胡發(fā)侖 秦萌 郭令松

摘要：水文地質(zhì)條件給煤礦防治水工作帶來了挑戰(zhàn)，包括地下水涌入、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、水文地質(zhì)參數(shù)難以準(zhǔn)確評估等問題。針對這些挑戰(zhàn)，本研究結(jié)合實際案例，并提出了一系列有效的策略，旨在為煤礦防治水工作提供科學(xué)有效的指導(dǎo)，保障煤礦生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：煤礦；水文地質(zhì)；防治水

DOI：10.12433/zgkjtz.20233032

一、煤礦防治水的基本原則和方法

（一）煤礦防治水的基本原則和理論

煤礦防治水作為煤礦生產(chǎn)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，是確保煤礦安全生產(chǎn)和持續(xù)穩(wěn)定運行的基石。在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下，煤礦防治水的基本原則主要包括以下三個方面：

1.綜合防治原則

在防治水工作中，必須采取綜合性、系統(tǒng)性的措施，這意味著不能僅僅依靠單一的方法應(yīng)對水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，而要將多種手段有機(jī)結(jié)合，形成統(tǒng)一的防治水體系，從而提高防治水工作效率。

2.預(yù)防為主原則

預(yù)防為主是煤礦防治水的基本方針。在煤礦開采前期，應(yīng)充分重視水文地質(zhì)勘查和預(yù)測工作，對地下水的賦存和流動規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確評估，從而制定科學(xué)合理的防治水方案。另外，還包括在開采過程中，要對潛在的水害隱患進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)和處理，以避免發(fā)生事故。

3.安全優(yōu)先原則

煤礦防治水工作必須以安全為第一要務(wù)。在實施防治水措施時，要始終堅持安全第一的原則，確保水害防治不影響煤礦生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。而對存在安全隱患的地點，還要采取切實有效的措施，確保煤礦工作人員的生命安全和財產(chǎn)安全。

（二）防治水工作的基本方法和措施

為了有效應(yīng)對復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的水害問題，煤礦防治水工作還需要運用一系列基本方法和措施，以保障煤礦的正常生產(chǎn)和安全運行。

1.封堵與排水相結(jié)合

對于地下水涌入問題，封堵與排水是常用且有效的方法。在地下水涌入量較大的地區(qū)，可以采用封堵措施，通過灌漿、注漿等技術(shù)對煤層或圍巖進(jìn)行封堵，進(jìn)而阻止地下水涌入。而對于較小涌水量的地區(qū)，可以采取排水措施，通過設(shè)置排水管道或井筒，將地下水導(dǎo)出礦井外，以維持礦井的干燥狀態(tài)。

2.治理地質(zhì)構(gòu)造

對于復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶來的水害問題，需要采用合適的治理措施加以解決。這包括需要使用地震勘探、地電阻率法等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探，以了解地下水的賦存和流動規(guī)律，進(jìn)而制定有針對性的治理方案。治理地質(zhì)構(gòu)造還可以通過適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施和固化灌漿等手段，加固和穩(wěn)固礦井圍巖，從而減少地質(zhì)構(gòu)造對防治水工作的干擾。

3.水害預(yù)警與應(yīng)急處理

建立完善的水害預(yù)警體系對于煤礦防治水工作至關(guān)重要。通過設(shè)置監(jiān)測站點，實時監(jiān)測地下水位和水質(zhì)，可以及時掌握地下水涌入和變化趨勢，提前預(yù)警可能發(fā)生的水害事故。同時，制定科學(xué)完善的應(yīng)急處理預(yù)案，確保一旦發(fā)生水害事故，能夠迅速采取相應(yīng)措施，最大限度地減少事故損失。

（三）預(yù)防為主的防治水策略

預(yù)防為主的防治水策略強(qiáng)調(diào)在煤礦防治水工作中，預(yù)先要采取相應(yīng)的措施預(yù)防水害的發(fā)生。這一策略主要包括以下四個方面：

1.水文地質(zhì)勘查與預(yù)測

在煤礦開采前期，開展全面細(xì)致的水文地質(zhì)勘查和預(yù)測工作。通過地下水位、水質(zhì)等參數(shù)的測定和分析，全面了解地下水的賦存和流動規(guī)律，為制定合理的防治水方案提供科學(xué)依據(jù)。

2.制定防治水方案

根據(jù)水文地質(zhì)勘查和預(yù)測結(jié)果，制定合理、科學(xué)的防治水方案。而且該方案應(yīng)綜合考慮地下水涌入量、地質(zhì)構(gòu)造情況等因素，明確封堵、排水等具體措施，確保防治水工作的針對性和有效性。

3.定期檢查與維護(hù)

定期檢查和維護(hù)煤礦防治水設(shè)施，確保其正常運行。尤其是要對封堵、排水設(shè)施進(jìn)行維修和更新，防止設(shè)施老化或損壞導(dǎo)致水害事故發(fā)生。

4.健全管理制度

建立健全煤礦防治水管理制度，明確責(zé)任分工和工作流程。加強(qiáng)對防治水工作的監(jiān)督和考核，確保防治水措施得到全面落實。

二、地下水涌入防治策略

（一）水文地質(zhì)勘查和預(yù)測技術(shù)

水文地質(zhì)勘查和預(yù)測技術(shù)是煤礦防治水工作的重要基礎(chǔ)，為制定合理的防治水方案提供了必要的數(shù)據(jù)和信息支持。在復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，煤礦防治水必須依靠先進(jìn)的勘察技術(shù)準(zhǔn)確評估地下水的賦存和流動規(guī)律。

1.地下水位監(jiān)測

地下水位的變化是地下水涌入的主要指標(biāo)之一。通過設(shè)置地下水位監(jiān)測井，實時監(jiān)測地下水位的變化趨勢，可以及時發(fā)現(xiàn)水位異常變化，為防治水工作提供重要數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.地下水水質(zhì)監(jiān)測

地下水質(zhì)對煤礦防治水的影響至關(guān)重要。地下水水質(zhì)監(jiān)測可以了解地下水的化學(xué)成分和污染程度，及時發(fā)現(xiàn)地下水污染問題，以避免水質(zhì)污染對生產(chǎn)和環(huán)境造成不良影響。

3.地質(zhì)勘探技術(shù)

在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，常常需要借助地震勘探、電阻率法等高精度的地質(zhì)勘探技術(shù)來準(zhǔn)確了解地下構(gòu)造情況，預(yù)測可能的水害隱患，為防治水方案的制定提供可靠的依據(jù)。

4.數(shù)值模擬技術(shù)

該類技術(shù)在煤礦防治水工作中的應(yīng)用日益廣泛。通過建立水文地質(zhì)數(shù)學(xué)模型，對地下水流動過程進(jìn)行模擬和預(yù)測，可實現(xiàn)對地下水涌入的定量化預(yù)測，為防治水方案的制定和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

（二）合理的防治水方案制定

水文地質(zhì)勘查和預(yù)測結(jié)果是制定合理防治水方案的基礎(chǔ)。在復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，制定防治水方案需要充分考慮地下水涌入量、水質(zhì)狀況、地質(zhì)構(gòu)造特點等多種因素，并綜合運用封堵、排水等方法。在防治水方案制定過程中，要根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施。對于地下水涌入量較大的區(qū)域，可以采取封堵措施，封堵煤層或圍巖中的孔隙和裂縫，阻止地下水涌入。對于水量較小的地區(qū)，可以采取排水措施，通過設(shè)置排水井筒將地下水引導(dǎo)出礦井外。單一的封堵或排水方法可能無法完全解決水害問題。因此，要綜合考慮封堵與排水相結(jié)合的綜合治理方法是比較有效的策略。在制定防治水方案時，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和水文特點，綜合運用封堵與排水措施，形成統(tǒng)一的治理方案，以確保防治水工作全面有效。在防治水方案中應(yīng)突出對潛在水害隱患的預(yù)防措施。定期檢查封堵和排水設(shè)施的完好性，做好設(shè)施的維護(hù)和更新工作，確保設(shè)施正常運行。同時，還要加強(qiáng)對地下水位、水質(zhì)的監(jiān)測和預(yù)警工作，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取應(yīng)急處理措施，防止水害事故發(fā)生。

（三）封堵與排水相結(jié)合的綜合治理方法

封堵與排水相結(jié)合的綜合治理方法將成為一種常用且有效的策略。

1.封堵與排水相銜接

綜合治理方法要求封堵與排水之間要相互銜接、相互配合。首先，要對地下水涌入點進(jìn)行封堵處理，封堵松散的煤層或圍巖，減少地下水涌入量。然后，通過設(shè)置排水井筒，將地下水引導(dǎo)出礦井外，以保持礦井的干燥狀態(tài)。

2.綜合利用先進(jìn)技術(shù)

綜合治理利用先進(jìn)技術(shù)手段，如地質(zhì)勘探技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)，為防治水方案的制定和優(yōu)化提供支持。通過地質(zhì)勘探技術(shù)，可以準(zhǔn)確了解地下水的賦存和流動規(guī)律，為封堵和排水的位置選擇提供依據(jù)。而數(shù)值模擬技術(shù)則可以對地下水流動過程進(jìn)行模擬和預(yù)測，為綜合治理方法的評估和改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。

三、復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下的防治水策略

（一）先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù)在防治水中的應(yīng)用

在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下，地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。準(zhǔn)確了解地下地質(zhì)構(gòu)造特征，對制定科學(xué)合理的防治水策略具有重要意義。

1.地震勘探技術(shù)

地震勘探是一種常用的非破壞性地質(zhì)勘探技術(shù)，通過觀測地下地震波的傳播和反射特性，可以獲取地下巖層的信息。而在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下，地震勘探還可以確定斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造的位置、走向和規(guī)模，為防治水工作提供重要依據(jù)。

2.地電阻率法

地電阻率法是一種通過測量地下巖土的電阻率變化來探測地質(zhì)構(gòu)造的技術(shù)。在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下，地電阻率法可以揭示不同地質(zhì)層的分布和性質(zhì)，幫助識別地下斷層、巖層的水害隱患，為防治水方案的制定提供參考。具體的電阻率法原理如圖1所示。

3.三維地質(zhì)建模技術(shù)

三維地質(zhì)建模技術(shù)可以將地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)以立體模型的形式展現(xiàn)出來，有助于直觀地了解地下地質(zhì)情況。通過對地質(zhì)模型的分析，可以更準(zhǔn)確地評估水害風(fēng)險，確定防治水工作的重點區(qū)域，進(jìn)而提高防治水工作的精準(zhǔn)性和效率性。

（二）地質(zhì)構(gòu)造與防治水工作的結(jié)合

地質(zhì)構(gòu)造直接影響著水害的形成和發(fā)展。因此，將地質(zhì)構(gòu)造與防治水工作有機(jī)結(jié)合，是制定高效防治水策略的關(guān)鍵。

首先，需要對煤礦區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造特征進(jìn)行深入分析。其中包括地下斷層、裂縫、巖性變化等地質(zhì)構(gòu)造要素的識別和描述。通過對地質(zhì)構(gòu)造的分析，可以了解水流路徑的復(fù)雜性和不確定性，為防治水工作的開展提供指導(dǎo)。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特點，確定合適的防治水方案。例如，對于地下斷層區(qū)域，可以采取封堵措施，對斷層帶進(jìn)行加固和封堵，阻止地下水的涌入。而對于裂縫區(qū)域，可以考慮相關(guān)的排水措施，通過設(shè)置排水井筒將地下水引導(dǎo)出礦井外。在實施防治水方案時，需要不斷優(yōu)化地質(zhì)構(gòu)造的治理措施。通過實時監(jiān)測地質(zhì)構(gòu)造變化和水位波動，及時調(diào)整封堵或排水位置，確保防治水工作及時、有效。

（三）選擇合適的封堵材料和技術(shù)

選擇合適的封堵材料和技術(shù)是復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下防治水工作的關(guān)鍵。而封堵材料和技術(shù)的選擇需要充分考慮地下水流動特點、地質(zhì)構(gòu)造條件以及封堵效果等因素的影響。

1.封堵材料的選擇

封堵材料的選擇是至關(guān)重要的。通常采用的封堵材料包括水泥漿、聚合物封堵劑、聚氨酯泡沫等。而不同的封堵材料具有不同的特點和適用范圍，要根據(jù)實際情況選擇合適的材料。

2.封堵技術(shù)的應(yīng)用

封堵技術(shù)是封堵工作中的核心環(huán)節(jié)。在復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造條件下，常用的封堵技術(shù)包括注漿封堵、灌漿封堵等。注漿封堵是將封堵材料注入巖層裂縫或孔洞中，使其固化形成封堵屏障。而灌漿封堵是將封堵材料灌入封堵帶的空間，實現(xiàn)封堵。

3.封堵效果評估

在實施封堵工作后，還要對封堵效果進(jìn)行評估。通過地下水位和水質(zhì)的監(jiān)測，了解封堵效果，然后對封堵區(qū)域進(jìn)行評估。根據(jù)評估結(jié)果，對封堵方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，進(jìn)一步確保封堵工作的有效性。

四、綜合策略在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的應(yīng)用

（一）綜合策略在防治水工作中的優(yōu)勢

綜合策略的主要優(yōu)勢體現(xiàn)：一是充分發(fā)揮各種防治水措施的優(yōu)勢，而綜合策略的核心是將多種防治水方法有機(jī)結(jié)合，使各種措施都發(fā)揮出各自的其優(yōu)勢。例如，將封堵與排水相結(jié)合，可以針對不同地區(qū)采取不同措施，實現(xiàn)靈活有效的防治水效果。二是綜合策略根據(jù)不同的水害形成原因和程度，有針對性地選擇防治水措施。對于復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下的不同區(qū)域，可以采取適合該區(qū)域特點的防治水方法，進(jìn)而提高防治水效率。三是靈活應(yīng)對復(fù)雜情況，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，水害的形成原因多樣，而且其防治難度較大。綜合策略將多種措施融合應(yīng)用，并靈活應(yīng)對復(fù)雜情況，提高防治水工作的適應(yīng)性和靈活性，最大程度地減少水害損失。綜合策略能夠綜合利用不同的防治水措施，通過科學(xué)合理的組合，實現(xiàn)防治水效果的最大化。

（二）綜合策略的應(yīng)用與效果評估

為了更好地理解綜合策略在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的應(yīng)用效果，此處以某煤礦區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的防治水工作為例加以詳細(xì)說明。

該煤礦區(qū)位于復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，且地下水涌入量大、水質(zhì)復(fù)雜。過去，該煤礦采取了單一的排水措施，但水害問題仍然嚴(yán)重。

為了解決水害問題，該煤礦決定采取綜合策略進(jìn)行防治水工作。首先，開展全面的水文地質(zhì)勘探和預(yù)測，了解地下水的賦存和流動規(guī)律。然后，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造特點，制定了綜合防治水方案，包括封堵、排水、治理地質(zhì)構(gòu)造等措施。在封堵方面，采用了先進(jìn)的注漿封堵技術(shù)，并針對不同地區(qū)的裂縫和孔隙進(jìn)行封堵。在排水方面，設(shè)置了排水井筒，將地下水引導(dǎo)出礦井外。在治理地質(zhì)構(gòu)造方面，采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施和固化灌漿技術(shù)，加固地質(zhì)構(gòu)造帶，減少地質(zhì)構(gòu)造對防治水工作的干擾。

經(jīng)過綜合策略的應(yīng)用，該煤礦區(qū)的水害問題得到顯著改善。而封堵和排水措施的相結(jié)合有效減少了地下水涌入量，礦井的干燥狀態(tài)得到保持。治理地質(zhì)構(gòu)造措施增強(qiáng)了地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)固性，減少了地質(zhì)構(gòu)造帶來的水害隱患。整體來看，綜合策略的應(yīng)用使煤礦防治水工作效果得到顯著提升，保障了煤礦安全生產(chǎn)。

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