浅谈采矿工程对矿井水文的影响与防治水措施

朱顺华

摘 要：企业采矿工程是获得矿藏资源的重要途径，然而采矿工程在施工时也会对矿井水文产生一定影响。由于地质构造与采矿方法的不同，对矿井甚至整个矿区的水文状况产生的影响也会不同，而这些影响就足以对采掘生产工作造成威胁和影响。文章就针对采矿工程对矿井水文的影响展开讨论，并提出相应的防治水措施。

关键词：采矿工程；矿井水文；防治水措施

采矿工程在施工过程中会对矿井水文环境造成一些变化和影响，这些变化与影响有利有弊。企业应针对这些变化和影响进行深度的分析，充分认识到这些变化会给工程的建设带来怎样的后果以及对矿区生态和社会经济效益等方面造成的影响。

1 采矿工程对矿井水文造成的影响及相关因素的分析

1.1 采矿工程对矿井水文造成的影响

有利影响：采矿工程的进行使煤顶板砂岩水几乎处于疏干的状态，在开采过程中几乎不用考虑水害方面的问题；采矿工程的进行造成第四系下组的下段水位大幅度下降，有利于提高厚薄煤层的开采上限，还有利于原本防水煤柱压滞煤炭的开采；采矿活动的进行引起了十灰和十四灰水位的大幅度下降，降低了承压含水层和采掘工作面水量的水压，在很大程度上减少了重大突水事故出现的可能。

不利影响：大面积的采矿活动会导致采空区的大面积积水，对企业的生产形成一定的安全隐患；采矿活动的进行会引起第四系“三含”含水层的水位大幅度下降，井壁也会因承受不了来自垂向的巨大压力而导致井壁破裂。针对这些不利影响，可以相应地制定一些解决对策，如加强对采空区积水的排查分析，提前对形成的积水进行排放；加强对地下水水位的动态监测与分析，为水害的发生及防治提供真实可靠的依据；严格执行在开矿前探查分析的工作，待分析结果可行时再进行采矿工程施工，尽量避免由于断水层导水而引发突水事故的风险。

1.2 具体影响因素及分析

1.2.1 导水和层间滑动构造的关系。层间滑动构造指的是岩层在受重力与地质力的作用下，沿层里棉或某些岩层界面发生滑动的地质构造。层间滑动构造对矿区生产造成的主要影响有：层间滑动构造所形成的“二合顶”、“层顶”现象以及煤脉、煤刺、煤包、煤楔等破坏了煤层的结构，改变了煤层的厚度以及破坏了顶板完整性；层间滑动还经常致使煤层变厚、变薄或形成无煤带，这就给煤矿回采带来了麻烦；当一些岩层在硬度差别很大的情况下相触时，因软岩层具有很好的隔水效果且这些软岩层还处于滑动构造的发育段，这时发生岩层滑动就会对岩层的隔水性及完整性造成破坏；发生层间滑动时，处于滑面附近地带的煤脆弱易碎且光泽比较暗沉，甚至由滑面向外出现碎粒煤、粉煤以及裂煤等构造煤，不仅降低了煤炭的质量，还对经济效益造成了一定的影响。

1.2.2 地质构造对煤层顶板突水造成的影响。因赋存条件及煤层顶底板的岩性等因素的关系，整个开采矿区的主要充水水源就是红层水和煤顶、底板砂岩水，而煤层顶板水会对矿区生产及安全产生巨大的影响。

关于工作面会不会发生突水事故，其主要影响因素在于顶板冒裂带的高度内是否存在水体，是否存在这些水体主要取决于是否具有良好的汇水条件以及裂隙含水空间，而断裂及褶皱等地质构造正是影响此两项因素的主要原因。所以，煤顶板突水与地质构造有直接联系。

1.2.3 断层活化会对煤层顶板突水造成影响。煤层顶板和其顶部的侏罗纪红层之间的距离约是60m～220m，在回采的过程中，大多数工作面水量都比较少或未发生过红层突水现象。但一些工作面发生了红层突水，究其原因，可能是因为采矿影响了工作面导致断层活化，使冒落带高度增高，从而使红层含水层被导通所致。

2 防治水措施

2.1 利用流量测井法来测定砂砾层的渗透系数

目前我国普遍用室内渗透试验法和抽水试验法来获得砂砾层渗透系数，这两种方法存在着一定缺陷，所以在在进行水文地质勘察工作的时候，应当采用流量测井法更加准确求出砂砾层各层渗透系数。

采用XY-II（L）多功能流速仪对井液的流速进行测量，利用点测法每隔一米形成一个测点，各个测点都反复进行测量，且重复测量值的误差要求小于或等于5%。把各点流速值与包网过滤器内截面积相乘就可以得到该测点的流速值。在进行注水工作之前测到的孔内流量数据就是在自然状态之下孔内各个水层间在轴向上的水量交换状况，再根据水头的抬高值就可以得到各层的渗透系数。这种方法可以更加精确地对隔水层、含水层、进行划分及细分，同时还可以获得每个小分层的渗透系数，比抽水试验法精确度更高，以此获得的数据更加可靠。

2.2 底板突水研究和防治措施

煤矿下组的煤勘探程度比较低，尤其是水文地质的勘探程度更低，在目前现有的资料下无法满足设计和生产方面的需要。为了能够更好地勘察水文地质条件和下组煤层的赋存条件，查明十灰岩与十四灰岩以及奥陶系灰岩水文地质方面的特性，还有富水性、水位及奥灰水和十四灰水的联系。在十四灰水沉缺的矿区，底板隔水岩组由于缺乏具有高强度起骨架作用，因而导致了该地层的薄弱，这就要求在采矿之前注意采取一些防治的措施，否则就有可能发生突水事故。具体防治水措施如下：

2.2.1 进行井下探放水。依据“矿井水文地质规程”的各项要求，煤层顶板的倒水裂隙范围之内如果有含水层分布时必须要防探顶板水。十六煤层的直接顶板就是是下组煤的十灰岩含水层，煤层冒落带开采范围内，要求放水孔尽最大限度地与地质构造条件进行结合，并将其设置在疏水效果良好的部位。据煤矿资料记载，裁决过程中确实出现过突水的例子，所以的那个采掘工程进入到了破碎带或断层、裂隙发育地段的时候必须进行超前探水和打钻防水的工作。

2.2.2 合理有效地对十四灰水进行疏放。如果发生了某点面水量越疏越大的情况，那么此点面附近必然存在越流补给的现象。针对这个问题，必须要找出来水通道，堵住来水源头，然后再进行水流疏放。降压疏水工作要合理有度，只要把水压降到安全线之下就可以了，对于突水系数的计算，要求必须用十四灰最小实测层间距和本块段煤层，结合是否存在地板破坏和断裂构造破坏等情况进行综合评估。

2.2.3 对奥灰水实行“避”“堵”工作。对于出现的奥灰出水点或者补给通道，应当查明原因，在技术可行、安全可靠以及经济合理的前提之下，对其进行注浆封堵或者不触动煤岩柱，从根本上解决奥灰水方面的问题。

2.3 顶板突水的防治要点

首先，利用专用的泄水巷排除采空区积水，其一端与工作面回采巷道的最低处沟通，另一端与水平大巷或其他开拓巷道沟通，从里到外最好实现自流，实现“预防为主、有水早泄”。其次，对采区范围内的相关顶板进行提前疏水降压。煤层开采过程中，从采区巷道顶板打疏水孔，然后对其进行防水降压。其具体选择的位置，应当在最前面的低洼、裂缝位置，并且最大限度地进行疏量，从而扩大影响半径，通过优化采掘部署，减少同期对顶底板的破坏程度。

3 结束语

采矿工程对矿井水文的影响是一个长期而值得深思的问题，有关企业在进行施工时一定要考虑到各方面的影响因素，切实提高采矿工程对矿井水文的有利影响，减少其不利的一面。于此同时，在防治水措施方面，要充分做好上述三个方面的内容和措施，在现有的技术条件下进行细致的科学研究，从根本上确保企业生产的安全和高效。

参考文献

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