煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析——以西曲矿地质防治水项目为例.pdf

摘要：目前，煤炭行业正处于发展转型的关键阶段，煤炭安全开采至关重要。煤矿地质防治水工作是煤炭安全生产的重要环节。文章以西曲矿地质防治水项目为例，阐述了煤矿地质防治水工作进展，并针对存在的问题提出应对策略，确保地质防治水工作取得预期效果。关键词：煤矿生产；防治水；水患灾害中图分类号：P641 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-87-3庞雯雯（山西地宝能源有限公司，山西 太原 030045）作者简介：庞雯雯（1990），女，工程师，本科，毕业于中国地质大学（北京），主要从事地质相关工作。煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析以西曲矿地质防治水项目为例随着煤炭采掘的不断深入，开采难度越来越大。在地下工作面采掘作业中，煤矿水害时有发生，成为威胁煤矿生产的安全隐患之一。鉴于煤矿生产环境的复杂性，必须高度重视煤矿地质防治水工作。首先要识别不同水害类型及影响、收集并分析水文地质资料、完善井下防治水管理制度等，实现地质防治水工作精细化、科学化和合理化，从源头上规避矿井突水等安全事故。1 矿井概述西曲矿南四盘区18404综采工作面于2016年5月5日发生一起严重的透水事故，初始涌水量约30 33m/h，21时左右涌水量逐渐增大，达到80 m/h。发现涌水事故后立即启动应急预案，及时撤离工作面，避免了人员伤亡。西山煤电公司积极汲取教训，进一步加大矿井防治水力度，对煤矿水害进行分类统计，并就防治水工作存在的问题集中整治，1进一步提高了地质防治水工作质量。2 西曲矿地质防治水工作存在的问题2.1 水文地质资料缺乏开展煤矿地质防治水工作首先要全面掌握矿井地质条件，了解周边矿井充水源、水害分布、积水量等环境信息。从西曲矿近几年的水害事故来看，矿区防范工作有所疏漏，水文地质资料不够完善，没有从整体上掌握工作面的水文地质信息，主要表现为以下几点：1）前期水文地质调研工作规范性较差，未结合工作面的地质特征制定防治水方案；2）绘制的充水性图完善度不高，部分图纸对矿区水文地质信息记录不够全面，防治水措施编制过程中缺乏关键数据信息；3）水文地质资料缺乏标记特殊地貌的位置、范围、积排水量、水情变化等关键信息，导致后续开采作业必须通过打眼钻孔的方式寻找安全方位，影响采掘进度。2.2 排水系统建设滞后完善的排水系统是提高煤矿开采安全性的重要保障，能为防治水工作提供有力支持。设计排水系统时，若不考虑煤矿后期的增产情况，可能导致排水系统难以满足煤矿的生产要求。结合西曲矿水患事件案例发现，水患发生时排水系统并没有发086087华北自然资源地质环境2023.5庞雯雯：煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析总第116期052023年水导水面及坡底排洪渠系统。本次边坡治理施工流程为：坡顶截水沟施工、从上往下进行分级卸荷（上一级完成治理施工后，再进行下一级卸载及治理施工）、逐级搭设钢脚手架施工平台、逐级锚杆（索）、格构梁、植草绿化施工坡底抗滑桩、挡土板、格构梁及锚杆（索）、施工修缮坡底排洪沟工程、完工。完成施工后，再对整体结构进行沉降位移监测，坡顶最大水平及沉降位移允许值20 mm，预警值取最大水平位移值的80%。当水平、竖向位移速度连续3 d大于2 mm/d时或位移大于20 mm时，同样应进行危险报警。对坡顶进行连续7 d的最大水平及沉降位移监测，统计监测结果见表1。从表1可以看出，沉降位移连续7 d监测后为0.9 mm，未达到预警值，位移速度也未出现连续3 d大于2 mm/d的现象。从上述实验结果可以看出，连续测点的安全系数均满足1.1的条件，证明基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法在实际应用中可以起到控制坡顶沉降位移、提高作业面安全系数的综合效果。抗滑桩是针对高边坡或者稳定性较差的边坡治理较好的一种防治方法，通常情况下与锚杆（索）和坡面格构梁治理措施同时使用，以增强坡体的整体稳定性。但抗滑桩施工对场地有一定要求，特别是机械开挖需要大型设备进场时，需要有足够的工作面，因此采用抗滑桩治理方法时要结合现场实际情况而定。4 结束语滑坡是高边坡地质环境中最容易出现的灾害类型之一，滑坡灾害不仅影响地区的经济建设与发展，还会诱发多种灾害形式，对所在区域内的居民人身安全造成威胁。本文从抗滑桩工程、锚杆格构梁工程进行分析，进行了基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法研究，旨在提高作业面安全系数，降低地质灾害发生概率。参考文献：1 黄 良誉,龚震,周成,等.埋入式抗滑桩锚拉植筋 带加固边坡的模型试验研究J.水利与建筑工 程学报,2022,20(03):28-34.2 平诗语,夏元友,陈晨,等.不同演化模式滑坡抗 滑桩加固桩位与嵌固深度的影响分析J.武汉 理工大学学报,2022,44(07):67-74.3 王俊锋,李芒原,孙健,等.单排抗滑桩支挡型黄 土边坡坡脚基坑开挖诱发坡体滑动的演化过程 研究J.建筑结构,2022,52(S1):2541-2545.4 袁丁,刘文德,李金标.圆形截面抗滑桩在红层地 区某高速公路滑坡抢险工程中的应用J.公路 交通技术,2022,38(01):54-61.5 陈素玲,邢红杰,宋叶房,等.基于系统可靠度理 论的抗滑桩加固边坡稳定性研究J.能源与环 保,2022,44(03):14-18+24.6 马晓宁,荀航,孙国柱,等.非线性强度准则下抗 滑桩加固边坡稳定性极限分析研究J.能源与 环保,2022,44(05):19-24.7 易庆林,周瑞,梁卫,等.三峡库区三门洞滑坡稳 定分析及抗滑桩模拟研究J.人民长江,2021,52(11):111-116.天数/d沉降位移/累计值/mm位移速度/(mm/d)10020030040.50.550.5060.90.470.90表1 坡顶最大水平及沉降位移监测结果治水工作有序落实。4）对矿区的水害层进行探查与评估，利用底板注浆法对含水层进行加固，利用顶板防水法排水、治水，通过专业设备监控水文数据，根据现有地质资料了解水温变化规律，为煤矿5防治水工作提供可靠支持。3.4 采用智能化的水害监测预警技术3.4.1 水情远程监控水情远程监控系统可以动态监测水位、水温、水压、水流量等信息，利用互联网数据服务器进行数据传输和查询，实现水情远程监控、故障自动诊断与远程维护等功能。系统主要利用传感器和井下数据采集站、监控主机等建立矿井水情监测系统，结合水情监测信息进行综合分析，根据矿井水情监测系统反馈的水情信息进行灾害预测预防。3.4.2 微震监测技术 微震监测技术在水文地质监测中应用广泛，借助检波器收集并分析微地震波信息，提前预估微震事件是否引发涌水或其他水患及存在的风险，为开展地质防治水工作提供支持。微震监测系统能够设计多个传感器和监测分站、信息处理主机，在震源定位和信息采集等方面具有显著优势，可以利用遗传算法模拟地震事件引发的水患事故，准确定位震源位置和深度。3.4.3 网络电法监测技术网络电法监测技术可以动态监测矿井富水区情况，提供直观的水害监测数据，构造如图1所示。在煤矿地质防治水工作开展过程中，网络电法监测技术主要监测煤矿积水区的变化信息，监控工作面注浆改造效果。网络电法监测技术的优势在于数据采集效率高，且能准确收集动态性数据，全程以高度智能化、自动化的计算机系统运行，规避了传统人为工作可能出现的数据误差，工作人员能够6借助监测信息来预测涌水事故。4 结束语煤矿地质防治水工作的开展能够有效降低水患事故带来的经济损失和人员伤亡。煤矿水害危害大、防治难，为降低矿井水害的影响，做好前期勘查和收集工作的同时要完善矿井防水排水系统，优化防治水制度体系，实施安全分责。另外，要结合煤矿实际情况引进先进智能化监测预警技术，提高地质防治水的监控效率，从源头上预防水患问题，推动地质防治水工作顺利实施，为煤矿生产安全提供保障。挥应有作用，主要体现在以下几个方面：1）巷道采掘面逃生通道的密闭门设计不够合理，水仓未严格划分主副区；2）排水系统后期维护工作疏忽，存在封闭门金属锈蚀、逃生通道难以有效闭合、水仓零配件缺少、增压排水能力缺失、放水阀维护不力无法正常启动等问题，导致水患灾害预防方案2失效。2.3 防治水工作落实不力1）防治水工作需要完善的制度体系作为支撑，个别部门存在对安全建设重视不足、投入不足等问题，导致地质防治水体制建设未能达到要求。由于缺乏制度规范，煤矿地质防治水工作流于形式，加之部分部门职权不够明确，存在相互推诿责任问题，技术人员也未提出有效的防治水方案，基层职工安全意识薄弱，存在侥幸心理。这些问题导致防治水工作制度难以有效落实，地表水治理、地下水排查等工作质量较差，一旦发生水患事故无法及时采取有效措施。2）在基础建设方面，企业对防治水工作资金投入不足，老旧矿区防治水设施与设备缺乏充足的资金进行改造，导致防治水设施功能滞后、利用率低下。另外，部分违规建设造成设备间无法通用，防护设施功能不健全，防治水投资重复，投入资金无法发挥预期作用，在增加成本压力的同时对防治水3工作造成严重影响。3）防治水管理体系混乱，未结合煤矿具体情况制定防治水管理细则，直接套用部分管理条例和标准，缺乏工作实际调研，导致在执行和落实方面存在漏洞。同时，防治水计划不够合理，未按时检查排水设施，导致排水不通畅，水仓无法按时清理，出现煤泥堵塞水泵等问题。此外，探放水工作缺乏有效监管，难以为煤矿开采安全提供保障，导致防治水计划在执行过程中流于形式。3 煤矿地质防治水问题解决策略3.1 做好地质勘查，收集水文地质资料地质勘查的主要职责是通过勘查及时掌握地质构造以及地下水信息，了解煤矿地质和水文参数信息，制定水文地质调查报告，建立完善的水文动态监测系统。针对地质构造异常区域（如废弃矿井和窑洞等特殊构造带），要做好前期勘查，借助专业设备绘制高精度地图，明确标注特殊地貌位置，精准掌握煤矿井下地质构造信息。利用先进的计算机技术和软件（例如三维地质成像、定向钻孔等技术），将矿区的地质信息由数字信息转化成图表信息，更加直观地展示地质条件，便于技术人员了解井下地质构造。获取矿区水文地质数据及图像资源后对资料进行分析处理，并结合当地的降水量、河流汇水规律、地表及地下水变化情况综合判断，利用完善的水文地质资料和先进的计算机技术为防治水工作提供支持，确保煤矿开采的安全性。3.2 建立矿井防排水系统，降低突水灾害影响对于煤矿地质防治水工作，功能完善的矿井防水排水系统是关键。1）防排水之前应全面分析煤矿生产计划和方案，根据井下水文地质特征掌握水文分布情况和变化规律，制定科学可行的防水排水系统，确保防治水工作能够根据煤矿水文情况因地制宜地开展。2）完善现有的防水排水体系，在设备、技术、人力等方面加强防排水系统建设，优化地上河流，编制地下水文变化监测方案，规避阶段性或周期性的突水灾害。根据水文监测信息制定应对方案，充分发挥防水排水系统在防治水工作中的作用。根据煤矿防水排水系统的运行情况进行总结和评估，将疏水能力作为评价指标分析防排水系统的效能，全方位评测防排水工作，并及时将评价指标与结果反馈4矿井调度系统，推动防治水措施有效落实。3.3 完善防治水制度体系，充分落实责任制度安全生产责任制是确保煤矿安全生产的基本要素，煤矿防治水工作需要根据矿井安全生产现状制定工作方案。1）明确相关单位及部门、个人的职责与权限，做好责任划分，确保防治水工作权责横向到边、纵向到沿。2）结合现有人员配置方案建立专项防治水工作小组，统一管理矿区防治水工作。3）层层部署，层层分解防治水工作，在划分各部门责任的基础上做好全局规划和协同设计工作，各部门各司其职的同时相互配合、密切沟通，确保防参考文献：1 白星宇,刘磊.探析煤矿地质防治水工作常见问题 和对策J.内蒙古煤炭经济,2022(17):184-186.2 刘灵军.煤矿地质防治水工作面临的问题探讨 J.现代工业经济和信息化,2022,12(7):215-216+219.3 李忠.煤矿地质防治水工作主要存在问题及对策 J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(13):95-97.4 武英俊.探析煤矿地质防治水工作常见问题和对 策J.当代化工研究,2022(11):15-17.5 谢冬冬.关于煤矿地质防治水工作中常见问题和 对策的探讨J.内蒙古煤炭经济,2022(8):175-177.6 高杰.煤矿地质防治水工作面临的问题及防治措 施J.矿业装备,2021(6):146-147.088089华北自然资源地质环境2023.5总第116期052023年庞雯雯：煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析图1 网络电法监测技术构造示意图地面监测主站地面地下治水工作有序落实。4）对矿区的水害层进行探查与评估，利用底板注浆法对含水层进行加固，利用顶板防水法排水、治水，通过专业设备监控水文数据，根据现有地质资料了解水温变化规律，为煤矿5防治水工作提供可靠支持。3.4 采用智能化的水害监测预警技术3.4.1 水情远程监控水情远程监控系统可以动态监测水位、水温、水压、水流量等信息，利用互联网数据服务器进行数据传输和查询，实现水情远程监控、故障自动诊断与远程维护等功能。系统主要利用传感器和井下数据采集站、监控主机等建立矿井水情监测系统，结合水情监测信息进行综合分析，根据矿井水情监测系统反馈的水情信息进行灾害预测预防。3.4.2 微震监测技术 微震监测技术在水文地质监测中应用广泛，借助检波器收集并分析微地震波信息，提前预估微震事件是否引发涌水或其他水患及存在的风险，为开展地质防治水工作提供支持。微震监测系统能够设计多个传感器和监测分站、信息处理主机，在震源定位和信息采集等方面具有显著优势，可以利用遗传算法模拟地震事件引发的水患事故，准确定位震源位置和深度。3.4.3 网络电法监测技术网络电法监测技术可以动态监测矿井富水区情况，提供直观的水害监测数据，构造如图1所示。在煤矿地质防治水工作开展过程中，网络电法监测技术主要监测煤矿积水区的变化信息，监控工作面注浆改造效果。网络电法监测技术的优势在于数据采集效率高，且能准确收集动态性数据，全程以高度智能化、自动化的计算机系统运行，规避了传统人为工作可能出现的数据误差，工作人员能够6借助监测信息来预测涌水事故。4 结束语煤矿地质防治水工作的开展能够有效降低水患事故带来的经济损失和人员伤亡。煤矿水害危害大、防治难，为降低矿井水害的影响，做好前期勘查和收集工作的同时要完善矿井防水排水系统，优化防治水制度体系，实施安全分责。另外，要结合煤矿实际情况引进先进智能化监测预警技术，提高地质防治水的监控效率，从源头上预防水患问题，推动地质防治水工作顺利实施，为煤矿生产安全提供保障。挥应有作用，主要体现在以下几个方面：1）巷道采掘面逃生通道的密闭门设计不够合理，水仓未严格划分主副区；2）排水系统后期维护工作疏忽，存在封闭门金属锈蚀、逃生通道难以有效闭合、水仓零配件缺少、增压排水能力缺失、放水阀维护不力无法正常启动等问题，导致水患灾害预防方案2失效。2.3 防治水工作落实不力1）防治水工作需要完善的制度体系作为支撑，个别部门存在对安全建设重视不足、投入不足等问题，导致地质防治水体制建设未能达到要求。由于缺乏制度规范，煤矿地质防治水工作流于形式，加之部分部门职权不够明确，存在相互推诿责任问题，技术人员也未提出有效的防治水方案，基层职工安全意识薄弱，存在侥幸心理。这些问题导致防治水工作制度难以有效落实，地表水治理、地下水排查等工作质量较差，一旦发生水患事故无法及时采取有效措施。2）在基础建设方面，企业对防治水工作资金投入不足，老旧矿区防治水设施与设备缺乏充足的资金进行改造，导致防治水设施功能滞后、利用率低下。另外，部分违规建设造成设备间无法通用，防护设施功能不健全，防治水投资重复，投入资金无法发挥预期作用，在增加成本压力的同时对防治水3工作造成严重影响。3）防治水管理体系混乱，未结合煤矿具体情况制定防治水管理细则，直接套用部分管理条例和标准，缺乏工作实际调研，导致在执行和落实方面存在漏洞。同时，防治水计划不够合理，未按时检查排水设施，导致排水不通畅，水仓无法按时清理，出现煤泥堵塞水泵等问题。此外，探放水工作缺乏有效监管，难以为煤矿开采安全提供保障，导致防治水计划在执行过程中流于形式。3 煤矿地质防治水问题解决策略3.1 做好地质勘查，收集水文地质资料地质勘查的主要职责是通过勘查及时掌握地质构造以及地下水信息，了解煤矿地质和水文参数信息，制定水文地质调查报告，建立完善的水文动态监测系统。针对地质构造异常区域（如废弃矿井和窑洞等特殊构造带），要做好前期勘查，借助专业设备绘制高精度地图，明确标注特殊地貌位置，精准掌握煤矿井下地质构造信息。利用先进的计算机技术和软件（例如三维地质成像、定向钻孔等技术），将矿区的地质信息由数字信息转化成图表信息，更加直观地展示地质条件，便于技术人员了解井下地质构造。获取矿区水文地质数据及图像资源后对资料进行分析处理，并结合当地的降水量、河流汇水规律、地表及地下水变化情况综合判断，利用完善的水文地质资料和先进的计算机技术为防治水工作提供支持，确保煤矿开采的安全性。3.2 建立矿井防排水系统，降低突水灾害影响对于煤矿地质防治水工作，功能完善的矿井防水排水系统是关键。1）防排水之前应全面分析煤矿生产计划和方案，根据井下水文地质特征掌握水文分布情况和变化规律，制定科学可行的防水排水系统，确保防治水工作能够根据煤矿水文情况因地制宜地开展。2）完善现有的防水排水体系，在设备、技术、人力等方面加强防排水系统建设，优化地上河流，编制地下水文变化监测方案，规避阶段性或周期性的突水灾害。根据水文监测信息制定应对方案，充分发挥防水排水系统在防治水工作中的作用。根据煤矿防水排水系统的运行情况进行总结和评估，将疏水能力作为评价指标分析防排水系统的效能，全方位评测防排水工作，并及时将评价指标与结果反馈4矿井调度系统，推动防治水措施有效落实。3.3 完善防治水制度体系，充分落实责任制度安全生产责任制是确保煤矿安全生产的基本要素，煤矿防治水工作需要根据矿井安全生产现状制定工作方案。1）明确相关单位及部门、个人的职责与权限，做好责任划分，确保防治水工作权责横向到边、纵向到沿。2）结合现有人员配置方案建立专项防治水工作小组，统一管理矿区防治水工作。3）层层部署，层层分解防治水工作，在划分各部门责任的基础上做好全局规划和协同设计工作，各部门各司其职的同时相互配合、密切沟通，确保防参考文献：1 白星宇,刘磊.探析煤矿地质防治水工作常见问题 和对策J.内蒙古煤炭经济,2022(17):184-186.2 刘灵军.煤矿地质防治水工作面临的问题探讨 J.现代工业经济和信息化,2022,12(7):215-216+219.3 李忠.煤矿地质防治水工作主要存在问题及对策 J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(13):95-97.4 武英俊.探析煤矿地质防治水工作常见问题和对 策J.当代化工研究,2022(11):15-17.5 谢冬冬.关于煤矿地质防治水工作中常见问题和 对策的探讨J.内蒙古煤炭经济,2022(8):175-177.6 高杰.煤矿地质防治水工作面临的问题及防治措 施J.矿业装备,2021(6):146-147.088089华北自然资源地质环境2023.5总第116期052023年庞雯雯：煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析图1 网络电法监测技术构造示意图地面监测主站地面地下