采矿工程对矿井水文影响的防治对策

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摘要：采矿工程是获取矿藏资源的重要手段，但是由于采矿手法的差异与地质构造复杂程度的不同，所以采矿工程在施工时会对矿井的水文情况产生不同的影响。基于此，本文针对采矿工程对矿井水文的影响，以及具体的影响因素进行了分析，并提出了更新测量方法、底板突水防治与顶板突水防治等相应的防治水对策，希望相关研究对采矿业今后的发展和防治水工程的构建提供帮助。

关键词：矿井水文;煤层顶板突水;动态监测网

一、引言

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。

二、采矿工程对矿井水文的影响及因素

1.积极影响。采矿施工过程会采用人工排水措施，使煤层顶板的砂岩水含水层的水位降低，使开采部分的地下水部分或全部被排除，在整个开采过程中使底板承压含水层的水头降至低于安全水头，既不用担忧水害问题，还可以解放了原来作为防水煤柱压滞的煤炭，有效提高厚薄煤层的开采上限，从而增加经济效益。十灰、十四灰水位也随着采矿工程的推进而降低，使涌水量和承压含水层水压得到降低，降低了突水事故发生的概率。2.消极影响。大范围且持久的采矿工程会对采空区今后发展造成一定的影响。例如，采空区的积水问题就迫在眉睫，如果不加以解决，会对企业的生产造成不利的影响。尤其是在夏季的雨季，采空区往往容易积水，且这种水体呈不规则的几何形状，与地表水流相通，采掘工程一旦接近便有可能溃出，造成“渗水”事故，后果不堪设想；而且井壁的承压能力是有限的，采矿会导致含水层水位降低，垂向的压力过大会使井壁不堪重负而爆裂，可能会出现坍塌，对企业、对矿工造成一定安全隐患。总之，这些影响对采矿企业都是致命的。因此，相关企业要高度重视采矿工程对矿井水文的影响，并制定相应的解决对策，避免各种灾情的发生。3.因素分析。3.1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。3.2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。3.3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、防治水对策

1.更新测量方法。在进行采矿工程施工之前，首先要对当地的水文地质进行精准的勘测，目前我国大多数企业所采取的是抽水试验法与室内渗透试验法，这两种测量方法对砂砾层渗透系数的测量存在着较大的误差，因此建议更新测量方法，比如用流量测井法对砂砾层进行渗透系数的测量。采用多功能流速仪进行井液流速测量，通过点测法，相距1m为一个测点，对各个测点进行重复测量，将误差控制在5%以下。再用每个测点所测出的流速值与包网过滤器的内截面积相乘，所得的结果就是该测点的流量值。未注水前测得的孔内流量数据就是原始状态下孔内各个含水层之间在轴向方向上的水量交换情况，再根据水头抬高值测出各层的渗水系数。这种测量计算方法比抽水试验法的准确率高，数据更详实。2.底板突水防治。为进一步研究采矿工程对水文影响，在此基础上寻求可行的防治水措施，应加强对顶板突水防治。首先，井下放探水。根据相关要求，煤层顶板的倒水裂隙范围内，若存在水层，必须对顶板水进行防探。煤层冒落带开采范围内，放水孔要尽最大可能与当地的地质条件结合，并将放水孔安置在疏水效果的最优地带。其次，有效疏通排放十四灰水。如果水量随着疏通没有减缓反而增加，应在附近寻找越流补给的水通道，在源头上将其控制，再进行疏通。在此期间，还要注意安全，将降压疏水的水压降在安全线之下。最后，对奥灰水进行合理的规避。对于已有的奥灰通道与出水部位，应予以调查，在可行性与安全性达标的基础上，对奥灰通道与出水部位进行堵截，解决奥灰方面的问题。霍宝干河煤矿10号煤层开采前对底板突水的主要控制因素进行了分析，研究表明干河煤矿10号煤层底板奥灰突水可能性极大，主要分布在矿井的东南部，较脆弱区主要分布在矿井中北部，又结合了已有的突水脆弱性评价分区成果，提出了适合自己的防治水对策。首先，定期对下井员工进行培训，使其熟练掌握一些基本的判断突水前兆方法，然后将原有的水文资料、富水性探测资料和回采中含水层水位动态资料相结合，进行实时监测。3.顶板突水防治。（1）地面防治水。抓紧完善地下水水位监测系统，建立动态监测网，利用水位遥测仪对奥灰、红层等水位进行高精度持续监测。为防止钻孔导水发生，需对相关的地质孔进行启封。（2）井下防治水。在进行采矿工作之前对红层探放水孔，避免之后回采工作中涌水量过大的情况。对回采后覆岩导水裂隙最大高度进行精准的探测，观察与测验所采矿洞的压力，并研究所采矿洞的压力分布状况，为采取正确的防治水措施提供理论依据与技术支持。（3）利用泄水巷将采空区的积水进行疏导，实现积水自流，做到有水早泄。对所采区的顶板打疏水孔，进行疏水降压，扩大影响半径，尽可能的减少对顶底板的破坏。2016年25日，陕西省铜川市耀州区照金矿业有限公司202综采放顶煤工作面发生一起透水事故，淹没工作面及部分运输和回风巷道，造成2人遇难、9人被困。经初步分析，该公司202综采放顶煤工作面回采过程中，煤层顶板上覆洛河组砂岩含水层随直接顶冒落形成离层水体，因顶板周期来压形成导水通道，离层水溃入工作面，造成作业人员被困。这起事故暴露出的主要问题有：一是对水害防治不重视。2013年该公司采煤工作面曾发生一次涌水量约50000立方米的透水事故，2015年12月、今年3月又相继发生两次小型突水，均未引起足够重视，没有把水害防治摆在重要位置，煤矿重大灾害专项整治工作流于形式。二是探放水措施不落实。202综采放顶煤工作面出水点区段位于向斜轴部，岩层裂隙相对发育、易于充水，在工作面煤壁出现淋水征兆情况下，未采取探放水措施。由此可见，顶板突水防治的必不可少的。

四、结语

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：

[1]朱顺华.浅谈采矿工程对矿井水文的影响与防治水措施[J].科技创新与应用,2014,22:285.

[2]白浩然.采矿工程对矿井水文的影响及防治水策略研究[J].山东工业技术,2016,10:81.

作者:吴建家 喻国华 单位:江煤贵州矿业集团有限责任公司贵新煤业