复杂水文地质条件下煤矿防治水策略分析

胡发仑 秦萌 郭令松

摘要：水文地质条件给煤矿防治水工作带来了挑战，包括地下水涌入、地质构造复杂、水文地质参数难以准确评估等问题。针对这些挑战，本研究结合实际案例，并提出了一系列有效的策略，旨在为煤矿防治水工作提供科学有效的指导，保障煤矿生产的安全、稳定运行。

关键词：煤矿；水文地质；防治水

DOI：10.12433/zgkjtz.20233032

一、煤矿防治水的基本原则和方法

（一）煤矿防治水的基本原则和理论

煤矿防治水作为煤矿生产中至关重要的环节，是确保煤矿安全生产和持续稳定运行的基石。在复杂水文地质条件下，煤矿防治水的基本原则主要包括以下三个方面：

1.综合防治原则

在防治水工作中，必须采取综合性、系统性的措施，这意味着不能仅仅依靠单一的方法应对水文地质条件的复杂性，而要将多种手段有机结合，形成统一的防治水体系，从而提高防治水工作效率。

2.预防为主原则

预防为主是煤矿防治水的基本方针。在煤矿开采前期，应充分重视水文地质勘查和预测工作，对地下水的赋存和流动规律进行准确评估，从而制定科学合理的防治水方案。另外，还包括在开采过程中，要对潜在的水害隐患进行及时发现和处理，以避免发生事故。

3.安全优先原则

煤矿防治水工作必须以安全为第一要务。在实施防治水措施时，要始终坚持安全第一的原则，确保水害防治不影响煤矿生产的安全稳定。而对存在安全隐患的地点，还要采取切实有效的措施，确保煤矿工作人员的生命安全和财产安全。

（二）防治水工作的基本方法和措施

为了有效应对复杂水文地质条件下的水害问题，煤矿防治水工作还需要运用一系列基本方法和措施，以保障煤矿的正常生产和安全运行。

1.封堵与排水相结合

对于地下水涌入问题，封堵与排水是常用且有效的方法。在地下水涌入量较大的地区，可以采用封堵措施，通过灌浆、注浆等技术对煤层或围岩进行封堵，进而阻止地下水涌入。而对于较小涌水量的地区，可以采取排水措施，通过设置排水管道或井筒，将地下水导出矿井外，以维持矿井的干燥状态。

2.治理地质构造

对于复杂地质构造带来的水害问题，需要采用合适的治理措施加以解决。这包括需要使用地震勘探、地电阻率法等先进技术进行地质勘探，以了解地下水的赋存和流动规律，进而制定有针对性的治理方案。治理地质构造还可以通过适当的支护措施和固化灌浆等手段，加固和稳固矿井围岩，从而减少地质构造对防治水工作的干扰。

3.水害预警与应急处理

建立完善的水害预警体系对于煤矿防治水工作至关重要。通过设置监测站点，实时监测地下水位和水质，可以及时掌握地下水涌入和变化趋势，提前预警可能发生的水害事故。同时，制定科学完善的应急处理预案，确保一旦发生水害事故，能够迅速采取相应措施，最大限度地减少事故损失。

（三）预防为主的防治水策略

预防为主的防治水策略强调在煤矿防治水工作中，预先要采取相应的措施预防水害的发生。这一策略主要包括以下四个方面：

1.水文地质勘查与预测

在煤矿开采前期，开展全面细致的水文地质勘查和预测工作。通过地下水位、水质等参数的测定和分析，全面了解地下水的赋存和流动规律，为制定合理的防治水方案提供科学依据。

2.制定防治水方案

根据水文地质勘查和预测结果，制定合理、科学的防治水方案。而且该方案应综合考虑地下水涌入量、地质构造情况等因素，明确封堵、排水等具体措施，确保防治水工作的针对性和有效性。

3.定期检查与维护

定期检查和维护煤矿防治水设施，确保其正常运行。尤其是要对封堵、排水设施进行维修和更新，防止设施老化或损坏导致水害事故发生。

4.健全管理制度

建立健全煤矿防治水管理制度，明确责任分工和工作流程。加强对防治水工作的监督和考核，确保防治水措施得到全面落实。

二、地下水涌入防治策略

（一）水文地质勘查和预测技术

水文地质勘查和预测技术是煤矿防治水工作的重要基础，为制定合理的防治水方案提供了必要的数据和信息支持。在复杂的水文地质条件下，煤矿防治水必须依靠先进的勘察技术准确评估地下水的赋存和流动规律。

1.地下水位监测

地下水位的变化是地下水涌入的主要指标之一。通过设置地下水位监测井，实时监测地下水位的变化趋势，可以及时发现水位异常变化，为防治水工作提供重要数据依据。

2.地下水水质监测

地下水质对煤矿防治水的影响至关重要。地下水水质监测可以了解地下水的化学成分和污染程度，及时发现地下水污染问题，以避免水质污染对生产和环境造成不良影响。

3.地质勘探技术

在地质构造复杂的地区，常常需要借助地震勘探、电阻率法等高精度的地质勘探技术来准确了解地下构造情况，预测可能的水害隐患，为防治水方案的制定提供可靠的依据。

4.数值模拟技术

该类技术在煤矿防治水工作中的应用日益广泛。通过建立水文地质数学模型，对地下水流动过程进行模拟和预测，可实现对地下水涌入的定量化预测，为防治水方案的制定和优化提供科学依据。

（二）合理的防治水方案制定

水文地质勘查和预测结果是制定合理防治水方案的基础。在复杂的水文地质条件下，制定防治水方案需要充分考虑地下水涌入量、水质状况、地质构造特点等多种因素，并综合运用封堵、排水等方法。在防治水方案制定过程中，要根据具体情况采取相应的措施。对于地下水涌入量较大的区域，可以采取封堵措施，封堵煤层或围岩中的孔隙和裂缝，阻止地下水涌入。对于水量较小的地区，可以采取排水措施，通过设置排水井筒将地下水引导出矿井外。单一的封堵或排水方法可能无法完全解决水害问题。因此，要综合考虑封堵与排水相结合的综合治理方法是比较有效的策略。在制定防治水方案时，应根据地质条件和水文特点，综合运用封堵与排水措施，形成统一的治理方案，以确保防治水工作全面有效。在防治水方案中应突出对潜在水害隐患的预防措施。定期检查封堵和排水设施的完好性，做好设施的维护和更新工作，确保设施正常运行。同时，还要加强对地下水位、水质的监测和预警工作，及时发现异常情况并采取应急处理措施，防止水害事故发生。

（三）封堵与排水相结合的综合治理方法

封堵与排水相结合的综合治理方法将成为一种常用且有效的策略。

1.封堵与排水相衔接

综合治理方法要求封堵与排水之间要相互衔接、相互配合。首先，要对地下水涌入点进行封堵处理，封堵松散的煤层或围岩，减少地下水涌入量。然后，通过设置排水井筒，将地下水引导出矿井外，以保持矿井的干燥状态。

2.综合利用先进技术

综合治理利用先进技术手段，如地质勘探技术和数值模拟技术，为防治水方案的制定和优化提供支持。通过地质勘探技术，可以准确了解地下水的赋存和流动规律，为封堵和排水的位置选择提供依据。而数值模拟技术则可以对地下水流动过程进行模拟和预测，为综合治理方法的评估和改进提供科学依据。

三、复杂地质构造下的防治水策略

（一）先进的地质勘探技术在防治水中的应用

在复杂地质构造条件下，地质勘探技术发挥着至关重要的作用。准确了解地下地质构造特征，对制定科学合理的防治水策略具有重要意义。

1.地震勘探技术

地震勘探是一种常用的非破坏性地质勘探技术，通过观测地下地震波的传播和反射特性，可以获取地下岩层的信息。而在复杂地质构造下，地震勘探还可以确定断层、裂隙等地质构造的位置、走向和规模，为防治水工作提供重要依据。

2.地电阻率法

地电阻率法是一种通过测量地下岩土的电阻率变化来探测地质构造的技术。在复杂地质构造条件下，地电阻率法可以揭示不同地质层的分布和性质，帮助识别地下断层、岩层的水害隐患，为防治水方案的制定提供参考。具体的电阻率法原理如图1所示。

3.三维地质建模技术

三维地质建模技术可以将地下地质结构以立体模型的形式展现出来，有助于直观地了解地下地质情况。通过对地质模型的分析，可以更准确地评估水害风险，确定防治水工作的重点区域，进而提高防治水工作的精准性和效率性。

（二）地质构造与防治水工作的结合

地质构造直接影响着水害的形成和发展。因此，将地质构造与防治水工作有机结合，是制定高效防治水策略的关键。

首先，需要对煤矿区域的地质构造特征进行深入分析。其中包括地下断层、裂缝、岩性变化等地质构造要素的识别和描述。通过对地质构造的分析，可以了解水流路径的复杂性和不确定性，为防治水工作的开展提供指导。根据地质构造特点，确定合适的防治水方案。例如，对于地下断层区域，可以采取封堵措施，对断层带进行加固和封堵，阻止地下水的涌入。而对于裂缝区域，可以考虑相关的排水措施，通过设置排水井筒将地下水引导出矿井外。在实施防治水方案时，需要不断优化地质构造的治理措施。通过实时监测地质构造变化和水位波动，及时调整封堵或排水位置，确保防治水工作及时、有效。

（三）选择合适的封堵材料和技术

选择合适的封堵材料和技术是复杂地质构造下防治水工作的关键。而封堵材料和技术的选择需要充分考虑地下水流动特点、地质构造条件以及封堵效果等因素的影响。

1.封堵材料的选择

封堵材料的选择是至关重要的。通常采用的封堵材料包括水泥浆、聚合物封堵剂、聚氨酯泡沫等。而不同的封堵材料具有不同的特点和适用范围，要根据实际情况选择合适的材料。

2.封堵技术的应用

封堵技术是封堵工作中的核心环节。在复杂的地质构造条件下，常用的封堵技术包括注浆封堵、灌浆封堵等。注浆封堵是将封堵材料注入岩层裂缝或孔洞中，使其固化形成封堵屏障。而灌浆封堵是将封堵材料灌入封堵带的空间，实现封堵。

3.封堵效果评估

在实施封堵工作后，还要对封堵效果进行评估。通过地下水位和水质的监测，了解封堵效果，然后对封堵区域进行评估。根据评估结果，对封堵方案进行调整和优化，进一步确保封堵工作的有效性。

四、综合策略在复杂水文地质条件下的应用

（一）综合策略在防治水工作中的优势

综合策略的主要优势体现：一是充分发挥各种防治水措施的优势，而综合策略的核心是将多种防治水方法有机结合，使各种措施都发挥出各自的其优势。例如，将封堵与排水相结合，可以针对不同地区采取不同措施，实现灵活有效的防治水效果。二是综合策略根据不同的水害形成原因和程度，有针对性地选择防治水措施。对于复杂地质构造条件下的不同区域，可以采取适合该区域特点的防治水方法，进而提高防治水效率。三是灵活应对复杂情况，复杂的水文地质条件下，水害的形成原因多样，而且其防治难度较大。综合策略将多种措施融合应用，并灵活应对复杂情况，提高防治水工作的适应性和灵活性，最大程度地减少水害损失。综合策略能够综合利用不同的防治水措施，通过科学合理的组合，实现防治水效果的最大化。

（二）综合策略的应用与效果评估

为了更好地理解综合策略在复杂水文地质条件下的应用效果，此处以某煤矿区复杂水文地质条件下的防治水工作为例加以详细说明。

该煤矿区位于复杂地质构造区，且地下水涌入量大、水质复杂。过去，该煤矿采取了单一的排水措施，但水害问题仍然严重。

为了解决水害问题，该煤矿决定采取综合策略进行防治水工作。首先，开展全面的水文地质勘探和预测，了解地下水的赋存和流动规律。然后，结合地质构造特点，制定了综合防治水方案，包括封堵、排水、治理地质构造等措施。在封堵方面，采用了先进的注浆封堵技术，并针对不同地区的裂缝和孔隙进行封堵。在排水方面，设置了排水井筒，将地下水引导出矿井外。在治理地质构造方面，采取适当的支护措施和固化灌浆技术，加固地质构造带，减少地质构造对防治水工作的干扰。

经过综合策略的应用，该煤矿区的水害问题得到显著改善。而封堵和排水措施的相结合有效减少了地下水涌入量，矿井的干燥状态得到保持。治理地质构造措施增强了地质构造的稳固性，减少了地质构造带来的水害隐患。整体来看，综合策略的应用使煤矿防治水工作效果得到显著提升，保障了煤矿安全生产。

参考文献：

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