翟所宏　谷允鵬

摘要：煤礦安全事故一直被采掘人員和社會大眾所關(guān)注，減少煤礦生產(chǎn)風險、提升礦井安全性已成為煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域與社會的共識。隨著科技的進步，煤礦水文地質(zhì)探測具備了先進技術(shù)的支撐，地測防治水技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用促使相關(guān)人員可以更好地把控煤礦井下的生產(chǎn)環(huán)境條件，提升煤礦生產(chǎn)的安全性。為此，本文主要分析煤礦水災(zāi)形成的因素以及種類劃分、煤礦水災(zāi)形成的危害、煤礦防治水工作的開展存在的問題，并探討地測防治水技術(shù)及設(shè)備在煤礦中的應(yīng)用意義和在煤礦中的具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：地測防治水；設(shè)備；煤礦；應(yīng)用

地測防治水技術(shù)是煤礦生產(chǎn)持續(xù)和水患防治的關(guān)鍵技術(shù)形式。當前，煤礦地測防治水技術(shù)及設(shè)備有很多，例如，電磁探測、礦井放水實驗、三維地震探測等，需要加強管理，發(fā)揮測防治水技術(shù)的作用，確保煤礦的安全、順利采掘，提升煤礦企業(yè)的效益。

一、煤礦水災(zāi)形成的因素以及種類劃分

（一）煤礦水災(zāi)形成的因素

礦井水災(zāi)的成因是含水層中的積水通過導水通道向礦井巷道涌入，當涌入的水量超越最大礦井排水能力時，出現(xiàn)較嚴重的水害問題，威脅煤礦的安全生產(chǎn)。礦井水害形成的條件包括兩方面：第一，存在采空區(qū)積水、含水巖層等含水區(qū)域；第二，存在人為或自然因素形成的導水通道。其中，破碎的斷層會形成裂隙，破壞附近圍巖。如果含水區(qū)域與裂隙之間貫通，導致礦井涌水現(xiàn)象，歸根結(jié)底，這是由于煤礦開采中造成重新分布圍巖應(yīng)力，形成變形。例如，煤礦采掘工作面包括彎曲下沉帶、裂隙帶、冒落帶等。

（二）煤礦水災(zāi)的種類劃分

根據(jù)有關(guān)水源條件，礦井水災(zāi)包括地下水形成的水災(zāi)以及地表水形成的水災(zāi)。地表水形成的水災(zāi)是由于礦井附近存在水庫或湖泊等水域，尤其在雨季來臨時，水位顯著增加，如果水位比洪水位最大標高值還要高，容易發(fā)生淹井的現(xiàn)象。地表水經(jīng)采掘或斷層形成的裂隙可以向礦井工作面滲透，表現(xiàn)在礦井正上方地表集水范圍，因此，水下開采時應(yīng)制定合理的措施，防止礦井滲入地表水。地下水形成的水災(zāi)是由于水文地質(zhì)（暗河、含水層等）要素造成。如果勘測水文地質(zhì)工作不到位，就可能在含水地層中掘進，從而形成礦井水災(zāi)。例如，缺少注漿堵水處理措施、保護煤柱的尺寸不適宜、缺乏相關(guān)的保護煤柱等，造成地下水經(jīng)由裂隙而涌入工作面，從而發(fā)生水災(zāi)。

二、煤礦水災(zāi)形成的危害

一般而言，礦井水災(zāi)出現(xiàn)后會發(fā)生巷道積水、頂板淋水現(xiàn)象，導致礦井內(nèi)部較潮濕，阻礙空氣流通。對于深度較大的礦井而言，礦井采掘過程中的溫度較高，如果發(fā)生上述問題，會威脅煤礦工人的人身安全，降低工作效率。此外，礦井水災(zāi)的出現(xiàn)也會形成瓦斯集聚的現(xiàn)象，導致硫化氫中毒，發(fā)生安全事故。此外，如果礦井機電設(shè)備的運行條件較潮濕時，會縮短其使用壽命。

三、煤礦防治水工作的開展存在的問題

（一）防治水的排查不力

煤礦采掘中的排水系統(tǒng)具有關(guān)鍵作用，是確保煤礦采掘過程中迅速向井外排水的基礎(chǔ)保障。無論是排水系統(tǒng)的設(shè)計和施工，還是運維監(jiān)測，都要求管理人員及時跟蹤落實。然而，煤礦采掘中檢查排水系統(tǒng)時常存在形式化和表面化，難以及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，無法迅速排出地下突水和生產(chǎn)廢水等，不利于提升煤礦生產(chǎn)的安全性。

（二）技術(shù)人員綜合素質(zhì)較低

一支專業(yè)素養(yǎng)高、技術(shù)實力強的人才團隊是煤礦企業(yè)有效凸顯技術(shù)價值、減小礦井水災(zāi)的必要因素。然而，為了降低生產(chǎn)成本、增加效益，一些煤礦企業(yè)未選用專業(yè)素養(yǎng)高的技術(shù)人才，難以掌握先進的地測防治水技術(shù)知識和技能，造成煤礦防治水工作難以實現(xiàn)理想的效果。

四、地測防治水技術(shù)及設(shè)備在煤礦中的應(yīng)用意義

煤炭是我國的主要能源之一，煤礦采掘的安全性受到社會高度重視。其中，水災(zāi)是煤礦生產(chǎn)中的多發(fā)安全事故種類，水災(zāi)防治是提升煤礦采掘安全性的關(guān)鍵策略，而地測防治水技術(shù)是水災(zāi)防治的重要技術(shù)手段。結(jié)合當?shù)販y防治水技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用，技術(shù)人員提前把握礦井的具體水文地質(zhì)構(gòu)造，熟悉地下水的流量、流向、位置，把握地下水附近巖層的穩(wěn)定情況，做好防治水的準備工作，確保采礦人員的人身安全以及礦井的穩(wěn)定生產(chǎn)。

地測防治水的流程是：掌握礦井采掘造成的地質(zhì)構(gòu)造改變，預測形成的水害問題，提前制定防治水的計劃、防治水的預處理方法等，以此降低礦井突水和透水的概率，同時，探究礦井水文地質(zhì)信息，科學調(diào)整礦井采掘方案，制定礦井采掘中的煤柱預留方案以及防護性對策，以此確保煤礦生產(chǎn)的可持續(xù)性，保障煤礦工人的安全，提升企業(yè)的效益。

五、地測防治水技術(shù)及設(shè)備在煤礦中的具體應(yīng)用

（一）優(yōu)化地測防治水技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容

第一，在煤礦作業(yè)初期，要綜合認知區(qū)域中的降水、氣候改變、防汛等問題，根據(jù)獲得的區(qū)域信息，建設(shè)并貫徹實施防治水預警處理體系。針對強降水天氣或橙色預警天氣，確保地測防治水工作的開展靈活性。如果具體的煤礦地下水文較復雜，應(yīng)根據(jù)實際地形特色設(shè)計排水系統(tǒng)和防水系統(tǒng)。當確保上述條件下，可以在突水危險范圍內(nèi)進行礦井作業(yè)。

第二，針對水害影響較嚴重的礦井，例如，面臨嚴重積水現(xiàn)象的地區(qū)，技術(shù)人員應(yīng)發(fā)揮防水煤柱的優(yōu)勢作用。應(yīng)用礦井地測防治水技術(shù)時，堅持先治理后開采、先探測后掘進的原則，堅持疏、排、堵、防等治理礦井水災(zāi)的原則。對于煤礦場地跟礦井連接的觀測孔、電纜孔、排水孔等，如果具體內(nèi)部水位比標準范圍高，要對孔洞實施封蓋、增高等處理。同時，要關(guān)注水文觀測孔的運行性能，對于已報廢的孔洞，應(yīng)進行密封處置，防止礦井中涌入地表水；對于受惡劣天氣干擾的礦井場地，應(yīng)監(jiān)測和記錄區(qū)域中的積水坑、河流與水庫等。

第三，技術(shù)人員在探放工作中應(yīng)標記積水區(qū)的位置，掌握其中的積水量，且設(shè)計警戒線。通過考察和分析，及時總結(jié)概括存在的問題或注意事項，確?？卓诳厮O(shè)施發(fā)揮功能以及有效布設(shè)鉆孔，使鉆孔間距控制在3m以內(nèi)。同時，嚴格把控開孔孔徑和部位，以此為前提條件進行二次拓展，確保人員嚴格落實檢測事宜。

（二）注重應(yīng)用電磁類勘探技術(shù)

由于地表狀況上的電磁類勘探技術(shù)指標不高、成本投入少，很多中小型煤礦企業(yè)較重視該技術(shù)的應(yīng)用。山區(qū)或沙漠中會采用電磁類勘探技術(shù)，不僅可以防范水害現(xiàn)象，還能推動煤礦采掘的正常進行。在應(yīng)用電磁類勘探技術(shù)的過程中，應(yīng)注重監(jiān)督各個流程，合理設(shè)計測量環(huán)節(jié)，精準記錄涉及的數(shù)據(jù)信息。尤其是主導區(qū)域，相關(guān)人員應(yīng)加強標記事宜，確保處于明顯的位置，對于部分無意義的標識要及時處置。此外，工作人員在掌握導線點數(shù)據(jù)信息后，要迅速傳達給測量人員，以此避免電位布局不良的現(xiàn)象發(fā)生。

（三）科學應(yīng)用三維地震探測技術(shù)

隨著科技的不斷進步，煤礦企業(yè)的運營和發(fā)展需要強化防治水管理事宜，采用更先進的地測防治水技術(shù)和設(shè)備。我國幅員遼闊，不同區(qū)域間的地質(zhì)狀況差異較大，地質(zhì)構(gòu)造特殊性顯著。煤礦企業(yè)應(yīng)用三維地震探測技術(shù)進行開采勘探，以此有效勘察作業(yè)場地的水文地質(zhì)狀況。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國存在較多低地勢的區(qū)域，為了提升煤礦采掘效率，可以采用三維地震探測技術(shù)獲得更多的數(shù)據(jù)信息。同時，一些新型的采掘區(qū)域在沒有正式采掘前，應(yīng)用三維地震探測技術(shù)能順利完成勘察任務(wù)和實現(xiàn)采掘目標。事實上，三維地震探測技術(shù)在調(diào)查煤層彈性數(shù)據(jù)上具有理想的效果，例如，在石油和天然氣等的探測中，該技術(shù)都能發(fā)揮優(yōu)勢，不過，應(yīng)用三維地震探測技術(shù)時，應(yīng)輔助應(yīng)用數(shù)字地震勘探儀設(shè)備。

（四）合理應(yīng)用礦井放水實驗技術(shù)

煤礦企業(yè)為了更加有效地應(yīng)用地測防治水技術(shù)以實現(xiàn)理想的操控效果，需要關(guān)注排水和疏水流程。當前，煤礦企業(yè)在調(diào)研采掘場地水文地質(zhì)狀況時應(yīng)用礦井放水實驗技術(shù)，特別是針對地質(zhì)構(gòu)造非常復雜的區(qū)域，應(yīng)用礦井放水實驗技術(shù)能實現(xiàn)良好的水災(zāi)防范效果。礦井放水實驗技術(shù)的應(yīng)用中會借助水質(zhì)檢測儀器設(shè)備和水情監(jiān)測系統(tǒng)，整體成本支出較小，對缺乏資金的煤礦企業(yè)有益，有利于提高煤礦場地勘探效率，降低勘查過程中存在的事故或風險概率，直觀呈現(xiàn)礦井的安全狀態(tài)。此外，礦井放水實驗技術(shù)不僅可以獲取具體的井下水文地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，還能探明更多的煤炭資源，更好地提升礦井生產(chǎn)的安全性。

（五）應(yīng)用排水管理技術(shù)

工作面地質(zhì)水文種類較單一，頂板砂巖裂隙含水層是主導的涌水所在。在煤礦生產(chǎn)中，采用排水管理技術(shù)可以很好地排除水患，確保煤礦生產(chǎn)流程達到《煤礦防治水規(guī)定》安全生產(chǎn)的標準，因此，應(yīng)做到以下內(nèi)容：

第一，在進行回采時，施工部門要管理排水設(shè)備，完善和優(yōu)化排水系統(tǒng)，進而確保順利連接膠帶巷、軌道巷的3寸排水管?？梢耘c盤區(qū)軌道巷排水管件維持長時間的連接，將配電設(shè)備（電源開關(guān)和排水泵等）配置在機尾與機頭，應(yīng)明確的是，應(yīng)用的排水泵性能需要滿足具體要求，確保運行性能在20m3/h以上。同時，還應(yīng)將有關(guān)配電設(shè)備（電源開關(guān)和排水泵等）配置在工作面，留當備用。根據(jù)具體需求，科學選用水泵種類，備好離心水泵三臺，分別用于檢修、使用和備用，在正常涌水或最大涌水的條件下，確保檢修、使用額備用的狀態(tài)。此外，確保吸水管和排水管都是無縫鋼管類型，并嚴格控制規(guī)格，以此有效實現(xiàn)涌水時的礦井排水需求。

第二，將有關(guān)配電設(shè)備（電源開關(guān)與排水泵等）配置在機尾機頭和一系列低洼部位，確保排水泵性能至少為20m3/h，備件庫備好排水量相同的備用水泵。

第三，調(diào)度三室和三機電要有效檢查、巡視盤區(qū)以及工作面軌道排水系統(tǒng)，如果施工過程中發(fā)生水泵損壞或排水管冒水、跑水、漏水、滴水等現(xiàn)象，要及時維修，確保工作面順暢排水。

（六）有效管理地測防治水設(shè)備

煤礦采掘中應(yīng)用地測防治水技術(shù)及設(shè)備要落實設(shè)備的管理工作，實時開展保養(yǎng)工作，從而提高防治水設(shè)備的應(yīng)用效率。地測防治水設(shè)備歷經(jīng)長時間使用易老化，需主動檢驗，如果存在應(yīng)用不良的狀況，應(yīng)迅速更換，及時排除隱患，確保工作人員的安全。同時，為了降低由于設(shè)備故障因素形成的消極影響，防止延誤工作進度，需要定期保養(yǎng)和維護設(shè)備，檢測面臨的故障問題，實時完善和處理，以此降低設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。對相關(guān)設(shè)備的檢查要密切遵循相關(guān)要求，順利完成設(shè)備檢查工作，落實調(diào)試事宜，進一步驗證設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)，明確具體的運行狀態(tài)。此外，管理人員應(yīng)提升責任意識，詳細記錄不同時期設(shè)備的具體運行狀態(tài)，合理、科學地組織設(shè)備的管理事宜，確保日后工作的有序開展，提升設(shè)備的應(yīng)用效率。

（七）健全地測技術(shù)和數(shù)據(jù)的應(yīng)用制度體系

煤礦建立健全地測技術(shù)和數(shù)據(jù)的應(yīng)用制度體系，界定監(jiān)測設(shè)備獲取數(shù)據(jù)以及應(yīng)用地測技術(shù)的頻率，不斷探測以及收集礦區(qū)水文地質(zhì)信息。第一，技術(shù)團隊應(yīng)結(jié)合礦區(qū)地下、地表水的改變特點設(shè)計有關(guān)的排班制度體系，24h值守存在強降水造成礦井突水的地段，結(jié)合地測設(shè)備監(jiān)控礦區(qū)水文地質(zhì)的改變情況。第二，結(jié)合采集的地測信息制定相關(guān)的解釋性報告，有效預警突水等水患，確保礦井施工管理團隊跟監(jiān)測技術(shù)團隊共享信息、互動交流。第三，全程監(jiān)控老空區(qū)積水泄水、巷道施工等關(guān)于水文地質(zhì)的操作，防范由于前期數(shù)據(jù)錯誤造成的不當操作，降低礦井水害出現(xiàn)的概率。

六、結(jié)語

綜上所述，當前，對煤炭資源的應(yīng)用提出了更高的標準，增加了煤礦采掘的難度。為此，需要煤礦企業(yè)密切聯(lián)系現(xiàn)實情況，遵循高效和安全的作業(yè)原則，重視科學應(yīng)用地測防治水技術(shù)和設(shè)備，優(yōu)化地測防治水技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，注重應(yīng)用電磁類勘探技術(shù)、三維地震探測技術(shù)、礦井放水實驗技術(shù)、排水管理技術(shù)，有效管理地測防治水設(shè)備以及健全地測技術(shù)和數(shù)據(jù)的應(yīng)用制度體系，從而促使煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：翟所宏（1979），男，山東省淄博市人，本科，工程師，主要研究方向為地測防治水；谷允鵬（1988），男，山東省微山縣人，本科，工程師，主要研究方向為測繪工程。