矿井水害的成因及其防治方法

摘  要：我国的煤炭资源丰富，但随着煤炭工业的不断发展和开采技术的不断更新发展，矿井水害问题也逐渐显现出来，且呈逐年递增的趋势，成为煤矿安全生产的重要隐患。文章对矿井水害的类型做了详细阐述，并对矿井水害产生的原因和防治措施进行了重点分析。

关键词：矿井水害;煤矿安全;水害防治

中图分类号：TD745         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）01-0131-02

Abstract： China is rich in coal resources， but with the continuous development of the coal industry and the continuous update and development of mining technology， the problem of mine water damage has gradually emerged， and the trend is increasing year by year， becoming an important hidden danger of coal mine safety production.In this paper， the types of mine water hazards are described in detail， and the causes and prevention measures of mine water hazards are analyzed emphatically.

Keywords： mine water damage; coal mine safety; water damage prevention

前言

我国作为世界上主要的产煤和用煤大国，大量的煤炭开采导致我国煤矿灾害事故频发，在此之中矿井水害事故占很大比例。由于我国复杂的煤田水文地质条件和老矿区的深部开采，导致水害事故发生的几率不断上升。到目前为止，矿井水害已造成了大量的人员、物质和经济的损失。所以深入了解矿井水害发生的原因是科学开展煤矿水害防治工作的重要组成部分。

科学合理的划分矿井水害的类型为煤矿制定中长期煤矿安全开采提供了重要依据。由于矿井水害在宏观局面较为严重，所以我们要从多角度划分矿井水害类型，以此来推动我国矿井水害防治工作的深入发展。

就目前来看，根据矿井水害的特征、基本要素、属性等具体信息表征方面处理划分较为不充分，在指导矿井水害方面工作有较多的缺陷。

1 矿井水害类型及成因

1.1 大气降水性水害

此类水害的水源为大气降水，当发生降水时，地表水水位发生增长，当井口地势低于地表水水位时，水源会由井口、断层带等途径涌入井下，造成矿井水害的发生。

1.2 地表水倒灌充水水害

地表大型水体（江河、湖泊、池塘、水库、沟渠、塌陷区积水等）的分布一般较为集中，水量较大，在煤层开采时，会对煤层顶板的岩层产生一定的破坏，使煤层与地表水体之间发生水力联系，由裂隙、断层或塌陷区渗入井下，造成较为严重的水害事故。

1.3 地下水源性水害

由于充水含水层的介质特征可以形成松散岩层的孔隙充水、可溶岩的岩溶充水;含水层的水利特征的不同，地下水源性水害又可以分为潜水性水害、承压性水害和上层滞水水害。

1.4 顶板砂岩及其松散层孔隙水透水水害

孔隙水害是以第四系松散层孔隙水为主要水源，此类水源因为第四系底部隔水层的存在一般不会形成水害，但是在煤层开采前对矿区水文地质条件调查研究的疏忽，没有留设足够的煤岩柱，或在开采工作时工作面冒落裂隙导通含水层造成较为严重的水害事故。

1.5 废弃小煤窑及老矿井采空区水溃水水害

在已经采掘的旧巷和空洞内，往往会存有大量积水（称为“老空水”或“老窑水”），当煤层开采揭露或扰动积水区时可能会导致突水事故的发生。在煤矿开采方式开始转入深部开采与下山开采时，矿井水文地质条件变得更加的错综复杂，于是更加容易引起老空水水害事故的发生。老空水的水压较大，所以当后期的一系列工程在碰触到水体或水体边缘时，老空水会凶猛的涌入井下，破坏性巨大，具有突发性的特点。而且老空水的pH值较低，呈现酸性状态，其对井下的金属支架、轨道、钢丝绳、运输工具等金属设备有腐蚀作用。

1.6 主采煤层底板高承压灰岩岩溶水突水水害

煤矿进行開采作业时，煤层采动会造成上层岩层垮落，导水裂隙带新增破裂断层与顶板含水层水发生联系，从而引发顶板水害事故的发生。底板石灰岩含水层对煤层底板产生水害威胁，石灰岩层包括底板厚层寒武系、奥陶系及石炭系太原组石灰岩含水层。由于石灰岩容易发生岩溶，且水压较大，煤层开采影响范围波及下部石灰岩含水层[2]，易造成严重突水事故。

1.7 导水通道水害

导水通道作为矿井突水的必要条件，我们也可以把不同种类导水通道引发的不同类型的水害进行分类，其中由天然导水通道引发的矿井水害类型包括：地震通道型水害、窄条状隐伏露头通道型水害、点状岩溶陷落柱通道型水害、面状裂隙网络通道型水害与线状断裂（裂隙）带通道型水害。此外由于人为通道引发的矿井水害类型包括：封孔质量不佳钻孔通道型水害、顶板抽冒带通道型水害、顶板垮落裂隙带通道型水害、地面岩溶塌陷带通道型水害、底板地下水导升带通道型水害、底板矿压破坏带通道型水害、顶板切冒裂隙带通道型水害[3]。

1.8 钻孔水害

煤层在开采时钻井与已有的供水井等钻孔可能会导通含水层从而引发突水威胁，同时封闭不良钻孔也会导致突水事故的发生。

2 矿井水害发生的预兆

2.1 挂红

在煤层或岩层裂隙的表面出现暗红色的水锈，这种暗红色水锈的出现是将要发生矿井水害的预兆之一。

2.2 煤壁变冷

煤壁变凉，给人一种阴冷的感觉，这是由于工作面可能发生大量积水，使得温度降低。这也是发生水害威胁的征兆。

2.3 挂汗

在煤壁或者岩壁上出现水珠的凝结，这是巷道接近积水区的表现，但是我们根据挂汗现象不能完全判定巷道一定接近积水区，因为空气在遇到低温的煤壁时也会出现挂汗现象，此时我们可以往里剥去薄薄的一层，看看新的面是否也有潮气，如果有的话，我们就可以认为这是透水事故的预兆。

2.4 水叫

若在采煤工作面听到类似于“吱吱”的水响声，那说明我们可能已经十分接近高压积水区，这也是水害发生的预兆之一。由于此时可能临近高压积水区，情势比较危险，所以我们需要做到及时确认并且做好紧急撤离的预案。

2.5 渗水

煤层或岩层裂隙出现渗水现象，说明我们已经临近积水区，如果水质干净，表示距离积水区较远;如果水质浑浊，则表示距离积水区较近;如果水质浑浊且发臭，这说明此处距离老空水较近。

2.6 有害气体增加

若工作面内出现有害气体增加的现象，这同样也是接近积水区的标志，因为积水区会向外散发二氧化碳、瓦斯与硫化氢等有害气体。

此外，顶板淋水变大，煤层变潮、变暗，底板鼓起，巷道出现大量雾气等现象也是矿井水害发生的预兆。

3 防治方法

（1）针对天然充水水源造成的水害威胁，我们应建立防范暴雨、洪水水害事故的机构和机制，建立暴雨、洪水等可能引发淹井紧急情况下的井下人员及时撤出机制[4];查明矿井内是否存在直达地表大型水体的断裂构造、隔水地层与煤层分布特征、隔水性能、查明煤层采动对地表水体的影响并采取防控、合理留设防隔水煤岩柱、废弃煤矿井口封堵。

（2）对于煤层与含水层相对位置产生的水害威胁，我们需要进行断裂带发育空间范围综合确定、防隔水煤岩柱留设、加固隔水底板与局部底板改造、利用改造切割分块治理与留设防水岩柱、构筑防水闸墙实行分区隔离防治、建立防排系统、采用注浆法切断该水力联系、防渗堵漏查明周边含水层富水性及其与开采区域的水力联系、疏干开采或顶板帷幕注浆、带压开采与疏水降压。其中疏水降压的防治水技术是通过对充水含水层中的水进行提前预疏干或疏降水压的方法使含水层水压处在受控的条件下，从而削弱高水压对隔水岩层的破坏，进而减小或者直接消除充水含水层对矿井生产与建设的安全威胁。

（3）对于导水通道来说我们可以使用注浆技术和合理的留设防隔水煤柱来避免危险的发生，并且合理的利用注浆技术还可以使矿井工作的超负荷运转工作承载承压能力大大增强，从而可以大幅度的提高井下工作的质量和效率，同时注浆技术还可以对巷道围岩的破碎处进行加固，进而延长井巷的使用年限。

（4）强化水文地质工作的监测工作，我们需要查明矿区内各个含水层的水资源的赋存状态以及它的变化规律与空间的分布，弄清矿区内含水层、隔水层与煤层的空间关系，评估煤炭开采对矿区内水系统的影响，从根本上降低水害发生的几率。

（5）煤矿企业自身要提高防灾意识，工作之前要积极搜集矿井水文和地质构造的信息，结合实际提出预防方法，在企业当中建立健全岗位责任追究制度、投入保障以及措施的落实，只有这样才能够将水害事故的发生有效的遏制[5]。

总之，我们要秉承“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，超前开展探放水，强化水文地质工作的监测工作，避免水害事故的发生。

4 结束语

我国矿井水害现象较为普遍，我们需要加大对矿井水害的防范力度，重视煤矿安全问题。我们要根据矿区内详细的水文地质情况来预测可能会发生的矿井水害类型并及时提出防治手段，做到防患于未然。另外我们还要提高防灾意识，加强防灾治灾的能力。从而让煤矿更加安全高效的生产，实现煤矿的健康发展。

参考文献：

[1]隋旺华，王丹丹，孙亚军，等.矿山水文地质结构及其采动响应[J].工程地质学报，2019，27（1）：21-28.

[2]武强，崔芳鹏，赵苏启，等.矿井水害类型划分及主要特征分析[J].煤炭学报，2013，38（4）：561-565.

[3]崔芳鹏，武强，林元惠，等.中国煤矿水害综合防治技术与方法研究[J].矿业科学学报，2018，3（3）：219-228.

[4]缪协兴，王长申，白海波.神东矿区煤矿水害类型及水文地质特征分析[J].采矿与安全工程学报，2010，27（3）：285-291，298.

[5]鄭存良.东庞矿特大突水灾害治理[J].中国煤炭，2004（11）：5-7，11.