Analysis on the New Problems in Coal Mine Waterproofing Work
何银岐 HE Yin-qi
（吴忠市高闸煤矿（有限公司），吴忠 751100）
（Wuzhong City Gaozha Coal Mine （Co.，Ltd.），Wuzhong 751100，China）
摘要：随着国家经济的不断发展，对能源的需求不断增加，根据我国的实际情况，煤炭在能源中仍占有70%以上的比例。近些年煤矿的开采过程中，面临的安全问题越来越多，尤其在煤矿防治水方面曾引发了多起恶性事故。本文主要以煤矿防水工作面临的新问题做一简单介绍，并提出解决意见供参考。
Abstract: As the strength of the national economy continues to grow, the demand for energy is increasing. According to China's actual situation, coal still accounts for more than 70% of energy. In the mining process of coal mines in recent years, there have been more and more safety problems, especially in coal mines, which have caused many vicious accidents. The weight of this paper is mainly a brief introduction to the new problems faced by coal mine waterproofing work, and proposes solutions for reference.
关键词：煤矿防治水；新问题；工作方向
Key words: coal mine water control；new problems；work direction
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）29-0045-02
0 引言
随着煤矿开采技术的不断进步和煤矿开采条件的不断变化，煤矿企业防治水工作也会面临着新的问题。本文主要以我国部分煤矿的特点进行分析阐述。
1 煤矿开采防治水工作面临的新问题
随着煤矿开采新技术应用，机械化水平提高，部分煤矿产能大幅提升，一些老矿区的开采强度不断加大，导致煤矿防治水工作出现了以前没有的一些新问题。
1.1 井口及工业场地的地表防治水问题
近年来，多数煤矿建在山区，工业广场大多处在山谷沟壑之间。受地理条件限制，在来整场地时会堵塞河道，造成排水不畅。当遇到强降水天气时经常会有洪水淹井的事故发生。主要原因是在矿建选址时，主要参考当地的洪水最高洪水位作为依据，不是以建成之后对地形地貌改变后，工业集群而产生的汇水的流量的大小作为参考依据。煤矿建设，井下工程投入占比很大，地面工业广场建设大多根据地形，依山就势的布置，往往后期的排水条件的变化会考虑不周。多数煤矿企业为了节约场地资源，大多采用涵洞的方式进行排水作业，但是涵洞排水能力十分有限，在洪灾多发季节，经常会因泥沙、垃圾、树木杂物等的物质因为洪水裹挟着卷入而发生涵洞堵塞，从而使得涵洞无法正常进行排水作业，从而洪水漫流造成淹井事故。近年来，极端天气日益增多，沟谷汇水造成的矿井水害事故的风险在不断上升。
1.2 多煤层开采后地质灾害及地表汇水威胁的问题
我国大部分矿区都有多层煤叠加赋存，可采煤层从几层到几十层，累计可采厚度从几米到几十米、上百米。这些矿区大都开采历史较长，由于过去开采技术有限，大都只开采了露头部分，且回采率极低，造成大量煤炭资源损失，并形成了很多采空区，造成在表塌陷变形。随着国家对煤炭资源需求增大，煤炭开采水平提升，煤矿的建设规模不断加大，开采范围、开采深度不断增加，采场大多布置在历史采空区的开采水平以下。采场范围内会时常出现老窑。大部分老空区距离地表较浅，开采以后会出现顶部的裂缝带与地表沟谷连通，会导致地表开采后上覆围岩塌陷造成老空区积水、地表水溃入井下造成事故。尤以厚煤层开采更是严重。
1.3 放顶煤及大采高开采带来的水害隐患问题
在煤炭开采中，多采用下行开采，随着上层煤层的逐渐开采，开采水平会不断延深。近年来，对于厚煤层开采普遍采用大采高或是综采放顶煤开采工艺。这两种开采工艺导致的顶板冒落带、裂缝带高度的增大。目前，我国还是没有比较准确的检测预测方法或手段，而且大多数煤矿企业又缺乏顶板冒落带、裂缝带发育高度的相关研究。并且较厚的煤层在开采后导致的地面塌陷变形也是比较严重的，这种现象会导致开采后的导水裂隙带与强含水层、采空区的积水以及地表的汇水连通，造成矿井水灾。而这个问题对于防治水工作的正常开展有很大的影响：①会导致矿井涌水量的分析不能够准确，无法反映矿井开采后的实际涌水量情况，导致设计排水能力足；②煤矿设计部门在设计防水煤柱时未充分考虑到厚煤层开采后岩体移动的问题，导致防水煤柱设计偏小，防水煤柱的安全有效性不能保证，等等其他问题。
1.4 抽冒工作带来的水害风险
抽冒是指在厚煤层浅部、倾角较大的煤层以及断层破碎带和基岩风化带附近开采时，顶板的岩层或是煤层本身在较小的范围之内垮塌，冒落高度超过预计高度的现象。这种由于抽冒而带来的水害问题带有强烈的地域特点。对于极易出现抽冒现象的地区，特别是在煤层埋藏较浅的地带，地表汇聚大量水带来的开采风险，要引起足够的重视的。
1.5 富含水带的开采引发的水害问题
以山西的煤炭开采为例，由于山西几个矿区分面奥陶纪石灰岩层，这一层岩石的特点就是富水性强，且水压水量都比较大。在煤贮存器开有过程中，需要穿过或揭露这层岩石。随着开采深度的不断增加，奥陶纪石灰岩层水压会大幅增大，会极大的危害煤矿有正常开采：①部分的煤矿对于开采区域内的水文地质情况不清楚，缺乏相应的地质资料，摸不清奥陶纪石灰岩层的空间位置，开采设计参数不准确，采掘过程中无计划揭露，造成水灾；②对奥陶纪石灰岩层的含水量估计不足，矿井排水时不足造成矿井水灾。
2 防治对措与措施
面对煤炭开采过程中防治水方面存在的普遍问题，煤矿企业要采取正确的应对措施，避免事故发生。建议如下：
2.1 井口及工业场地的地表防治水建议
在丘陵或山区建设矿井时，选址要非常慎重。一是设计前要对拟建地点至少20公里范围内的地质地形进行分析，尤其对山势较高或河流上游方向（以下简称上游方向）进行重点分析，搜集历年洪水位资料，使工业立场标高高于历年洪水位。二是在上游方向建设排水沟坝或防水堤堰，并定期检查维护，将上游可能出现的积水绕过工业广场，导向下游，保护工业场地安全。三是整体考虑地形情况，避免将工业广场建在自然排洪沟谷中，并与之保持一定的安全距离。
2.2 多煤层开采后地质灾害及地表汇水威胁的问题
对于多煤层开采的老矿区，防治水工作要高度重视。一是收集老窑分布的相关资料，掌握老窑的分面区域，在开采之前对老窑积水进行排放，防止老窑积水引发事故。二是进行开采设计时，尽量避免在老窑分面区域进行采掘活动，必须进行采掘时要留有足够的安全距离。三是经常观察地表水体的水量变化情况，定期分析井下水质变化，查找井下涌水与地表水体的水力联系，发现问题及时采取防范措施。四是经常检查煤层露头以及地表严重塌陷区域，及时进行治理，对于小井的井口、地表裂缝等要进行统一的平整、压实恢复植被，降雨及地表径流自然排泄。根据不同地区，不同的破坏程度，重新对其地表的防排水系统进行改造或是修建长期的防排水系统，整体性提高该矿区的防排水能力，最大限度降低大气降水以及地表水的渗漏补给。
2.3 放顶煤及大采高开采及抽冒工作带来的水害隐患问题
针对放顶煤大采高开采工艺及抽冒防治水工作主要做好以下几点：①请相关地质勘察部门通过地质手段确定开采后的“三带”发育高度，为防治水工作提供可靠的理论依据。②开采前在工作面上巷建设完善的排水系统，排水量要适当放大，留有足够的备用空间。③经常对开采区域的地面进行检查，煤层露头以及地表严重塌陷区域，及时进行充填治理，防治地表水溃入井下。④开采过程中要选择合理的开采顺序，避免相邻煤层开采过程应力集中，造成防隔水煤柱失效。⑤在邻近采空区进行开采时要根据需要进行探放水工作。
2.4 富含水带的开采引发的水害问题
针对强富含水带的开采要做好以下几点：①加强地质工作，掌握开采范围内的地质及构造变化情况，摸清含水层的位置。②进行开采设计时，尽量避开含水层并留有足够的防隔水煤柱。③在揭露断层或构造带时要预先判断断层的导水性，预测涌水量，提前做好预防措施。④必须揭露强含水层时要制定专项措施及应急预案。
2.5 强化防排水工作，切实加强防排水系统建设
①根据实际需要，增设相关的排水设备，矿井主水仓容量，主泵的排水能力符合相关要求。②加强地质资料管理，结合采空区的位置，老井洞的积水特点，合理设计采掘工程。③针对新的涌水通道及储水的因素，及时修编防治水设计，包括隔水、防水、控水以及引流的各项保障措施。④在积水区附近进行采掘作业时，要加强水情水害预测工作，及时开展探放水工作，确保安全生产。
2.6 建立地面积水区、老空区专项档案
加强矿区内地表水体及老空区的资料的收集，并定期对表水体范围进行测量，并及时填绘《井下下对照图》，对于矿井水害进行早期预防。
收集资料的过程中，要重点收集老空区的范围、空间位置以及以耳咽管开采过程的涌水量数据及其他地质信息。对于信息不确定的范围，要采用物探、钻探等技术手段，进行探查。通过全面的排查，划定危险区域，确定危险等级。
3 结束语
在未来的很长一段时间内，煤炭资源都会在我国能源结构中占主导地位。煤炭开采行业会有很大的发展空间。煤矿防治水工作在煤矿开采过程越来越重要。为保证矿井的安全平稳发展，每个企业要结合各自实际情况在防治水工作中不断探索，寻找适合自己的防治水管理模式。
参考文献：
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