矿井水害防治技术研究

矿井水害防治技术研究

袁旺

国家能源神东煤炭集团石圪台煤矿地质科陕西榆林719315

摘要：本文介绍了煤矿井下水害形成的条件和水害的危害，并对当前水害防治工作存在的问题进行了分析，提出了煤矿水害的防治技术。

关键词：矿井；水害；防治技术

煤矿井下水害便是普遍存在的一种灾害。在煤炭开采过程中，企业应该重视矿井水害的防治工作，并采取必要的防治措施。但是，受到投资成本、工作人员素质等各方面因素的影响，部分矿井在水害的防治工作上仍存在一些不足，影响到防治水工作的实施效率。采取有效的防治水技术措施，已经成为保障煤炭开采安全的必要条件之一。因此，加强对煤矿井下水害产生原因的分析及其防治措施的研究，是煤矿实现安全生产的一大课题。

1矿井水害形成的条件

煤矿井下发生水害事故，需要同时具备以下几个条件：1)有形成突水的通道。突水通道类型很多，例如受采动影响造成的裂隙、断层带、陷落柱以及没有及时进行封孔的钻孔、未得到填充的老窑井筒等；2)有形成突水水源。突水水源包含了大气降水和煤层中所含有的各类岩溶水和老空水等地下水，其中岩溶水和老空水对煤矿发生水害事故的影响最大，由于老窑水具有分散且隐蔽的特性，水害事故中造成较大伤亡的突水水源往往是老窑水为主。3)突水具有一定的势能。造成煤矿井下人员伤亡的水害事故突水，必须具有一定势能，突水规模较小时，一般只会恶化工作面生产环境、对采掘机械造成一定的损伤。

2矿井水害事故造成的危害

1)煤矿井下发生的水害会造成工作面顶板发生淋水，巷道和老空区产生大量积水，使工作面和巷道中空气潮湿度增大，井下工作环境发生恶化，严重影响工人作业和身体健康。

2)使排水费用增加，生产效率降低，开采成本提高。

3)导致井下各种生产设备，设施腐蚀和锈蚀，使用寿命缩短。

4)井下工作场所突然增加大量涌水时，一般都会造成生产环境的恶劣或局部发生停产，严重时还直接危害工人生命和造成国家财产的损失。

5)水害事故还影响煤炭资源的回收和煤炭产品的质量。

随着煤矿开采范围和开采深度的加大，煤矿井下水害事故已经到了引人关注的地步，强化相关防治水的工作，探索井下水害发生的原因、条件及发生突水的规律，采用必要的防治手段，已经成为当前煤矿企业面临的课题，采取必要的防治水措施，对煤矿井下的防治水工作进行精细化的管理，是一定程度上降低和消除水害的发生必要途径。

3水害防治工作存在的问题

目前，随着国家和企业对水害防治工作的重视，已经把煤炭开采过程中的水害防治工作提到了事关生产安全的高度，并采取了必要的防治措施，但在部分企业或者矿井，水害的防治工作仍然存在着一些问题和不足。

3.1矿井排水设施不能满足需求

矿井排水设备是用于排除矿井涌水的设施，在矿井内部积水较为严重的情况下，通过排水作业本来应该快速、有效地降低涌水，但是从发生水害矿井的实际情况来看，部分企业或者矿井存在排水设备不达标和在设计上不能满足矿井排水需要的实际情况，在矿井内积水达到最大值时，往往会因矿井涌水不能及时排除，而给矿井的安全生产带来严重威胁;其次，根据矿井排水装置施工设计标准，应在水仓和排水设施之间设置一个安全阀门，以提升设施的抗压能力，将矿井水害的危险降低到最小，这样便可以为矿井内工作人员的撤离争取到更多的有效时间。但发生水害矿井大多排水设施未能满足需求，并没安装符合要求的安全阀门，造成了严重的安全隐患。

3.2水害防治意识不够

由于部分企业或者矿井的管理者对煤矿井下水害防治的重要性认识不够，总是将煤炭的生产建设放在首要位置，对煤矿井下水害的防治工作做得不到位，忽略生产安全的重要性，并未真正意识到井下发生水害，将对整个煤矿造成严重危害。虽然与瓦斯爆炸的发生率相比，煤矿井下水害发生的概率较低，并且具有一定的可控性，但其他企业发生的事故必须引起企业领导的足够重视。在煤矿建设之初，应首先对当地的地质条件进行详细勘察，根据当地的地质条件，采取针对性措施，做到对煤矿井下水害防范于未然。

3.3水害防治设备不符合能力需求

煤矿井下水害的防治工作需要投入大量的资金，以此来改善井下排水装置，才能使得矿井始终处于一个相对安全、稳定的施工环境。但是，在部分煤矿企业在防治工作中，由于资金投入不足，相关排水设备得不到顺利更新，除关键部位排水设备更新比较快外，部分排水设备未能按照排水需要及时更新，在煤矿井下形不成一个整体的、符合需要的排水设备体系。由此可见，煤矿井下水害防治必须切实做好防止水害的设备建设工作。

4矿井水害的防治技术

4.1防水煤岩柱的留设

在进行开拓方式设计的过程中，为防止后期煤矿水害事故的发生，所以需在积水区和采煤区预留一定防水煤岩柱。对于防水煤岩柱的设置，对煤矿水害事故的发生有着相当重要的作用，首先能有效防止煤矿水害事故发生，因为煤岩柱有一定的隔水性能，可有效防止积水进入工作面和采空区。另外，煤岩柱有一定的隔离作用，能将工作区和积水区进行有效隔离。在进行防水煤岩柱的过程中，对于其大小的确定，需兼顾安全性能及经济性。一般情况下，如果煤层厚度小于3.5m，倾角小于30°，那么留设的防水煤岩柱就应在20m以上。在实际煤矿开采中，如需在地下水体以下及强含水层以下进行煤矿开采时，防水煤岩柱的留设一定要大于导水裂隙带的高度

4.2超前探放水

在煤矿开采中，对有可能存在水患的地段，提前进行钻孔探水及放水的技术称之为超前探放水。在实际工作中，如果采掘工作面出现声响、出汗、巷道变形等现象，就需进行超前探放水。将探放水钻孔布置煤矿开采面，最接近强含水层及老空积水区，对于可能存在充满泥沙的大溶洞及流沙层等地方也需进行探放水。在这一工作进行前，首先要做好相关工程设计，并针对性地制定相关安全措施。利用修建的水闸门及防水闸墙，能将积水堵截在施工层面外，从而有效避免水害发生。

4.3注浆堵水防治

注浆堵水防治水技术见效相当快，在实际施工中，通过一定的压力将具有一定浓度的浆液注入到含水层中，就能达到对地下水的疏导。在进行注浆堵水时，为提高其实施效果，可将井上注浆堵水和井下注浆堵水结合使用。

4.4三维地震勘探技术

三维地震勘探技术已成为当前煤矿生产中的一个重要的物探方式，这一技术在煤炭地质中主要是为了明确域性煤层中的断层及其它构造的分布。这一技术能在大范围内实现对信息的采集，通过对地震信息的收集，可实现对地层的构造、岩性变化的研究，从而判断水文地质异常区域，使煤矿防治水工作决策的科学性得到保证。

4.5对老采空区水的防治方法

对于老采空区水的防治，首先需明确该地区的特点。a)在治理前期，做好对老采空区水的调查工作，然后根据调查的结果编制出具体的分布规模及区域，对其中的危险区还要进行划分，并将老采空区的水源联系查清楚，计算出积水量和硐口出水量；b)明确采空区水的分布和积水状况，然后用钻探孔技术放水，这样就能有效降低老采空区水体的压力；c)坚持预防为主，防治结合，提高警惕，尽可能减少矿区水害的侵害，坚持实施“防、堵、疏、排、截”的技术措施；d)将治水工作贯彻到生产和掘进的每个细节中，如需接近老采空区，就应进行探放水，这样才能降低事故的发生。

5结语

水害事故在理论上是完全可以避免的，现实当中水害事故发生的原因大都离不开人的因素。因此，必须加强对防治水工作的研究，一方面要做好防治水工作调查研究，另一方面要做好井下水害防止工作。此外，要特别注意做好事故发生前或者发生后的避灾工作，所有在有突水危险区域工作的职工，应该熟练掌握突水征兆及避灾路线，以便在水害不可避免地发生时能够及时逃生。

作者简介

袁旺（1986-），内蒙古巴彦淖尔人，2010年毕业于内蒙古科技大学机械专业，主要从事煤矿防治水工作。