煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)淺析

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摘要：煤炭是我國最主要的能源，隨著煤炭的開采向地下更深處發(fā)展，開采區(qū)域的水文地質(zhì)情況，也越來越復(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，來減少煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。該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)；措施長期

以來，我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，都離不開各種能源的支撐，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，隨著煤炭的開采向地下更深處發(fā)展，煤炭開采區(qū)域的水文地質(zhì)情況也越來越復(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，盲目地進(jìn)行煤礦開發(fā)，會(huì)很容易出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，影響煤礦的安全開采，給國家造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)：ぷ魅藛T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，甚至?xí)斐扇松韨鍪鹿省?.

2影響煤礦開采的進(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)引起煤炭開采工作環(huán)境的急劇惡化，導(dǎo)致煤炭開采工作的暫停，進(jìn)而影響整個(gè)煤礦開采礦工作的進(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，加大煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此會(huì)給煤礦企業(yè)帶來很大的經(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)，如硬度不足，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地下水的過度開采

我國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。地下水的過度開采，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)地下水過度開采，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

我國的國土面積達(dá)960萬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，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)而可以比較精確地找到水源。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，針對(duì)不同的巖層結(jié)構(gòu)，無線電波會(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)是簡單方便，容易操作，能夠節(jié)約測(cè)量資源，因此其應(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)，都可以精確地反映出來，因此對(duì)防治煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害工作發(fā)揮了很好的作用，取得了令人滿意的應(yīng)用效果。多種物探方法組合開展勘察的技術(shù)適用于山區(qū)復(fù)雜地形，而且不會(huì)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)，做好未來煤礦開采中水文地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作。隨著煤炭開采層向地下的加深，煤礦的水文地質(zhì)條件會(huì)越來越復(fù)雜。因此，在實(shí)際的煤礦開采作業(yè)過程中，必須樹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，在煤礦開采作業(yè)中，應(yīng)做好煤炭開采設(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)、合理地設(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，對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)資料，及時(shí)地進(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)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)的順利開展提供科學(xué)的預(yù)判。通過對(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。為了避免煤礦開采的過程中發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，在煤礦進(jìn)行開采之前，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)害的問題，并提前做好應(yīng)對(duì)預(yù)案，從而有效確保煤礦開采作業(yè)的安全，最大限度地避免安全事故的發(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)地處置，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，每年在雨季到來之前，對(duì)礦井防治水工作，進(jìn)行全面、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)地消滅掉，以保障煤礦開采作業(yè)的安全、順利開展。

5結(jié)語

綜上所述，煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害具有很大的危害，通過對(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)、合理地做好煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作，保障煤礦工作人員的生命安全，提升煤炭開采作業(yè)的安全性，促進(jìn)我國煤礦行業(yè)的可持續(xù)、健康、平穩(wěn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者:張尚旺 單位:兗礦東華建設(shè)有限公司地礦建設(shè)分公司