煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)淺析
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摘要：煤炭是我國最主要的能源，隨著煤炭的開采向地下更深處發(fā)展，開采區(qū)域的水文地質(zhì)情況，也越來越復(fù)雜。煤礦勘探工作中，如果不重視礦區(qū)的水文地質(zhì)情況，盲目地進行煤礦開發(fā)，會很容易出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，影響煤礦的安全開采，造成經(jīng)濟損失，嚴重的甚至危害工作人員的生命安全。因此，要提前做好預(yù)防工作，采取針對性的技術(shù)和措施，來減少煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。該文首先闡述了煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的危害，然后分析了導(dǎo)致煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的各種因素，最后探討了防治煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的技術(shù)與措施。
關(guān)鍵詞：煤礦；水文地質(zhì)災(zāi)害；防治；技術(shù)；措施長期
以來，我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，都離不開各種能源的支撐，尤其是煤炭，其作為最主要的能源，更是發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。然而，隨著煤炭的開采向地下更深處發(fā)展，煤炭開采區(qū)域的水文地質(zhì)情況也越來越復(fù)雜。煤礦勘探工作中，如果不重視礦區(qū)的水文地質(zhì)情況，忽視地下水的分布、體量、流向等情況，盲目地進行煤礦開發(fā)，會很容易出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，影響煤礦的安全開采，給國家造成經(jīng)濟損失，甚至?xí)：ぷ魅藛T的生命安全。因此，必須要未雨綢繆，提前做好預(yù)防工作，采取針對性的技術(shù)和措施，最大限度地減少煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，杜絕出現(xiàn)重大煤礦事故，保障煤炭生產(chǎn)的安全、平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展[1]。
1煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的危害
1.1引發(fā)煤礦安全事故
在煤礦的安全事故中，80%以上的事故發(fā)生的原因，都是因為煤礦發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，進而導(dǎo)致出現(xiàn)淹井、塌井等安全事故，甚至?xí)斐扇松韨鍪鹿省?.
2影響煤礦開采的進度
煤礦如果發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，地下水會大量匯集，進入采掘工作面，如果出現(xiàn)排水困難，會引起煤炭開采工作環(huán)境的急劇惡化，導(dǎo)致煤炭開采工作的暫停，進而影響整個煤礦開采礦工作的進度。
1.3降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益
煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，會造成煤礦生產(chǎn)設(shè)施的損壞，危害工作人員的人身安全，加大煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此會給煤礦企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟損失，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益[2]。
1.4破壞煤礦所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境
如果發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害的煤礦處于巖溶充水礦床的地區(qū)，如果為了防治礦井被水淹而向外排水，大量的泥沙會隨著水流一起排出溶洞，排水的時間如果太久，泥沙大量流走，會導(dǎo)致溶洞出現(xiàn)坍塌，破壞煤礦所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
2導(dǎo)致煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的因素分析
導(dǎo)致煤礦發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害的因素，主要有以下3種。
2.1煤礦地基穩(wěn)定性差
煤礦建設(shè)在地面上，地基的穩(wěn)定性至關(guān)重要，是保障煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。由于軟土抗水流侵蝕的能力較強，受地下水的影響較低，因此在通常情況下，都會選擇軟土來建造煤礦的地基。雖然建造煤礦地基的軟土，具有良好的抗水流侵蝕能力，但是它也有缺點，如硬度不足，在穩(wěn)定性方面不如其他材料。由于軟土的小孔中仍存在水壓力，影響煤炭地基的穩(wěn)定性。
2.2地下水的過度開采
我國的地下水資源是有一定限度的，并不是取之不盡、用之不竭的。地下水的過度開采，是煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個重要因素。煤礦所在地區(qū)，如果人們對地下水過度開采，會使煤礦的地下水位出現(xiàn)下降，導(dǎo)致地下礦層空間出現(xiàn)壓力變小的情況，在嚴重的情況下，會導(dǎo)致煤礦出現(xiàn)塌陷的地質(zhì)災(zāi)害。
2.3煤礦地下水平衡失效現(xiàn)象
我國的國土面積達960萬km2，地域非常遼闊。不同的地域，具有不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、不同的水文條件。當(dāng)來自不同地域的水流匯集到一起之后，水流的速度會不斷加大，水流的動力也會漸漸增大，當(dāng)水流的動力不斷增大，達到一定的數(shù)值時，就會發(fā)生水平衡失效的現(xiàn)象，會導(dǎo)致礦物層的穩(wěn)定性失調(diào)，進而引發(fā)煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
3煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)
3.1伽馬射線技術(shù)在煤礦水文地質(zhì)勘探中，主要的探測目的，就是確定勘探地區(qū)的地質(zhì)狀況，并掌握勘探地區(qū)的水文特征，然后根據(jù)此地區(qū)的地質(zhì)狀況、水文特征，采取科學(xué)、有效的對策，進而降低此地區(qū)煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率，保證煤礦開采的安全。利用伽馬射線技術(shù)，對煤礦的地質(zhì)層進行細致的掃描，同時借助計算機成像軟件，可以確定不同的地質(zhì)層中含水量的多少，進而可以比較精確地找到水源。伽馬射線技術(shù)具有很多的優(yōu)勢，設(shè)備操作比較簡單，不受煤礦地質(zhì)環(huán)境的影響，尤其在斷層帶和裂隙帶等比較特殊的煤礦地質(zhì)環(huán)境下，可以得到重要的應(yīng)用。
3.2鉆孔透視技術(shù)
鉆孔透視技術(shù)的工作原理，針對不同的巖層結(jié)構(gòu)，無線電波會出現(xiàn)不同的透視效果、反射效果，進而勘探到巖層中存在的溶洞或者含水層。在不同的介質(zhì)中，無線電波具有不同的傳播系數(shù)，如果勘探的巖層中存在含水層，無限電波的頻率就會出現(xiàn)波動。當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時，接收裝置可以采集電磁波的各項數(shù)據(jù)，并根據(jù)電磁波的頻率、振幅進行定量的分析，從而判定巖層是否存在溶洞，以及溶洞和通道的具體位置，分析出煤礦層的地質(zhì)狀況、水位狀況，從而為煤礦的安全生產(chǎn)提供參考。
3.3流量測井技術(shù)
流量測井技術(shù)的特點是簡單方便，容易操作，能夠節(jié)約測量資源，因此其應(yīng)用非常廣泛。利用流量測井技術(shù)，可以勘探煤礦的水文地質(zhì)狀況，在煤礦不同深度的界面上，根據(jù)斷面的流量不同，可以探測不同深度水層的高度、水位，以及滲透性系數(shù)、煤礦層的含水層、隔水層，都可以得到精確的判斷。對于煤礦層的水文動力特性、水位地質(zhì)狀況，運用流量測井技術(shù)，都可以精確地反映出來，因此對防治煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害工作發(fā)揮了很好的作用，取得了令人滿意的應(yīng)用效果。多種物探方法組合開展勘察的技術(shù)適用于山區(qū)復(fù)雜地形，而且不會破壞地表植被[3]。
4煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
4.1重視煤礦的防治水工作
在建設(shè)的過程中，要重視礦井的防治水工作，建立專門的水文地質(zhì)機構(gòu)，加強對防治水技術(shù)人員的培訓(xùn)，不斷提升防治水隊伍整體的專業(yè)技術(shù)水平。對近年來發(fā)生的煤礦重大水害事故，進行細致的調(diào)查研究，分析其發(fā)生的原因，歸納出里面的規(guī)律，并總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)，做好未來煤礦開采中水文地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作。隨著煤炭開采層向地下的加深，煤礦的水文地質(zhì)條件會越來越復(fù)雜。因此，在實際的煤礦開采作業(yè)過程中，必須樹立安全第一的思想認識，工作中要采用最先進、最安全的作業(yè)方法。此外，在煤礦開采作業(yè)中，應(yīng)做好煤炭開采設(shè)備日常的維護、保管工作，注意空氣流通，做好井下通風(fēng)，培訓(xùn)井下作業(yè)人員掌握各種危害的預(yù)防措施，以及危害發(fā)生后如何緊急處理，最大限度地防范煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[4]。
4.2重視煤礦水文觀測工作
煤礦地面塌陷的形成，與礦區(qū)的巖溶地質(zhì)條件、采空區(qū)，以及地下水等，關(guān)系密切[5]。為了更好地防治水文地質(zhì)災(zāi)害，實現(xiàn)礦區(qū)防治水的目的，就要重視煤礦水文觀測工作，掌握煤礦所在地的詳細的水文地質(zhì)資料，對煤礦資料進行調(diào)查、搜集，核查、統(tǒng)計，并進行詳細記錄，不斷掌握詳細的水文地質(zhì)資料，并充分考慮煤礦所在地的氣象、降水量分布，以及補給排泄等影響因素，制定詳細的礦山防治水措施。在礦區(qū)的內(nèi)部，要利用先進的技術(shù)，科學(xué)、合理地設(shè)置水文觀測孔的位置，對煤礦所在地的水壓、水位，以及水量的變化，進行科學(xué)、嚴密的監(jiān)測、觀察，并根據(jù)檢測到的大量數(shù)據(jù)，總結(jié)出其變化的規(guī)律。礦井涌水量的數(shù)據(jù)，也是觀測一個要點，要重點進行監(jiān)測，并總結(jié)礦井涌水量隨季節(jié)變化的規(guī)律。同時，對礦坑排水的監(jiān)測，也要重視起來，對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)資料，及時地進行整理，如果發(fā)現(xiàn)異常，及時采取科學(xué)、合理的應(yīng)對措施，消滅安全隱患，以避免煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
4.3做好煤礦水文地質(zhì)勘探工作
煤礦水文地質(zhì)勘探工作是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為煤礦資源的正常開采、井下水的治理，以及為煤礦建設(shè)、防治水患，都提供重要的參考依據(jù)。水文地質(zhì)勘探工作可以為煤礦井下作業(yè)的順利開展提供科學(xué)的預(yù)判。通過對水文地質(zhì)勘探，可以確定煤礦地下水位的狀況，對存在的井下涌水隱患進行及時排除，避免發(fā)生嚴重的涌水事故。為了避免煤礦開采的過程中發(fā)生水文地質(zhì)災(zāi)害，在煤礦進行開采之前，要對煤礦所在地的地下水源分布情況，進行認真、細致的勘探，掌握煤礦所在詳細的水文地質(zhì)資料，為設(shè)置礦井工作面、巷道的布置位置，提供科學(xué)的依據(jù)，預(yù)測可能引起煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的問題，并提前做好應(yīng)對預(yù)案，從而有效確保煤礦開采作業(yè)的安全，最大限度地避免安全事故的發(fā)生。
4.4做好井下防探水措施
井下探水是做好礦區(qū)治水工作的重要環(huán)節(jié)。要嚴格遵守探水原則，有疑必探，先探后掘，充分做好安全評估工作，并采取針對性的安全措施。對井下探水突發(fā)事故，提前做好應(yīng)急預(yù)案，并加強日常演練，積累經(jīng)驗。一旦出現(xiàn)水文地質(zhì)災(zāi)害，能夠反應(yīng)迅速，及時地處置，將水文地質(zhì)災(zāi)害的危害程度降到最低。礦區(qū)如果在地?zé)崽?，有控?zé)釋?dǎo)水構(gòu)造，地溫場溫度從斷裂帶向外逐漸降低[6]。要根據(jù)煤礦所在地的實際情況，每年在雨季到來之前，對礦井防治水工作，進行全面、細致的排查，如果排查出安全隱患，采取針對性的整改措施，將水文地質(zhì)災(zāi)害的隱患及時地消滅掉，以保障煤礦開采作業(yè)的安全、順利開展。
5結(jié)語
綜上所述，煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害具有很大的危害，通過對導(dǎo)致煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的因素進行分析，充分利用現(xiàn)有的技術(shù)條件，利用伽馬射線技術(shù)、鉆孔透視技術(shù)、流量測井技術(shù)、地震勘探技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)，并采取有效的措施，重視煤礦水文觀測工作，做好煤礦水文地質(zhì)勘探工作，做好井下防探水措施，結(jié)合煤礦的實際情況，科學(xué)、合理地做好煤礦水文地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作，保障煤礦工作人員的生命安全，提升煤炭開采作業(yè)的安全性，促進我國煤礦行業(yè)的可持續(xù)、健康、平穩(wěn)發(fā)展。
參考文獻
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作者:張尚旺 單位:兗礦東華建設(shè)有限公司地礦建設(shè)分公司
