我国煤矿水害事故现状、预测及防治建议

我国煤矿水害事故现状、预测及防治建议

马艳云

身份证号：652301199206203222

摘要：煤炭在我国是非常重要的化石能源，对国家经济发展起重要作用。由于我国煤矿的水文地质特征复杂，受水灾威胁的煤炭储量大约占已探明储量的27%，煤矿水害事故频频发生，已成为威胁矿井安全和社会稳定的重大问题之—。煤层地质条件多样化，受水力因素等因素影响容易导致事故，不仅影响开采质量而且严重危害安全。为此，需要对煤矿水害进行防治。

关键词：煤矿水害；事故现状；防治建议

引言

我国煤矿自然地质条件多样化，地下煤层的结构也很复杂。为了提高煤矿开采的安全性，保护施工人员的生命安全，有必要采用定向钻注浆的方法。这样不仅可以降低水害风险，防止地下水波动，还可以降低地下排水成本，全面保护地下水资源，起到提高安全和自然环境保护的作用。

1煤矿水害分类

1.1断层及陷落柱水害

如果在凝固煤层的过程中，发现顶板风筒断裂或被压碎，需要立刻开展改善工作和相关作业。含水层伴有含水层断层的情况会造成渗透问题，并在此基础上造成水害。主要原因是由于石灰岩洞穴内部的坍塌，在支撑煤层的基岩上形成了裂缝和断裂，并进一步形成了垂直水道。如果矿井通道内存在此类问题，现场负责人必须采取具体的保护措施，以防止因地下水渗入而产生安全问题。

1.2老空积水型水害

过去的煤矿开采通常会在地下形成水的“空洞”。如果在进行采煤的同时，这些空隙无人看管，地下水就很容易渗透到煤矿深处，使煤矿事故更容易发生。统计数据显示，矿井空隙造成的水害是采矿业的主要问题之一，会造成严重损害。随着开采深度的增加，安全风险也随之增加。特别是许多煤层的水文地质和结构条件相对复杂，结构多样也容易发生涉水事故。水灾事故不仅给矿业公司带来巨大的经济损失，而且对矿工的生命也构成严重威胁。目前有许多矿井变得更深更大，对地质和地下水结构造成严重破坏，这可能导致与水有关的事故。在煤层开发中要做好防治水工作，利用注浆技术改变煤层强度，地下注浆加固，注浆封堵侵入的水，做好井筒注浆封堵的现场管理。为此，在实际开采工作中需要制定措施来预防和控制水害，以提高煤矿的安全性，促进行业的健康发展。

2我国煤矿水害事故现状

2.1矿井水害类型

１）地表水由于煤矿的采掘活动会在顶板形成“上三带”，即垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，进而沟通矿井与地表水的联系，所以在当地表有河流、水库、积水洼地或遇到暴雨时，大量地表水和大气降水会沿着导水裂隙通道直接侵入矿井，或者井筒井口低于当地洪水位标高，在暴雨来临时就造成洪水灌井事故，给矿井安全生产带来严重影响。２０２１年９～１０月全国范围内暴雨等极端天气频现，由于矿井接受降雨持续补给，造成很多煤矿特别是煤层埋深较浅的矿井涌水量显著增加，给煤矿防治水工作带来了不小压力。２０２１年以来，全国范围内发生多起淹井、地表积水灌入井下以及老空涨水淹没巷道等情况，矿井涌水量成倍增加，由此可见，地表水和大气降水是在矿井防治水工作中不可忽视的充水因素。２）煤层顶板上覆含水层水。煤层开采最为直接的充水水源为上覆含水层水，且由于含水层富水性、裂隙发育程度和补给条件的不同，对矿井充水的影响程度也不同。对于西山煤田、霍西煤田、沁水煤田和河东煤田南部来说，主要开采煤层位于二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，上覆主要含水层为上下石盒子组、山西组砂岩裂隙含水岩组以及太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组。且根据抽水试验结果，虽然大部分含水层富水性为弱～中等，但由于富水性不均一，且静储量丰富，一旦发生突水，对矿井充水影响较大。３）奥灰承压水。作为煤系地层沉积基底，巨厚的奥陶系灰岩中赋存有大量岩溶地下水，当含水层水位标高高于煤层底板时，就面临带压开采问题，且岩溶地下水可能突破隔水层或导水通道进入矿井。该含水层一般富水性中等～强，一旦发生突水，水量较大，难以治理，对煤矿的影响较大。

2.2排水系统存在问题

矿井排水系统在煤矿防治水工作中起着关键作用，对矿井安全和稳定生产具有重要意义。然而，目前普遍存在设计不合理、设备老化和运行管理不到位等问题，这些问题严重影响了矿井排水系统的正常运行和防治水工作效果。排水管道长度不合适或泵站布局不合理等设计不合理现象，可能导致排水系统无法发挥最佳性能。设备老化会降低排水系统的运行效率，并可能在关键时刻导致排水系统失效，引发安全隐患。此外，运行管理不到位会导致矿井排水系统运行不稳定甚至发生故障。

2.3防治水基础设施不完善

矿井防治水设施的建设和维护对矿井生产安全具有重要意义。然而在实际工作中，许多矿区面临着资金投入不足、技术水平限制及管理问题等挑战。这些问题导致煤矿防治水基础设施建设和维护不完善，进而影响防治水工作的效果。资金投入不足可能使防治水设施的安全运行得不到充分保障，影响设施质量和性能。技术水平限制可能导致防治水设施设计和施工不合理，降低防治水效果。管理问题，例如监管不严和责任不明，可能导致防治水设施建设和维护的重要环节出现疏漏，进而影响防治水工作的效果。

3我国煤矿水害防治建议

3.1矿井水害防治措施

１)地表水。针对地表水威胁，必须保证井筒井口标高位于历史最高洪水位上，在地表低洼处应修筑沟渠，排泄积水。应密切关注当地暴雨洪水灾害预警信息，提前采取雨季预防措施，并实施雨季巡查制度，尤其在煤层埋藏浅或者煤层开采的导水裂隙带容易沟通地表的地方，需要及时发现并消除隐患。２)煤层顶板上覆含水层水。对于煤层顶板上覆含水层水，防治水工作重点是要查明水文地质条件，包括富水性、补给条件和裂隙发育程度，这就要求布置出足够的水文地质孔，通过抽水试验等获得准确的数据，同时要收集周边煤矿同煤层开采时的涌水量情况，进而对上覆含水层富水性进行准确判断，以便制定合理的防治水措施。对于富水性大的区域应及时进行疏放水，确保安全后再进行采掘。３)奥灰承压水。奥灰承压水的防治重点是查明该含水层水位标高和富水性，计算突水系数，并同时查明导水断裂及陷落柱等构造，进行带压开采评价。还应重点探查废弃井筒、以往施工钻孔等的封闭情况以及隐伏断层、陷落柱等的导水性等。如有必要，还要采取井下注浆加固底板或改造含水层、疏水降压以及充填开采等防治水措施，消除水害威胁。

3.2封闭处理技术

封闭处理是煤矿水灾害防治的重要手段之一。通过封闭煤矿井口、巷道和采空区等通道，可以阻止地下水涌入和外部水源渗入。封闭处理技术包括砌筑封堵、注浆封堵和水泥浆注入等方法。在选择合适的封闭处理技术中需要综合考虑地质条件、工程可行性和经济性等因素。排水和封闭管理的有效性取决于监测和维护的严密性。对排水系统和封闭措施进行定期检查和维护，确保正常运行和有效性。此外，需要建立应急预案和培训人员，以应对突发事故和处理措施失效。在进行排水和封闭管理时，需要注意综合考虑煤矿的长期规划和可持续发展。灵活调整排水方案和封闭处理措施，以适应煤矿开采的变化和需求。

结束语

水灾害是煤矿生产中一项严重的安全隐患，给矿山安全生产带来了严重威胁。针对煤矿水灾害的成因分析和防治措施研究，是确保煤矿安全生产的重要课题。

参考文献

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［2］武元军．煤矿地质灾害诱因分析及防治措施研究［Ｊ］．山西冶金，2022（6）：177-178．

［3］张端．煤矿水灾害危险源辨识及防控研究［Ｊ］．能源与节能，２2017（5）：8-9．