王 毅，張 文

(陜西煤業(yè)集團黃陵建莊礦業(yè)有限公司，陜西 延安 727300)

0 引言

煤礦水害是影響安全生產的重要威脅之一，有研究表明因管理不到位造成的礦井水害事故比例大于50%，故加強礦井防治水管理工作是安全工作的重要部分[1-2]。

隨著防治水管理的受重視程度提升，煤礦防治水體系的相關研究已經從最初的“普適性”指導逐漸改變?yōu)榻⒕哂械V井特色的防治水管理技術體系。通過查閱文獻，李沖[3]提出深部礦井奧灰水害“七位一體”防治體系研究；岳修德[4]研究制定適合山西某煤炭集團老空水防治的“五分法”煤礦防治水技術體系；雷才國等[5]提出“四位一體”防治水技術措施，在四川某礦應用效果良好；任占昌[6]針對保德煤礦奧灰水防治提出的“體制建設、勘查研究、預測預報、超前防探、應急管理”防治水體系，有效控制礦井水害事故發(fā)生；馮濤[7]提出煤礦井下綜合防治水體系的構建；任辰鋒[8]提出構建煤礦水害“十位一體”防治技術體系理論與實踐。建莊煤礦致力于礦井防治水工作實踐，在探索中逐漸摸索出適合建莊煤礦的“23231”防治水管理技術體系，促進礦井防治水工作科學化發(fā)展，為相似地質條件礦井防治水工作提供借鑒。

1 礦井水害分析

1.1 建莊煤礦水文地質概況

建莊煤礦位于黃隴侏羅紀煤田黃陵礦區(qū)南部，主要開采侏羅系延安組4-2煤層，平均煤厚6.07 m，礦井核定生產能力5.00 Mt/a。井田地表為山岳地形，樹枝狀河流發(fā)育，溝谷處有基巖出露，大氣降雨集中在7～9月。區(qū)域主要含水層為白堊系洛河組巨厚砂巖含水層，厚度大且富水性相對好，含水層在基巖出露區(qū)域接受大氣降水補給，徑流和排泄方向與地形傾向相近，自南向北在溝川區(qū)域排泄。

1.2 礦井水害分析

井田地表以季節(jié)性河流居多，煤層埋深較大，對礦井涌水影響很小。煤層頂板直羅組、延安組含水層厚度小，補給來源有限，富水性弱；頂板洛河組砂巖含水層一般厚度200～300 m，富水性強且接受大氣降水及地表水補給，導水裂隙帶波及洛河組含水層后充水強度較大，是礦井主要充水水源。

建莊煤礦為一獨立聚煤凹陷，井田周邊未見以往開采老窯；礦井已采區(qū)內褶皺軸部存在局部采空區(qū)積水，是威脅鄰近工作面回采安全的因素之一。

綜上，建莊礦井回采過程中主要受頂板洛河組砂巖含水層水及采空區(qū)積水影響，防治水工作主要圍繞頂板水及采空區(qū)水開展。

2 防治水技術管理體系提出

建莊礦井生產初期設備設施配套不足，布設工作面寬度小，礦井受水害影響程度較弱，防治水技術管理相對簡單且陳舊。隨著礦井向新盤區(qū)采掘，已采區(qū)面積增大和新盤區(qū)的水文地質條件相對復雜，使得礦井回采受水害威脅日益嚴重。如不及時總結經驗，調整管理手段應對各種水害威脅，必然會增加水害事故風險。

在分析相似地質條件水害類型、吸取國內水害事故經驗教訓的基礎上，必須結合建莊礦井水害特點，建立科學、規(guī)范、程序化的防治水技術管理體系，有效降低水害事故風險。

近年來，建莊煤礦一直在防治水工作中總結探索，致力于水害防治下重資、重研究，不斷探索、實踐水害防治的新工藝、新技術，從技術、裝備、研究等方面完善礦井防治水管理工作，力求防治水方針明確、思路清楚、技術路線科學合理、方案措施可執(zhí)行性強?；诮ㄇf礦井水文地質條件，結合大量礦井防治水經驗，最終摸索總結出了一套適合建莊礦井的“23231”防治水技術管理體系。

3 防治水技術管理體系建立與實施

礦井防治水管理體系的關鍵在于理念與實踐的緊密結合，將防治水工作條理化、程序化，易于礦井防治水管理工作開展。建莊煤礦“23231”防治水管理技術體系從區(qū)域條件探查、技術設備配備、掘進采前探查、回采監(jiān)測預報等多個角度對日常防治水工作進行了細化,如圖1所示。

圖1 建莊煤礦“23231”防治水管理體系示意Fig.1 Schematic diagram of the “23231” water prevention and control management system in Jianzhuang Coal Mine

3.1 “兩個查明”

查明礦井(盤區(qū))水文地質條件：在以往勘探基礎上，定期地質調查，更新地表河流、泉水、基巖出露、地表裂縫等地質資料；以地表區(qū)域性鉆探和物探相結合的手段探查含水層水文地質條件，明確主要充水因素，分盤區(qū)開展水文補勘及“兩帶”探查工作，并進行含水層水文地質條件評價及富水性研究等指向性工作。

查明礦井隱蔽致災地質因素：調查井田內外廢棄老窯及井筒，明確采空區(qū)邊界及積水情況；對封閉不良鉆孔、褶皺及斷層構造建立專門地質臺賬，并保持其采掘揭露情況更新；查明區(qū)域性導水構造及富水異常區(qū)，回采前進行專門探查或治理；查明其他不良地質體、煤體裂隙發(fā)育帶，進行專項防隔水煤柱安全性評價。

3.2 “三個保障”

在查明礦井水害威脅情況后，從技術、裝備、系統(tǒng)3個方面著手做好整個礦井防治水安全保障，三方面緊密結合、互相促進。

技術保障：技術人員設立以總工程師為技術負責的專門防治水機構，配備足夠技術力量落實日常防治水管理工作；技術指導出現水害異?；蜻M行專項水害探查時，邀請具備資質的單位到礦指導分析，科學優(yōu)化技術措施；技術培訓定期開展管理及施工人員防治水安全培訓，提升水害防治意識，健全防治水管理制度。

裝備保障：除配備日常排水所需設備以外，礦井還配備瞬變電磁儀、CMSI-6500全方位履帶式鉆機、ZDY1200S坑道鉆機、ZQJC氣動架柱式鉆機、鉆孔軌跡儀器、流速儀、注漿設備等設備及儀器，滿足礦井采掘過程中水害探查、治理及水文觀測的需求。

系統(tǒng)保障：注重軟件系統(tǒng)建設，配合裝備實現涌水量、水質、含水層水位自動監(jiān)測及異常預報，為技術人員提供指導。系統(tǒng)保障主要包括井下涌水量監(jiān)測預警系統(tǒng)、井上下水位監(jiān)測系統(tǒng)、水質分析管理系統(tǒng)，將數據實時傳輸到地面供技術人員分析水情。

3.3 “掘進兩個探查”

以《煤礦防治水細則》的“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”為準則，嚴格落實“逢掘必探”相關措施，重點對鄰近老空區(qū)域、構造發(fā)育區(qū)域進行掘進超前探查，采用瞬變電磁法探查掘進超前段富水情況，結合鉆探驗證富水區(qū)域并進行疏放，排除異常后方可掘進，有效降低了大突水通道或裂隙涌水對掘進安全的威脅。

3.4 “回采三步走”

采前探查：分析明確礦井主要水害威脅后，采前必須開展相應探查工作，必要時進行治理。采用直流電法勘探查明頂板導水裂隙帶可波及的含水層及相鄰采空區(qū)富水區(qū)域，針對物探異常區(qū)施工鉆孔進行探查疏放；鉆孔涌水量相對較大區(qū)域需加密布設鉆孔進行探查疏放，頂板探查鉆孔在兼顧含水層疏放的同時，可取芯判斷巖層巖性及裂隙發(fā)育情況，預防“突水潰砂”及類似災害的發(fā)生。

采前評價：完成采前水害隱患探查后，邀請專業(yè)防治水單位分析工作面充水因素、預測工作面涌水量、評價采前防治水工作的全面性，根據面臨的水害隱患，提出針對性的水害防治措施，落實“一面一策”。

回采監(jiān)測：回采中做好涌水量、水位、礦壓監(jiān)測并進行相關性分析，做到“一班三觀測”，同時進行涌水水質監(jiān)測，定期取水樣送檢，為防治水技術人員提供更詳細準確的基礎數據，技術人員在分析數據的基礎上，及時調整防治水措施，以及時、有效、準確地進行信息交流，保障回采防治水工作開展。

3.5 “堅持一個以疏為主的核心”

根據礦井主要水害類型確定防治水工作核心思想，指導防治水工作開展。建莊礦井主要面臨采空區(qū)積水及頂板水砂巖含水層水害，“疏”是最有效且經濟的水害防治措施，堅持“以疏為主”的核心開展采前頂板含水層及老空水鉆探疏放、回采中工作涌水有效疏排、回采后工作面閉墻持續(xù)疏放采空區(qū)積水，達到隱患治理、安全開采的目的。

4 應用效果

建莊礦井的“23231”防治水管理技術體系初步確定于2017年，在2020年正式提出，在多年的防治水管理工作中不斷實踐和完善，大大促進了建莊礦井防治水管理工作發(fā)展，在細分防治水任務的基礎上，防治水工作不斷系統(tǒng)化、程序化、規(guī)范化，近4 a未發(fā)生一起水害事故，防治水管理技術體系在礦井防治水工作中應用效果良好，具體見表1。

表1 “23231”防治水管理技術體系應用效果評價Table 1 Evaluation table of application effect of “23231” water prevention and control management system

5 結語

礦井防治水技術及理論終將應用到生產實踐中，防治水管路技術體系則是理論與實踐的橋梁，建莊煤礦“23231”防治水管理技術體系結合礦井水害特征，將防治水工作精細劃分、科學管理、規(guī)范執(zhí)行，在水害隱患排查治理方面效果顯著。由此可見，根據礦井水文地質條件制定適合自身的防治水管理技術體系，可以有效降低水害隱患威脅，保障礦井防治水安全。