李晓宇

（晋能控股煤业集团地煤精通兴旺煤业有限公司， 山西 大同 037000）

近年来我国所需的煤炭资源在不断增多，矿井开采深度也在逐年增加，随着开采的深入，煤矿水害给开采过程造成了极大困难，常见的水害包括矿井承压水、岩溶裂隙水、断层导水、老空区积水等，水害的频发导致矿井开采效率难以提升。

造成煤矿水害的主要原因是矿井下的水体出现导通、溃水、突水等情况，不仅阻碍了煤矿开采的顺利进行，也给施工人员的安全带来了一定的威胁[1-2]。矿井水害主要来自于矿井开采过程中的水害隐患，矿井开采的初期常常会因为相关技术指标的不规范，造成老窑采空区积水、断层连通地表水体以及岩溶水体等情况，这都为日后矿井水害的出现埋下了巨大隐患。随着对煤矿开采领域研究的不断深入，人们发现矿井水害是造成矿井施工人员安全事故的主要原因之一，并且通过分析矿井水害的成因发现矿井水害并非不可防控的，本文根据其特点提出了多种防治措施，总结出重在预防、要在治理的防治原则。

1 矿井概况

晋能控股煤业集团A 矿水害隐患主要来自前期开采过程中产生的老窑采空区积水、开采深度增加后出现的灰岩溶洞水以及地表水渗透等[3]。

首先对矿井内部的概况进行调查，包括老窑位置、巷道分布、积水情况以及地表裂缝分布等，并在此基础上进行水文调查，得出该矿井的水文地质类型为中等类型。当前已经发现的老窑积水区共计3 处，由于积水区位置较深（开采水平之下），现阶段开采过程中尚无明显隐患，但是随着矿井开采地不断深入，可能给日后的开采过程埋下水害隐患。当前显现出的水害问题主要是采空区地表水的渗透以及矿井承压水和断层导水。

2 矿井水害防治

矿井水害防治的重点在于预防，应当对矿井进行地质水文分析，并查清矿井水害的来源，从源头进行治理，保证此类隐患的彻底根治。

2.1 地表水治理

地表水渗透主要存在于矿井的采空区，来源为附近的河流、湖泊以及水库等，来源较为清晰，防治措施比较有针对性。当前对于地表水的治理包括疏、排、截、堵等多种方式。晋能控股煤业集团A 矿采取联合治理的方式，通过对采空区进行回填硬化，避免了地表水在该区域的堆积渗透；通过修建排洪沟，保证了地表水的顺利排出。截至2020 年，该矿井的采空区回填硬化面积已经达到9 000 m2，建成截洪坝4 座，拦矸坝2 座，有效避免了地表水带来的水害隐患。

2.2 矿井水害治理

晋能控股煤业集团A 矿的矿井水害通常存在于巷道之中，包括淋水、断层导水等多种形式，并且水害程度会随着矿井开采的深入逐渐严重。为了更好地治理矿井水害，公司在2019 年引入了1 台型号为YCS200（A） 的矿用瞬变电磁仪以及1 台型号为ZDY4000 的全液压坑道钻，用于矿井水害的监测和探放。矿井开采前需要相关人员进行水害隐患防治方案的制定，首先使用瞬变电磁仪对矿井积水区域进行探测，确定积水区域后，使用液压坑道钻进行防水处理，在矿井开采前排除水害隐患。

方案执行过程中，为确保瞬变电磁仪探测的准确性和可靠性，同时使用物探设备进行水体观测，将两种方式的结果进行对比，以验证物探参数的准确程度。根据下页图1、图2 的光谱数据和观测结果不难发现，光谱数据含水区值在0～20 m3之间呈现出显著下降的趋势。根据光谱结果可知，物探设备在矿井中的适用性较强，对于积水区域的判别较为准确，但是要进一步提升水体探测的准确程度，需要对矿井现场的实验数据进行更为深入的分析。

图1 +530 生活用水验证观测成果

图2 +530 生活用水顶板观测成果

3 物探和钻探的探测实践

2020 年9 月，该矿在开掘201 采区+389 m 时，工作面端头迎头处出现顶板局部垮塌现象，顶板涌水现象严重，水中带有臭鸡蛋味，因此判断当前开采区域接近一处老窑积水区。通过对水文地质资料的查询发现，在201 采区+411 m 处存在一处老窑，因此判断该老窑存在采空区积水现象。由于不清楚老窑积水的详细情况，需要调用物探设备进行相关参数的探测，具体结果如图3 所示。

图3 水害观测分析成果

根据图3 结果不难发现，开采区域上方存在一处水体，但是水体的具体成因难以判断。因此使用液压坑道钻进行工作面钻孔探究是否为采区积水，共计钻取探眼150 m，钻探剖面如图4 所示。通过钻采剖面可知，积水并非来自老窑采空区，而是少量的断层导水，并不影响开采工作的进行。根据探测结果进行施工，顶板涌水逐渐减少，证明了钻探结果的准确性。

图4 钻探剖面

4 结论

在矿井水害防治工作中，应当遵循重在预防，要在治理的原则，在工作面开采前预先进行探放水处理，通过物探钻探结合的方式确保探测结果的可靠性，保证矿井能够在开采前有效排除水害隐患。本文以晋能控股煤业集团A 矿作为研究对象，通过物探、钻探结合的方式进行矿井水害的防治，先由物探设备进行水体探测，判断出积水区域的位置，再由钻探设备进行防水，确保水害隐患的顺利排除。

矿井开采过程中，可能会遇到部分未预先发现的疑似水害的突发情况，对于这类情况应当采用“两探”的方式及时进行核实，对于积水较少或者水害较轻的区域，通过探、防、排的方式进行处理；对于水害较为严重的区域，通过防、堵、疏、截等方式加以解决，保证矿井水害能够得到有效的治理[4]。

为了提升矿井水害防治的质量，明确各主体间的责任划分，避免水害事故的出现，结合现有的规章制度，包括《安全生产法》《煤矿安全规程》《煤矿防治水细则》等相关规定，采取“探、防、堵、疏、排、截、监”等联合防治的方式，及时消除开采过程中遇到的水害威胁，避免水害事故的出现。

5 存在问题及建议

物探技术主要起到预防作用，能够较为准确地探测出积水区域，但是对于该区域的积水量等具体参数却难以进行详细预测。ZDY4000 型全液压坑道钻主要负责积水区域的探放水工作，可对积水区域的具体情况进行分析，部分积水区域则通过全液压坑道钻来消除水害隐患。

YCS200（A）矿用瞬变电磁仪主要用于积水区域的判断，对于积水产生原因以及含水层性质的判断较为模糊，因此在实际生产过程中，其作用会受到限制。

ZDY4000 型全液压坑道钻自身体积较为庞大、搬运不便、自身探测角度有限，并且由于矿井内部地质环境复杂，设备难以进行有效地探测工作，自身的作用难以得到充分发挥，未来需要进行设备结构和参数的改进。

矿井现场采用“两探”设备进行的实验次数有限，难以验证该方式的准确性和可靠性，未来应当增加实验的次数，以更好地为矿井水害的防治提供指导。