刘海哲

【摘 要】在当前矿井安全生产的过程中，划分矿井水文地质类型是非常关键和重要的保障工作。针对深埋矿井水文地质条件复杂、防治水任务重的问题，结合实际生产矿井，对矿井含水层、隔水层、充水通道等水文地质条件进行分析，并提出了可行的防治水措施。

【关键词】深埋矿井；水文地质；防治水

引言

矿井水文地质类型是矿井防治水方案制订、中长期发展规划、矿井改扩建和技术改造的基础依据。矿井的开采环境会在开采过程中发生明显变化，地质、水文地质条件更趋复杂化，矿井受水害威胁加大，防治水形势严峻。原来的矿井水文地质类型结果可能难以满足矿井防治水工作的需要。随着中国矿业水文地质研究的逐渐深入，施工单位及研究人员对该部分研究越来越重视，本文就该部分内容进行了阐述。

1区域超前防治水技术路线

1.1区域超前防治水工序

对于矿井区域防治水的工序一般都是采用先在地面进行区域物探，并通过钻探验证物探异常区，对于异常区采区注浆的方式来加强巷道顶底板的强度，并进行相应的效果检验，来验证注浆效果是否有效。在矿井掘进和回采过程中，应当按照物探—钻探—注浆—检验的工序，保证安全后，再进行掘进和回采，避免发生突水事故。

1.2区域防治水技术目标

对于区域超前防治水的技术目标主要有以下几点：对于矿井生产中的断层、导水裂隙带进行严格注浆封孔，提高矿井的防水强度；煤层底板进行注浆加固后其突水系数Ts<0.1MPa/m；采掘过程中遇到突水工作面应当禁止采掘；对于矿井回采中超前注浆量应当大于总工量的百分之七十。

2生产情况及受水害威胁概况

2.1矿井受水害威胁程度

在相对封闭的水文地质区域之中，地下径流较为缓慢，各含水层富水性相对较强，同时补给条件也相对较好，这是导致发生涌水问题的重要原因。由于受到采动的影响，在开采过程中，在矿压、导水构造以及水压等因素共同作用下，下伏高压奥灰水对开采安全会构成相对大的威胁。矿井自身的排水能力完全可以达到排水要求。不过，因为煤矿所处的环境较为复杂，而且在开采深度逐步增加的情况下，底板隔水层会承受越来越大的水压，会导致煤矿面临的突水危害也进一步加大，防治水工作也面临更大的困难。

2.2矿井水害特征

矿井各含水层拥有的富水性相对较强，补给条件也相对较好，这是发生涌水的重要原因。由于奥灰层拥有相对较强的富水性，而且该层静储水数量相对较多，导致了底板要承受较大的水压，这是煤矿开采过程中所存在的重要水害隐患。

3巷道掘进过程中防治水技术及对策

为有效防止直接揭露导水构造以及其他水体，避免出现较为严重的突水问题，进行掘进作业之前，需要全面开展探查工作，以了解具体的导水构造情况，这样才能在掘进过程中确保做好防治水工作。在探查时期，应当坚持“逢掘必探”和“先探后掘”的探查原则。在探查过程中，首先使用物探进行初步勘察工作，然后利用钻探对物探结果加以验证。这样综合性的探查模式，能够确保探查结果更为准确。

3.1超前探测

进行掘进作业之前，应先通过综合物探设备对掘进方向前方含有导水构造以及其他水体全面开展探查工作，明确存在地质异常的部位。由于开展物探作业过程中所得到的探测结果具有多解性，所以在开展超前探测的过程中，要采取直流电探测方法、瞬变电磁探测法以及音频电穿透视探测法等不同的物探手段，以便对物探结果有效印证，这样便能够确保探测结果更为准确。结合以往多次物探经验来看，这样相互印证的探测方法适合该煤矿地质物探工作，能得到准确的探测结果。

3.2钻探验证

若是物探之后得到异常位置，则需要通过施工钻孔进行进一步验证。在对物探结果进行验证时，钻取的钻孔数量最少2个，通常钻孔的角度和水平方向保持在10～20°之间，钻孔探查的距离值应当超过30m，最后依照物探结果和掘进巷道具体位置情况合理地设置钻孔位置。

3.3无线电波坑透技术

无线电波坑透技术是依据电磁波在含煤地层中的传播分为水平和垂直层理两个方向，水平层理方向属于均匀介质，垂直层理方向属于非均匀介质。由于巷道基本都处于同一煤层中，因此，可以在巷道中采用无线电波坑透技术来判定突水危险区。探测方法一般采用定点法，主要过程为将发射机固定在巷道一侧，而接收机在巷道另一侧不同点接收场强值的方法。

3.4音频率电透视技术

根据矿井顶、底板岩层岩性不同，导致人工电场所形成的规律也各不相同。而音频率电透技术正是利用了岩层性质不同所形成电厂规律不同的这一现象，来探测地质异常。

3.5钻进注浆加固技术

井下钻孔注浆加固技术是区域超前防治水最主要的方式，其依据钻孔对巷道底板进行疏水降压，并进行注浆加固。一般对巷道底板可能出现的涌水通道进行注浆加固，根据注浆扩散半径来判定区域超钻孔的距离和注浆的深度。对于巷道出现断层等构造或者由于底板破碎等出现导水裂隙带应当进行注浆加固，避免受采动影响导致工作面涌水。

3.5.1钻孔参数

工作面钻孔采用螺杆马达定向钻进，钻进时螺杆马达利用传动轴动带动钻头底部向岩层底板钻进，可实时调整转动的方向角，从而保证对钻孔的方向进行准确的控制。通过调整转孔的参数来反映钻孔的状态与异常情况，而参数主要由泵压、泵量、给进压力、起拔压力构成，根据参数调整来确定最佳的钻孔效果。

3.6构建防排水工程

煤开采过程中，会受到不同类型的承压水威胁，而不同类型的承压水防治措施存在一定差异，需按照危险性分区结果采取不同的防治水措施。因此，为确保矿井整体防治水工作顺利推进，应对矿井防排水系统进行科学、合理设计。一方面，矿井排水能力应足够满足排水的需要；另一方面，矿井防治水方案中的分区隔离、排水方式等内容应与开拓方案相适宜，在开拓方案基础上，设计相应的防排水工程。

3.7采掘面超前探测

超前探测对于掌握开采区域水文地质条件有重要意义。矿井地质勘探中对于潜在的突水通道勘测不全面，因此，采掘面施工通过综合的超前探测手段以掌握更加详细的水文地质资料。通过超前探测措施，获取导水构造、砂岩富水性、上覆隔水层厚度等资料，并根据实际情况制订合理的开采和防治水方案。

3.8留设防隔水煤柱

留设保护煤柱是一种最有效的防范措施。根据矿井实际条件，确定合理的保护煤柱宽度，可以将水源隔离在采煤空间之外。避免了煤炭资源的浪费。

结语

（1）分析了區域超前防治水适用条件，对矿井不同的突水系数采用不同的区域超前防治水的技术措施，并分析了矿井区域超前防治水的技术工序，设定其防治目标，保证矿井回采超前注浆量应当大于总工量的百分之七十。（2）介绍了音频率电透视技术、无线电波坑透技术、钻进注浆加固技术对矿井区域超前防治水的技术措施，并分析了钻孔参数技术条件，注浆参数等，并对防治效果进行检验，结果表明，通过防治措施有效的调高了底板的抗突水能力。

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（作者单位：冀中能源峰峰集团新屯矿）