矿井防治水工作及实用技术应用

◎孙建伟

引言：相关开采是一项高危工作，深入矿井作业要特别注意周边环境的安全。在相关开采工作中出现水害问题，首先会严重威胁到开采矿工的人身安全，其次是延缓相关开采工作的稳步推进，在解决水害问题时也需要配合多方资源进行技术勘探，非常耗费时间成本和人力成本，且造成的消极后果影响性较大，故而重视研究矿井防治水工作及实用技术，是减少及避免水害现象发生的必要之举。

一、造成矿井在开采过程中发生水害现象的原因

相关在开采过程中容易出现水害现象的原因主要包括七个层面，从矿井的地表环境、矿井巷道规划、防水基础设备的安装等几个要素展开分析。

（一）地面防水措施管理不当

对矿井进行开采工作需要深入矿井内部，如果相关企业尚未完善相关地面防水措施管理制度，会忽视对矿井附近地面进行防水措施管理，导致地面的水流入矿井内，就会引发水害现象。

（二）矿井周边环境勘测技术不当

在相关开采前要进行一系列的勘探工作，主要是对矿井周围的水文环境、地形条件、土壤条件展开详细的勘探工作。根据各项勘探数据的技术分析报告给出相应的防水办法，将在开采过程中出现水害现象的可能性降到最低。如果相关企业在正式开采前尚未组织专业勘探人员前往矿井附近进行勘探，无法将矿井周边环境的真实数据作为开采相关的工作标准。在开采作业中有可能会遇到积水层、充水断层、含水量较高的土质层等地形区域，同时并未按照探放水制度要求进行开采工作，就会导致水害现象的发生。

（三）矿井巷道位置设计问题

相关开采选择的矿井地点，要安排相关技术人员根据对矿井周边的环境勘探、生态资源分布情况等综合因素，对矿井的巷道位置进行明确划分。如果把位置确定在土壤松软度较高、水质资源较为丰沛的地段，其稳定性较差，在地压与水压的作用下，矿井顶板与底板会出现大规模透水现象，较为容易引发水害现象，同时影响矿井防治水工作细节的顺利开展。

（四）矿井开采施工作业质量不合格

完成相关开采工作，不仅需要先进的开采技术设备，还需要专业素质较强的施工队伍，在具体施工作业中严格按照操作规范完成相关开采，基本不会出现由于施工作业质量不合格而引发的水害现象。但是会有部分相关企业在施工中出现技术人员懈怠开采工作，专业技术不达标，开采工艺并不适用于矿井开采的现实需要等情况，就会引发矿井坍塌、冒顶、跑砂现象，间接性引发水害现象。

（五）矿井开采中勘探数据测量不准确

在相关开采的进程中，要配备相关勘探数据技术人员深入矿井进行各项数据的实时勘探，及时更新最新的测量数据，并按照正确的测量方法完成数据勘探。如果相关勘探技术人员在测量数据时操作不当，就会出现数据测量不准确的情况，开采矿工无法正确判断矿井内部的积水区处于哪个准确位置，将矿井巷道误与积水区域进行连接，大量水流就会流入矿井巷道内部，从而引发水害现象。

（七）矿井中排水设备设施不足

除了防水闸门，安装性能先进的排水设备也是防止水害现象必不可少的工作内容。如果相关企业尚未在矿井内部安装充足数量的排水设备，对排水设备未能进行定期检查和维修工作，在发生水害现象时，矿井中的水流就无法经过排水管道及时排出矿井。

二、矿井防治水工作及实用技术措施

矿井是开采矿工的主要工作场所，但因其处于地下位置，矿井的环境非常容易因周边地形环境、水文环境的变化而发生变化，矿井在开采过程中本身就包括各种先天不良因素，工作环境的不稳定性对开采矿工的专业技术水平、职业心理素质等都提出严苛的要求。在制定详细的开采计划时，要严格考虑到相关开采的环境条件和技术条件，预判发生水害现象的可能性，及时做出对应性的补救措施，才是对所有工作人员的负责，才能确保矿井开采的工作流程得以顺利进行。

（一）重视对矿井整体环境的勘察技术工作应用

开展矿井防治水及实用技术探究，第一步是重视对矿井地表、内部的环境勘探工作。通过实地勘探，可以收集到矿井区域的整体环境数据分析报告，包括对地形、气候、水文等方面的数据信息进行勘探。矿井防治水工作要特别重视开展矿井勘探工作，结合当地矿区的现实发展需要建立健全适用于矿区的勘探管理制度体系。对全体工作人员进行相关开采前的专业知识背景培训，让每位开采矿工都能够非常全面地了解到矿井周边环境的自然条件。由此可以发现，在相关企业工作的技术人员在专业知识储备和专业技能水平两方面要非常优秀，并具备较为丰富的工作经验，才能够进入矿井进行实地勘测，测量的数据也要保证其准确性和客观性，为工作人员提供正确的方向引导。在防治水工作中，对当地地形和水文条件展开重点勘探，是判断引发涌水量异常的重要参考依据。勘探技术人员要对矿井内部的涌水点、涌水通道进行精确定位，判断矿井内部的水流方向，完善防治水管理措施。值得注意的是，矿井发生水害现象与当地矿井所处矿区位置的气候变化、出水水源等方面有关，勘探人员要综合考虑各方面的问题原因作出应对。相关企业领导层要根据天气预报做出预判分析，在关键时期加大勘探检查频次，严格紧密观察矿井内部的涌水量变化情况，出现异常情况也要及时上报领导，并及时进行保护性干预，将有可能要引发的水害现象对于相关企业造成的经济损失降到最低，主要是通过提前规避并采取相应治理措施来达到矿井防治水的工作目的。

（二）重视矿井水文观测技术工作应用

相关开采前要进行各方面的勘探工作，对水文的观测技术是重要组成部分，防治水工作的实践证明，在开采矿井前要联系当地气象局了解清楚现阶段的气候条件，根据相关开采工作的时间安排，预测未来工作时间内的气象变化、降水量变化，并对矿井周边的主要河流径流量、含沙量、汛期、结冰期、水位、水流速度等进行水文观测，全方位掌握矿井周边的水文观测信息数据，结合现代化的水文观测数据分析系统做出综合研判。其次要对矿井所处区域的地表水体进行实时观测，确定矿井周边地表水体的分类特点，主要分为暂时性和常年性，暂时性特点下的地表水体应注意洪峰水流量、最高洪水位的各项数据，包括艺发生洪涝灾害的时间点。常年性特点下的地表水体含水量较多，更要重视在相关开采中采取安全保护措施，防止冲破地表后引发水害现象。还要按照探放水制度的规定对矿井内部进行探放水钻孔作业，实时观测矿井内部地下水体的分布情况，包括矿井所处地下位置的水源位置、不同时期的水位变化情况、水量变化情况等信息数据。从矿井地表到地下进行全方位的水文观测技术工作，掌握水文条件在矿井开采前、矿井开采中、矿开采后不同时间段内的变化规律，制定防治水技术管理措施。

（三）重视矿井井下探水技术工作应用

矿井在进行正常的生产运作时要严格按照相关行业的开采作业安全规范要求进行，从预防水害现象的角度出发，在矿井中进行井下探水技术工作也属于矿井正常生产运作的重要操作工序之一。矿井在开采的过程中要运用先进的开采技术达成相关开采的目标量。也要同步运用先进的探测技术对矿井内部作业安全的工作环境进行技术探测，排除各方面的安全隐患。要选择合适的探水技术设备和专业的探测技术人员，才能够在矿井井下完成探水技术工作，帮助在矿井内部的全体工作人员掌握最新的矿井内部涌水量数据信息。在对矿井井下进行探水时，要注意控制探水作业参数，包括井下探水的起点、钻孔深度与超前距离、钻孔直径与数目、钻孔布置四个要点。探水作业时需要注意操作安全，在探水钻孔附近加设井下巷道的保护，在钻孔的正方向周围固定立柱和栏板确保钻孔技术人员的安全；提前组织安装相应数量的排水设备，尤其是钻孔的位置在井下巷道的低洼处时，要在附近安装排水管道设备，确保排水设备能够支撑探水钻孔释放出的水量；当钻孔位置选择在地下水压较大的区域，必须要提前安装探放水钻孔改进型孔口管辅助钻孔，进行抗水压力测试，确保能够承受得住较大的地下水压力等。目前较为先进的井下探水技术是瞬变电磁探水技术系统，主要构成部分是发射机、接收机、发射线框、接收线框、同步线、外接电源等，该探测技术系统探测的距离较长，确定位置和方向的准确性较高。在应用该探测技术时要注意探测范围内不可以有其他电磁场的干扰，包括不能出现金属类的物质，矿井周围要进行断电保护；矿井井下巷道的规划要扩大面积范围，确保能够布置足够长度的线圈。

（四）重视矿井井下巷道规划建设

井下巷道规划建设对于在矿井中正常开采相关、避开涌水量较大区域、进行矿井内部探水作业具有较大帮助，故而要先重视对井下巷道的规划建设。巷道规划建设方案的核心在于巷道断面设计，首先确定斜坡道断面形状，常见形状是半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形斜坡断面，在斜坡断面的保护形式选择方面使用混凝土。确定巷道净断面大小的参考数值要按照各地区矿井内部施工作业选用的机械设备和施工人员数量而定。巷道排水沟要在涌水量、水沟净尺寸、水沟断面等因素中进行考量。巷道内部管线布置分为两个方面的内容，一是管道装置，二是电缆装置。管道装置在施工作业人员通道内的同一侧，搭建管道可以选择托架管道、锚杆吊挂等方法，不同管道的搭建位置要呈平行、交叉的空间位置，合理利用矿井井下巷道空间，管道的搭建不能影响到矿井内其它施工设备的正常使用，并确保每个管道在连接时有充足的连接空间，在后续检查和维修时能够将原有的管道进行拆卸和更新。电缆装置的安装位置要在非施工作业人员的通道上，避免发生触电事故。电缆装置分为动力电缆、通讯电缆、照明电缆等，动力电缆和通讯电缆尽量不要选择安装在同一侧。完善井下巷道规划设计，明确巷道设计的位置，避免将巷道位置确定在土壤松软地段，在相关开采中引发水害现象。

（五）重视矿井塌孔注浆堵水技术工作应用

在进行矿井井下探测钻孔时，无可避免会出现钻探塌孔现象。因为矿井内部地质环境相对来说较为复杂，在矿井内部巷道的规划建设方面会出现判断失误的情况。相关企业要根据钻探塌孔的现象分析找出问题原因，尤其是近几年的矿井作业安全事故中，因钻探塌孔引发安全事故的占比较大，可见钻探塌孔现象对矿井施工起到的消极影响比较严重，钻探塌孔现象的发生原因是矿井井下巷道两侧的土壤层松软导致岩石层出现破裂现象。相关企业要在巷道内增加稳定保护岩石层的设施。

钻探塌孔处理技术的具体应用是注浆堵水技术，把矿井中钻探塌孔的位置用浆液注入，填补塌孔位置的裂缝、破碎带中，经过变化反应后产生扩张、凝固、硬化的现象，把矿井中钻探塌孔的位置进行重新修补，可以有效隔离涌水管道的水源。值得注意的是，在注浆过程中如果出现钻机设备运转缓慢，钻孔内部返回的水量突然变小，水的颜色更深更脏，并携带部分碎石块的现象，要及时借助水力的作用进行旋转，恢复钻机旋转的速率，继续进行注浆堵水工序；如果塌孔周边出现大量水流冲击导致塌孔现象加剧，要及时将钻机从塌孔的位置用力拔出停止注浆堵水，采取其它补救方法。目前现阶段有相关企业研发出小流量注浆法和间歇注浆法，减少了注浆堵水中的浆液使用量，也能达到同样的注浆堵水效果，节省了塌孔处理技术中的生产成本，并同时提高注浆堵水的工作效率。

三、矿井浅部出水事故预防与处理举措

（一）矿井浅部出水事故预防举措

主要是针对前部含水层和导水性较强的区域进行勘测处理，要安排技术人员在矿井底板处确定钻孔位置进行探测，探测煤层底板位置浅部岩石层的含水量与导水性，但要特别注意探测深度距离最多不能超过4 米。如果探测位置处发现水体，就需要将插管持续深入，插管表面需要用布条进行均匀缠绕，用注浆泵对准探测位置孔进行加固处理。如果在钻孔过程中孔内层突然流出大面积水量，就需要将钻机前端用布条包裹，堵住涌水位置。并在相应位置安装排水设备，确保能够在安全作业下堵住涌水位置。

（二）矿井浅部出水事故处理举措

在钻孔结束后需要及时下入孔口管，孔口管表面需要用布条包裹，再打进道钉起到稳固作用。孔口管与外侧之间可以注入双液浆作为填充物，然后在孔口管表面钉入埋管螺丝头后注入单液浆，要合理控制水灰的配制比例，才能真正起到注浆加固的技术效果。在注浆中要随时检查孔口管道，合理把握注浆时的作业压力。注浆加固作业后间隔一天时间再对钻孔位置进行清扫，下入第二层孔口管。

结语

通过分析相关在开采过程中出现水害现象的原因，再结合原因分析制定矿井防治水实用技术管理措施细则，明确在矿井防治水实用技术的实践创新中需要注意的主要内容，把有可能会引发水害现象的安全隐患及时排除，降低及避免发生水害现象的频率，经过反复的实践技术努力，完善矿井防治水技术工作内容，确保相关开采工作能够正常按照工作计划稳步进行，为相关产业取得长足发展的经济效益提供坚实的后勤保障。在塌孔事故处理过程中，要根据塌孔所处位置的不同、塌孔周边的含水量、塌孔的严重现象使用不同用量的浆液进行堵水，再同步结合矿井内部生产建设条件，选择合适的注浆堵水方式。