煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)與措施

張尚旺

摘要：煤炭是我國(guó)最主要的能源，隨著煤炭的開(kāi)采向地下更深處發(fā)展，開(kāi)采區(qū)域的水文地質(zhì)情況，也越來(lái)越復(fù)雜。煤礦勘探工作中，如果不重視礦區(qū)的水文地質(zhì)情況，盲目地進(jìn)行煤礦開(kāi)發(fā)，會(huì)很容易出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，影響煤礦的安全開(kāi)采，造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的甚至危害工作人員的生命安全。因此，要提前做好預(yù)防工作，采取針對(duì)性的技術(shù)和措施，來(lái)減少煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本文首先闡述了煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的危害，然后分析了導(dǎo)致煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的各種因素，最后探討了防治煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的技術(shù)與措施。

關(guān)鍵詞：煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)措施

中圖分類號(hào)：TD745???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-3791（2022）05（a）-0000-00

Prevention Technology and Measures of Hydrogeological Disasters in Coal Mines

ZHANG Shangwang

（Geological and Mining Construction Branch of Yankuang Donghua Construction Co.， Ltd.， Zoucheng， Shandong Province， 273500 China）

Abstract： Coal is the most important energy source in China. With the development of coal mining to the deeper underground， the hydrogeological situation of the mining area is more and more complex. In the coal mine exploration， if the hydrogeological situation of the mining area is not paid attention to， and the coal mine exploitation is carried out blindly， hydrogeological disasters will easily occur， affecting the safe mining of the coal mine， causing economic losses， and even seriously endangering the life safety of the staff. Therefore， preventive work should be done in advance， and targeted technologies and measures should be taken to reduce the occurrence of hydrogeological disasters in coal mines. This paper first expounds the hazards of hydrogeological disasters in coal mines， then analyzes the various factors leading to hydrogeological disasters in coal mines， and finally discusses the technology and measures to prevent hydrogeological disasters in coal mines.

Key Words： Coal mine hydrogeological disaster; Prevention and control; Technology; Measures

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，都離不開(kāi)各種能源的支撐，尤其是煤炭，其作為最主要的能源，更是發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。然而，隨著煤炭的開(kāi)采向地下更深處發(fā)展，煤炭開(kāi)采區(qū)域的水文地質(zhì)情況，也越來(lái)越復(fù)雜。煤礦勘探工作中，如果不重視礦區(qū)的水文地質(zhì)情況，忽視地下水的分布、體量、流向等情況，盲目的煤礦開(kāi)發(fā)，會(huì)很容易出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，影響煤礦的安全開(kāi)采，給國(guó)家造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的甚至危害工作人員的生命安全。因此，必須要未雨綢繆，提前做好預(yù)防工作，采取針對(duì)性的技術(shù)和措施，最大限度地減少煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，杜絕出現(xiàn)重大煤礦事故，保障煤炭生產(chǎn)的安全、平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展[1]。

1煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的危害

1.1引發(fā)煤礦安全事故

在煤礦的安全事故中，80%以上的事故發(fā)生的原因，都是因?yàn)槊旱V發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)淹井、塌井等安全事故，嚴(yán)重的甚至造成人身傷亡事故。

1.2影響煤礦開(kāi)采的進(jìn)度

煤礦如果發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，地下水會(huì)大量匯集，進(jìn)入采掘工作面，如果出現(xiàn)排水困難，會(huì)引起煤炭開(kāi)采工作環(huán)境的急劇惡化，導(dǎo)致煤炭開(kāi)采工作的暫停，進(jìn)而影響整個(gè)煤礦開(kāi)采礦工作的進(jìn)度。

1.3降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，會(huì)造成煤礦生產(chǎn)設(shè)施的損壞，危害工作人員的人身安全，加大了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此，會(huì)會(huì)給煤礦企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1.4破壞煤礦所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境

如果發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害的煤礦處于巖溶充水礦床的地區(qū)，如果為了防治礦井被水淹而向外排水，大量的泥沙，會(huì)隨著水流，一起排出溶洞，排水的時(shí)間如果太久，泥沙大量流走，會(huì)導(dǎo)致溶洞出現(xiàn)坍塌，破壞煤礦所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

2 導(dǎo)致煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的因素分析

導(dǎo)致煤礦發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害的因素，主要有以下3種。

2.1 煤礦地基穩(wěn)定性差

煤礦建設(shè)在地面上，地基的穩(wěn)定性至關(guān)重要，是保障煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。由于軟土抗水流侵蝕的能力較強(qiáng)，受地下水的影響較低，因此，在通常情況下，都會(huì)選擇軟土，來(lái)建造煤礦的地基。雖然建造煤礦地基的軟土，具有良好的抗水流侵蝕能力，但是，它也有缺點(diǎn)，硬度不足，在穩(wěn)定性方面不如其他材料。由于軟土的小孔中，仍存在水壓力，影響煤炭地基的穩(wěn)定性。

2.2 地下水的過(guò)度開(kāi)采

我國(guó)的地下水資源，是有一定限度的，并不是取之不盡、用之不竭的。地下水的過(guò)度開(kāi)采，是煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個(gè)重要因素。煤礦所在地區(qū)，如果人們對(duì)地下水過(guò)度開(kāi)采，會(huì)使煤礦的地下水位出現(xiàn)下降，導(dǎo)致地下礦層空間，出現(xiàn)壓力變小的情況，在嚴(yán)重的情況下，會(huì)導(dǎo)致煤礦出現(xiàn)塌陷的地質(zhì)災(zāi)害。

2.3煤礦地下水平衡失效現(xiàn)象

我國(guó)的國(guó)土面積960萬(wàn)km2，地域非常遼闊。不同的地域，具有不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，不同的水文條件。當(dāng)來(lái)自不同地域的水流，匯集到一起之后，水流的速度，會(huì)不斷加大，水流的動(dòng)力，也會(huì)漸漸增大，當(dāng)水流的動(dòng)力不斷增大，達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，就會(huì)發(fā)生水平衡失效的現(xiàn)象。水平衡失效現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致礦物層的穩(wěn)定性失調(diào)，進(jìn)而引發(fā)煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

3煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)

3.1 伽馬射線技術(shù)

在煤礦水文地質(zhì)勘探中，主要的探測(cè)目的，就是為了確定勘探地區(qū)的地質(zhì)狀況，并掌握勘探地區(qū)的水文特征，然后根據(jù)此地區(qū)的地質(zhì)狀況、水文特征，采取科學(xué)、有效的對(duì)策，進(jìn)而降低此地區(qū)煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率，保證煤礦開(kāi)采的安全。利用伽馬射線技術(shù)，對(duì)煤礦的地質(zhì)層，進(jìn)行細(xì)致的掃描，同時(shí)，借助于計(jì)算機(jī)成像軟件，可以確定不同的地質(zhì)層中，含水量的多少，進(jìn)而可以比較精確的找到水源。伽馬射線技術(shù)具有很多的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備操作比較簡(jiǎn)單，不受煤礦地質(zhì)環(huán)境的影響，尤其在斷層帶和裂隙帶等比較特殊的煤礦地質(zhì)環(huán)境下，可以得到重要的應(yīng)用。

3.2 鉆孔透視技術(shù)

鉆孔透視技術(shù)的工作原理，是對(duì)于不同的巖層結(jié)構(gòu)，無(wú)線電波會(huì)出現(xiàn)不同的透視效果、反射效果，進(jìn)而勘探到巖層中存在的溶洞，或者含水層。在不同的介質(zhì)中，無(wú)線電波具有不同的傳播系數(shù)，如果勘探的巖層中存在含水層，無(wú)限電波的頻率，就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，接收裝置，可以采集電磁波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)電磁波的頻率、振幅，進(jìn)行定量的分析，從而判定巖層是否存在溶洞，以及溶洞和通道的具體位置，分析出煤礦層的地質(zhì)狀況、水位狀況，從而為煤礦的安全生產(chǎn)提供參考。

3.3流量測(cè)井技術(shù)

流量測(cè)井技術(shù)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，容易操作，節(jié)約測(cè)量資源，因此它的應(yīng)用非常廣泛。利用流量測(cè)井技術(shù)，可以勘探煤礦的水文地質(zhì)狀況，在煤礦不同深度的界面上，根據(jù)斷面的流量不同，可以探測(cè)不同深度水層的高度、水位，以及滲透性系數(shù)，煤礦層的含水層、隔水層，都可以得到精確的判斷。對(duì)于煤礦層的水文動(dòng)力特性、水位地質(zhì)狀況，運(yùn)用流量測(cè)井技術(shù)，都可以精確的反應(yīng)出來(lái)，因此，對(duì)防治煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害工作，發(fā)揮很好的作用，取得了令人滿意的應(yīng)用效果。多種物探方法組合，開(kāi)展勘察的技術(shù)，適用于山區(qū)復(fù)雜地形，不破壞地表植被[3]。

4煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

4.1重視煤礦的防治水工作

在建設(shè)的過(guò)程中，要重視礦井的防治水工作，建立專門的水文地質(zhì)機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)防治水技術(shù)人員的培訓(xùn)，不斷提升防治水隊(duì)伍整體的專業(yè)技術(shù)水平。對(duì)近年來(lái)發(fā)生的煤礦重大水害事故，進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查研究，分析其發(fā)生的原因，歸納出里面的規(guī)律，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，做好未來(lái)煤礦開(kāi)采中水文地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作。隨著煤炭開(kāi)采層向地下的加深，煤礦的水文地質(zhì)條件，會(huì)越來(lái)越為復(fù)雜。因此，在實(shí)際的煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，必須樹(shù)立安全第一的思想認(rèn)識(shí)，工作中要采用最先進(jìn)、最安全的作業(yè)方法。此外，在煤礦開(kāi)采作業(yè)中，應(yīng)做好煤炭開(kāi)采設(shè)備日常的維護(hù)、保管工作，注意空氣流通，做好井下通風(fēng)，培訓(xùn)井下作業(yè)人員掌握各種危害的預(yù)防措施，以及危害發(fā)生后如何緊急處理，最大限度地防范煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[4]。

4.2重視煤礦水文觀測(cè)工作

煤礦地面塌陷的形成，與礦區(qū)的巖溶地質(zhì)條件、采空區(qū)，以及地下水等，關(guān)系密切[5]。為了更好地防治水文地質(zhì)災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)防治水的目的，就要重視煤礦水文觀測(cè)工作，掌握煤礦所在地的詳細(xì)的水文地質(zhì)資料，對(duì)煤礦資料進(jìn)行調(diào)查、搜集，核查、統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行詳細(xì)記錄，不斷掌握詳細(xì)的水文地質(zhì)資料，并充分考慮煤礦所在地的氣象、降水量分布，以及補(bǔ)給排泄等影響因素，制定詳細(xì)的礦山防治水措施。在礦區(qū)的內(nèi)部，要利用先進(jìn)的技術(shù)，科學(xué)、合理的設(shè)置水文觀測(cè)孔的位置，對(duì)煤礦所在地的水壓、水位，以及水量的變化，進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)、觀察，并根據(jù)檢測(cè)到的大量數(shù)據(jù)，總結(jié)出其變化的規(guī)律。礦井涌水量的數(shù)據(jù)，也是觀測(cè)一個(gè)要點(diǎn)，要重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并總結(jié)礦井涌水量隨季節(jié)變化的規(guī)律。同時(shí)，對(duì)礦坑排水的監(jiān)測(cè)，也要重視起來(lái)，對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)資料，及時(shí)的進(jìn)行整理，如果發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)采取科學(xué)、合理的應(yīng)對(duì)的措施，消滅安全隱患，以避免煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4.3做好煤礦水文地質(zhì)勘探工作

煤礦水文地質(zhì)勘探工作，是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為煤礦資源的正常開(kāi)采，井下水的治理，以及為煤礦建設(shè)、防治水患，都提供重要的參考依據(jù)。水文地質(zhì)勘探工作，可以為煤礦井下作業(yè)的順利開(kāi)展，提供科學(xué)的預(yù)判。通過(guò)對(duì)水文地質(zhì)勘探，可以確定煤礦地下水位的狀況，對(duì)存在的井下涌水隱患，進(jìn)行及時(shí)排除，避免發(fā)生嚴(yán)重的涌水事故。為了避免煤礦開(kāi)采的過(guò)程中發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，在煤礦進(jìn)行開(kāi)采之前，要對(duì)煤礦所在地的地下水源分布情況，進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的勘探，掌握煤礦所在詳細(xì)的水文地質(zhì)資料，為設(shè)置礦井工作面，巷道的布置位置，提供科學(xué)的依據(jù)，預(yù)測(cè)可能引起煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的問(wèn)題，并提前做好應(yīng)對(duì)預(yù)案，從而有效確保煤礦開(kāi)采作業(yè)的安全，最大限度的避免不安全事故的發(fā)生。

4.4做好井下防探水措施

井下探水是做好礦區(qū)治水工作的重要環(huán)節(jié)。要嚴(yán)格遵守探水原則，有疑必探，先探后掘，充分做好安全評(píng)估工作，并采取針對(duì)性的安全措施。對(duì)井下探水突發(fā)事故，提前做好應(yīng)急預(yù)案，并加強(qiáng)日常演練，積累經(jīng)驗(yàn)。一旦出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，能夠反應(yīng)迅速，及時(shí)的處置，將水文地質(zhì)災(zāi)害的危害程度，降到最低。礦區(qū)如果在地?zé)崽?，有控?zé)釋?dǎo)水構(gòu)造，地溫場(chǎng)溫度，從斷裂帶向外，逐漸降低[6]。要根據(jù)煤礦所在地的實(shí)際情況，每年在雨季到來(lái)之前，對(duì)礦井防治水工作，進(jìn)行全面的、細(xì)致的排查，如果排查出安全隱患，采取針對(duì)性的整改措施，將水文地質(zhì)災(zāi)害的隱患，及時(shí)的消滅掉，以保障煤礦開(kāi)采作業(yè)的安全、順利開(kāi)展。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害具有很大的危害，通過(guò)對(duì)導(dǎo)致煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的因素進(jìn)行分析，充分利用現(xiàn)有的技術(shù)條件，利用伽馬射線技術(shù)、鉆孔透視技術(shù)、流量測(cè)井技術(shù)、地震勘探技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并采取有效的措施，重視煤礦水文觀測(cè)工作，做好煤礦水文地質(zhì)勘探工作，做好井下防探水措施，結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，科學(xué)、合理的做好煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作，保障煤礦工作人員的生命安全，提升煤炭開(kāi)采作業(yè)的安全性，促進(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)的可持續(xù)、健康、平穩(wěn)發(fā)展。

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