采礦工程對礦井水文影響的防治對策
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摘要：采礦工程是獲取礦藏資源的重要手段，但是由于采礦手法的差異與地質構造復雜程度的不同，所以采礦工程在施工時會對礦井的水文情況產生不同的影響?；诖?，本文針對采礦工程對礦井水文的影響，以及具體的影響因素進行了分析，并提出了更新測量方法、底板突水防治與頂板突水防治等相應的防治水對策，希望相關研究對采礦業今后的發展和防治水工程的構建提供幫助。
關鍵詞：礦井水文;煤層頂板突水;動態監測網
一、引言
采礦是自地殼內和地表開采礦產資源的技術和科學，采礦和選礦過程中生成的有毒氣體、廢水、廢石和粉塵等物質以及噪聲和振動等因素，對環境、土地、大氣和水質等造成危害，一直是人們關心的課題。其中，采礦對礦井水文的影響尤為突出，為響應生態文明的建設與可持續的發展，企業應正視采礦工程對礦井水文、甚至是生態環境造成的不利影響，并積極尋求解決策略。
二、采礦工程對礦井水文的影響及因素
1.積極影響。采礦施工過程會采用人工排水措施，使煤層頂板的砂巖水含水層的水位降低，使開采部分的地下水部分或全部被排除，在整個開采過程中使底板承壓含水層的水頭降至低于安全水頭，既不用擔憂水害問題，還可以解放了原來作為防水煤柱壓滯的煤炭，有效提高厚薄煤層的開采上限，從而增加經濟效益。十灰、十四灰水位也隨著采礦工程的推進而降低，使涌水量和承壓含水層水壓得到降低，降低了突水事故發生的概率。2.消極影響。大范圍且持久的采礦工程會對采空區今后發展造成一定的影響。例如，采空區的積水問題就迫在眉睫，如果不加以解決，會對企業的生產造成不利的影響。尤其是在夏季的雨季，采空區往往容易積水，且這種水體呈不規則的幾何形狀，與地表水流相通，采掘工程一旦接近便有可能潰出，造成“滲水”事故，后果不堪設想；而且井壁的承壓能力是有限的，采礦會導致含水層水位降低，垂向的壓力過大會使井壁不堪重負而爆裂，可能會出現坍塌，對企業、對礦工造成一定安全隱患?？傊@些影響對采礦企業都是致命的。因此，相關企業要高度重視采礦工程對礦井水文的影響，并制定相應的解決對策，避免各種災情的發生。3.因素分析。3.1巖層的滑動構。由于重力和地質應力作用，巖層沿著某些巖層界面或是層理棉發生滑動的地址構造被稱為巖層的滑動構造。硬度差別顯著地巖石相遇時，較軟的巖層隔水性能良好，巖層的滑動構造會造成隔水層導水。巖層的滑動構造會造成很多后果，例如，煤層厚度的改變，層間滑動可能會帶來“沉頂”、或是煤脈、煤包等，這些都嚴重破壞了原有的煤層結構，使頂板的完整性大大降低；由于巖層的滑動構造，滑面周圍的煤炭還會出現碎裂煤、碎粒煤和碎粉煤，顏色暗沉，硬度也降低，嚴重影響了煤質，降低效益；巖層的滑動構造發生后，會使煤層發生變動，會產生無煤區域，或是煤層變厚變薄等，對今后的回采工作增加了困難。3.2煤層頂板突水與地質構造的關系。煤層頂層板水是指對生產與安全有重大隱患的突出水源。褶皺與斷裂等地質構造會形成優秀的裂隙含水空間與匯水優勢，進而貯藏豐富的水體，而水體存在于頂板冒裂帶高度之內，就極有可能單只工作面發生突水現象。所以說，煤頂板突水與地質構造脫不開聯系。3.3煤層頂板突水與斷層活動的關系。采礦工程與斷層走向相同時，由于采動后斷層兩盤覆巖移動較為均衡，受采動影響的斷層活化高度較小，則不易發生紅層突水；采礦工程與斷層走向呈90度或接近于90度時，走向一致時，由于斷層面上受覆巖移動影響的作用力是先拉后壓，不易造成紅層突水，或突水后水道易于堵塞，使涌水量降低。采礦工程與斷層位置一致時，正斷層比逆斷層、落差大的斷層比落差小的斷層、傾角大比傾較小的斷層對突水的影響大；靠近停采線或離切眼遠的斷層比離切眼近的斷層，更易發生紅層突水。
1.更新測量方法。在進行采礦工程施工之前，首先要對當地的水文地質進行精準的勘測，目前我國大多數企業所采取的是抽水試驗法與室內滲透試驗法，這兩種測量方法對砂礫層滲透系數的測量存在著較大的誤差，因此建議更新測量方法，比如用流量測井法對砂礫層進行滲透系數的測量。采用多功能流速儀進行井液流速測量，通過點測法，相距1m為一個測點，對各個測點進行重復測量，將誤差控制在5%以下。再用每個測點所測出的流速值與包網過濾器的內截面積相乘，所得的結果就是該測點的流量值。未注水前測得的孔內流量數據就是原始狀態下孔內各個含水層之間在軸向方向上的水量交換情況，再根據水頭抬高值測出各層的滲水系數。這種測量計算方法比抽水試驗法的準確率高，數據更詳實。2.底板突水防治。為進一步研究采礦工程對水文影響，在此基礎上尋求可行的防治水措施，應加強對頂板突水防治。首先，井下放探水。根據相關要求，煤層頂板的倒水裂隙范圍內，若存在水層，必須對頂板水進行防探。煤層冒落帶開采范圍內，放水孔要盡最大可能與當地的地質條件結合，并將放水孔安置在疏水效果的最優地帶。其次，有效疏通排放十四灰水。如果水量隨著疏通沒有減緩反而增加，應在附近尋找越流補給的水通道，在源頭上將其控制，再進行疏通。在此期間，還要注意安全，將降壓疏水的水壓降在安全線之下。最后，對奧灰水進行合理的規避。對于已有的奧灰通道與出水部位，應予以調查，在可行性與安全性達標的基礎上，對奧灰通道與出水部位進行堵截，解決奧灰方面的問題?；魧毟珊用旱V10號煤層開采前對底板突水的主要控制因素進行了分析，研究表明干河煤礦10號煤層底板奧灰突水可能性極大，主要分布在礦井的東南部，較脆弱區主要分布在礦井中北部，又結合了已有的突水脆弱性評價分區成果，提出了適合自己的防治水對策。首先，定期對下井員工進行培訓，使其熟練掌握一些基本的判斷突水前兆方法，然后將原有的水文資料、富水性探測資料和回采中含水層水位動態資料相結合，進行實時監測。3.頂板突水防治。（1）地面防治水。抓緊完善地下水水位監測系統，建立動態監測網，利用水位遙測儀對奧灰、紅層等水位進行高精度持續監測。為防止鉆孔導水發生，需對相關的地質孔進行啟封。（2）井下防治水。在進行采礦工作之前對紅層探放水孔，避免之后回采工作中涌水量過大的情況。對回采后覆巖導水裂隙最大高度進行精準的探測，觀察與測驗所采礦洞的壓力，并研究所采礦洞的壓力分布狀況，為采取正確的防治水措施提供理論依據與技術支持。（3）利用泄水巷將采空區的積水進行疏導，實現積水自流，做到有水早泄。對所采區的頂板打疏水孔，進行疏水降壓，擴大影響半徑，盡可能的減少對頂底板的破壞。2016年25日，陜西省銅川市耀州區照金礦業有限公司202綜采放頂煤工作面發生一起透水事故，淹沒工作面及部分運輸和回風巷道，造成2人遇難、9人被困。經初步分析，該公司202綜采放頂煤工作面回采過程中，煤層頂板上覆洛河組砂巖含水層隨直接頂冒落形成離層水體，因頂板周期來壓形成導水通道，離層水潰入工作面，造成作業人員被困。這起事故暴露出的主要問題有：一是對水害防治不重視。2013年該公司采煤工作面曾發生一次涌水量約50000立方米的透水事故，2015年12月、今年3月又相繼發生兩次小型突水，均未引起足夠重視，沒有把水害防治擺在重要位置，煤礦重大災害專項整治工作流于形式。二是探放水措施不落實。202綜采放頂煤工作面出水點區段位于向斜軸部，巖層裂隙相對發育、易于充水，在工作面煤壁出現淋水征兆情況下，未采取探放水措施。由此可見，頂板突水防治的必不可少的。
四、結語
綜上所述，研究采礦工程對礦井水文的影響，能更好的促進采礦工程發展與防治水工程的實施。本文通過對研究采礦工程對礦井水文的影響，提出的相關措施，有效的降低了原有對砂礫層滲透系數的測量存在的誤差，有效的疏通排放十四灰水，合理的規避奧灰水。因此，在今后的防治水過程中可以充分應用這些方案，在促進采礦業發展的同時，減少對礦井水文的不利影響。
參考文獻：
[1]朱順華.淺談采礦工程對礦井水文的影響與防治水措施[J].科技創新與應用,2014,22:285.
[2]白浩然.采礦工程對礦井水文的影響及防治水策略研究[J].山東工業技術,2016,10:81.
作者:吳建家 喻國華 單位:江煤貴州礦業集團有限責任公司貴新煤業
