煤礦水害防治方法

我國自20世紀70年代以來，煤礦防治水主要遵循“預防為主，防治結合”的原則，以查清水文地質條件為基礎，因地制宜。針對不同的水害類型，采取不同的防治措施，防治水方法多種多樣，有疏、有堵、有疏堵結合。在煤礦水害防治工作中堅持“預測預報，有疑必探，先探後掘，先治後采”的16字方針，並根據礦井水害實際情況制定相應的“防、堵、疏、排、截”綜合防治措施(鐘亞平，2001;趙鐵錘，2007)。

在突水機理的研究上，先後提出了“突水系數”、“等效隔水層”和底板隔水層中存在“原始導高”等概念，認為底板突水機理是含水層富水性、隔水層厚度及其存在的天然裂隙、水壓、礦壓等因素的綜合作用結果。在底板突水預測方面，模式識別方法、隨機信息方法和脆弱性指數法等新方法得到了很好的應用(武強，2006，2007a，2007b，2009;靳德武，1998)。

在疏水降壓方面，有地表疏幹、井下疏幹，也有井上、井下聯合疏幹。疏水降壓是我國礦井防治水害的主要技術措施。國內除普遍采用經常性疏幹排水外，還先後進行了峰峰礦區和淄博礦區的薄層灰巖水的疏幹，和降壓及邯鄲礦區的疏幹工作程序和疏幹勘探方法。

在註漿堵水方面，堵水截流是我國礦井防治水害的重要方法。在靜水與動水條件下註漿封堵突水點、礦區外圍註漿帷幕截流等都有比較成熟的方法和經驗。焦作、峰峰、煤炭壩等礦區都進行過這類工作，特別是成功封堵開灤範各莊礦特大型突水。

此外，鉆探技術的提高、綜合立體勘探方法的采用、計算機技術的應用及各類軟件的開發，對定量研究煤礦突水條件起到了重要推動作用。

1.井下防水煤(巖)柱留設

在水體下、含水層下、承壓含水層上或在導水斷層附近進行采掘工程時，為了防止地表水或地下水突水、潰入工作地點，需要合理留設壹定寬度或高度的防水煤(巖)層不采動，這部分煤(巖)層稱為防隔水煤(巖)柱或防水煤(巖)柱。其中有斷層防水煤(巖)柱，井田邊界煤柱，上、下水平(或相鄰采區)防水煤(巖)柱，水淹區防水煤(巖)柱，地表水體防水煤(巖)柱和沖積層防水煤(巖)柱六種類型。

2.井下探放水技術

井下探放水系指礦井在采礦過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面頂底板、側幫和前方的含水構造(包括陷落柱)、含水層、積水老窯等水體的具體位置、產狀等，其目的是為有效地防治礦井水害做好必要的準備(劉洋，2008)。

3.疏水降壓技術

疏水降壓是指通過疏幹使煤層底板含水層或煤系地層含水層水壓降低至采煤安全水壓。疏水降壓工程系統包括:排水工程、排水設施和疏水工程3部分［1］。開灤趙各莊礦就是通過制訂合理的疏水降壓開采方案，實現了在受底板高壓奧灰水威脅下安全帶壓開采，取得了巨大的經濟和社會效益。

4.註漿堵水技術

註漿堵水技術是煤礦防治水最重要的手段之壹，主要應用於井筒掘鑿前的預註漿、成井後的壁後註漿、堵大突水點恢復被淹礦井、截源堵水減少礦井湧水、井巷堵水過含水層或導水斷層。如皖北礦務局任樓礦1996年3月4日發生的陷落柱特大突水，高峰期突水量達576m3/min，在陷落柱內煤底合適層位采用註漿堵水技術成功堵水(趙鐵錘，2007)。

5.帶壓開采技術

所謂帶壓開采就是煤層底板受承壓水威脅，充分利用煤層底板至承壓含水層間隔水層性能，在不采取，或在國家經濟、技術條件許可情況下采取某些技術措施後，實現安全采掘的壹種綜合性防治水技術。近幾年該技術在我國進行了較為廣泛而深入的研究，取得了顯著成績［11］。

6.防水閘門和水閘墻

防水閘門和水閘墻是煤礦井下防治水的主要安全設施。水文地質條件復雜或有突水淹井危險的礦井，在井下巷道設計布置中，要建立健全隔離設施，在適當地點預留防水閘門和水閘墻的位置，井底車場周圍要設置防水閘門;在其他有突水危險的地區，只有在其附近設置防水閘門等防水隔離設施，實現分區隔離後，方可進行采掘活動(王歆效等，2007)。

7.礦井防、排水技術

煤礦在開采過程中，不可避免地要接近、揭露或破壞含水層(體)。含水層(體)內的水會因失去原有的平衡條件而湧入采掘工作面，進而造成水害事故。為保證煤礦的安全生產，設置相應的防、排水系統是十分必要的。礦井防、排水技術主要包括:地面防水、井下防水和礦井排水3個方面。如山東華源“八壹七”潰水淹井事故，雖由暴雨引起，但也暴露出煤礦在地面防水方面存在的突出問題。

8.煤層采煤前方小構造預測的ANN技術

小構造是指斷距小於5m的小斷層或壹些發育規模較小的裂隙、溶隙。在礦井生產過程中，這些小構造對工作面回采和巷道開掘具有極大的影響，在礦井防治水工作中具有重要地位。針對現行巷道開采過程中小構造預測方法的不足，將ANN技術引入到煤礦巷道掘進前方的小構造預測方法中，開展了礦井小構造預測預報的新方法研究(武強，2007c)。

9.含水層改造與隔水層加固技術

該技術是20世紀80年代中後期發展起來的壹項註漿治水方法。當需采用疏水降壓方法實現安全開采，但疏排水費用太高且浪費地下水資源時，宜采用含水層改造與隔水層加固的註漿治水方法。它主要針對煤層底板水害的防治，采用註漿措施改造含水層或加固隔水層，使其變為相對隔水層或進壹步提高其隔水強度(武強，2005)。該技術是防治底板水害較為有效的實質性措施之壹，山東肥城礦區曾成功應用這項技術。

10.可視化地下水模擬評價軟件系統(Visual Modflow)與礦井防治水

Visual Modflow是目前國際上流行且被各國同行壹致認可的三維地下水流和溶質運移模擬評價的標準可視化專業軟件系統。它在礦井防治水工作中可以進行任意水均衡域的均衡研究，幫助用戶直接確定回采煤層頂、底板或側向補給水源的補給方式、補給大小及補給水源的水質情況等。此外，它還可以預測礦區導水斷裂構造可能誘發的突水事故的突水量大小，這壹點在礦區導水內邊界的防治水工作中具有十分重要的實用價值(武強，2005;董東林，2009)。

11.華北型煤田立體充水地質結構理論

該理論是武強於2000年首次提出。由各種類型水力內邊界溝通而形成相互間存在密切水力聯系的多層含水層組立體充水地質結構，是華北型煤田的主要礦床水文地質特征，也是建立該類型煤礦井充水水文地質立體概念模型的基礎。內邊界是煤礦井立體充水地質結構理論的核心，對內邊界系統進行深入地綜合研究是解決華北型煤田底板巖溶突水難題的關鍵。據內邊界在空間展布的幾何形態特征所劃分的4種基本類型和各種組合類型，對認識煤礦井水文地質條件復雜程度和采取科學合理的防治水對策方案均具有極其重要的理論指導意義和實用價值(武強，2000)。

參考文獻

董東林，王煥忠，武彩霞等.2009.斷層及滑動構造復合構造區煤層頂板含水層滲流特征及突水危險性分析.巖石力學與工程學報，28(2):373～379

國家安全生產監督管理總局，國家煤礦安全監察局.2009.煤礦防治水規定.北京:煤炭工業出版社.1～80

華解明，傅耀軍，白喜慶.2006.我國煤礦區水文地質勘查與環境地質評價現狀及發展趨勢.煤田地質與勘探，34(3):40～43

靳德武，馬培智，王延福.1998.華北煤層底板突水的隨機信息模擬及預測.水文地質工程地質，26(6):36～39

李文鈞，郝平.1997.大同地方煤礦水害現狀及防治技術.山西煤炭，17(5):61～64

劉洋.2008.煤礦防治水工作的重要性.改革與探討，(27):99

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王劍峻.2008.礦井突水案例分析及帶壓開采分區.中國礦山工程，37(5):39～41

王歆效.武強.2007d.“治”水訪國家煤礦安全監察局水害防治專家組組長武強.現代職業安全，10(74):20～21

武強，董東林，錢增江等.2000.試論華北型煤田立體充水地質結構理論.水文地質工程地質，(2):47～49