綜合防治水技術(shù)在礦山深部開采中的應(yīng)用

劉曉明

（湖南省煤業(yè)集團(tuán)興源礦業(yè)公司，湖南 耒陽 421800）

礦產(chǎn)資源對(duì)我國社會(huì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的效用，而在開采工作過程中常面臨諸多的水害問題。水害是礦井五大災(zāi)害之一，我國礦井的安全生產(chǎn)一直受到水害的威脅，礦井水源補(bǔ)給包含地下水和地表水，充水通道多，水源補(bǔ)給復(fù)雜，給礦山工程的水害治理帶來了諸多問題，只要產(chǎn)生了不良的水害問題，就會(huì)給開采工作地順利進(jìn)行以及礦產(chǎn)質(zhì)量帶來不利影響。為了避免上述現(xiàn)象，此時(shí)就要強(qiáng)化對(duì)綜合防治水技術(shù)地運(yùn)用[1-4]。

1 礦井水害類別

1.1 老空水水害

在采礦期間，特別是針對(duì)部分大型礦山深部開采工作，若在完成開采工作之后，并未提供針對(duì)性的處置，那么在長年累月之下，地面積水就極易下滲至礦井之中，由此產(chǎn)生較為嚴(yán)峻的透水問題，除此之外，由于長期不使用廢棄礦井，那么此時(shí)就會(huì)帶來一系列的老空水害等問題，進(jìn)而影響到正常的開采作業(yè)。

1.2 砂巖裂隙水

當(dāng)揭露位于砂巖裂縫范圍采掘面時(shí)，此時(shí)就極易出現(xiàn)水體流出的問題，比如說后生以及原生等，而比較普遍的現(xiàn)象即礦山巷道滲水和工作面的頂板滲水。如果砂巖裂縫含水層缺少其他補(bǔ)給的水源，那么此時(shí)就很少會(huì)干擾到開采工作地順利進(jìn)行。不過若排水系統(tǒng)穩(wěn)定性受到威脅，那么就提升了開采施工的難度系數(shù)。

2 綜合防治水的內(nèi)涵

礦山深部開采工程綜合防治水是協(xié)調(diào)各部門和工藝流程，如鉆探、掘進(jìn)、物探、防治水、地測(cè)等，使各部門之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和信息共享，共同完成防治水的任務(wù)。綜合防治水的目的是使原本獨(dú)立工作的子系統(tǒng)之間建立起聯(lián)系，優(yōu)化資源配置和工藝流程，促使整個(gè)礦井系統(tǒng)服務(wù)于防治水工作，同時(shí)又不影響各子系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行，還可為子系統(tǒng)提供豐富的生產(chǎn)信息，使各類子系統(tǒng)得到優(yōu)化。由綜合防治水的定義可見，綜合防治水可能涉及到煤礦系統(tǒng)的各方面，按照涉及對(duì)象的不同，可將礦山綜合防治水對(duì)象分為4類：人員、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)和其他資源，如圖1所示。

綜合防治水可在各工作環(huán)節(jié)中消除因信息和數(shù)據(jù)共享程度低所導(dǎo)致“孤島效應(yīng)”，達(dá)到協(xié)同工作，綜合防治的效果。結(jié)合礦山開采的生產(chǎn)工藝流程，對(duì)綜合防治水的特點(diǎn)總結(jié)如下。

（1）高度集成：綜合防治水體系，可集成礦產(chǎn)生產(chǎn)系統(tǒng)中涉及到防治水的各類信息和數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)各部門不斷對(duì)自身資源進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使生產(chǎn)資源利用率最大化。

（2）綜合交叉：綜合防治水體系不是單一的某個(gè)學(xué)科可以建立的，而是需要多學(xué)科進(jìn)行融合交叉，綜合防治水體系涉及到的學(xué)科包含采礦、地質(zhì)、地測(cè)、機(jī)電、測(cè)繪、計(jì)算機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域。

（3）復(fù)雜性：防治水雖是礦產(chǎn)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，但該項(xiàng)工作作為生產(chǎn)的一部分，仍需要配合其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)，防治水工作人員應(yīng)建立全局意識(shí)，做好本職工作的同時(shí)，也可協(xié)調(diào)配合其他工藝流程。

（4）服務(wù)性：綜合防治水的本質(zhì)是服務(wù)于礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)，保證設(shè)備和作業(yè)人員處在安全的生產(chǎn)環(huán)境中，綜合防治水也需為生產(chǎn)子系統(tǒng)如采掘、地質(zhì)和測(cè)量等部分提供信息和數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖1 綜合防治水對(duì)象分類

3 綜合防治水技術(shù)的應(yīng)用

3.1 地面防水技術(shù)

因?yàn)榈V山深部開采多屬于地下作業(yè)，所以地面防水工作就變得相當(dāng)關(guān)鍵，優(yōu)質(zhì)的地面防水可以為其他環(huán)節(jié)地順利進(jìn)行奠基。在開采期間，相關(guān)的工作人員要靈活地采取地面防水技術(shù)，具體來說，首先，積極開展防排水的建設(shè)工作，進(jìn)而加快雨水地排出效率，避免產(chǎn)生雨水滲透等難題。其次，在選取進(jìn)口和礦山開采場(chǎng)地的過程中，相關(guān)的工作人員務(wù)必要保證挑選的安全性、可靠性，盡可能地將井口和場(chǎng)地安置于地勢(shì)較低的區(qū)域。然后，如果礦區(qū)在河流周邊，此時(shí)相關(guān)的工作人員就要仔細(xì)地標(biāo)識(shí)礦井內(nèi)部漏水的實(shí)際方位，接著再開展填充工作，一般條件下要采取黏土和水泥等來填充，如此一來，就可以防止水流滲入內(nèi)部。

3.2 潛水泵房排水技術(shù)

如果要從根本上解決礦山工程中有水的問題，此時(shí)就務(wù)必要遵循礦井的排水情況進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，然后根據(jù)實(shí)際情況調(diào)控排水泵房運(yùn)作的功率和規(guī)模，從而達(dá)到調(diào)控泵房排水水準(zhǔn)的成效。不僅如此，在提高泵房排水能力的過程中，還需要確保泵房具備較為理想的排水功能，還應(yīng)該預(yù)留出一定的富余系數(shù)，最后才能夠讓礦山更好地處置排水突發(fā)問題。

3.3 綜合探測(cè)技術(shù)

通過合理探測(cè)可以保證綜合防治水順利完成，如此一來才可以有效提升礦山開采單位的施工效率。不過，在采取綜合探測(cè)技術(shù)的過程中要做到如下幾點(diǎn)。

首先，一般條件下，人們?cè)陂_采施工時(shí)，要求預(yù)先編制一個(gè)合理化的方案，在設(shè)計(jì)計(jì)劃過程中，人們能夠利用綜合物的探測(cè)，借此解析和探討開采區(qū)域地質(zhì)的構(gòu)造情況和倒水屬性等。除此之外，相關(guān)的工作人員還需要利用電磁和地球物探的手段，深入分析開采區(qū)的陷落柱和斷層狀況。與此同時(shí)，還要求科學(xué)分析通過探測(cè)后所獲取的有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而盡可能地保證信息的精準(zhǔn)性。

其次，在檢測(cè)地面物探后，若察覺到導(dǎo)水結(jié)構(gòu)，那么在實(shí)際挖掘期間，還應(yīng)該完成相應(yīng)地檢查工作。在探查地下時(shí)，還需要利用探物以及鉆探相綜合的方案，而在檢測(cè)礦山工程倒水異常的時(shí)候，常常會(huì)采取順變電磁法，接著再利用鉆探等方式來完成驗(yàn)證，進(jìn)而給防突注水等工作創(chuàng)造條件。不僅如此，在礦山資源深部回采工作面前，還需要在地板位置提供綜合水文方面地檢測(cè)工作，如此一來，才可以明晰開采區(qū)域現(xiàn)實(shí)的地質(zhì)水文情況。與此同時(shí)，相關(guān)地工作人員還需要通過高密機(jī)制的直流電方案來探測(cè)工作面的回風(fēng)港以及運(yùn)輸港水層的現(xiàn)實(shí)狀況，由此明晰對(duì)導(dǎo)水結(jié)構(gòu)現(xiàn)實(shí)的發(fā)育情況。

4 綜合防治水工作流程

（1）水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)就是指在系統(tǒng)分析水文地質(zhì)信息以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)信息的前提條件下，仔細(xì)地對(duì)極易出現(xiàn)水害問題的區(qū)域予以預(yù)警。水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)需要包括礦山地下水全部生產(chǎn)工作面，實(shí)現(xiàn)全方位預(yù)警的效果，同時(shí)防治水單位還應(yīng)該按月度或者季度制作水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)臺(tái)賬，同時(shí)還需要交由總工組織有關(guān)單位審核，技術(shù)單位則將之作為預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要依據(jù)，編制專項(xiàng)施工的各個(gè)規(guī)程，而安全單位則要合理監(jiān)督水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的編制以及實(shí)際施工工作。

（2）井下超前物探。之所以采取井下超前物探的方法，這就是為了能夠在極易出現(xiàn)水害的區(qū)域，采取瞬變電磁法、超聲波探測(cè)法等手段提供超前探測(cè)，物探單位還應(yīng)該依據(jù)礦山深部開采工程現(xiàn)實(shí)地質(zhì)條件制作物探預(yù)案，同時(shí)交由總工程師審核批準(zhǔn)，注意該物探方案要精準(zhǔn)地呈現(xiàn)物探區(qū)域的含水地質(zhì)體。

（3）物探成果報(bào)告。一旦物探工作結(jié)束后，相關(guān)的物探單位還應(yīng)該仔細(xì)地編制物探成果報(bào)告，對(duì)超前物探范圍的含水地質(zhì)體予以詳細(xì)分析，礦總工程師還需要仔細(xì)地探討物探結(jié)果，物探工作中的全部數(shù)據(jù)信息都要交由礦檔案部門裝訂成冊(cè)，同時(shí)還要進(jìn)行備案，這樣有助于后續(xù)閱讀查看。

（4）設(shè)計(jì)鉆探。在發(fā)現(xiàn)采掘工作面圍巖體含有一定的水區(qū)域之后，地質(zhì)單位以及防治水單位就要在仔細(xì)探討預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及物探成果等信息之后，結(jié)合采掘工作面的推行狀況，定期編制鉆探設(shè)計(jì)方案，而該鉆探設(shè)計(jì)方案一旦通過礦總工審核通過，此時(shí)下發(fā)探水施工人員以及測(cè)量工作者就要加以學(xué)習(xí)，同時(shí)還需要在鉆放水地點(diǎn)安置一定的探放水鉆孔設(shè)計(jì)圖版。

（5）及時(shí)發(fā)布停掘和探水通知。相關(guān)的工作人員在挖掘工作面過程中，將之挖掘到間隔含水地質(zhì)體10至30米的位置，此時(shí)就要求暫停作業(yè)，接下來再開始為探放水工作作準(zhǔn)備，而地質(zhì)單位以及防治水單位要一同下發(fā)停掘以及探放水通知單，該通知單上需要仔細(xì)地說明停掘的實(shí)際位置以及探放水工作的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（6）鉆探施工前進(jìn)行驗(yàn)收。在實(shí)際鉆探施工之前，相關(guān)的工作人員要仔細(xì)地驗(yàn)收鉆孔參數(shù)以及鉆機(jī)。鉆孔驗(yàn)收通常就包括鉆孔方位、角度、深度等項(xiàng)目，查看其安置方案能否與鉆探設(shè)計(jì)方案保持統(tǒng)一，確保其無塌孔等其他不合格鉆孔。

（7）單孔驗(yàn)收工作分析。一般來說，單孔驗(yàn)收工作要交由鉆探工作者、瓦檢員、帶班礦長、地質(zhì)人員以及防治水人員等共同完成，而在實(shí)際驗(yàn)收單孔期間，則要求仔細(xì)地驗(yàn)收亟待詳細(xì)檢查鉆孔的各項(xiàng)參數(shù)，查看其有無契合既定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一旦驗(yàn)收過關(guān)之后，就可以仔細(xì)地填寫驗(yàn)收表，針對(duì)驗(yàn)收不過關(guān)的鉆孔要仔細(xì)注明并再次施工作業(yè)。

（8）允許掘進(jìn)通知。探放水鉆孔施工完畢后，由相關(guān)部門組成的聯(lián)合專家組對(duì)鉆孔探放水成果進(jìn)行分析，結(jié)合物探資料進(jìn)行綜合評(píng)定，若鉆探成果達(dá)到了預(yù)期要求，礦總工程師可下發(fā)允許掘進(jìn)的通知單，并注明允許掘進(jìn)的距離和注意事項(xiàng)。

（9）開掘施工。采掘施工隊(duì)收到允許掘進(jìn)通知單后可進(jìn)行采掘施工，采掘施工要按照采掘通知單的要求進(jìn)行，不得超掘，在采掘過程中若出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，應(yīng)立即停止掘進(jìn)，按既定避災(zāi)路線撤離到安全位置，并報(bào)上級(jí)部門。

5 提高礦山深部開采綜合防治水效果策略

5.1 加強(qiáng)雨季的安全隱患排查

在對(duì)礦山進(jìn)行開采之前，相關(guān)人員需要先掌握當(dāng)?shù)赜昙緯r(shí)最大的降水量，從而有效降低水災(zāi)導(dǎo)致重大事故發(fā)生的概率。要仔細(xì)察看附近地形，做好周圍廢棄枯井的密封工作，防止有水流流入礦井中提高開采的難度。另外，還要在開采區(qū)域內(nèi)放置警示標(biāo)志，同時(shí)委派專業(yè)人員做安全檢測(cè)與排查，如，開采區(qū)的周圍、廢棄枯井還有附近的湖泊等極易發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域要做好對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。除此之外，還應(yīng)當(dāng)在管理層面提升隱患排查的力度，制定區(qū)域負(fù)責(zé)體系，構(gòu)建與完善相關(guān)的管理制度，一旦出現(xiàn)了危險(xiǎn)需要立即停工撤離，防止災(zāi)害的覆蓋范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

5.2 構(gòu)建科學(xué)的應(yīng)急處理方案

想要制定出符合實(shí)際情況的應(yīng)急預(yù)警方案，在制定方案時(shí)就需要做好附近的準(zhǔn)備工作，第一步要保證在發(fā)生了水災(zāi)險(xiǎn)情之后，能夠有適合的方式將水流及時(shí)排除出去，并做好對(duì)應(yīng)的設(shè)備儲(chǔ)備，對(duì)其進(jìn)行定期的維修與保養(yǎng)，以此保證在災(zāi)情發(fā)生后可以直接投入使用。除此之外，還需要提高內(nèi)部人員的安全意識(shí)以及應(yīng)急處理水平，安排定期的安全講座來為內(nèi)部人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，同時(shí)進(jìn)行考核，根據(jù)過去經(jīng)典的案例，使所有人切實(shí)感受到水患具有的影響力，同時(shí)掌握對(duì)應(yīng)的處理方法，從而使員工工作水平得到顯著提升[5-9]。

6 綜上所述

綜上所述，礦山深部開采過程中的水害侵襲是一種較為常見的災(zāi)害類型，一旦發(fā)生水害，將會(huì)給礦山開采帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡。面對(duì)水害侵襲，采取綜合防治技術(shù)，同時(shí)針對(duì)不同水害類型，采取有針對(duì)性的措施，以此保障我國礦產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)安全及順利發(fā)展。