采矿工程对矿井水文的影响与防治水对策研究

杨学峰

摘 要：采矿工程已经成为我国现代煤矿企业主要开采形式，采矿工程对矿井水文地质条件有一定的影响，可促进矿井区域的安全与效率提升，但是在采矿工程中也需要注意对防治水对策的研究。由于地质构造因素很有可能引发煤层顶板突水、层间滑动构造会引起导水现象、断层活化会引起煤层顶板突水等情况，因此对采矿工程仍需要进行防治水控制，本文针对采矿工程对矿井水文的优劣影响进行分析，并结合实际地质条件的影响情况进行防治水对策研究。

关键词：采矿工程；矿井水文；地质条件；优劣影响；防治水对策

采矿工程对矿井水文有着优劣两面的影响关系，为了更好的促进采矿工程对矿井水文地质条件以优势影响状态持续发展，就需要对恶劣影响加以控制，如何才能够有效控制恶劣影响，则需要结合实际影响因素以及矿井水害发生原理进行综合分析，对主要的影响因素进行针对性的解决对策分析，提高防治水对策的科学性与有效性，推动矿井开采安全进行，促进煤矿企业顺利发展，为社会、生活创造更好的经济效益与生活条件。

一、采矿工程对矿井水文的影响

采矿工程施工过程中对矿井水文质地条件勘查必须要做到准确、真实、可靠的要求，采矿工程对矿井水文的影响存在很多的优势，如：在采矿施工中能够降低部分结构的地下水位，进而可使得防水煤柱所影响的煤炭被有效开采，可大大促进每层深度的加深。采矿工程对煤顶板砂岩层面的水源也与也有一定的影响，能够使得水源逐渐疏干，有效减少矿井水害事件发生几率；采矿工程能够起到降低水位的作用，减少矿井作业过程中突发水害现象。

虽然采矿工程对矿井水文地质条件有比较乐观的影响，但也存在不良的影响现象，比如：采矿工程对地下水位产生影响时，也很容易增加井壁的竖向压力，当竖向压力超出正常标准后，会发生井壁裂隙现象；采矿工程若是只顾大面积开发，就会直接造成矿区塌陷、地表移动等情况发生，水患也会借机而生；在采矿的影响下，很多没有水源流动的层间也会出现导水情况，进而使得水患发生渠道增多等，结合以上采矿工程施工对矿井水文地质条件影响的优劣分析，在采矿工程启动前一定要对地下水位进行科学监测，采用有效的科学防治措施，对各类水害事件进行针对性的应对策略制定。要做到“以预防为主、先探后采”的原则，并在实际行动中以安全第一、质量文本的理念加强对采矿工程防治水措施应用。

二、影响因素

1、地质构造因素对煤层顶板突水造成的影响

综合考虑煤层顶底板岩性和赋存条件等因素的影响，采矿工程建设中矿井充水水源一般包括煤顶砂岩水、底板砂岩水和侏罗系蒙阴组砂岩（红层）水，而给开采工作带来最大隐患的是煤层顶板与底板的砂岩水，容易引起突水事故发生。褶皱和断裂等地质构造，直接影响地下裂隙含水空间和汇水条件，如存在良好裂隙含水空间和汇水条件，则易导致煤层顶板冒裂带内存在水体，从而易诱发开采工作面吐水事故发生。

2、层间滑动构造与导水的关系

层间滑动是指岩层在重力和地质应力双重作用下，沿某些岩层界面和层理面发生下滑的地质现象。层间滑动地质构造对矿井水文的影响主要体现为：由层间滑动所引起的“沉顶”“二合顶”现象及煤刺、煤脉、煤楔、煤包等影响煤层的结构，破坏煤层顶板和底板完整性；由于层间滑动可导致煤层厚度发生变化，甚至会形成无煤带，这会给回采工序带来很大困难；靠近界面的软岩层是滑动构造发育段，且软岩层具有良好的隔水性能，当硬度差别较大的岩层相接触时，层间滑动发生导致软岩层完整性受到破坏，降低隔水性能，使得不导水层面变得导水，诱发突水事故。

3、断层活化对煤层顶板突水的影响

当工作面是沿着断层水平方向开展时，由于开采工作时断层附近岩层移动相对平衡，断层受开采活动影响较小，活化程度较小，不易发生红层突水，当工作面是沿着断层垂直方向或近于垂直方向推进时，开采活动过程中断层附近覆岩移动不均匀，导致断层活化程度较大，则容易引起红层突水现象发生；断层与工作面位置相同时，不同形式的断层受到开采活动影响也不同，一般是正断层、倾角大的断层、切穿整个工作面的断层及落差较大的断层受影响更大一些，其断层活化程度也更大，使得容易发生红层突水现象；离切眼远的断层比离切眼近的断层受到开采工作影响更大，离切眼远的断层活化程度更大，容易发生红层突水现象。

三、防治水措施

1、流量测井法测定砂砾层渗透系数

要想制定出科学的防治水方案，首先要得到精准的砂砾层滲透系数。要改善勘测水文地质的方法，而流量测井法广泛应用，使得勘测工序更加全面、科学，从而使求取砂砾层地层中各分层渗透系数更加精确。开采工作前，先进行勘测工作，用多功能流速仪测量矿井水流速度。井下每1m都设立一个测点，并保持反复测量，重复测量值之间偏差不能超过5%。每一个测点流速值就是用该点测量值与包网过滤器内截面积相乘。自然状态下各含水层之间在轴向方向上孔内水量交换量需在注水前测量，然后将测量的数据与水头抬高值结合，就可计算得到各层渗透系数。

2、首采面水患研究及防治水措施

分析研究首采区及首采面地质与水文地质资料，发现其中首采面存在水患，同时分析探讨涌水形式、涌水量对工作面影响，为有效制定防治水措施提供科学依据。防治水措施如下：a）完善对地下水位监测的系统，构建包括奥灰、红层下段、第四系下组等水位动态监测系统，同时安装相应科学设施设备，实现全面化、精确化、智能化监测，密实相关地质孔，防治钻孔导水；b）开采工作前，探测红层水孔流量，避免回采过程中红层向工作面涌水，加强覆岩导水裂隙高度探测工作，监测矿井土质压力，综合分析采矿活动时井下土质应力情况，制定工作面初次来压步距。

3、底板突水研究及防治水措施

需完善对煤层赋存条件及开采水文地质条件的研究工作。主要勘测对象包括十灰岩、十四层灰岩和奥陶系灰岩，主要勘测内容包括水文地质特征、水位、富水性和不同岩层之间的联系。根据勘测信息，制定出科学合理的防治水措施，保证采矿工程安全进行。

按相关要求，如煤层顶板导水裂隙范围内有含水层，则要先防探顶板水，在煤层冒落带范围内开采时，放水孔布设要结合实际地质构造情况，尽量分布在疏水效果较好的区域，当开采活动已进入到断层、破碎带或裂隙发育地段时，先超前探水和打钻放水，保证施工安全；如某个层面水压久疏不降甚至水量越疏越大，则必须查找附近给水通道。疏水降压要合理，将水压降至安全线以下即可，在计算突水系数时，要综合考虑该地带煤层实际情况、十四灰最小实测层间距、有无断裂构造破坏及开采活动对底板的破坏深度；改善奥灰水的基本措施是“避”和“堵”，对可能出现的奥灰出水点或补水通道，在经过勘测明确后，可选择不触动煤岩柱，或注浆封堵，实施过程要确保安全可靠、技术可行，并考虑综合经济效益。

参考文献：

[1] 王金玲，龙振华，丁雨恒.水利工程对环境的影响与防治对策研究[J].湖北水利水电职业技术学院学报，2012，21（1）.

[2] 尹武平.协庄煤矿水文地质特征及防治水措施研究[J].地球，2016（3）.