综合防治水技术在矿山深部开采中的应用

2021-07-01刘晓明

中国金属通报 2021年6期

刘晓明

（湖南省煤业集团兴源矿业公司，湖南耒阳 421800）

矿产资源对我国社会的发展起到了至关重要的效用，而在开采工作过程中常面临诸多的水害问题。水害是矿井五大灾害之一，我国矿井的安全生产一直受到水害的威胁，矿井水源补给包含地下水和地表水，充水通道多，水源补给复杂，给矿山工程的水害治理带来了诸多问题，只要产生了不良的水害问题，就会给开采工作地顺利进行以及矿产质量带来不利影响。为了避免上述现象，此时就要强化对综合防治水技术地运用[1-4]。

1 矿井水害类别

1.1 老空水水害

在采矿期间，特别是针对部分大型矿山深部开采工作，若在完成开采工作之后，并未提供针对性的处置，那么在长年累月之下，地面积水就极易下渗至矿井之中，由此产生较为严峻的透水问题，除此之外，由于长期不使用废弃矿井，那么此时就会带来一系列的老空水害等问题，进而影响到正常的开采作业。

1.2 砂岩裂隙水

当揭露位于砂岩裂缝范围采掘面时，此时就极易出现水体流出的问题，比如说后生以及原生等，而比较普遍的现象即矿山巷道渗水和工作面的顶板渗水。如果砂岩裂缝含水层缺少其他补给的水源，那么此时就很少会干扰到开采工作地顺利进行。不过若排水系统稳定性受到威胁，那么就提升了开采施工的难度系数。

2 综合防治水的内涵

矿山深部开采工程综合防治水是协调各部门和工艺流程，如钻探、掘进、物探、防治水、地测等，使各部门之间实现数据集成和信息共享，共同完成防治水的任务。综合防治水的目的是使原本独立工作的子系统之间建立起联系，优化资源配置和工艺流程，促使整个矿井系统服务于防治水工作，同时又不影响各子系统的独立运行，还可为子系统提供丰富的生产信息，使各类子系统得到优化。由综合防治水的定义可见，综合防治水可能涉及到煤矿系统的各方面，按照涉及对象的不同，可将矿山综合防治水对象分为4类：人员、数据、业务和其他资源，如图1所示。

综合防治水可在各工作环节中消除因信息和数据共享程度低所导致“孤岛效应”，达到协同工作，综合防治的效果。结合矿山开采的生产工艺流程，对综合防治水的特点总结如下。

（1）高度集成：综合防治水体系，可集成矿产生产系统中涉及到防治水的各类信息和数据，通过计算机技术实现信息共享，促进各部门不断对自身资源进行调整和优化，使生产资源利用率最大化。

（2）综合交叉：综合防治水体系不是单一的某个学科可以建立的，而是需要多学科进行融合交叉，综合防治水体系涉及到的学科包含采矿、地质、地测、机电、测绘、计算机等多个领域。

（3）复杂性：防治水虽是矿产生产中的重要环节，但该项工作作为生产的一部分，仍需要配合其他生产环节，防治水工作人员应建立全局意识，做好本职工作的同时，也可协调配合其他工艺流程。

（4）服务性：综合防治水的本质是服务于矿产资源的生产，保证设备和作业人员处在安全的生产环境中，综合防治水也需为生产子系统如采掘、地质和测量等部分提供信息和数据服务。

图1 综合防治水对象分类

3 综合防治水技术的应用

3.1 地面防水技术

因为矿山深部开采多属于地下作业，所以地面防水工作就变得相当关键，优质的地面防水可以为其他环节地顺利进行奠基。在开采期间，相关的工作人员要灵活地采取地面防水技术，具体来说，首先，积极开展防排水的建设工作，进而加快雨水地排出效率，避免产生雨水渗透等难题。其次，在选取进口和矿山开采场地的过程中，相关的工作人员务必要保证挑选的安全性、可靠性，尽可能地将井口和场地安置于地势较低的区域。然后，如果矿区在河流周边，此时相关的工作人员就要仔细地标识矿井内部漏水的实际方位，接着再开展填充工作，一般条件下要采取黏土和水泥等来填充，如此一来，就可以防止水流渗入内部。

3.2 潜水泵房排水技术

如果要从根本上解决矿山工程中有水的问题，此时就务必要遵循矿井的排水情况进行科学规划，然后根据实际情况调控排水泵房运作的功率和规模，从而达到调控泵房排水水准的成效。不仅如此，在提高泵房排水能力的过程中，还需要确保泵房具备较为理想的排水功能，还应该预留出一定的富余系数，最后才能够让矿山更好地处置排水突发问题。

3.3 综合探测技术

通过合理探测可以保证综合防治水顺利完成，如此一来才可以有效提升矿山开采单位的施工效率。不过，在采取综合探测技术的过程中要做到如下几点。

首先，一般条件下，人们在开采施工时，要求预先编制一个合理化的方案，在设计计划过程中，人们能够利用综合物的探测，借此解析和探讨开采区域地质的构造情况和倒水属性等。除此之外，相关的工作人员还需要利用电磁和地球物探的手段，深入分析开采区的陷落柱和断层状况。与此同时，还要求科学分析通过探测后所获取的有关数据，进而尽可能地保证信息的精准性。

其次，在检测地面物探后，若察觉到导水结构，那么在实际挖掘期间，还应该完成相应地检查工作。在探查地下时，还需要利用探物以及钻探相综合的方案，而在检测矿山工程倒水异常的时候，常常会采取顺变电磁法，接着再利用钻探等方式来完成验证，进而给防突注水等工作创造条件。不仅如此，在矿山资源深部回采工作面前，还需要在地板位置提供综合水文方面地检测工作，如此一来，才可以明晰开采区域现实的地质水文情况。与此同时，相关地工作人员还需要通过高密机制的直流电方案来探测工作面的回风港以及运输港水层的现实状况，由此明晰对导水结构现实的发育情况。

4 综合防治水工作流程

（1）水害预测预报。水害预测预报就是指在系统分析水文地质信息以及现场实测信息的前提条件下，仔细地对极易出现水害问题的区域予以预警。水害预测预报需要包括矿山地下水全部生产工作面，实现全方位预警的效果，同时防治水单位还应该按月度或者季度制作水害预测预报台账，同时还需要交由总工组织有关单位审核，技术单位则将之作为预测预报的重要依据，编制专项施工的各个规程，而安全单位则要合理监督水害预测预报的编制以及实际施工工作。

（2）井下超前物探。之所以采取井下超前物探的方法，这就是为了能够在极易出现水害的区域，采取瞬变电磁法、超声波探测法等手段提供超前探测，物探单位还应该依据矿山深部开采工程现实地质条件制作物探预案，同时交由总工程师审核批准，注意该物探方案要精准地呈现物探区域的含水地质体。

（3）物探成果报告。一旦物探工作结束后，相关的物探单位还应该仔细地编制物探成果报告，对超前物探范围的含水地质体予以详细分析，矿总工程师还需要仔细地探讨物探结果，物探工作中的全部数据信息都要交由矿档案部门装订成册，同时还要进行备案，这样有助于后续阅读查看。

（4）设计钻探。在发现采掘工作面围岩体含有一定的水区域之后，地质单位以及防治水单位就要在仔细探讨预测预报以及物探成果等信息之后，结合采掘工作面的推行状况，定期编制钻探设计方案，而该钻探设计方案一旦通过矿总工审核通过，此时下发探水施工人员以及测量工作者就要加以学习，同时还需要在钻放水地点安置一定的探放水钻孔设计图版。

（5）及时发布停掘和探水通知。相关的工作人员在挖掘工作面过程中，将之挖掘到间隔含水地质体10至30米的位置，此时就要求暂停作业，接下来再开始为探放水工作作准备，而地质单位以及防治水单位要一同下发停掘以及探放水通知单，该通知单上需要仔细地说明停掘的实际位置以及探放水工作的有关标准。

（6）钻探施工前进行验收。在实际钻探施工之前，相关的工作人员要仔细地验收钻孔参数以及钻机。钻孔验收通常就包括钻孔方位、角度、深度等项目，查看其安置方案能否与钻探设计方案保持统一，确保其无塌孔等其他不合格钻孔。

（7）单孔验收工作分析。一般来说，单孔验收工作要交由钻探工作者、瓦检员、带班矿长、地质人员以及防治水人员等共同完成，而在实际验收单孔期间，则要求仔细地验收亟待详细检查钻孔的各项参数，查看其有无契合既定的设计标准，一旦验收过关之后，就可以仔细地填写验收表，针对验收不过关的钻孔要仔细注明并再次施工作业。

（8）允许掘进通知。探放水钻孔施工完毕后，由相关部门组成的联合专家组对钻孔探放水成果进行分析，结合物探资料进行综合评定，若钻探成果达到了预期要求，矿总工程师可下发允许掘进的通知单，并注明允许掘进的距离和注意事项。

（9）开掘施工。采掘施工队收到允许掘进通知单后可进行采掘施工，采掘施工要按照采掘通知单的要求进行，不得超掘，在采掘过程中若出现渗水现象，应立即停止掘进，按既定避灾路线撤离到安全位置，并报上级部门。

5 提高矿山深部开采综合防治水效果策略

5.1 加强雨季的安全隐患排查

在对矿山进行开采之前，相关人员需要先掌握当地雨季时最大的降水量，从而有效降低水灾导致重大事故发生的概率。要仔细察看附近地形，做好周围废弃枯井的密封工作，防止有水流流入矿井中提高开采的难度。另外，还要在开采区域内放置警示标志，同时委派专业人员做安全检测与排查，如，开采区的周围、废弃枯井还有附近的湖泊等极易发生灾害的区域，对这些区域要做好对应的防护措施。除此之外，还应当在管理层面提升隐患排查的力度，制定区域负责体系，构建与完善相关的管理制度，一旦出现了危险需要立即停工撤离，防止灾害的覆盖范围进一步扩大。

5.2 构建科学的应急处理方案

想要制定出符合实际情况的应急预警方案，在制定方案时就需要做好附近的准备工作，第一步要保证在发生了水灾险情之后，能够有适合的方式将水流及时排除出去，并做好对应的设备储备，对其进行定期的维修与保养，以此保证在灾情发生后可以直接投入使用。除此之外，还需要提高内部人员的安全意识以及应急处理水平，安排定期的安全讲座来为内部人员进行技术培训，同时进行考核，根据过去经典的案例，使所有人切实感受到水患具有的影响力，同时掌握对应的处理方法，从而使员工工作水平得到显著提升[5-9]。