礦井帶壓開采中水文地質(zhì)問題及防治措施分析

秦冬冬

（霍州煤電集團(tuán)河津薛虎溝煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 臨汾 031600）

在中國復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，通常在能源開采的時(shí)候會(huì)受到地下水文地質(zhì)情況的影響，尤其是在我國北方一些地區(qū)礦井帶壓開采過程中，受到太原組灰?guī)r巖溶承壓水與工作面下灰?guī)r溶承壓水等多種因素的影響，一些地質(zhì)問題表現(xiàn)尤為突出，為了徹底解決這些地質(zhì)問題，使礦井能夠進(jìn)行安全、高效生產(chǎn)，需重點(diǎn)對(duì)井下水文地質(zhì)問題進(jìn)行勘探。具有針對(duì)性地解決問題，制定切實(shí)可行的水防治措施，提高防治水效果。

1 礦井帶壓開采過程中較為常見的問題以及采取的防治措施

承壓水對(duì)礦井生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，這是不可避免的，需要直接面對(duì)。增加開采成本，會(huì)降低礦企的經(jīng)濟(jì)效益[1]。為了保證礦井處于安全生產(chǎn)狀態(tài)，就需要在壓力采礦分組的過程中，有必要根據(jù)實(shí)際的采礦環(huán)境選擇合適的防治水措施。礦井帶壓開采常見的水控制措施包括：

其一，強(qiáng)化突水監(jiān)測(cè)工作。根據(jù)礦山開采前的水文地質(zhì)資料，必須在高含水地區(qū)做好現(xiàn)場(chǎng)勘探工作，經(jīng)過有效的防治后，各項(xiàng)指標(biāo)合格，才能進(jìn)行開采。

其二，對(duì)異常的監(jiān)測(cè)區(qū)域要做好注漿加固工作。下礦層含水層的的含水率低，而且?guī)r層比較薄。采取的措施是，通過注漿加固含水層，采用人工凡是將含水層改造成防水層。采用這種能方法，能有效地防止礦井開采過程中出現(xiàn)工作面突水的問題。

其三，掘進(jìn)采礦前進(jìn)行疏水降壓。采用這種方式，可以對(duì)采礦前的的勘查中所獲得的資料進(jìn)行分析，可以民卻含水巖層的裂縫發(fā)育和裂縫發(fā)生的原因看，結(jié)合含水層涌水量的變化，采用疏水降壓防治的方法就可以獲得良好的效果。這種方法的應(yīng)用中，采用物探技術(shù)，要嚴(yán)格按照安全標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[2]。

其次，建立井下防水柱，對(duì)井下防水排水系統(tǒng)不斷地完善。在礦山開采的過程中，要確保礦企的安全生產(chǎn)，根據(jù)已探明礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，留防水礦柱。防水礦柱不僅要考慮礦層開采方向所出現(xiàn)的涌水問題，還要考慮礦層底板方向所出現(xiàn)的涌水問題。根據(jù)井下的實(shí)際情況設(shè)置防水水閘、集水坑，對(duì)于礦井下的排水系統(tǒng)要不斷地完善。

2 案例分析

某礦企隸屬于當(dāng)?shù)氐哪茉催\(yùn)輸營(yíng)銷集團(tuán)。井場(chǎng)包括1中的主要礦層（位于本省的中間部分，礦層的平均厚度1.3米），10礦層（礦層的平均厚度1.9米），11礦層（礦層的平均厚度1.1米）。礦層的傾斜角度為5度。該地區(qū)發(fā)育有3條背斜、1根陷落柱、3條正斷層。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的內(nèi)容可以明確，該礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要如下：

（1）F9斷層位于礦床的中部，斷落差由北向西逐漸減小，最大斷落差為340米，最小斷落差為175米。

（2）陷落柱1位于井田南部，其東西向的長(zhǎng)度是197米，南北向的長(zhǎng)度是177米。陷落柱1位于井田東北部，東西向的長(zhǎng)度是170米，南北向的長(zhǎng)度是475米[3]。

礦山開采中遇到的含水層類型主要包括有三種：第一種是富水含水層，靜水位處在577米至579米之間。第二種是石炭系太原組含水層，局部有很強(qiáng)的富水性。在能源開采的過程中，礦山還會(huì)受到山西組裂隙砂巖含水層和夏實(shí)箱組的影響。含水層的含水率低，在生產(chǎn)過程中對(duì)礦井的安全生產(chǎn)不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

為保證安全生產(chǎn)，可以采取以下防治的水措施：

其一，在井田、地質(zhì)構(gòu)造、補(bǔ)充地下水的溝谷、老窯露頭、礦層等范圍內(nèi)，采用人工操作的方式，進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，采用地面物探技術(shù)和鉆孔技術(shù)，全面調(diào)查下礦層的成水情況。對(duì)于所存在的問題，采用混凝土澆筑施工方法和硬化施工款的方法進(jìn)行預(yù)處理[4]。

其二，開挖之前要進(jìn)行勘探，做到物探先行、鉆探驗(yàn)證、化探跟蹤，并以此作為施工原則，注意不可以穿越礦山壓力危險(xiǎn)區(qū)。在采礦的過程中，當(dāng)監(jiān)測(cè)到orlean水涌系數(shù)超過0．07兆帕／米的號(hào)死后，需要對(duì)掘進(jìn)工作面和回采工作面采用注漿加固的施工方法。采用1：3水泥粉灰泥漿，選用水泥標(biāo)號(hào)（415）。當(dāng)故障已經(jīng)產(chǎn)生，在礦產(chǎn)資源開采的過程中，為了確保預(yù)防效果良好，確保安全開采，就需要采用灌漿技術(shù)，灌漿壓力要超過1倍的水壓力。

其三，在工作面開采過程中，采用物探等技術(shù)手段，對(duì)采礦巷道周圍100米以內(nèi)的頂板及地質(zhì)構(gòu)造分布進(jìn)行調(diào)查，以便在開采前進(jìn)行控制。

其四，在礦產(chǎn)資源開采的過程中，當(dāng)下礦層水較大時(shí)，應(yīng)采取鉆孔排水措施。超前勘探排水距離超過30米，鉆孔直徑要低于50毫米；當(dāng)鉆探施工的時(shí)候，確保鉆孔在30度。仰角布置，端孔平行距離要超過3米；勘探釋放斷層水的時(shí)候，底板鉆孔數(shù)要超過1個(gè)，鉆孔直徑要低于70毫米。鉆井施工完成之后，應(yīng)在鉆井過程中布置長(zhǎng)度超過10米的水密套管[5]。

其五，優(yōu)化礦井排水系統(tǒng)。對(duì)于傳統(tǒng)礦井排水系統(tǒng)易出現(xiàn)的問題，經(jīng)過優(yōu)化升級(jí)安裝兩個(gè)鉆孔，將安裝130mm的排水管，礦井排水系統(tǒng)可以使用直接鉆孔的鉆進(jìn)方式，這種做法能夠迅速縮短排水管道的長(zhǎng)度，將排水效果進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)[6]。

其六，建立應(yīng)急和應(yīng)急排水系統(tǒng)。為了確保能源開采企業(yè)的生產(chǎn)安全，根據(jù)原有排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)新排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，設(shè)置并安裝應(yīng)急救援排水系統(tǒng)電源，能夠確定電源是可以一直進(jìn)行供電，優(yōu)化后的排水系統(tǒng)排水能力是傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的2倍。

其七，對(duì)采礦方法進(jìn)行優(yōu)化。在礦山開采過程中，局部地區(qū)頂板噴淋水較大。在布置開礦和巷道掘進(jìn)的過程中，采用架空開挖的放發(fā)可以保證頂板噴淋水進(jìn)入到采空區(qū)當(dāng)中，維護(hù)工作面環(huán)境[7]。對(duì)于有壓力的礦區(qū)，在開采前在礦區(qū)最低處設(shè)置水庫，還要將泵房建立起來，形成良好的礦區(qū)排水系統(tǒng)。

3 結(jié)語

綜上所述，礦井水處理是具有現(xiàn)實(shí)意義的。在水防治的過程中，需要大力提倡綜合防治措施。特別是在礦井帶壓開采的過程中，防治水是需要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)問題。礦山生產(chǎn)技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)。針對(duì)礦井帶壓力開采生產(chǎn)過程全面了解，對(duì)于相關(guān)的技術(shù)全面掌握，提出水防治技術(shù)。處于不同的階段，就要采取適當(dāng)?shù)乃乐未胧┙鉀Q，保證礦山的安全生產(chǎn)[8]。