水文地質(zhì)在礦井防治水工作中的重要性

王 錚

我國礦井開采多會使用綜采技術(shù)，究其原因和該技術(shù)可提高礦井日常生產(chǎn)量有關(guān)，為提高開采作業(yè)的安全實行綜采工作面防治水工作非常關(guān)鍵。需要注意的是，綜采工作面水害的發(fā)生，直接關(guān)系到綜采工作面開采作業(yè)、綜采設(shè)備使用時間，因而建議在綜采工作面中應(yīng)用、推廣，以此避免發(fā)生水害問題。

1 礦井水害的基本概述

近年來，隨著礦井產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，開采區(qū)域不斷拓展，暴露出的相關(guān)問題也日益增多，水害就是礦井生產(chǎn)中需要重點解決的隱患之一。例如在一些被關(guān)停的礦井中，雖然已經(jīng)停止生產(chǎn)，但礦井內(nèi)部仍然存在排水難的問題。在部分礦井中的巷道和采空區(qū)存在嚴重的積水，如果不加強處理，可能為后續(xù)的開采帶來極大影響，甚至引發(fā)礦井坍塌，不利于礦井產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展和健康發(fā)展。在正常開采的礦井中，礦井采掘期間也會出現(xiàn)地質(zhì)斷層、裂縫的問題，造成礦井內(nèi)部出現(xiàn)涌水，影響正常生產(chǎn)，甚至?xí)饑乐氐乃κ鹿省ｋS著開采范圍的不斷擴大，開采深度的持續(xù)增加，礦井內(nèi)的巷道和采空區(qū)也會出現(xiàn)不同程度的積水，如果在生產(chǎn)期間不采取有效的措施，水位升高幾率將增高，嚴重威脅生產(chǎn)的安全性。另外，暴雨天氣也容易造成礦井積水，部分礦井在設(shè)計之初沒有充分考慮到外部因素的問題，如礦區(qū)發(fā)生暴雨天氣，周圍山體則容易出現(xiàn)滑坡、泥石流、水位增高等，也容易引發(fā)礦井內(nèi)的積水問題。

2 水文地質(zhì)工作對礦井防治水的重要性

2.1 促進礦井企業(yè)發(fā)展

通過礦井地質(zhì)工作可對施工場地的地質(zhì)情況和水質(zhì)情況進行分析，研究出合理、高效的開采計劃，確保礦井開采工作長遠進行。礦井地質(zhì)工作與防水工作的結(jié)合，可提高防水工作質(zhì)量，有利于礦井開采工作的安全順利進行，保證礦井安全，減少礦井事故，對提高企業(yè)經(jīng)濟效益有直接作用，促進礦井企業(yè)全面發(fā)展。

2.2 水文地質(zhì)工作是保證礦井安全的基礎(chǔ)

在對礦井地下進行開采工作的過程中，一旦發(fā)生水害極大情況下會發(fā)生人身傷亡，在對礦井進行建井工作的過程中，要充分了解礦區(qū)周邊的水源和地下水的整體情況。整個水文地質(zhì)情況要在進行勘測的過程中標注在相應(yīng)地圖上。從這些水文地質(zhì)資料中，可以幫助形成一個合理的排水措施。一個合理的排水措施對于降低礦井受到水害的幾率有著非常重要的作用。所以，必須要有一個詳細的水文地質(zhì)資料來為整個防治水工作提供基礎(chǔ)，整個礦井工作才能夠順利、安全的開展。

2.3 提高防水工作質(zhì)量

對于礦井開采工作，提前做好充足準備很重要。施工前，一定要對施工場地的地質(zhì)情況和水質(zhì)情況進行分析，確保礦井開采工作的方案具備科學(xué)性、可實施性。在礦井開采前進行礦井地質(zhì)工作尤為重要，在了解地質(zhì)情況后，結(jié)合地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)，找到易發(fā)生水害的區(qū)域，就能以此為基礎(chǔ)采取更加有效、安全的防水措施，提升防水工作效率，保證礦井開采人員安全。

3 礦井防治水工作中存在的問題

3.1 對防治水工作缺乏科學(xué)的認識

采礦業(yè)相對于其他工作來講具有較大的危險性，導(dǎo)致該行業(yè)專業(yè)人才的匱乏。有時，會由于相關(guān)工作崗位的人員對礦井水源認識不足，造成選擇防治水措施不能完全發(fā)揮出其應(yīng)有的效果。當前，一些礦井在治理礦井水害的過程中選擇增加井下水泵排水量的方式，雖看起來簡單有效，卻并不能從根本上解決相應(yīng)的問題。除此之外，在進行礦井防治水工作的過程中，礦井突水是非常嚴重且難以解決的問題，如果工作人員沒有足夠的科學(xué)理論知識去解釋這一問題，且制定合理的措施來預(yù)防問題的發(fā)生，將導(dǎo)致該問題一直無法得到妥善解決。

3.2 缺乏完善的開采區(qū)水文地質(zhì)資料

在礦井正式開采之前，應(yīng)當對礦井以及周邊區(qū)域進行詳細的水文地質(zhì)勘察，掌握詳細的地質(zhì)和水文資料，明確礦井內(nèi)是否存在積水區(qū)，并明確積水區(qū)的具體位置以及積水量，掌握詳細的參數(shù)信息，為礦井采掘工作提供參考，制定有效的措施，避免遭遇水害事故。同時，要加強分析周邊氣候狀況以及地質(zhì)情況，分析在開采區(qū)由于外因?qū)е路e水問題的可能性，由此提前做好防治水措施。在實際的操作中，部分企業(yè)對于水文地質(zhì)情況的勘察工作不夠重視，即使安排了相關(guān)工作也沒有進行詳細的勘察，導(dǎo)致盲目開采，為后期的防治水工作開展埋下隱患。

3.3 防治水技術(shù)落后

礦井作業(yè)中防治水技術(shù)工作的原理并不復(fù)雜，主要就是疏、堵、注。但長期以來礦井防治水技術(shù)較為落后，難點在于具體實施過程中一些參數(shù)的選擇和把控，比如防治水時需要鉆孔的深度以及注漿的時間。如果參數(shù)使用不當，不僅不能有效防治水害，還有可能加重礦井水害的發(fā)生。在選取防治水參數(shù)時，采用的主要辦法是借助開采礦井相鄰礦井的參數(shù)或者一些以往的經(jīng)驗參數(shù)，而在具體實施過程中可獲得參數(shù)的渠道有限，嚴重制約著礦井防治水技術(shù)的應(yīng)用。在防治水工作中，礦井巖層的水壓不是一成不變的，水壓受制于水的源頭和開采的強度，存在眾多不確定因素，因此無法保證事先選的防治水技術(shù)和相應(yīng)的防治措施可以穩(wěn)定發(fā)揮作用。此外，采礦區(qū)域或者水文地質(zhì)單元通常為礦井水害的綜合防治地點，此類區(qū)域井下交替緊張，一些礦井企業(yè)在防治水過程中盲目追求效率和經(jīng)濟利益，在完成一個綜采工作面的防治水工作后，就急于采礦，所采取的防治水措施僅僅是對工作面回采范圍內(nèi)的水害加以防治，而無法實現(xiàn)對整個水害區(qū)域的綜合防治。

3.4 防治水理論問題

礦井開采深度不斷加深，地下水水壓發(fā)生直接變化，而這也是造成礦井突水事故、透水事故的基本原因，導(dǎo)致礦井企業(yè)經(jīng)濟損失嚴重。礦井防治水工作中有較多技術(shù)問題、理論問題，具備相關(guān)防治水理論，然而未通過特定地質(zhì)條件獲得、適用性欠佳，礦井突水情況的發(fā)生和礦井開采方式聯(lián)系緊密，同時礦井水害的出現(xiàn)，與地質(zhì)構(gòu)造有直接關(guān)聯(lián)性。需要注意的是，水害涉及復(fù)雜流固耦合，因此要求深入研究水的來源、預(yù)估水壓，以此獲得準確的礦井水害相關(guān)數(shù)據(jù)信息，為礦井水害防治工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.5 預(yù)測礦井涌水量，促進礦井防治水工作的開展

礦山內(nèi)部水體的涌出量是辨別礦床水文地質(zhì)情況的關(guān)鍵條件，礦井規(guī)劃單位能夠依據(jù)礦井內(nèi)部水體涌出量的預(yù)估進行對應(yīng)的防治水方案與排水機械的規(guī)劃與選取。有關(guān)工人需要認真依照防治水方案開進行相關(guān)的操作，同時科學(xué)的操控排水機械，從而在一定程度上推動防治水工作的開展。此外，國內(nèi)擱置與淹井的礦井相對偏多，造成此種情況發(fā)生的原由通常為礦井施工期間礦井內(nèi)部涌入了大量的水體，從而造成水體涌出量比預(yù)估涌出量高，在此種情況下，若是采取防治水方案并且應(yīng)用排水機械能夠有效的將水體排除。因此，相關(guān)工人在開展水文地質(zhì)勘測期間需要針對收集到的各項參數(shù)展開有效的研究與歸納，并依據(jù)總結(jié)結(jié)果針對各個時期的水體涌出量展開科學(xué)的預(yù)估，同時針對礦床展開有效的勘測，進而有效的提高礦井防治水工作的效果。

4 改善礦井防治水工作的措施

4.1 做好水文地質(zhì)勘察工作

礦井防治水工作要想順利有效的開展，就必須充分了解到相應(yīng)的水文地質(zhì)資料，這些資料需要在水文地質(zhì)的勘察工作基礎(chǔ)上才能夠得到。所以相關(guān)工作人員一定要重視水文地質(zhì)情況的勘察工作，并根據(jù)實際的情況生成一份詳細的水文地質(zhì)報告。同時，為了能夠觀察井下水壓的動態(tài)變化狀況，可以通過建立水下實時在線監(jiān)測系統(tǒng)的方式來有效的進行監(jiān)測，這樣在發(fā)生問題的情況下，可以有針對性的采取相應(yīng)的解決方案。除此之外，需要根據(jù)不同礦井的水文地質(zhì)條件選擇合適的防治水措施，也可以選擇一些先進的勘探以及繪圖技術(shù)，將相應(yīng)的資料形成一份水文地質(zhì)情況圖，這樣更加直觀的了解相關(guān)地質(zhì)情況，對于保障整個防治水工作順利開展有著非常重要的作用。

4.2 制訂科學(xué)的防治水方案

《礦井安全規(guī)程》中明確規(guī)定了采礦防治水工作的要求，在綜采工作面上應(yīng)用綜合防治水技術(shù)必須做到有疑必究。因此，在實際工作中，應(yīng)根據(jù)采礦區(qū)域的實際情況制訂科學(xué)、合理的防治水施工方案，避免水害的侵襲。比如，出現(xiàn)以下情況時應(yīng)采取相應(yīng)的解決措施：①綜采工作面底板下如果含有承壓水，一般利用注漿方式對其進行加固；②在綜采工作面斷層處或者陷落柱周圍進行回采時，通過探水鉆孔探明水情后決定堵水還是疏水。此時需要特別注意的是，利用注漿方式加固承壓板時，整個注漿作業(yè)是在有限的空間內(nèi)進行，需要顧慮隔水邊界，有效控制注漿量，降低經(jīng)濟成本。

4.3 提升水害防范意識

由于我國地域遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件差異較大，在礦井開采作業(yè)中引發(fā)水害的原因各不相同。而針對比較常見且危害比較大的水害問題，在開展防治工作時則需要因地制宜，結(jié)合當?shù)氐膶嶋H水文地質(zhì)情況，按照預(yù)防為主的原則，做好預(yù)測預(yù)報工作，在開展全面的勘察工作之后才能開展實際的開采作業(yè)，而且要在做好防治水工作之后才能正式開展開采作業(yè)。此外，要結(jié)合具體的水害情況，合理選擇探、防、堵、疏、排、截、監(jiān)等方式開展治理工作。為了確保上述工作的有效開展，需要配置充足的設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員等。

4.4 持續(xù)增強探放水施工設(shè)計，加大設(shè)備檢修力度

在探放水施工操作之前，技術(shù)人員應(yīng)當對施工區(qū)域以及周邊區(qū)域的水文地質(zhì)條件進行綜合探測，根據(jù)實際情況確定積水的詳細資料，包括井下積水的具體位置、積水量以及水壓等，據(jù)此制定探水鉆孔施工方案，包括鉆孔的具體數(shù)量、鉆孔深度以及鉆孔布置方案等。在具體的施工中，應(yīng)當根據(jù)礦體分布的情況和穩(wěn)定性情況，確定封孔深度，采取“兩堵一注”的工藝進行封孔，提高探放水施工設(shè)計的合理性。另外，應(yīng)當加強對設(shè)備的檢修與維護，包括防排水設(shè)備的整體運行情況、防水閘門的靈活性等。如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題及隱患，應(yīng)當及時更換維修，做好臺賬管理，確保防排水設(shè)備的性能優(yōu)異，提高防治水成效。

4.5 加大技術(shù)研發(fā)力度

防治水技術(shù)的專業(yè)性較強，而且礦區(qū)的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜多變，此技術(shù)還涉及到水文、工程、環(huán)境以及氣象學(xué)等不同學(xué)科。因此，通常在預(yù)測預(yù)報水害水源時，不僅要采取二維、三維地震勘探和瑞利波探測等地球物理勘探手段，而且還要使用井下超前探防水鉆機開展勘探作業(yè)，合理應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)手段來提升水害防治效果。此外，還要加大技術(shù)研發(fā)投入，深入研究上述先進技術(shù)并推進技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升防治水技術(shù)水平。

4.6 采取區(qū)域治理措施將導(dǎo)水通道全部切斷

很多礦井有著較為明顯的突水問題，為了更好實現(xiàn)防治水的效果，采取針對性的區(qū)域治理措施，將導(dǎo)水通道全部切斷非常關(guān)鍵。在具體實施中，應(yīng)當注重將防治水工作的重點放置到在工作面開掘之前開展地面打鉆注漿，形成從“短兵相接”向“遠距離打擊”的良好轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)對防治水工作的綜合治理，有效防治出現(xiàn)突水事故。若出現(xiàn)了開采工作中斷層、陷落柱等相對較多的情況，非常容易出現(xiàn)突水事故，特別是高承壓的奧灰水，需要采取針對性的區(qū)域治理措施。在具體實施時，應(yīng)當在奧灰水頂板施加水平鉆孔，將這些導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)現(xiàn)出來，并采取超前治理措施。通過將漿液注入到奧灰中，實現(xiàn)對導(dǎo)水通道的有效切斷，達到消除突水的目標，或者達到在工作面開采的過程中不會出現(xiàn)突大水的問題，防止出現(xiàn)淹井事故。

4.7 建立完善的管理制度

一套完善的管理制度無論對于礦企業(yè)發(fā)展還是對于礦井工作的順利實施都有著戰(zhàn)略意義。管理人員首先要了解礦井地質(zhì)工作與防水工作的重要性，才能合理開展部署工作，其次要聘請專業(yè)能力高的員工，再確定好每個人的工作安排，從而讓勘測工作效率大大提升。嚴格審查開采方案是否合理、安全，再結(jié)合地質(zhì)勘測結(jié)果及相關(guān)收集資料，設(shè)計一套完善的防水體系，保證開采安全順利地實施。整個過程都要加強對員工的管理與監(jiān)督，通過規(guī)章制度讓員工重視礦井地質(zhì)工作和防水工作，實施水害突發(fā)情況解決方案。定期對員工進行培訓(xùn)，提升員工的專業(yè)水平，防止在應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備時發(fā)生問題，同時也要提升員工的安全意識、責任意識，保證開采過程安全順利進行。落實責任制也很重要，管理人員要將工作進行詳細分工，確保每個人知道自己的工作安排，一旦發(fā)生問題，就可以避免責任糾紛，直接落實到相關(guān)人員。管理人員對整個礦井開采工作都要有所了解，做好監(jiān)督工作，提出改進措施。

4.8 對礦層底板進行注漿加固和改造

礦層底板是防治水工作的重點，需要采取針對性的措施給予防治。若礦層底板裂隙較為發(fā)育，特別是其中有斷層或者陷落柱等存在時，技術(shù)人員可在礦層底板采取注漿改造或者加固的方式，對礦層底板進行全面的強化，逐步實現(xiàn)讓礦層底板含水層轉(zhuǎn)變?yōu)槿鹾畬?，甚至成為隔水層，全面提升礦層底板對水的有效隔離能力，從而防止出現(xiàn)奧灰水進入到采掘巷道中。從該技術(shù)當前的使用情況來看，在礦層開采的過程中，該技術(shù)整體較為成熟，特別是在淺部礦井中，整體取得了較好的效果。在高承壓水、大采深的情況下，該技術(shù)不能作為主要防治技術(shù)，應(yīng)當作為補充技術(shù)措施。

4.9 建立監(jiān)測系統(tǒng)

防水工作離不開礦井地質(zhì)工作，而礦井地質(zhì)工作與開采地區(qū)的水文地質(zhì)緊緊聯(lián)系在一起。進行礦井開采工作前，需要專業(yè)人員對開采地區(qū)進行地質(zhì)勘測，分析地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等特點，然后結(jié)合數(shù)據(jù)進行防水工作。由于施工地區(qū)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)不斷變動，為保證施工人員安全，確保礦井開采工作順利實施，必須建立一套科學(xué)、有效的監(jiān)測系統(tǒng)，防止水文地質(zhì)的變化影響整個工程。通過監(jiān)測系統(tǒng)的建立，可實時掌握開采地區(qū)的水文地質(zhì)變化，一旦發(fā)生變動，應(yīng)立即改善施工方案，對容易出現(xiàn)水害的區(qū)域及時做好防治工作，避免災(zāi)害發(fā)生。

4.10 完善排水設(shè)施

疏、堵、注是礦井防治水技術(shù)工作的重要原理，其中疏對應(yīng)的就是排水，排水設(shè)施是否完備決定著排水效果的好壞，也決定著防治水工作的好壞。當排水設(shè)施產(chǎn)生問題時，綜采工作面上的積水難以被及時排出，工作面表面會變得泥濘不堪，重型機械設(shè)備的操作、移動的困難降低了開采效率。因此，在排水設(shè)施的日常維護中應(yīng)做到：合理設(shè)計排水路徑，定期清理排水溝中的淤泥，避免排水溝被堵塞；在采礦過程中，要保證水泵、水倉能夠滿足綜采工作面的排水需求，并經(jīng)常檢查水泵出水口是否被堵塞。

4.11 加大資金投入

很多礦井企業(yè)的防水工作薄弱，是因為資金投入有限。一些礦井企業(yè)為了提高競爭力，縮減自己所需的項目資金。為提高企業(yè)經(jīng)濟收益，礦井地質(zhì)工作與防水工作浮于形式，給整個開采工程留下嚴重的安全隱患。為降低水害事故對礦井企業(yè)的影響，應(yīng)加大防水工作的資金投入，采購先進設(shè)備勘察地質(zhì)、水質(zhì)，同時也要采購救援設(shè)備，減小水害對員工生命安全的威脅。

5 結(jié)語

礦井防治水工作是礦井安全施工的前提，保證水文地質(zhì)工作能夠保障防治水工作良好的進行，并且能夠干預(yù)工作面與巷道的布設(shè)，干預(yù)地質(zhì)勘測效果。如今在開展防治水工作期間對于防治水相關(guān)工作的認知與治理方案依舊有較大的不足，有關(guān)部門必須給予高度的關(guān)注。