有效提高煤矿防治水工作措施分析

◎李江锋

就煤矿防治水工作来说，有四个方面的要点，一是地表水防治，二是断层裂隙弱含水和地层孔隙水的防治，三是雨季时地面水进入井下的防治，四是相邻矿井水的防治。这四个方面的煤矿防治水工作均有着较高的复杂性，且实际所开展的防治工作会有风险性。以雨季时地面水进入井下的防治为例来说，需要在雨季前安排人员全面检查直达地面的地表裂隙，并全部封填密实，以此来防止雨水渗透至井下。另外，必须对地表塌陷坑实施回填夯实，确保流水坡度，避免积水流入井下。结合《煤矿防治水细则》的相关规范要求，当前的煤矿防治水工作存在一定的缺陷，尤其是防治水技术的应用存在不当，无法实现最佳的防治水效果，必须进一步创新与完善煤矿防治水技术。《煤矿防治水细则》对井下探放水、矿井防治水技术、露天煤矿防治水、水害应急处置均作了明确的分析论述，对煤矿防治水工作的有效开展十分有利。本文依据《煤矿防治水细则》，较为系统的谈一谈煤矿防治水工作措施，现作如下的论述。

一、井下探放水的要点与措施

1.开展水害预测预报。

煤矿企业在开展矿井探放水防治中，需要认真做好充水条件分析工作，同时做好水害预测预报与隐患排查。具体来说，需要把握好以下四个方面的要点：

（1）在每年年初时，要结合矿井水文地质资料开展全面的水害隐患分析，在此基础上来确定出所存在的水害，并绘制水害预测图。

（2）若是所处的矿井存在着水文地质类型复杂与极复杂的情况，则需要每月开展至少1次的水害隐患排查工作，以此来掌握矿井的工作状态，及时制定隐患排查方案。

（3）在矿井的采掘工作中，需要对预测图与预测表进行及时性的检查分析，结合实际情况去不断修正与完善，一旦发现水患要及时发出通知单，尽快着手治理。

（4）煤矿总工程师与生产安全部门均要发挥好自身职能，认真审核采掘工作年年度资料与月度水害资料。

2.采掘工作面的探放水。

在采掘工作面中，需要结合实际情况去进行探放水，确保探水与放水作业的有效性。总的来说，当采掘工作面出现如下的情况时，必须开展探放水作业：

（1）当采掘工作面接近于水淹或积水的井巷、相邻煤矿时，必须按照要求进行探放水作业。

（2）发现采掘工作面接近于含水层、导水陷落柱、导水断层时，按照要求进行探放水作业。

（3）当采掘工作面接近有出水可能的钻孔、积水的灌浆区、可能突水的地区时，均需要去开展探放水作业。

（4）在打开隔离煤柱放水时，必须按照要求去开展探放水作业。若是采掘工作面接近湖泊、蓄水池、河流、水井这些相通的导水通道时，均需要去开展探放水作业。

3.遵守井下探放水的要求。

在开展井下探放水工作时，要遵循两个方面的要求，一是“三专”要求，二是“两探”要求。从“三专”要求这一方面来说，一是必须由专业的工作人员来进行探放水的设计工作，二是必须采用专业化的钻机来开展探放水作业，严禁使用非专业的钻机来进行探放水作业，三是必须组织专职探放水队伍来开展施工作业。从“两探”要求这一方面来说，在采掘工作面实施超前探放水作业时，应优先考虑同时使用钻探方法与物探方法，以此来做到相互验证，精准确定采掘工作面、地质构造、含水层富水性这些情况。若是矿井有条件，则可以在钻探时使用定向钻机，以此来开展大规模与长距离的探放水作业。

4.布置探放水钻孔的规定。

在开展采掘工作面探放水工作前，技术人员需要编制好探放水设计方案与施工方案，精准确定出探水线和警戒线，同时需要将探水线和警戒线全部绘制在采掘工程平面图和矿井充水性图之上。在布置探放水钻孔时，需要把握好以下方面的要点：

（1）当钻孔位置与老空的位置清楚时，要结合实际情况去开展专门性的探放水设计，并且要在总工程师批准后开展施工作业。若是钻孔位置与老空位置不清楚，则探水钻孔必须要成组布设，并且要确保在巷道前方的水平面与竖直面形成扇形。在此过程中需要把握好两个数据的精度，一是确保钻孔终孔位置可以满足水平面间距，但不能大于3m，二是厚煤层内的每一个终孔的竖直面间距不能大于1.5m。

（2）同时使用钻探方法与物探方法来开展陷落柱表面的探查，需要注意一点，要认真分析陷落柱的预测规模布孔，确保底板方向的钻孔不小于3个，若是存在异常情况则要去加密布孔。

（3）按照《煤矿防治水细则》的相关要求，在煤层内部禁止去探放水压超过1MPa的陷落柱、充水断层水等，但若是确实有这一需求，则必须先构筑防水闸墙，在闸墙的外部向内部探放水。

二、露天煤矿防治水的策略措施

对于露天煤矿来说，在开展防治水作业时，必须要有一个长期性的规划，并做好风险评估，实施针对性的防治措施。总的来说，在露天煤矿防治水中，可以从以下方面来着手：

1.重点对地下水、降水、地表水可能会造成的危害进行风险评估，做好中期、长期的规划。在雨季前一方面要检查防排水设施，另一方面要对存在安全隐患的防排水设施进行检修，若是要新建防排水工程，则必须在雨季前完工。

2.对于露天煤矿各种设施来说，均需要去考虑一个关键性的要素，即当地历史最高洪水位。若是确定相应的设施低于当地历史最高洪水位，则要严格按照要求去修筑堤坝沟渠，必须确保矿坑内部可以形成良好的排水系统。

3.在修建露天煤矿地表的防排水设施时，必须要避开存在滑坡风险的地段，对排水沟进行定期的检查与清淤。在露天煤矿的周围要按照要求去修建防洪设施或排水设施，若是水沟要经过存在裂缝和变形的边坡地段，则要结合实际要求去采取防渗措施。

4.发现露天煤矿的采排场周围存在地下水体或地表河流时，且水体无法有效疏干时，则要进行专业性的水文地质勘探作业，精准确定出含水区域准确边界，在此基础上进行专门性的设计。

5.在进行排土场的排弃工作时，为了确保排土场可以正常的渗流，应该让排土场的底部可以顺利排弃易透水的大块岩石。若是排土场的水文地质条件较为复杂，比如含有冲沟、泉眼时，应该考虑去设置必要的盲沟、引水隧道，以此来确保排土场可以始终做到排水通畅。除此之外，若是发现地下水位有升高的情况，会影响到排土场，必须结合实际情况去采取针对性措施，可以考虑去进行地下水疏干。

6.若是考虑使用露天采场深部来进行储水池排水，则必须要制定安全措施，尤其要确保备用水泵的工作能力。按照要求，备用水泵的工作能力不能小于工作水泵能力的50%。

三、矿井防治水技术的应用要点

1.地表水防治。

地表水防治工作所涉及的专业知识较多，实际防治时会遇到一定的挑战，必须严格遵循相关的规范标准，规范开展地表水防治。地表水防治工作中需要把握以下要点：

（1）煤矿现场负责人要组织人员对矿井周围的一切条件做好勘察，包括对矿井开采可能造成影响的水库、河流、湖泊及相关的水利工程。另外，要获取和分析当地的洪水位资料，结合实际情况去建立三个系统，即排水系统、防水系统、疏水系统。

（2）若是发现矿井周围的地表水体有可能进入到井下，则要及时做好安全防范措施。比如对于地表容易积水的区域要修筑沟渠，以此来有效排泄积水。需要注意一点，在修筑沟渠时，要巧妙地避开煤层的导水岩层、裂隙、露头，严禁在低洼地点修筑沟渠，可采取填平压实的方式。若是无法有效实现填平的目的，则可以使用水泵来排水。

（3）对于处于使用状态的钻孔来说，应该严格按照规定来安装孔口盖，若是钻孔报废，则要及时去封孔。对于观测孔、下料孔、注浆孔、电缆孔这些钻孔来说，必须确保孔口管高出当地历史最高洪水位。

（4）在每年的雨季前，煤矿现场负责人要组织人员对煤矿防治水工作开展全面性的检查，结合实际情况来制定出防治水措施，并在雨季时严格执行巡视制度，确保防治水措施的有效性。除此之外，煤矿企业要注重与当地气象部门、防汛部门、水利部门的沟通协作，制定出更为有效的灾害性天气预警制度和预防机制，一旦发现风险则及时发出预警。

2.顶板水防治.

结合《煤矿防治水细则》，在顶板水防治工作中，要把握好以下四个方面的要点：

（1）当采掘安全受到煤层顶板导水裂隙带范围内的含水层影响时，要及时去使用相应的防治技术，主要有充填开采技术、注浆改造含水层、超前疏放、帷幕注浆。待危险消除后，便可以继续进行采掘作业。

（2）若是含水层使用超前疏放措施来进行疏放水作业，则需要开展一系列的勘探与试验，并开展可疏性评价。若是要采用注浆方式来改造顶板含水层，则必须制定详细的工作方法，待审核通过后即可施工。

（3）在开展矿井疏干开采时，可以考虑使用“三图双预测法”，由此来确定出顶板水害，若是有条件则可以使用数值模拟技术。

（4）若是矿井受到离层水的威胁，则要借助煤层覆岩特征、含水层富水性、力学性质来全面分析矿井的实际情况，精准判断出离层发育的层位。在精准分析的基础上，可考虑使用施工超前钻孔这一手段，从而去破坏离层空间的封闭性。

3.底板水防治。

在底板水防治工作中，要严格遵循一点原则，即将井下治理与井上治理结合起来，将区域治理与局部治理结合起来。要去按照矿井的实际情况去采取一些有效的措施来消除水害威胁，比如疏水降压、地面区域治理、充填开采治理、井下注浆加固底板。在底板水防治过程中若发现承压含水层与开采煤层之间的隔水层所承受的水头值大于实际水头值时，则需要去带压开采，但必须制定科学有效的安全措施。在底板水防治工作中，需要把握以下方面的要点：

（1）当发现煤层底板存在着高承压岩溶含水层，具有着较强的富水性时，采用注浆加固底板方法、井下探查方法时，必须满足三个方面的要求。一是在掘进施工前要确定是否存在突水危险，可使用钻探方法与物探方法；二是使用注浆加固底板方法与改造含水层设计时，均需要制定出详细的设计施工方案，必要时需要建立地面注浆系统；三是是待完成注浆加固底板的作业后，必须进行效果评价，确保采煤工作面的突水系数不大于0.1MPa/m。

（2）在开展地面区域治理工作时，可以优先去使用定向钻探技术，治理目标与钻孔方式均要严格结合矿井水文地质条件。在后续的施工中必须做到逢漏必注，定向钻探必须直至终孔位置，将注浆终压控制在合理范围内。完成区域治理工作后及时组织人员进行成果评价，并提交结论性评价。

（3）在开展地面区域治理工作时，要在掘进前使用物探方法进行效果检验，无异常时可以正常掘进。若是出现存在异常因素，则必须使用钻探方法来验证，并开展有效的治理工作，在回采作业前使用钻探方法与物探方法来实施效果验证。

4.老空水防治。

在开展老空水防治工作时，需要做好以下方面的措施：

（1）认真做好老空分布范围与积水情况的调查工作，比如要确定出老空的位置与形成时间、周边老空位置与积水、补给来源。若是老空范围存在不清晰的问题，则要及时去探查，探查时可以将化探方法、物探方法与钻探方法结合起来使用[7]。以地面物探为例来说，在老空范围探查时可以使用地震勘探方法，老空积水情况可以使用瞬变电磁法、直流电法、可控源音频大地电磁探测法。在探查老空的水来源与补给情况时，可以优先使用化探方法。

（2）结合初期的勘察结果来对老空区实施针对性的管理，做好分区管理设计工作。老空的积水情况清楚且制定了详实的防治措施，则可划为可采区，否则划分缓采区；若是治理后依然无法有效确保开采的安全性，则要划为禁采区；借助多种措施查明老空的积水情况，并采取相关措施防治得当，则可以转变为可采区。

（3）必须对老空积水情况实施动态监测，监测内容必须包括有害气体、水压、水温、水量、水质，若是使用防水闸墙、防隔水煤柱来隔离老空水，则要严密监测是否存在风险隐患。

（4）在疏放老空水时，内部设计人员或第三方专业部门应编制出专业的疏放水设计方案，待经过总工程师审批批准后即可施工。

5.防隔水煤柱留设。

对于相邻矿井的分界处来说，应结合实际需求去留设防隔水煤柱。若是矿井采用断层来分界，则必须在断层的两侧来留设防隔水煤柱。具体来说，在一些特定情况下，均需要去留设防隔水煤柱，一是存在大量积水的老空，二是分区隔离开采边界，三是煤层露头风化带，四是存在导水和充水的陷落柱，六是一些受到保护的注浆孔、观测孔或电缆孔。

在留设防隔水煤柱时，必须由专业的人员预先设计方案，其中关键的一点便是确定出防隔水煤柱的留设尺寸，通常情况不小于20m。需要注意一点，一旦确定防隔水煤柱的位置，则不能随意去变动。除此之外，对于多煤层开采矿井和各煤层的防隔水煤柱来说，必须去统一考虑确定。

四、结语

煤矿防治水工作有着复杂性与专业性的特点，实际使用相关的防治水技术时会不可避免地遇到挑战和问题，所以必须多加注意，科学应用煤矿防治水技术。当前所使用的矿井防治水技术较多，均有着较好的应用优势，为发挥出最佳的优势与作用，后续要进一步加大研究力度，以求掌握技术使用时的诸多要点与技巧。