煤矿水害源的探测与防治

关键词：煤矿；水害源；探测；防治 
前言
水是人类和各种动植物赖以生存的基础，是宝贵的资源和财富。但当水危害到人类的生存和活动时，它就变成了有害因素。煤矿生产均在地下进行，人只要深入地下，便受到来自地表水和地下水的双重威胁。水害是可怕的，但是，通过运用科学的手段和方法，认真工作，水害又是可以防治的。
1  煤矿水害源和类型
1.1  煤矿的水害
煤矿水害是随着煤炭生产而发生的灾害事故，其特点就是具有突发性和地点的不确定性。煤矿生产一旦发生水害，通常的后果是煤矿生产中断、财产损失，水害严重时会造成人员的重大伤亡。河北东庞煤矿2003年发生的突水事故造成全井淹没，6个多月才恢复生产，产生5亿多元的损失。由于充水因素不明确，查明突水通道困难，抢险物资、设备、人员不能及时到位，致使抢险方案短时间内难以确定，险情一时无法排除。待相关问题解决后，财产损失和人员伤亡已成事实。
2005年-2010年嘚年中全国发生各类透水事故309起，死亡1656人，其中2006年山西左云新井煤矿特大透水事故，死亡56人，见图1，图中上部曲线为煤矿水害发生事故统计，下部曲线为死亡人员统计。从图1表明，自2007年开始，煤矿事故和死亡人员在一个相对较低的水平，2007年以后煤矿年水害事故发生率为38，年死亡人员数量为150人。

图1  最近6年来煤矿透水事故数量及死亡人数统计图，上部曲线是是水害事故次数统计，下部曲线是死亡人数统计。
1.2  水害源类型
煤矿水害源主要有：地表水、第四系水、岩溶水、裂隙水、煤层顶底板砂砾岩水和老空水。
1.3  水害的原因
煤矿水害频繁发生的主要原因是： ①对水文地质条件及类型的认识不足； ②对透水机理研究的针对性不足； ③探测不足，尤其在导水构造探查不细； ④监管不力。
2  煤矿水害源的探测技术
  产生煤矿水害首先是地质原因，充水水源（岩溶、裂隙水）的突水通道（裂隙和断层）探测不细致造成的，其次是人为因素造成的。充水水源（岩溶、裂隙水）的突水通道（裂隙和断层）和老空积水区是可以采用物探、钻探等方法科学探测的。
2.1  煤矿水害源的构造探测技术
充水水源（岩溶、裂隙水）的突水通道（裂隙和断层）是可以通过煤矿采区三维地震勘探技术进行探测的，图2是煤矿地质补充勘探得到的地震时间剖面，该剖面上的煤层形态及断层清晰，该剖面上将落差大于2m的断层探测出来了，T5波对应200桩号处的断层落差为4m，T5波对应300桩号处的断层落差为6m。通过三维地震可以将落差大于5m或者落差更小的断层查找出来。
图2  煤矿采区勘探地震时间剖面
2.2  相对富水性探测技术
断层、老空区及隐伏陷落柱等水害源是可以通过瞬变电磁方法探测的，图3是利用瞬变电磁法探测的陷落柱实例。只要管理到位，及时探明和控制水源，落实措施，在已明显有透水预兆的情况下利用瞬变电磁、地震波法进行井下超前探测，可以提高地质成果的精度。

图3 煤矿水害探测的瞬变电磁剖面图
3  防治水害源的综合方法
4.1  落实防治水的基础水文地质工作
煤矿在编制中长期防治水规划和年度防治水计划的前提下，采用适合煤矿的物探、钻探、化探等先进地质、物探技术，查明煤矿采区水文地质情况；定期收集、调查核对本矿及相邻煤矿的煤炭开采情况，编制《矿井综合水文地质图》，实时掌握矿井水害源的情况，对煤矿生产采区的水害源、水害类型等进行研究预报，提出预防和处理水害源的具体措施。重视地球物理技术在煤矿水害防治中的地位，在采区设计阶段坚持利用三维地震勘探技术和瞬变电磁技术进行补充勘探，查明落差大于5m的断层及富水性。 
4.2  严格执行井下探放水工作
煤矿采掘工作中要开展充水条件分析与研究，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针，落实“防、堵、疏、排、截”的综合防治措施。采掘工作探放水前，按照规程编制探放水施工设计，落实探水警戒线，同时采取防治煤和瓦斯突出的具体安全措施，严格按施工设计进行探放水。矿井生产中有透水迹象时立即停止生产作业，撤出井下人员到安全地点，全面分析查找原因，采取有效措施进行防治。
4.3  认真执行“雨季”三防工作
防范暴雨洪水进行隐患排查和专项整治是煤矿三方的重点，煤矿井口标高低于历史最高洪水水位的矿井要有三防应急措施；对洪水可能淹没的废弃煤矿井口要按规定填实封死。雨季安排专人负责对煤矿及周边废弃煤矿、塌坑、裂缝，以及可能影响矿井安全的水库、河流、湖泊、堤防、涵闸等进行巡查，特别是接到暴雨灾害预警信息和警报后，要实施24小时不间断巡查。建立暴雨洪水可能引发淹井等事故的应急预案。
4.4  落实好防治水监管监察工作
各级煤矿安全监管部门依据现行规范加大煤矿企业的监管监察力度，督促煤矿企业严格落实“先探后掘”的探放水措施，重视周边小煤矿分布情况的调查，认真排查水害源隐患，及时采取措施，防止水害的发生。对于防治水措施落实不到位、没有开展水害源排查治理、超层越界开采的煤矿，必须责令其立即停产整改；经整改仍不合格的，要向当地政府报告并依法予以关闭。对发生水害事故的矿井，要按照“四不放过”的原则和“依法依规、实事求是、注重实效”的基本要求，认真调查事故原因，依法追究事故责任，适时公布处理结果，接受全社会的监督。
4  结论
煤矿水害防治的重点是坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施，煤矿水害事故是能够避免的。事实证明，以煤炭三维地震勘探和瞬变电磁勘探为手段的地面物探补充勘探是煤矿水害源调查的有效方法，在煤矿生产过程中辅助物探、钻探相结合的手段是保障探测煤矿水害源的主要手段。对老窑、断层、陷落柱、矿井边界、水体（含可疑水体）的收集整理和上图以及防水煤（岩）柱留设等情况进行科学管理是保障煤矿安全的有效途径。