礦井開采后水文地質特征及水害防治技術探討

劉 罡

（山西地寶能源有限公司，山西 太原 030045）

在科學技術快速發展的時代背景下，人們愈發關注煤礦生產的安全問題，因為煤炭資源作為一種必備的能源，在我國的使用量、開采量，均呈現出了逐年升高的趨勢。在煤礦生產中，研究水文地質特征，制定安全生產、高效生產的礦井作業方案，要求從業人員重視礦井水害問題的防治，提高警惕，實施可行的防治策略和方法。

1 礦井水文地質特征

礦井水文地質條件是指地下水的各種變化和地下水的運動現象，在分析礦井水文地質條件時，要以保證煤礦生產作業的安全性、高效性為目的，掌握礦井水文地質條件的特征，加強對礦井地下水文地質條件的科學探究，已經成為了煤礦市場的現代化建設和發展中的重點環節。在礦井水文地質條件的探究中，針對地下水的研究，涵蓋了存儲在巖石間隙當中的水，包括了不同的水形態，例如重力水、薄膜水和氣態水。遵循自身的運動規律，礦井地下水運動體現出了一定的特殊性，工作人員在對水文地質情況進行分析時，加強對地下水運動規律的掌握，可以以此為依據，制定科學、可行的煤礦生產計劃，保證煤礦生產作業的安全性、高效性。

在對礦井水文地質條件進行勘查時，要綜合考量多方面的要素，對水文地質條件進行評價、分析，詳細的調查水文地質條件，總結水文地質條件的特征，準備有關的水文地質資料，利用書面證明的材料，評價礦井水文地質情況，制定生產方案。礦井作業和地下水的運動之間有著密切的關系，從綜合分析評價的角度，要對礦井的資料和自然因素進行綜合考量，統籌規劃，對地下水位深度進行測量，針對地下水腐蝕建筑材料的情況進行考察和分析，對承壓含水層所具有的水沖力進行測算。對地下水在不同地質條件下形成的物理、化學作用，以及地下水對巖石層所產生的物理化學作用加強探究和分析，做好施工建設前的前期準備工作。

我國地大物博，煤礦生產所在區域不同，水文地質條件也各有不同，調查水文地質情況，了解含水層的具體變化，水文地質條件會受到多種因素的影響而發生改變。地下水和河床的侵蝕基準面，會直接改變水文地質條件，例如當地下水位在河床侵蝕面上方的情況下，將會出現含水性減弱的情況，因為含水層轉變成了透水層，因此開采礦井的過程中會發現沒有水。除此之外，地下水和巖石之間會形成相互之間的作用力，使巖土發生形態上的變化，鹽度的變化程度不同，巖石性質改變，影響礦井作業的生產安全，在勘察巖土層時，掌握巖石性質的變化規律，對勘察和生產作業有著重要的意義[1]。

2 發生礦井水害的原因

2.1 缺少對地下水的地質條件的了解

近些年煤礦開采中出現水災問題，已經成為了一種常見的安全事故類型，這是因為煤礦開采的綜合性較強，生產環境復雜導致的。從業人員對地下水文地質條件缺乏了解，一旦出現水災，治理難度較大，無法保障礦井生產的安全性和高效性。在礦井建設之前，工作人員沒有全面地做好礦井水文地質條件的調研工作，對選址和工程施工的質量問題缺少謹慎的對待，增加了安全事故問題的發生幾率。

2.2 勘探工作落實不到位

在礦井生產作業活動的開始之前，需要進行全方位的礦井探測，礦井勘探工作的全面性不足，精準度有限，將會使礦井生產中的安全隱患因素沒有被早期的發現和治理，對礦井的具體位置、地質特點、分布特點等，缺少準確的勘察和掌握，增加了礦井水災還有問題的發生幾率。

地下水會對煤礦損害的發生形成直接的作用，例如含水層作為主要的影響因素，決定了水量，在不同區域內礦井水量補給的方式和排放量有所不同，必須要做好前期的勘察、了解，掌握礦井水文地質情況，才能夠為后續各項活動奠定基礎。我國礦井水文地質情況的勘測工作實施中存在著勘測不到位的問題，勘測效果不理想，沒有徹底地進行全面勘測，其中應用到的探測設備和技術手段落后，對最終的勘察工作結果產生了影響，降低了勘測結果的精準性，從業人員對地下水的動態情況了解不足，增加了礦井水害問題的發生幾率。

2.3 地表積水處理不及時

在多雨季節，針對地表積水的處理不及時，是增加水害發生風險的一大原因，多雨季節地表積水過量沒有得到及時的處理，大量的地表積水將會進入到地下井的內部，造成水害。在多雨季節，我國有多個地區會形成地表積水的現象，地表水過多，積水沒有得到及時地清理，礦井下方必要的防水設備配置不完善，管理人員的安全意識薄弱，管理措施落實不到位，導致了礦井水害問題發生的可能性大幅增長[2]。

3 礦井水害的防治措施

以某煤礦4#礦層為例，在該煤礦北部建立起綜采采空區，在該回采工作面中有著簡單的結構，單斜外形平緩，部分位置出現了起伏狀態，波幅小，對回采作業產生的影響小。分析掘進巷道的情況和坑透的成果，在該回采工作面中，發育兩條正斷層，兩條正斷層的落差為1.5m，在裂隙的影響下工作面位置出現了破碎問題，沒有其他地質構造類型。

該工作面礦層底板標高為924.2-946.5m，蓋層厚度65～162m，地面標高為996～1104.2m，在回采工作面的水文地質條件分析中，該回采區域的水文地質條件為中等級別，位于采空區的低洼點，有充足水源。因此在施工中利用放水孔施工作業的方式，具有一定的適用性，礦系砂巖含水層裂隙水為弱含水層，作為次要充水水源，在回采生產的過程中，出現工作面滴水的情況，最大涌出量為85m3/h，正常涌水量則是25m3/h。針對該礦區的水害問題進行防治，需要從多個層面，加強水害問題的治理力度，礦山回采工作面水文流動情況見圖1。

1＃、2＃、3＃、4＃開采中，不同礦層砂巖裂隙的含水層情況、導水裂隙帶情況和采空塌陷的情況各有不同，具體情況見表1。在礦井充水管理工作的實踐中了解礦井充水的發生原因，進行現場勘探，對礦井周邊的狀況加強全面、系統的掌握，在施工環節要進行實時的監控與管理，發現異常問題及時停止施工。利用先進的設備設施，對用水狀況加強監測和管控，達到理想的損害問題防治目標，施工人員需要對排水系統進行優化，做好井內積水的外排作業。結合天然的地勢因素、自然因素要向較低的位置排放積水，對滲水情況進行監控，對不同類型的水害防治技術加強運用[3]。

表1 裂隙帶高度情況

3.1 強化礦井充水管理力度

礦井充水水源勘查工作實踐的效果，決定了礦井水害問題的防治水平，為了防范礦井水害問題，要加強前期的礦井充水水源地勘查作業，該措施已經成為了一項基礎性的工作。大多數的基礎性勘查工作都是以查明礦井充水水源為主，其中涵蓋了多項動態監測的參數，包括煤層底板承壓水、煤系為巖石灰巖裂縫系含水層水，以及地表水等，此類礦井充水水源均需要由專業的人員進行動態監測，進一步地研究充水水源的存儲情況。發生礦井水害問題時，需要介入導水通道的功能，進行對水害問題的治理，在煤礦開采生產中，導水通道和充水水源相互連接，會形成水害突發的問題。因此在設置導水通道時，必須要采取有效的措施進行處理，防范水害事故問題的發生和進一步蔓延[4]。

在水害防治中，相關工作人員應充分地了解礦井充水水源因素的技術參數，掌握詳細的信息，采取定性分析、定量分析相結合的模式，對技術參數展開判斷，掌握水害的危險程度。為了防治水害，配備有關的設備設施，制定系統化、針對性較強的措施，提高礦井作業的安全性和可靠性。煤礦開采中各個因素都會對隔水層的破壞程度產生影響，例如工藝、工作面長度和采高參數等，結合礦井的實際情況，對隔水層的作用進行評價，要確保隔水層措施的有效性，將隔水層的阻水作用發揮出來，增強對水害問題的防治效果。

3.2 地表防治水措施

治理地表水防治礦井水害問題，要將地表水治理的防線作用利用起來，清理地表水，通過地表排水措施的運用，防止出現礦井中有大量地表水流入的問題，保證生產安全，降低礦井水害問題的發生幾率。在具體的實踐中，結合氣候條件、水文環境，在雨季到來之前，工作人員需要專門建立起防洪小組，針對地表水進行防治，利用修筑排水等措施，提高對地表水問題的防治效果[5]。

3.3 奧灰水害防治

在奧灰水害防治的實踐中，最重要的一點就是需要做好預測工作，明確水害指數，落實安全措施，從而達到防治水害的目標，設計隔水煤柱，留出足夠的寬度和高度的區域，不進行開采，保證靠近含水層煤礦開采的安全性，防止水害問題的發生和蔓延。通常情況下，可以利用安全技術，例如注漿堵水技術，可以擴散、凝固漿液，對含水層的空隙進行堵塞，達到隔絕水源的目標，增強巖層強度。利用鉆探的方式進行驗證，將不必要的工序減少，明確注漿堵水的具體位置，從而達到防治奧灰水害的目標。

3.4 斷層水害防治

在煤礦開采生產活動中，全面地做好勘察工作，需要結合勘探資料，了解水文地質的相關信息，對斷層水害問題發生的影響因素進行預測判斷，針對水害發生的幾率和可能性加強全面分析，保證勘探工作充分。制定可行的防治措施、防治方案，對于用水量較大的問題要進行早期防治，在斷層水害問題的治理中，可以采取注漿堵水的措施，保證勘探全面性的基礎之上，進行科學、合理的注漿堵水，增強對斷層水害問題的防范和治理有效性[6]。

4 結論

綜上所述，在煤礦生產中，從業人員需要以保證煤礦生產安全為目的，加強對礦井水文地質特征的分析，對煤礦生產中的損害風險進行防治，降低采礦中可能存在的風險隱患，保證礦井作業的安全生產，提高煤礦生產的質量和效益。在掌握水文地質特征的前提下，對采礦風險進行防范和治理，營造安全的生產環境，提高我國煤礦產業的發展競爭力。