：礦井各類(lèi)水害的綜合防治
【關(guān) 鍵 詞】：老窯水、孔隙水、頂板水
開(kāi)展礦井水害防治是杜絕重大水害事故的發(fā)生，保障職工安全、保護(hù)國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，保證礦井可持續(xù)發(fā)展的首要工作，是推進(jìn)改革發(fā)展與和諧穩(wěn)定的內(nèi)在要求。為此，本人對(duì)如何做好礦井防治進(jìn)行些粗淺探析。
一、礦井水害的主要類(lèi)型及特點(diǎn)
（一）老窯積水透水水害
所謂老窯水，是指年代久遠(yuǎn)且采掘范圍不明的老窯積水、礦井周?chē)狈?zhǔn)確測(cè)繪資源的亂掘小窯積水或礦井本身自掘的廢巷老塘水。這種水體十分集中，壓力傳遞迅速，是煤礦生產(chǎn)普遍存在的一種水害。
（二）地表山洪水害
在有地表水體分布的地區(qū)，如長(zhǎng)年有水的河流、湖泊、水庫(kù)、塘壩等，因煤礦井下防水煤（巖）柱留設(shè)不當(dāng)，當(dāng)井下采掘工程發(fā)生冒頂或沿?cái)鄬訋褜?dǎo)水時(shí)，地表水將大量迅速灌入下井下。因此，防水重于排水，防重于治。
（三）第四系松散孔隙含水層和第三系含水砂礫層水害
礦井目前主要開(kāi)采中生代侏羅紀(jì)和古生代石炭二疊紀(jì)地層中的煤炭。新生代第四系松散孔隙充水含水層甚至第三系充水含水砂礫層往往呈不整合覆蓋在這些煤系地層之上。它直接接受大氣降水和展布其上的河漢、湖泊、水庫(kù)等地表水體的滲透補(bǔ)給，形成松散孔隙充水含水體。這些含水體常年累月地不斷地向其下伏的煤層和煤層頂?shù)装宄渌畬右约皵鄬恿严稁B透補(bǔ)給。
（四）煤層頂板充水含水層水害
煤系地層中一般包括多層可采煤層，其中有的可采煤層厚度又很大，在這些煤層頂板之上往往沉積有多層充水含水層，有的甚至是強(qiáng)巖溶充水層。由于采動(dòng)和斷層裂隙塌陷滑移等原因，使頂板充水含水層的水突然泄入采掘工作面，造成重大滴水害事故。
（五）巖溶陷落柱水害
這種水害，賦存條件孤立而隱蔽，事前難以探查發(fā)現(xiàn)，防治難度極大。
（六）斷層破碎帶突水水害
這種類(lèi)型的水害，既可與老窯水發(fā)生聯(lián)系，也可與煤層頂板含水層或底板承壓含水層甚至與地表水體發(fā)生水力聯(lián)系而引起，是煤礦水害類(lèi)型中最普遍的一類(lèi)。
二、礦井不同類(lèi)型的水害防治
（一）地表水害的防治
礦井水的主要來(lái)源是地表水和大氣降水的滲透補(bǔ)給。即使原水層的礦井充水，其最終補(bǔ)給也是大氣降水或地表水，充水含水層，只不過(guò)是它的直接或間接通道罷了。因此礦井防治水最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是防治地表或大氣降水的滲透補(bǔ)給。對(duì)于一些強(qiáng)充水含水層防治的著眼點(diǎn)也應(yīng)從這方面考慮。
案例：某礦區(qū)開(kāi)采太原群煤層，煤系總厚160米左右，頂板巖性以灰?guī)r為主，累計(jì)沉積厚達(dá)45米，裂隙發(fā)育、滲透系數(shù)較大。礦區(qū)邊界基本是隔水的，可是在開(kāi)采該煤系時(shí)先后5次突水，其中3次局部淹井，2次全井被淹。
事故直接原因：由于該礦區(qū)匯水面積中山區(qū)面積大，平原面積小，且平原水系亂，河床比較小。降雨和地表冊(cè)洪匯聚，通過(guò)灰?guī)r裂隙滲入井下所致。
治理措施：采取井著眼、地面著手的方針，防、排、治相互結(jié)合。
具體措施如下：
（1）在近山區(qū)，以蓄為主，蓄防結(jié)合。結(jié)合地方水土整治，建水庫(kù)，挖魚(yú)鱗坑植樹(shù)，開(kāi)挖山前順?biāo)疁?，進(jìn)行水土保持，減少水土流失，盡量使山洪少下山或緩慢下山。
（2）在礦區(qū)外圍，以防為主，排放結(jié)合。在太原群灰?guī)r露頭以外，挖排洪溝組成截圈，截山洪內(nèi)侵，使外圍山洪集中匯向主干排洪道（有滲透段則需鋪底防滲），排洪道下游設(shè)閘并建排洪站，一旦河水倒流可落閘向外排水。
（3）礦區(qū)內(nèi)部，以導(dǎo)流為主，導(dǎo)排結(jié)合，在低平的礦區(qū)內(nèi)部，結(jié)合采動(dòng)的低凹塌陷區(qū)分布情況，挖縱橫交錯(cuò)的排洪道進(jìn)入礦區(qū)的地表水、平原區(qū)降水和礦井迅速泄出礦區(qū)。如一些低凹塌陷區(qū)有滲漏可能者，則設(shè)站排出，使其永不存水。
（二）老窯水的防治
老窯水在煤礦生產(chǎn)中具有普遍性，其危害性較大，針對(duì)老窯水害的主要防治對(duì)策，就是要嚴(yán)格執(zhí)行探放水原則。即“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”，同時(shí)要統(tǒng)籌兼顧，做好以下七個(gè)方面的問(wèn)題：
1、克服麻痹?xún)e幸心理，避免疏忽大意
由于老窯積水的分布規(guī)律不易掌握，又帶有災(zāi)害的特點(diǎn)，一旦警惕不高，很簡(jiǎn)單的問(wèn)題也會(huì)釀成慘痛的水害事故。因此，必須采取嚴(yán)肅慎重和一絲不茍的工作態(tài)度，堅(jiān)持“全面分析，逐頭逐面排查，多找疑點(diǎn)，有疑必探”的基本原則。
2、認(rèn)真分析老窯積水的調(diào)查資料
老窯和地方小煤礦開(kāi)采的積水范圍，由于缺乏準(zhǔn)確的測(cè)繪資料，是老窯水防治難度大縣城易于發(fā)生水害的主要原因。即使是自采自掘有準(zhǔn)確測(cè)繪資料的國(guó)有礦山的老塘廢巷積水，也存在巷道長(zhǎng)度記錄不準(zhǔn)、漏記小盲洞、意外冒頂阻水、下層采動(dòng)沉陷重新積水等情況。因此，對(duì)老窯積水調(diào)查資料的系統(tǒng)分析和正確使用，是防治這類(lèi)水害事故的一個(gè)重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)。即使有了資料和“三線”分布圖，應(yīng)用時(shí)仍要隨時(shí)警惕，不能絕對(duì)化、盲目自信，而要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的新情況，及時(shí)重新分析判斷或補(bǔ)充調(diào)查。
3、制訂合理有效的防治對(duì)策
老窯積水的主要防治方法就是“探放”。但放與不放？何時(shí)探放？怎樣探放？需要從安全生產(chǎn)全局出發(fā)，根據(jù)礦井和老窯積水的具體條件，權(quán)衡利弊，作出戰(zhàn)略性決策和安排。
4、嚴(yán)密組織探水掘進(jìn)
防治老窯積水的唯一有效手段就是探水掘進(jìn)，在有足夠幫距、超前距和控制密謀的鉆孔掩護(hù)下，掘進(jìn)巷道逐步接近它，最后達(dá)到發(fā)現(xiàn)之的目的。
5、特別注意近探近放和貫通積水巷道或積水區(qū)
6、重視自采自掘采空區(qū)廢巷積水的探放
對(duì)原不積水的區(qū)域要分析重新積水的條件和可能，經(jīng)常圈定積水區(qū)，不過(guò)分自信，盲目進(jìn)行近探近放。
7、鉆、物探結(jié)合問(wèn)題
積極采用物探手段，圈定積水區(qū)，減少超前探水的工作量，開(kāi)展探水孔端的孔間透視，以減少鉆孔密度。物探結(jié)合，必須要以鉆探為主，物探資料要有鉆孔驗(yàn)證。
案例：
某礦開(kāi)采侏羅系15#層上覆8#、9#、11#、12#、14#五層采空區(qū)，開(kāi)采年限從60年代——80年代，根據(jù)地質(zhì)水文資料顯示，沒(méi)有積水區(qū)。2009年，當(dāng)開(kāi)采該煤系15#層309盤(pán)區(qū)8916工作面時(shí)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析調(diào)查，決定堅(jiān)持探放水原則，試探性的施工探放水孔，結(jié)果，滿孔水日排水量約1700立方，繼續(xù)掘進(jìn)該巷道的650米處，測(cè)得放水孔壓力值為0.18Mpa，反推算出該盤(pán)區(qū)積水范圍為51.1萬(wàn)平方米，積水量約39.6萬(wàn)立方。
（三）孔隙水害的防治
查清工程地點(diǎn)的松散沉積層的結(jié)構(gòu)和厚度，松散沉積物之下基巖的結(jié)構(gòu)厚度以及兩者之間的接觸關(guān)系，是有效防治孔隙地下水的重要手段。
查明孔隙水地質(zhì)條件的主要方法手段：
1、充分利用勘探險(xiǎn)階段的資料;
2、針對(duì)防治水工程需要做一些“查條件”工作；
3、如條件相對(duì)清楚，可以采取“以治帶查、查治結(jié)合”的方針進(jìn)行。
（四）煤層頂板水害的防治
煤礦床是層狀礦體，在平面上展布面積較大，在剖面上煤層與多個(gè)充水含水層互層沉積，相間賦存。有的煤層直接頂板就是充水含水層，有的頂板以上不遠(yuǎn)處分布著充水含水層，有的含水層距煤層頂板雖然較遠(yuǎn)，但采動(dòng)導(dǎo)水裂隙或井巷掘必須穿過(guò)它才能到過(guò)所要開(kāi)采的煤層。充水含水層的充水能力大小直接關(guān)系到煤層開(kāi)采的可能性和其經(jīng)濟(jì)合理性，如想要減少涌水量達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理開(kāi)采，則必須采取防治措施。
1、對(duì)這類(lèi)充水含水層，凡煤層采動(dòng)導(dǎo)水裂隙帶范圍以外的，必須事前封堵。
2、對(duì)可采煤層直接頂板或?qū)严稁婕暗降某渌畬?，必須?jiān)決疏放。
3、如發(fā)現(xiàn)在煤田范圍內(nèi)存在各類(lèi)勘探鉆孔，用粘土漿或水泥漿封孔。
4、由于煤層頂板直接充水含水層本身滲透性較差，富水性極不均勻。因此應(yīng)針對(duì)地質(zhì)構(gòu)造提前分階段、多鉆孔、長(zhǎng)時(shí)間疏放水的方法。
以上幾種水害的防治方法不是孤立的，它們相互關(guān)聯(lián)，有時(shí)幾種防治方法綜合利用，方能達(dá)到綜合治理的最佳效果。
作者介紹：李志保 1968年6月出生
1994年同煤集團(tuán)職工大學(xué)畢業(yè) 大專(zhuān)文化
現(xiàn)永煤公司地測(cè)科工程師
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