【正文】 防水工作，是我國保證礦井安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一。本文通過對水災(zāi)事故的誘發(fā)原因、對策以及事故處理的分析，為煤礦持續(xù)、安全生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。 2 礦井水災(zāi)的分類 地面水和地下水通過各種通道涌入礦井，當(dāng)涌入礦井的水量超過礦井最大排水能力時(shí)，就會造成礦井水災(zāi)。礦井水災(zāi)按照其水源類別可分為以下幾類： 地表水水災(zāi) 礦井附近有江河、湖泊、池塘、水庫、溝渠等積水，以及季節(jié)性 雨水時(shí)，當(dāng)水位暴漲，超過礦井井口標(biāo)高而涌入井下，或由裂隙、斷層或塌陷區(qū)滲入井下造成水災(zāi)，這種水源叫地表水。受這種水危害的情況，一般有以下幾種：一是位于低洼地帶的礦井，由地表水沖破礦井周圍圍堤而流入井口，或由于殲石山、爐灰等堆積位置選擇不當(dāng)，被洪水或雨水長年沖刷到附近的江河當(dāng)中，使河床增高或造成河水超過堤或攔洪壩直接進(jìn)入井口。這種地表水來勢兇猛，而且伴隨許多泥沙、礫石。如防備不當(dāng)，常造成淹井事故；二是地表水與松軟的沙礫巖層相通，當(dāng)井筒掘進(jìn)穿透沖積層含水層時(shí)，地表水將順著砂礫巖層的裂隙涌入井下造成淹井；三是地表 水與煤層頂?shù)装宓暮畬酉噙B通或由斷層溝通，地表水通過含水層或斷層進(jìn)入井巷，致使發(fā)生水災(zāi)事故。 孔隙水水災(zāi) 當(dāng)煤層被松散含水的流砂層、砂層、砂礫層、卵石層、粘土砂層所覆蓋，在開采第一水平時(shí)，煤巖柱留設(shè)不夠，往往是冒裂帶直接進(jìn)入松散層，或是松散層底部存在 7 富水含水層，開采前水文地質(zhì)條件不清，沒有按含水層下回采條件留設(shè)煤柱，回采后水、砂或泥潰入井下；超限出煤，破壞煤巖柱或在煤巖柱中開拓巷道、硐室，破壞了隔水煤巖柱的完整性，年久滲水，冒落坍塌，使沖積層水或流砂、泥流潰入井下，淤塞巷道甚至造成淹井。 裂隙水 水災(zāi) 水源為砂巖、礫巖等裂隙含水層的水。這些煤層頂部常有厚層砂巖和礫巖，其中裂隙發(fā)育，如與上覆第四紀(jì)沖積層和下伏奧陶系含水層有水力聯(lián)系時(shí)，可導(dǎo)致嚴(yán)重水災(zāi)事故以及建井時(shí)期發(fā)生淹井事故。若砂巖層缺乏補(bǔ)給水源時(shí)，則涌水很快很快變小甚至疏干。 3 礦井水災(zāi)發(fā)生的條件 礦井周圍的充水水源只是構(gòu)成礦井涌水的一種潛在威脅，開采時(shí)能否進(jìn)入井巷，取決于是否存在充水通道。只有充水水源通過充水通道，才能形成礦井涌水。掌握哪種水源是通過哪一種類型的通道和具體滲透路線進(jìn)入礦井構(gòu)成礦井涌水，可以為礦井水治理提供依據(jù)。一般來說，水源與煤礦 井下工作場所的通道多種多樣，常見的礦井涌水通道有構(gòu)造斷裂帶、接觸帶、導(dǎo)水陷落柱、采礦活動造成的裂隙等。 構(gòu)造斷裂帶與接觸帶 礦區(qū)含煤地層中存有數(shù)量不等的斷裂構(gòu)造，它不僅使斷裂附近巖石破碎、位移，也使地層失去完整性，從而成為各種充水水源涌入礦井的通道。地層的假整合或不整合的接觸帶，由于空隙發(fā)育，當(dāng)它與水源靠近時(shí)，也可能成為地下水進(jìn)入礦井的通道。無論是構(gòu)造斷裂帶，還是接觸帶，它們都是地層中破碎而變?nèi)醯牡貛?，對于礦井充水具有非常重要的意義。 導(dǎo)水陷落柱 巖溶陷落柱是指埋藏在煤系地層下部的巨厚可溶巖體， 在地下水溶蝕作用下形成巨大的巖溶空洞?？斩错敳繋r層，當(dāng)其失去對上覆巖體支撐能力時(shí)，上覆巖體在重力作用下向下垮落，充填于溶蝕空間中。因其剖面形態(tài)似一柱體，故稱巖溶陷落柱。我 8 國巖溶陷落柱多發(fā)育于北方石炭二疊系煤田，如山西太原、西山、霍汾、河北井陘、峰峰、開灤，江蘇徐州，山東新汶，河南安陽、鶴壁、焦作等礦區(qū)，而南方礦區(qū)少見。 采礦造成的裂隙通道 埋藏在地下深處的煤層承受著上覆巖層的自重力，同時(shí)它自身也產(chǎn)生對抗力，兩者處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)。煤層開采后，采空區(qū)上方的巖層因下部被采空而失去平衡，相應(yīng)地產(chǎn)生礦山壓力，從 而對采場產(chǎn)生破壞作用，必然引起頂部巖體的開裂、垮落和移動。塌落的巖塊直到充滿采空區(qū)為止，而上部巖層的移動常達(dá)到地表，根據(jù)采空區(qū)上方的巖層變形和破壞情況的不同，可劃分為三帶，三帶之中的冒落帶、裂隙帶就是礦井充水的良好通道。 封閉不良的鉆孔 勘探或生產(chǎn)建設(shè)時(shí)期，井田內(nèi)施工許多鉆孔，均可揭穿煤層和各含水層，構(gòu)成溝通含水層的人為通道。按規(guī)程要求，鉆孔施工完畢后必須用水泥封孔，其目的一方面保護(hù)煤層免遭氧化，另一方面為了防止地表與地下各種水體的直接滲透。鉆孔封閉不良或沒有封閉情況下，當(dāng)開采接近或揭露進(jìn)，造成涌水乃 至突水。此類突水以突水點(diǎn)接近舊鉆孔，采場地層完整無構(gòu)造破壞，水壓力大而無大水量等為特征，易與其他突水相區(qū)別。若與其他水源溝通時(shí)，亦可造成來水猛、壓力大的突水事故。 4 影響涌水量大小的因素 影響礦井涌水量大小的因素主要有以下幾個(gè)方面：充水巖層的出露條件和接受補(bǔ)給條件，礦井邊界條件與地質(zhì)構(gòu)造條件。 充水巖層的出露條件和接受補(bǔ)給條件 充水巖層的出露條件，直接影響礦區(qū)動力補(bǔ)給的大小。充水巖層的出露條件包括它的出露面積和出露的地形條件。前者指接受外界補(bǔ)給水量的范圍。顯然，出露面積愈大，則吸收降水和地表水的滲入量 就愈多，反之則少；后者指出露的位置、地形的坡度及形態(tài)等，它關(guān)系到補(bǔ)給水源的類型和補(bǔ)給滲入條件。如分布在地形較陡的分水 9 嶺地段，它只能接受降水入滲補(bǔ)給，且地形陡，降水大部呈地表徑流流失；分布于低洼處，它不僅能接受降水的補(bǔ)給，而且也能得到地表逕流匯入洼地的補(bǔ)給。故在同等出露面積的情況下，后者獲得補(bǔ)給水量比前者多。若直接位于河床下，則大量吸收地表水，對礦井充水程度影響更大。 礦井的邊界條件 礦井邊界條件由側(cè)向邊界和頂?shù)装鍡l件兩部分組成。它對礦井地下水的補(bǔ)給水量起著控制作用。 礦井的側(cè)向邊界條件 側(cè)向邊界指礦井內(nèi)煤層或含水層與其周圍的巖體、巖層、地表水體等接觸的界面，稱側(cè)向邊界。按邊界的過水能力來分，有供水邊界、隔水邊界和弱透水邊界等三種。一個(gè)礦井的周邊大多是由不同邊界組合而成，故它們的形狀、范圍、水量的出入直接控制了礦井的涌水量。若礦井的直接充水含水層的四周均為強(qiáng)透水邊界（富水?dāng)鄬印⒌乇硭?、?qiáng)含水層），在開采條件下，區(qū)域地下水或地表水可通過邊界大量流入礦井，供水邊界分布范圍越大，涌入的水量愈多、愈穩(wěn)定。如周邊由隔水邊界組成，則區(qū)域地下水與礦井失去水力聯(lián)系，開采時(shí)涌水量則較小，即使初期涌水量較大，也 會很快變水，甚至干涸。 煤層頂?shù)装宓母羲蛲杆畻l件 煤層及其直接頂?shù)装宓母羲蛲杆畻l件，是影響礦床充水強(qiáng)度關(guān)鍵因素之一。最理想的條件是煤層直接頂?shù)装寰强煽康母羲畬咏M成的剖面邊界，即無外部水源補(bǔ)給，礦井涌水量小，甚至干燥無水，這種情況不多見，常見的有如下三種組合方式： ①底板為穩(wěn)琮隔水層，煤層或直接充水含水層僅能從大氣降水或地表水通過蓋層或“天窗”補(bǔ)給，此時(shí)水量依賴于降水入滲量及地表水“天窗”補(bǔ)給量； ②頂板為隔水層、底板弱透水層時(shí)，礦井涌水量僅取決于下部水層的越流量； ③頂?shù)装寰鶡o隔水層存在時(shí)， 則降水入滲量及側(cè)向邊界補(bǔ)給量等均會成為礦井涌水量。 10 地質(zhì)構(gòu)造條件 構(gòu)造的類型（褶皺或斷裂）和規(guī)模，對礦井充水強(qiáng)度亦起著控制作用。褶皺構(gòu)造往往構(gòu)成承壓水盆地或斜地儲水構(gòu)造，構(gòu)造的類型不同，則充水含水層的分布面積、空間位置、補(bǔ)徑排條件亦有差別，從而礦井充水強(qiáng)度也不一樣。大型儲水構(gòu)造往往構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，不僅充水含水層厚度大，而且分布廣，接受降水或其他水源的水量就多，反映其排泄量大，礦區(qū)總排水量也大，礦井突水量大。反之，相對較簡單。 5 造成礦井水災(zāi)的原因 總結(jié)過去發(fā)生的礦井水災(zāi)，主要原因可歸結(jié)如下 幾個(gè)方面： （ 1）地面防洪、防水措施不當(dāng)，或因?qū)Ψ篮樵O(shè)施管理不善，暴雨山洪沖毀防洪工程，使地面水涌入井下，造成災(zāi)害； （ 2）水文地質(zhì)條件不清，井巷接近老窯區(qū)、充水?dāng)鄬印?qiáng)含水層、陷落柱時(shí)，不事先探放水，盲目施工；或探放水，但措施不當(dāng)，而造成淹井或傷亡事故； （ 3）井巷位置不合理，如布置在不良地質(zhì)條件中或接近強(qiáng)含水層附近，施工后在礦山壓力與水壓力共同作用下，發(fā)生頂板或底板突水； （ 4）亂采、亂掘，破壞了防水煤柱，巖柱造成突水。 （ 5）工程質(zhì)量低劣，井巷嚴(yán)重塌落冒頂，造成頂板塌落，溝通強(qiáng)含水層突水； （ 6） 管理不善，井下無防水閘門或雖有閘門但未及時(shí)關(guān)閉，礦井突水時(shí)不能起堵截水作用； （ 7）礦井排水能力不足或排水設(shè)備平時(shí)維護(hù)不當(dāng)，水倉不按時(shí)清挖，突水時(shí)排水設(shè)備失效而淹井； （ 8）測量錯(cuò)誤，導(dǎo)致巷道揭露積水區(qū)或含水?dāng)鄬油凰途? （ 9）忽視安全生產(chǎn)方針，思想麻痹大意，喪失警惕，沒有嚴(yán)格執(zhí)行探放水制度、違章作業(yè)等。 11 總之，只要摸清水害發(fā)生原因，采取措施，加強(qiáng)管理，提高防治水工作水平，貫徹以防為主，疏堵結(jié)合，綜合治理的方針，淹井事故是可以避免的。 6 礦井水防治技術(shù) 礦井防治水的目的就是防止礦井水害事故發(fā)生，減少礦井 正常涌水，降低煤炭生產(chǎn)成本，在保證礦井建設(shè)和生產(chǎn)的安全前提下使煤炭資源得到充分合理的回收。為達(dá)到上述目的，根據(jù)產(chǎn)生礦井水害的原因，采取不同的對策措施。為此，《煤礦安全規(guī)程》第 251 條規(guī)定：“煤礦企業(yè)應(yīng)查明礦區(qū)和礦井的水文地質(zhì)條件，編制中長期防治水規(guī)劃和年度防治水計(jì)劃，并組織實(shí)施。”礦井防治水的方針是：堅(jiān)持預(yù)防為主、防治結(jié)合。為了防止治水工程零打碎敲，取不到良好效果，應(yīng)在查明礦區(qū)和礦井水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，按照當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、地面防治與井下防治、防治與利用相結(jié)合的原則，根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件，分別采取防 、疏、堵、截的方法予以防治。 地面水防治技術(shù) 地面防水是指在表修筑各種防排水工程，防止或減少大氣降水和地表水涌入工業(yè)廣場或滲入井下，它是保證礦井安全生產(chǎn)的第一道防線，特別是以大氣降水和地表水為主要充水水源的礦井尤為重要。地面防水的主要方法有以下幾個(gè)方面： （ 1）河流改道 礦區(qū)范圍內(nèi)有常年性河流流過且與礦井直接充水含水層接觸，河水滲漏量大，是礦井的主要充水水源，會給生產(chǎn)帶來影響。屬該情況可在河流進(jìn)入礦區(qū)的上游地段筑水壩，將原河流截?cái)啵萌斯ず拥缹⒑铀龅V區(qū)； （ 2）鋪整河底 礦區(qū)有季節(jié)性河流、沖溝、渠 道，當(dāng)水流沿河或溝底裂縫滲入井下時(shí)，則可在滲漏地段用黏土、料石、水泥修筑不透水的人工河床，制止或減少河水滲漏。如四川南桐煤礦長興巖出露地表且溝谷發(fā)育，通過鋪整河底、修筑人工河床，雨季涌水量減少了 30％～ 50％； （ 3）填堵通道 12 礦區(qū)范圍內(nèi)，因采掘活動引起地面沉降、開裂、塌陷等，經(jīng)查明是礦井進(jìn)水通道時(shí)，應(yīng)用黏土或水泥填堵，對較大的溶洞或塌陷裂縫，下部填碎石、上部蓋以黏土分層夯實(shí)，且略高出地面，以防積水； （ 4）挖溝排（截）洪 地處山麓或山前平原區(qū)的礦井，因山洪或潛水流入井下，構(gòu)成水害隱患或增大礦井排水 量，可在井田上方垂直來水方向沿地形等高線布置排洪溝、渠攔截洪水和淺層地下水，并通過安全地段引出礦區(qū)； （ 5）排除積水 有些礦區(qū)開采后引起地表沉降與塌陷，長年積水，且隨開采面積增大，塌陷區(qū)范圍越廣，積水越多，此時(shí)可將積水排掉，造地復(fù)田，消除穩(wěn)患。 井下防治水技術(shù) 井下水害來勢兇猛，俗有“水老虎”之稱。礦井防治水可歸納為“查、探、放、排、堵、截”六個(gè)字。在采掘過程中有可能掘透壓力大又和固定水脈相溝通的含水層和水體，形成突然大量涌水。因此，應(yīng)通過以下幾個(gè)方面的措施，防止突水災(zāi)害的發(fā)生： （ 1）做好礦井水文觀 測與水文地質(zhì)工作 水文地質(zhì)工作是各項(xiàng)防治水工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。地下水源在沒有揭露以前是看不見的。因此，應(yīng)通過詳細(xì)的勘測工作，掌握礦區(qū)水文地質(zhì)資料，了解含水層及老空積水情況，查明地下水源。 （ 2）井下探水 井下探放水是防止水害的重要手段之一，井下探水是指在井下采掘工作面用打超前鉆孔的方法，對掘進(jìn)與回采工作面頂板、底板、側(cè)幫和前方端頭的地質(zhì)構(gòu)造、含水層及廢棄坑道積水的具體位置、產(chǎn)狀和突水的可能性等做事先探查工作?！坝幸杀靥剑忍胶缶颉笔遣删蚬ぷ鞅仨氉裱脑瓌t，也是防止井下水害事故發(fā)生的重要方法。當(dāng)采掘工作面遇到下 列情況之一時(shí)，必須探水： 接近水淹或可能積水的井巷、老窯或相鄰煤礦時(shí)； 13 接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬印⑷芏春蛯?dǎo)水陷落柱時(shí)； 打開隔離煤柱放水時(shí)； 接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時(shí)； 接近有出水可能的鉆孔時(shí)； 接近有水的灌漿區(qū)時(shí)； 接近其他有可能出水地區(qū)時(shí)。 (3)注漿堵水 注漿堵水就是將預(yù)先配置好的漿液壓入井下巖層空隙、裂隙或巷道中，使其擴(kuò)散、凝固和硬化，使巖層具有較高的強(qiáng)度、密實(shí)性和不透水性而達(dá)到封堵截?cái)嘌a(bǔ)給水源和加固地層的目的，是礦井防止水害的重要手段之一 。當(dāng)多個(gè)鉆孔 注漿形成隔水帷幕帶時(shí)，稱帷幕注漿。注漿堵水適用條件： ①當(dāng)涌水水源與強(qiáng)大水源有密切聯(lián)系，單純采用排水的方法不可能或不經(jīng)濟(jì)時(shí)； ②當(dāng)