王洪斌

（霍州煤電集團(tuán)云廈建筑工程有限公司，山西 霍州 031499）

0 引言

隨著能源開采活動范圍不斷日益擴(kuò)大，針對煤礦水文復(fù)雜的區(qū)域，傳統(tǒng)的防水技術(shù)手段已經(jīng)不能適應(yīng)，因此，在特殊的水文環(huán)境下應(yīng)該加強(qiáng)防治技術(shù)手段，嚴(yán)格按照煤礦水文的實(shí)際情況不斷調(diào)整自身的防治方案，繼而全方面開展煤礦開采工作，促使減少不必要的水患事故發(fā)生?；诖耍旱V開采相關(guān)部門應(yīng)該重視，精準(zhǔn)了解煤礦水文的詳細(xì)情況，繼而提出有針對性的方法，以此提升煤礦開采工作的質(zhì)量和效率。

1 工程概況

以某煤礦工程為例，該煤礦工程整體面積為24.51 km2，長度為8 km，寬度為3.5 km，該煤礦區(qū)屬于資源整合礦井類型，由于該工程礦井水源判斷困難，礦井安全管理工作不到位，經(jīng)常由于壓力造成該施工設(shè)備大面積損壞等。其主要防水方法為鉆孔疏排水技術(shù)、虹吸排水技術(shù)等。

2 影響煤礦水文因素分析

2.1 礦井水來源判斷困難

煤炭防水過程中，對于礦井水的主要來源渠道判斷是否精準(zhǔn)，對防水工作具有緊密聯(lián)系，正常情況下，礦井水的主要來源渠道是通過采空區(qū)積水、含水層中的水、大氣降水、河流湖泊等來源。由于該工程的位置屬于農(nóng)村縣城地區(qū)，所以煤礦內(nèi)的含水量會多一些。但由于受多種因素影響，所以煤礦的含水量也不同。例如，天氣原因，遇到特大暴雨天氣，地表上面的水就會大量涌入煤礦井下，繼而導(dǎo)致礦井下的水量持續(xù)上升，經(jīng)常發(fā)生水量異常的情況。針對礦井內(nèi)水量流動情況也影響較大，煤礦開采過程中，由于煤礦的局部地形發(fā)生變化，就會改變礦井水的流動方向，繼而原來的水文地質(zhì)材料就會失效?；诖?，如果煤礦相關(guān)部門不能針對礦井水的來源進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，就會導(dǎo)致后續(xù)的防治工作開展十分困難。圖1 為礦井水的來源，如圖1 所示[1]。

圖1 為礦井水的來源

2.2 礦井安全資料不到位

煤礦水文資料的精準(zhǔn)性和礦井水的防治工作具有緊密連接，伴隨著煤礦生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)和運(yùn)輸方面的安全要求持續(xù)提升，傳統(tǒng)的煤礦水文收集資料的方式已經(jīng)不適用于煤礦生產(chǎn)需求，雖然現(xiàn)階段煤礦開采單位在資料安全檢查的過程中，已經(jīng)對煤礦水文資料進(jìn)行重新整理與分析，但是依舊不符合國家規(guī)定的煤礦水文資料的調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)。甚至還會出現(xiàn)部分煤礦水文資料沒有進(jìn)行實(shí)際煤礦勘察，就對煤礦水文資料進(jìn)行補(bǔ)充。因此，整理的資料不具備參考價(jià)值，繼而針對煤礦防水方面無法發(fā)揮作用。例如，該煤礦工程屬于礦務(wù)局資源合并的礦井，主要是利用長壁式手段進(jìn)行的采煤，并且運(yùn)用放頂采煤工藝，想要保證煤礦開采和防水工作順利開展，就要保證準(zhǔn)確收集礦井資料。煤礦開采環(huán)境影響分析，如圖2 所示[2]。

圖2 煤礦開采環(huán)境影響分析

2.3 壓力損壞

該工程煤礦在開采過程中，開采的地理位置比較深，所以經(jīng)常由于壓力的問題造成開采設(shè)備大面積損壞，繼而導(dǎo)致礦井水出現(xiàn)異常的情況。在煤礦施工過程中，煤礦底部水會受到極強(qiáng)的壓迫，導(dǎo)致煤礦周圍的導(dǎo)水帶大面積腐蝕，由于導(dǎo)水帶損壞的現(xiàn)象，水的抗壓能力急速下降，繼而煤礦發(fā)生水患事故。如果煤礦出現(xiàn)積水問題，隔水層不會發(fā)生相應(yīng)改變，但如果防水層存在劣質(zhì)問題，就會造成十分嚴(yán)重的水患事故[3]。

3 煤炭防治水技術(shù)策略

3.1 對礦井出現(xiàn)水患的成因予以全方位掌握

煤礦進(jìn)行防水工作開展前，煤礦相關(guān)防水部門需要明確水患問題的成因，繼而針對水患問題采取相應(yīng)的防護(hù)措施，制定健全合理的防水措施。在這個過程中，煤礦企業(yè)要全方面開展水文分析工作，并且對煤礦水文條件進(jìn)行全方面分析，保證水文勘探的全面性和有效性，繼而確保防水工作人員嚴(yán)格對煤礦水文的實(shí)際情況進(jìn)行開采工作。除此之外，煤礦企業(yè)還要重視防水工作，建立完善防水監(jiān)督制度，在保證防水結(jié)構(gòu)健全的同時，將煤礦各項(xiàng)防水工作流程都做到精細(xì)化，這樣一來，就可以將防水操作技術(shù)不斷完善。例如，針對此工程長時間沒有煤礦開采的情況下，就會形成如圖2 所示的以下問題，工作人員就要針對不同的因素進(jìn)行分析，多角度了解水患事故發(fā)生的真正原因，繼而掌握正確的時間進(jìn)行相應(yīng)治理，最終全面實(shí)現(xiàn)煤礦防水工作效率和質(zhì)量。煤礦長期開發(fā)引發(fā)的巖層高度破壞，如圖3 所示。

圖3 為煤礦長期開采引發(fā)的巖層高度破壞

3.2 加強(qiáng)施工管理工作

煤礦施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)深井的問題，由于深井的水文條件相對特殊，因此，開展深井工作防水工作前，施工團(tuán)隊(duì)一定要做好全方面準(zhǔn)備。例如，施工設(shè)備和材料的管理一定要做到位。一方面要對深井設(shè)計(jì)圖紙?jiān)敿?xì)了解，設(shè)計(jì)人員還要做施工實(shí)際場地進(jìn)行勘察，方便做好健全的安全保護(hù)措施，特別是施工材料的設(shè)備的采購方面，一定要購買嚴(yán)格質(zhì)量保證的施工材料和設(shè)備，最大程度降低后續(xù)施工中面臨的風(fēng)險(xiǎn)問題。特別是深井的深度，一定要做好安全保護(hù)措施，避免施工人員在施工過程中出現(xiàn)安全事故。在工作人員下井之前一定要仔細(xì)檢查各項(xiàng)問題，保證深井工作順利開展，每一處施工位置都要符合施工標(biāo)準(zhǔn)。針對施工管理工作，煤礦企業(yè)需要設(shè)置相應(yīng)的管理制度，施工安全設(shè)備提前購買，為涉及的施工人員進(jìn)行崗前安全培訓(xùn)確保在后續(xù)的施工中規(guī)范操作，保證自身安全同時，再進(jìn)行施工[4]。

3.3 提高排水效率

煤礦企業(yè)在開展施工前期，由于受多種因素的影響，例如，天氣因素、礦井本身因素、施工人員身體因素等，都會存在一定的差異性。因此，需要按照統(tǒng)一規(guī)定的施工要求進(jìn)行，只有按照標(biāo)準(zhǔn)化的施工流程，才能保證施工過程順利有序進(jìn)行。該工程的地下水層受外界因素影響，特別是經(jīng)常長時間存在的煤礦區(qū)，水層的變化會隨著地質(zhì)條件變化而變化，因此，施工人員無法對水層運(yùn)動進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。基于此，想要煤礦井滲水的問題得到有效解決，就要對相關(guān)的排水工作做到位，對現(xiàn)有的排水工作不斷完善和優(yōu)化，對相關(guān)的排水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行全面了解與分析后，對當(dāng)前排水工作再進(jìn)行調(diào)整。施工團(tuán)隊(duì)一定要明確施工進(jìn)度和目標(biāo)，為煤礦深井的排水系統(tǒng)提供重要保障。

3.4 鉆孔疏排水技術(shù)

鉆孔疏排水是煤礦防水工作中經(jīng)常使用的方法，該技術(shù)主要通過鉆孔對煤礦中的水進(jìn)行抽取，將煤礦中的地下水抽取，繼而滿足煤礦水位回歸正常標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)階段，我國煤礦鉆孔疏排水方法有很多形式。例如，有垂直疏水孔、有地面常規(guī)口徑疏水孔、水平疏水孔以及坑下大口徑疏水孔等，其中有通過單孔進(jìn)行輸水的，也有通過井群進(jìn)行疏水。又或者單一對煤礦水層進(jìn)行抽水，或者對煤礦地下水層混合形式抽水。在本次工程中也使用了鉆孔疏水技術(shù)，并且鉆孔疏水技術(shù)具有十分靈活的特點(diǎn)，在施工過程中可以根據(jù)煤礦的變化，準(zhǔn)確靈活做出相應(yīng)調(diào)整，根據(jù)水文條件的變化而選擇鉆孔的實(shí)際位置，靈活性非常強(qiáng)，但是由于鉆孔基本都是一次性的原因，如果在鉆孔過程中，一旦煤礦地下水的位置超過鉆孔的底部位置，鉆孔疏水技術(shù)就不可以再次抽水。與此同時，報(bào)廢的鉆孔位置就會成為后續(xù)的導(dǎo)水通道，繼而對后續(xù)煤礦積水造成影響。另外，單一的鉆孔疏水技術(shù)和實(shí)際煤礦防水工作有一定偏差，不能完全滿足煤礦防水工作的需求，因此，在防水施工過程中需要和其他排水技術(shù)相結(jié)合，才能夠更好地開展煤礦防水工作。

3.5 采取技術(shù)降低粉塵危害

煤礦企業(yè)想要做好防水工作，要加大對粉塵工作的控制力度，每月針對煤礦內(nèi)的粉塵進(jìn)行清掃、沖洗等，并針對粉塵清洗工作進(jìn)行驗(yàn)收，做好相應(yīng)驗(yàn)收記錄，針對沒有認(rèn)真沖刷的情況，記錄在每月績效考核中，予以降低等級，罰款等。煤礦企業(yè)通過設(shè)置明確的制度，就可以有效解決煤礦粉塵堆積的情況，促使礦井工作環(huán)境明顯提升。想要煤礦企業(yè)既要保持礦井工作環(huán)境，還避免浪費(fèi)水的情況，就要加強(qiáng)在煤礦中加入自動噴霧降塵裝置，膠帶輸送機(jī)自動控制噴霧噴頭，有煤灰塵的時候自動噴霧，沒有灰塵的時候就會自動停止工作，開采工作中安裝聲控式的噴霧裝置，既可以保證施工人員的健康，還可以規(guī)避煤礦中大量灰塵堆積，出現(xiàn)積水的情況，因?yàn)橐坏┓e水嚴(yán)重就會造成水患問題。除此之外，針對自動噴霧裝置的維護(hù)工作，煤礦企業(yè)應(yīng)該出具明確的規(guī)章制度，將維護(hù)工作嚴(yán)格落實(shí)到每個負(fù)責(zé)人身上，起到加強(qiáng)監(jiān)督的作用。煤礦企業(yè)的工作過程中，打炮眼環(huán)節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)大量灰塵，可以使用自動噴霧裝置進(jìn)行處理。針對煤礦鉆孔過程中出現(xiàn)灰塵的問題，可以設(shè)置瓦斯鉆孔防塵裝置，使打孔位置變得潮濕，有效控制灰塵產(chǎn)生，為煤礦防水工作提供保障。

3.6 輻射井疏干技術(shù)

輻射井疏干技術(shù)主要是通過大口徑井口為中心向周圍進(jìn)行輻射，它是由水平集水管組成，煤礦地下水再通過水平集水管向外抽取，就抽取水量的效果來講，可以有效提升抽水的效率，輻射井疏干技術(shù)可以極大程度節(jié)約成本，并且該技術(shù)安全性特別高，由于輻射井的水平集水管對于煤礦含水層巖性沖散具有不具備破壞能力，所以不會造成含水層巖性沖散導(dǎo)致煤礦周圍土質(zhì)坍塌的情況。與此同時，和其他防水技術(shù)手段比較，輻射井疏干技術(shù)效果好、安全性高、節(jié)約成本，此項(xiàng)技術(shù)在該工程中起到重要作用，由于該工程長度為8 km，寬度為3.5 km，還采用鋼筋混凝土澆筑，輻射水平集水管選擇的是DN125 外徑140 mm 的無縫鋼管，然后以輻射井為核心向四周進(jìn)行負(fù)壓，促使煤礦內(nèi)的積水快速向集水管中滲透，極大程度解決該工程的排水問題。

3.7 虹吸排水技術(shù)

虹吸排水技術(shù)主要是通過液體高度差異的作用情況，將液體形成一根U 形的水管結(jié)構(gòu)，再利用水管高處放在裝滿容器的液體內(nèi)，容器就會持續(xù)將虹吸排水管向另外一端的位置流出水量。虹吸排水技術(shù)是通過傳統(tǒng)的重力流向滿管流的狀態(tài)改變，就會出現(xiàn)倒吸的情況，有效提升煤礦地下水排出的效率。虹吸排水技術(shù)不用借助電源和水泵就可以工作，在煤礦地下水排水的過程中，減少外界條件的依賴性，不用借助外界因素就可以順利開展工作。該工程就是采用了虹吸排水技術(shù)，其中在煤礦的出水點(diǎn)+945 m 水平位置，工作人員為確保地下水不滲透在其他煤礦位置，就在出水集中的位置，采用質(zhì)量較好的泥巖作為隔水層建設(shè)的主要材料，并且一層一層壓實(shí)，利用土工膜進(jìn)行隔水材料的覆蓋，搭建臨時的集水池，再利用聚乙烯管作為煤礦地下水的排水管，作為集水池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時，工作人員為保證煤礦工作正常進(jìn)行，保證車輛順利運(yùn)輸，在排水處挖一條深溝，將聚乙烯管放在深溝內(nèi)部，繼而順利將煤礦地下水排出。

4 結(jié)語

煤礦水文條件十分復(fù)雜，并且防水技術(shù)手段的應(yīng)用也比較繁瑣，因此，煤礦相關(guān)單位在進(jìn)行施工和防水技術(shù)應(yīng)用的過程，應(yīng)該提升人員的專業(yè)能力熟練掌握防水技術(shù)手段，并且制定科學(xué)合理的防水措施，實(shí)現(xiàn)全方面有效治理煤礦防水工作，繼而保證煤礦資源順利開采。