煤礦水害類型、原因及治理方向探討

煤礦水害類型、原因及治理方向探討

Summary：我國煤礦分布廣泛，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，開采歷史悠久，受水害威脅嚴(yán)重。我國70%能源來自煤炭，煤炭工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。水害嚴(yán)重制約了我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，其不僅造成人員傷亡及財產(chǎn)損失，還威脅著大量未開采的煤炭資源。基于此，本文詳細(xì)論述了煤礦水害類型、原因及防治措施。Keys：煤礦水害；類型；原因；防治在我國煤礦開采中，水害問題一直存在。煤礦一旦發(fā)生水害，不僅會造成人員傷害，還會嚴(yán)重沖擊煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)，并給我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來負(fù)面影響。因此，煤礦水害一直是制約我國煤炭企業(yè)發(fā)展的因素之一，解決該問題已成為煤炭企業(yè)發(fā)展中的當(dāng)務(wù)之急。一、煤礦水害特點1、水害類型多。在人類經(jīng)濟(jì)活動更頻繁發(fā)展形勢下，自然條件更惡劣，增加了水害發(fā)生類型，呈現(xiàn)出多種不同類型，包括地表水害、第四系松散層水害、侏羅系和古近系災(zāi)害、奧灰承壓水害、老空水害等。2、波及范圍廣。煤礦水害發(fā)生后，持續(xù)造成危害過程中，還會影響周邊煤礦區(qū)，會大煤礦生產(chǎn)中受一種或多種水害影響，導(dǎo)致煤礦區(qū)無法正常運行。3、水害類型集中。在不同類型水害中，危害最大的是老空突水、底板奧灰突水，這也是煤礦水害防治重點。主要體現(xiàn)在，對開發(fā)時間長的老煤礦區(qū)，其在進(jìn)入下組煤開采時，底板承壓含水層水頭壓力會增加，從而對下組煤開采造成較大危害。然而，由于底板承壓水危害大，或?qū)е虏糠置旱V開采時與奧灰距離100m以上的n層煤，會出現(xiàn)構(gòu)造不明顯情況下的底板突水問題。對于開發(fā)時間長的煤礦，其礦井范圍內(nèi)有廢氣老窯或廢棄老空區(qū)情況下，也會在這些老窯或老空區(qū)形成大量積水問題，該問題在礦井上方會增加煤礦生產(chǎn)安全風(fēng)險。4、煤礦水害分布與開采煤層、地質(zhì)條件地形、地貌等密切相關(guān)。鑒于上組煤及下組煤間的巨大差異，水害危害將有所不同。因此，在開采上組煤時，易出現(xiàn)直接影響礦井開采頂?shù)装迳皫r水害。然而，在開采下組煤時，主要表現(xiàn)為奧灰水害現(xiàn)象。二、煤礦水害類型1、松散層水水害。松散層水水害系指沖積層中含有富水性強(qiáng)的含水層，如流沙、砂石層水在煤礦開采中潰入礦井而造成的災(zāi)害。造成這類水害事故原因有：①受強(qiáng)含水沖積層威脅的煤層在開采中，防水煤巖柱留設(shè)不當(dāng)，冒落帶直接進(jìn)入松散強(qiáng)含水層造成潰水甚至潰泥砂事故，或?qū)严稁нM(jìn)入沖積層強(qiáng)含水層造成潰水事故，其中急傾斜煤層開采中，更易發(fā)生潰水事故。②在斷層破碎帶、裂隙發(fā)育段冒落高度特大，造成潰泥砂、潰水事故。2、巖溶突水水害。煤層開采對底板和厚層灰?guī)r含水層造成的水害是我國最普遍、最嚴(yán)重的水害。華北與南方煤田主要分布在巖溶地區(qū)，煤層底板與灰?guī)r巖溶含水層間存在一定厚度的隔水層，根據(jù)采深所承受水壓，可適當(dāng)利用作為隔水層而進(jìn)行降壓采煤。3、老窯水及采空區(qū)積水水害。引發(fā)采空區(qū)積水因素通常有：①積水存在于開采煤層上部采空區(qū)。開采人員由于未經(jīng)調(diào)查評價，不了解礦井地質(zhì)、水文狀況，造成開采時上部采空區(qū)有水。②礦井周邊地質(zhì)、水文條件發(fā)生改變，造成煤層間距離縮小，從而出現(xiàn)接通上部煤層積水渠道。先進(jìn)行探放水，讓透水事故不要出現(xiàn)是靠近采空區(qū)的必要步驟。在開采時間較久的煤層中有積水情況被稱為老窯積水。因其時間久遠(yuǎn)，所以不了解水文條件，積水嚴(yán)重性、覆蓋范圍等均不清楚，如在開采時不快速察覺，透水事故極易形成，對人員安全及礦井開采帶來威脅。4、小煤窯造成的水害。我國在七八十年代由于受到政策的影響，產(chǎn)生了巨大數(shù)量的小煤窯。由于小煤窯一般無證生產(chǎn)，亂采亂挖，各種違規(guī)作業(yè)加之管理不善，以至于經(jīng)常濫采亂挖現(xiàn)象嚴(yán)重，易破壞防水煤柱，造成突水事故。另外，由于小煤窯基本非法開采，越界開采現(xiàn)象嚴(yán)重。三、煤礦水害原因1、復(fù)雜的構(gòu)造背景為地下水的運移和儲存創(chuàng)造了多變的空間。在漫長的地質(zhì)歷史中，由于板塊的離合和碰撞，以及后期地殼運動的改造，我國煤炭賦存區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，復(fù)雜的構(gòu)造背景造就了多變的地下水運移及儲存空間。2、開采歷史悠久遺留問題多。由于水文地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)數(shù)百年采煤歷史后，留下了廢棄老窯多且積水狀態(tài)不清、礦井水文地質(zhì)資料缺乏和嚴(yán)重流失、無序采煤漸增等問題，加劇了煤礦水害程度。3、煤礦現(xiàn)有防治水技術(shù)資源嚴(yán)重不足。由于煤礦沿革自身特征和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，不同時期煤炭市場供需矛盾的不同表現(xiàn)等原因，現(xiàn)有煤礦專業(yè)技術(shù)資料不齊、煤礦地質(zhì)和水文地質(zhì)技術(shù)人員匱乏等。因此，資料不完善及人員配備不齊全，對煤礦的水文地質(zhì)條件未深入分析研究，對煤礦所在地區(qū)水文地質(zhì)情況了解不深，難以有效指導(dǎo)煤礦的防治水工作。4、煤礦企業(yè)主體責(zé)任落實不力。目前，大多數(shù)煤礦企業(yè)都意識到煤礦水害的嚴(yán)重性，甚至知道應(yīng)投入哪些防治水工作。近年來，由于電煤短缺、煤炭供不應(yīng)求、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展需求、采煤利潤上升等原因，煤礦企業(yè)往往不自覺地重發(fā)展輕安全或先發(fā)展后安全，未能以安全促發(fā)展。對安全發(fā)展認(rèn)識偏差使許多煤礦企業(yè)很難在水害防治方面邁出堅實的第一步。其中，民營煤礦主體責(zé)任落實差的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，主要表現(xiàn)為未被列為目標(biāo)，缺乏長期可持續(xù)治理意識；無科學(xué)的防治方案，缺乏技術(shù)與人才支持；無投入保障，缺乏根治隱患的物質(zhì)基礎(chǔ)。四、煤礦水害防治措施1、提高水害防治意識。我國煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜，常發(fā)生水害。因此，防治水害必須本著“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”原則，采取“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施，不斷總結(jié)經(jīng)驗，加強(qiáng)井下防水意識，是防治水害的基礎(chǔ)及前提。加強(qiáng)煤礦地質(zhì)水文基礎(chǔ)，建立完善的排水及防水系統(tǒng)。注重防治水安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，完善水防排水系統(tǒng)，為防治水提供可靠的資料及依據(jù)。此外，要嚴(yán)格科學(xué)管理，落實防治水安全責(zé)任制，加強(qiáng)員工安全知識培訓(xùn)，提高井下員工防治水知識及安全意識。我國煤礦水害類型多樣，所以要求根據(jù)水害類型制定防水措施。2、加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)。防治水技術(shù)專業(yè)化強(qiáng)，礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，這項技術(shù)還涉及水文、工程、環(huán)境、氣象等不同學(xué)科。因此，在預(yù)測預(yù)報水害水源時，不僅要采用二、三維地震勘探、瑞利波探測等地球物理勘探方法，還需使用井下超前探防水鉆機(jī)進(jìn)行勘探作業(yè)，合理運用現(xiàn)代化技術(shù)手段，提高水害防治效果。此外，需加大技術(shù)研發(fā)投入，深入研究上述先進(jìn)技術(shù)并推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高防治水技術(shù)水平。3、加強(qiáng)防治水監(jiān)管監(jiān)察。我國廣袤的地域上有大量中小型煤礦，其水害隱患復(fù)雜多變，增加了防治水難度。這就要求構(gòu)建基于信息化技術(shù)的煤礦綜合監(jiān)管監(jiān)察系統(tǒng)，從全局角度進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，充分利用煤礦監(jiān)管監(jiān)察安全信息平臺中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行決策，確保決策的前瞻性及即時性，提高防治水主動性與積極性。4、防水措施根據(jù)水害類型制定①松散層水害防治。先要查清沖積層沉積特征、含水層厚度、分布范圍和富水性。通過各種試驗方法掌握該區(qū)煤層開采后產(chǎn)生的冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育范圍及高度，合理留設(shè)防水煤巖柱，選擇正確開采及支護(hù)方法。②巖溶突水水害防治。厚層灰?guī)r富水性和水壓是突水災(zāi)害主要原因。突水由采煤泄壓引起，斷裂構(gòu)造破壞了隔水層完整性，還決定了含水層富水性，易引起突水。這種水害防治是在查明水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上的一種綜合防治方法，疏水降壓、注漿改造含水層富水性、合理留設(shè)斷層防水煤柱、注漿加固底板隔水層、分區(qū)隔離開采，減少礦壓破壞作用，增加礦井排水能力。③老窯水與采空區(qū)積水水害防治。先調(diào)查新采區(qū)是否存在老空積水威脅，然后利用物探、