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分析煤矿水文地质和防治水措施

2023-12-06 133 上传者：管理员

摘要：随着井下开采深度的增加，在复杂地质环境的影响下，煤矿开采面临着较大的防治水压力。以某煤矿的开采为例，需要对矿井的水文地质条件进行重新整理和分析，在了解概况真实的水文地质条件后，为后续的防治水工作提供数据参考。为此，基于该矿主采的2#、4#、8#煤层进行实际采煤工程的概述，分析采空区积水和煤层顶板砂岩水等方面水患，结合矿井实际的水文地质条件提出对应的防治水策略，以期望可以提高防治水作业的效果，满足矿井安全性生产的需要。

关键词：
安全生产
水害防治
水文地质
煤矿开采
防治水
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水害的防治一直是煤矿安全生产工作中的要点，需要矿企结合《煤矿防治水细则》中的要求，每三年进行矿井水文地质类型的修定，实现对水害事故的控制，降低经济、人员等方面的损失。在实际的水文地质分析中，要对矿井已有的地质及水文信息资料进行全面收集，有针对的设计地质勘测及调查工作，还要结合新的勘查数据进行整理分析，评价矿井当前的水文地质条件。最终，可以借助合理的防治水策略有效预防水害事故，发挥水文地质条件分析工作的价值。

1、采煤工程概况

以某煤矿的开采为例，其核定生产能力为2.8Mt/a，目前井田主采2#、4#、8#煤层；该矿的水仓容量为3500m3，内仓、外仓容量各为1550m3、1950m3，中央泵房布设有主排水泵（MD280-43×9)4台，承担矿区内的排水任务；参考2020年4月开展的水文地质检测工作，在基于水文地质类型报告落实对应的防治水策略后，截至目前无较大水害事故发展，不过随着该矿开采深度、范围的增加，受到地质环境变化的影响，需要进行三年一次的矿井水文地质条件确定，为水害的防治奠定基础[1]。

2、水文地质条件分析

结合实际勘察，参考《煤矿防治水细则》并应用“就高不就低”的原则，未来3年煤矿的2#、4#和8#煤层矿井水文地质条件为中等型，对详细项目分析进行如下阐述。

2.1 煤层的含水层及单位涌水量

2#煤层的充水顶板含水层为石炭系灰岩含水层、二叠系砂岩含水层。其中，二叠系含水层属碎屑岩类裂隙含水岩组，在进行含水层的抽水试验后，渗透系数在0.16～0.20m/d，富水性较弱、补给条件一般，同时单位涌水量经过探测显示基本抽干；4#受采掘影响含水层为山西组砂岩含水层，补给条件一般，有一定的补给源，结合钻孔抽水资料其单位涌水量为0.045L·s-1·m-1;8#煤层受采掘影响含水层为太原组灰岩含水层，补给条件一般有一定补给源，单位涌水量为0.077L·s-1·m-1。

2.2 周边老空水分布情况

在煤矿进行实地调查后，目前井田采空积水主要位于4#煤层，共两处采空积水区，2#煤层的采空积水区以疏排完成。具体而言：2#和4#煤层经过探测，其采空积水区的范围、积水量和位置都较为清楚，虽然煤层中含有采空积水区，不过距离井田未来的开采规划面较远且具有边界保安煤柱（40m），因此采空积水的隐患较小，同时周围煤矿对该矿的影响较小。8#经过探测采空积水相关信息基本清楚，采空区积水隐患较小。虽然采空区积水量及积水范围不会对采掘生产造成大的影响，但基于采空区积水具有动态变化的特点，仍需不断进行探放水工作[2]。

2.3 矿井涌水量及突水量

结合当前的矿井涌水量可以对未来三年的煤层矿井涌水情况进行预测。在2#煤层矿井中（+900水平），正常的矿井涌水量为12.5m3/h，最大涌水量为14.8m3/h。在突水情况调查中，结合资料显示井田中无突水问题发生。4#煤层矿井（+900水平）正常的矿井涌水量为12.11m3/h，最大涌水量为14.2m3/h，无突水问题发生。8#煤层矿井（+830水平）正常的矿井涌水量为80.98m3/h，最大涌水量为141.5m3/h，无突水问题。同时参考实际勘测数据，可确定矿井的涌水量在94.12～153.4m3/h之间。

2.4 开采受水害影响及防治水难度

2#煤层掘受水害影响，不过在井下涌水量有限下不威胁矿井开采安全，防治水中技术难度不高且易于开展。4#煤层未来三年无采掘活动，受水害影响小需要在防治水中做好排水系统维护。8#煤层受煤层顶底板含水层水害影响程度为简单，受采空积水区水害影响程度为中等，需要合理开展防治水工作并做好探放水工作。

3、防治水措施方案

在做好水文地质条件的了解后，既可以明确地质储量和完成水文预报，也能提高井下布置和防治水工作的质量，下面将结合上述水文地质信息，提出合理的防治水策略[3]。

3.1 防治水方向

结合地表水、煤层顶板砂岩水和大气降水对矿井生产的威胁较小，在实际的矿井生产中，需要关注8#煤层采空积水区以及上覆4#煤层采空积水区对安全开采的影响。具体需要在未来三年的开采中重点对2#、4#、8#煤层中的采空积水区进行位置、范围及积水量的探查，然后进行合理的探放工作。

3.2 防治水策略

3.2.1 加强超前探测工作

可以借助物探技术对开采区域进行水文地质勘探，例如三维地质勘探法、瞬变电磁法和无线电坑透法，其中顺便电磁法在应用中需要向地下发射脉冲磁场，借助不接地线圈对产生的涡流强度进行检测，进而基于涡流的衰减特征了解井下的地质水文情况。瞬变电磁法的原理可参考图1。

3.2.2 加强采空区探放工作

在邻近采空积水区进行煤矿开采时，需对积水区进行探放，落实“有疑必探”“有水必治”“先探后采”和“先治后采”的原则，确保采空积水区的探放具有合理性，同时落实“防水”“堵水”“疏水”“排水”和“截水”五项工作，确保防治水工作的有效性。

3.2.3 完善相关制度和重视教育

第一，在制度方面需要完善防治水相关的机构、制度，确保实际开展的各环节防治水工作有着制度的引导和部门的支持。一般要求对责任追究制度、激励考核制度及监管制度进行完善。第二，在管理教育方面，一方面需要对防治水策略、目标和价值进行宣传教育，另一方面要对员工综合素养、专业能力及岗位素养进行培训，进而不断提高防治水工作积极性、安全防护意识。

图1 瞬变电磁法的原理

3.3 防治水升级

借助信息技术的应用可以提高防治水工作的质量，例如可借助传感器技术对井下水位、水质、水温等参数进行收集，为管理人员的防治工作提供数据参考。同时，大数据技术也有着广泛应用，可以对海量的低下水文数据进行分析，能及时发现水害隐患。此外，遥感技术、无人机技术、人工智能技术和虚拟现实技术也在不断应用在防治水中，需要企业给予足够重视。

4、结束语

在了解煤矿水害的影响后，为了落实以人为本的安全开采原则，需要进行水文地质条件的分析。本文在了解具体的采煤工程信息后，对该矿主采的2#、4#、8#煤层进行了勘察分析，最终基于含水层、涌水量等方面的分析，可判定三煤层的水文地质条件均为中等；结合实际地质条件，可明确主要水患为采空积水区，可做好对应防治水措施的制定。当该煤矿充分落实上述防治水策略后，能支持当前的防治水工作，最终保障矿井实现安全生产。

参考文献:

[1]张波,蔡培,王刘文.某煤矿矿井充水因素分析及防治水措施建议[J].西部资源,2023(1):48-49+53.

[2]李晓伟.水文地质对煤矿防治水工作的价值分析[J].当代化工研究,2021(7):42-43.

[3]亓增刚,宋洪柱,刘慧.库车县金沟煤矿水文地质条件及防治水措施分析[J].煤炭与化工,2017,40(1):132-135.

文章来源:王运星.煤矿水文地质和防治水措施的分析[J].矿业装备,2023(12):136-137.