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[摘 要]在煤矿的开采过程中，复杂多变的水文条件及地质条件是制约矿井安全生产的重要因素。本文通过分析矿井水的来源，进一步分析矿井水害预测预报技术及提高预测预报精准性的方法，实现矿井的安全生产，保证井下作业人员的生命安全。
[关键词]矿井水害 地测防治水 预测预报 精准性
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0272-02
前言
众所周知，中国是煤炭资源大国，已探明煤炭量居于世界前列。辽阔地域下埋藏着丰富的煤炭资源，为国家经济建设提供了强劲的动力。与此同时，由于我国可开采煤层大多处于复杂的地质条件下，煤炭资源开采过程中，各项灾害层出不穷，矿井水害造成人员的伤害尤为严重。为了确保矿井高效安全地进行各项生产工作，必须解决好矿井水害问题。目前，为预防矿井透水突水灾害事故，煤矿企业积极研究各类防治矿井水害的措施，不断探索有效的精准预测预报矿井水情的技术方法，避免重大突水事故，实现复杂水文地质条件下，矿井的安全生产。
1.矿井水害的来源及防治基本原则
矿井水害，指的是矿井涌水量超过一定值，威胁矿井安全生产，造成淹井、人员伤亡、财产损失的灾害事故。大气降水、地表水、岩溶陷落柱水、断层水源、煤层顶底板水、含水层水及老空水、旧巷道中的水都可能成为造成矿井水害发生的原因。
矿井水害对矿井的安全生产危害严重，如何遏制这来势汹汹的“水老虎”，是煤矿采掘过程中的重要议题。一般说来，矿井防治水的基本原则可总结为六字：查、探、放、排、堵、截。查，即做好矿井水文环境、地质条件的观测探查；探指的是井下探水，采掘工作中遵循“有疑必探，先探后掘”的原则；放，即疏干防水，有计划地对有威胁性的老空水、含水层水进行疏放。排，利用水泵将井下涌水排出矿井；截，即利用水闸门等截住涌水，隔离采掘区域和水源。堵，利用注射浆体的方法，堵住井下岩层或巷道的裂隙，提高密封性，防止水源渗透。
2.矿井地测防治水的预测预报技术
为了有效地解决煤矿开采过程中的各类水害问题，各项先进的水文地质条件预测预报技术已经在生产中应用，并得到了有效的检验。通过采用精准性高的预测预报技术方法，矿井水害事故发生率大幅下降，矿井的生产效率有了很大提高。
2.1 监测采动岩层地应力预报矿井出水技术
煤矿在对煤层进行开采时，破坏了煤层与其他地层间原来的平衡，导致煤层及附近地层中的应力发生变化，形成裂隙；随着开采的进一步深入，裂隙在采动的影响下不断扩大，发育成大的导水通道，造成矿井的突水事故。
建立矿井井下采动岩层应力变化监测系统，可有效地预测预报矿井透水突水。采动岩层应力监测系统通常采用声发射法、刚性包体应力计法、应力解除法等方法测量开采层地应力的变化。该系统通过把传感器安置在岩层中，再以有线传输的形式将收集到的应力变化信号传递到地面观测站，做进一步的研究。采动岩层应力监测系统的原理并不复杂，主要由传感器方阵、设备监测系统、数据处理系统以及结果展示系统四个部分组成。当采煤工作面附近的岩层地应力有变化时，岩层和煤层的电阻率也会随之变化，敏感的传感器方阵和设备监测系统捕捉到了变化信号，将这种信号转变为电信号传输给数据处理系统，经过设备的科学分析，将最终的结果显示出来。采动岩层地应力监测系统对采煤全过程的地应力变化进行有效监控，帮助技术人员对矿井出水情况做出准确判断，为矿井水害的防治工作提供数据上的支持。
2.2 矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的技术
在矿井重大突水事故中，煤层顶底板水害事故占据着很大比例。在对煤层进行开采前，工作面水文地质勘探工作、煤层顶底板含水量探查工作对后续的开采具有极为重要的意义。矿井瞬变电磁法探测含水量技术，是一项比较新的近距离探测技术，具有探测效率高、分辨率强、适应性强、敏感度高等特点，在矿井水文地质勘探工作中实用性强，应用广泛。
2.3 老空水的预测预报技术方法
矿井突水事故中，老空水突水具有极强的破坏能力，能在短时间内突出大量的水，威胁井下作业人员的生命安全和正常的秩序。老空水的预测预报方法主要有以下几种：
1）资料分析法。利用煤矿开采前收集的大量水文地质数据以及相关资料，采取科学的方法，依据丰富的实践经验，分析预测煤层采空区的积水情况及分布规律。
2）现场调查法。深入到开采第一现场，全方位的调查了解采空区老空水的具体情况。采集现场相关信息，为老空水的预测预报提供第一手数据。
3）钻探法。煤层开采和巷道掘进前，利用探水钻孔对煤层和岩层实行超前探测，严格执行有疑必探，先探后掘，有水必放的原则。
4）物探法。物探法主要指试验钻探法、地面物探法以及钻井地球物理探测法等，通常利用对矿井水开展示踪试验，探测水的来源以及具体位置。
5）分析计算法。在我国，针对老空水水量的计算，通常有积水空间法和回采空间法这两种。积水空间法准确性较高，通过建立积水赋存空间的数学模型，能详实地反映老空水的具体水量以及具体的分布区域。回采空间法需要煤层采高、煤层倾角、水区覆盖面积及采空区积水系数等数据，方可计算出采空区实际的积水量。无论是积水空间法还是回采空间法，其关键的一步就是准确取定采空区的积水系数，这是预测采空区实际积水量的关键因素。
3.提高矿井地测防治水预测预报精确性技术方法
上述几种有关矿井出水的预测预报技术既有其优点，也有缺陷。如何扬长避短，提高预测预报技术的精准性成了工作的重点，可以利用以下技术对各预测预报方法进一步的完善。
1）为准确地摸清采掘前煤层岩层中各项异常水情，可利用先进的科学技术，提高物探探查的精准度。
2）利用三维实体软件建立矿井的立体图，并通过计算机辅助分析系统实时掌控采掘工作面的地质异常情况，及时发现异常的水情变化，以便于处理。
3）采用对比验证、煤层岩层超前勘探等方法综合分析矿井井下水文地质情况和地质构造，找出岩溶陷落柱、导水大断层区及火成岩区等，指导煤层的安全开采。
4）建立井下硐室、采空区管理制度，对有可能造成积水的位置进行早期的监控。坚持水文地质的探查制度，杜绝未勘探水情的情况下的采掘工作。充分利用各种钻探手段，提高超前探测的精准性，为水情水害的预防提供有效支持。
5）建完善的立矿井煤层平面、立面、剖面图，并附加相应分析文字，为矿井突水透水预测预报工作提供技术支持。煤矿企业通过建立年季月度水情水害预测预报报告制度及应急机制，及时分析矿井的突水倾向。除此之外，还可以利用计算机相关软件，建立三维监测体系，对煤层岩层中的积水进行有效分析，提高矿井透水突水预测的准确性。
4.结语
如上文所述，矿井地测防治水预测预报技术多种多样，提高预测预报的精确性可以从这些技术本身入手，通过分析其优缺点，找到优化技术的突破点，也可以采取多种方法相结合的手段，发挥预测预报的最大优势，还可以借助辅助技术提高预测预报的精准度，最终目的是有效防止矿井水害，确保矿井的安全生产。
参考文献
[1] 王永顺，刘彦伟.地测防治水与煤矿安全[J].青年文学家，2011，（10）：49-50.
[2] 许福美，雷芳芳，吴志杰等.顶峰山矿区水文地质特征与防治水措施[J].科技导报，2011，（15）：147-148.
作者简介
闫左峰（1977.9.28—— ），男，汉族，山西左权人，2009年武汉理工大学毕业，专业：土木工程工程地质专业，地质助理工程师，现在从事矿井地质专业。
[关键词]矿井水害 地测防治水 预测预报 精准性
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0272-02
前言
众所周知，中国是煤炭资源大国，已探明煤炭量居于世界前列。辽阔地域下埋藏着丰富的煤炭资源，为国家经济建设提供了强劲的动力。与此同时，由于我国可开采煤层大多处于复杂的地质条件下，煤炭资源开采过程中，各项灾害层出不穷，矿井水害造成人员的伤害尤为严重。为了确保矿井高效安全地进行各项生产工作，必须解决好矿井水害问题。目前，为预防矿井透水突水灾害事故，煤矿企业积极研究各类防治矿井水害的措施，不断探索有效的精准预测预报矿井水情的技术方法，避免重大突水事故，实现复杂水文地质条件下，矿井的安全生产。
1.矿井水害的来源及防治基本原则
矿井水害，指的是矿井涌水量超过一定值，威胁矿井安全生产，造成淹井、人员伤亡、财产损失的灾害事故。大气降水、地表水、岩溶陷落柱水、断层水源、煤层顶底板水、含水层水及老空水、旧巷道中的水都可能成为造成矿井水害发生的原因。
矿井水害对矿井的安全生产危害严重，如何遏制这来势汹汹的“水老虎”，是煤矿采掘过程中的重要议题。一般说来，矿井防治水的基本原则可总结为六字：查、探、放、排、堵、截。查，即做好矿井水文环境、地质条件的观测探查；探指的是井下探水，采掘工作中遵循“有疑必探，先探后掘”的原则；放，即疏干防水，有计划地对有威胁性的老空水、含水层水进行疏放。排，利用水泵将井下涌水排出矿井；截，即利用水闸门等截住涌水，隔离采掘区域和水源。堵，利用注射浆体的方法，堵住井下岩层或巷道的裂隙，提高密封性，防止水源渗透。
2.矿井地测防治水的预测预报技术
为了有效地解决煤矿开采过程中的各类水害问题，各项先进的水文地质条件预测预报技术已经在生产中应用，并得到了有效的检验。通过采用精准性高的预测预报技术方法，矿井水害事故发生率大幅下降，矿井的生产效率有了很大提高。
2.1 监测采动岩层地应力预报矿井出水技术
煤矿在对煤层进行开采时，破坏了煤层与其他地层间原来的平衡，导致煤层及附近地层中的应力发生变化，形成裂隙；随着开采的进一步深入，裂隙在采动的影响下不断扩大，发育成大的导水通道，造成矿井的突水事故。
建立矿井井下采动岩层应力变化监测系统，可有效地预测预报矿井透水突水。采动岩层应力监测系统通常采用声发射法、刚性包体应力计法、应力解除法等方法测量开采层地应力的变化。该系统通过把传感器安置在岩层中，再以有线传输的形式将收集到的应力变化信号传递到地面观测站，做进一步的研究。采动岩层应力监测系统的原理并不复杂，主要由传感器方阵、设备监测系统、数据处理系统以及结果展示系统四个部分组成。当采煤工作面附近的岩层地应力有变化时，岩层和煤层的电阻率也会随之变化，敏感的传感器方阵和设备监测系统捕捉到了变化信号，将这种信号转变为电信号传输给数据处理系统，经过设备的科学分析，将最终的结果显示出来。采动岩层地应力监测系统对采煤全过程的地应力变化进行有效监控，帮助技术人员对矿井出水情况做出准确判断，为矿井水害的防治工作提供数据上的支持。
2.2 矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的技术
在矿井重大突水事故中，煤层顶底板水害事故占据着很大比例。在对煤层进行开采前，工作面水文地质勘探工作、煤层顶底板含水量探查工作对后续的开采具有极为重要的意义。矿井瞬变电磁法探测含水量技术，是一项比较新的近距离探测技术，具有探测效率高、分辨率强、适应性强、敏感度高等特点，在矿井水文地质勘探工作中实用性强，应用广泛。
2.3 老空水的预测预报技术方法
矿井突水事故中，老空水突水具有极强的破坏能力，能在短时间内突出大量的水，威胁井下作业人员的生命安全和正常的秩序。老空水的预测预报方法主要有以下几种：
1）资料分析法。利用煤矿开采前收集的大量水文地质数据以及相关资料，采取科学的方法，依据丰富的实践经验，分析预测煤层采空区的积水情况及分布规律。
2）现场调查法。深入到开采第一现场，全方位的调查了解采空区老空水的具体情况。采集现场相关信息，为老空水的预测预报提供第一手数据。
3）钻探法。煤层开采和巷道掘进前，利用探水钻孔对煤层和岩层实行超前探测，严格执行有疑必探，先探后掘，有水必放的原则。
4）物探法。物探法主要指试验钻探法、地面物探法以及钻井地球物理探测法等，通常利用对矿井水开展示踪试验，探测水的来源以及具体位置。
5）分析计算法。在我国，针对老空水水量的计算，通常有积水空间法和回采空间法这两种。积水空间法准确性较高，通过建立积水赋存空间的数学模型，能详实地反映老空水的具体水量以及具体的分布区域。回采空间法需要煤层采高、煤层倾角、水区覆盖面积及采空区积水系数等数据，方可计算出采空区实际的积水量。无论是积水空间法还是回采空间法，其关键的一步就是准确取定采空区的积水系数，这是预测采空区实际积水量的关键因素。
3.提高矿井地测防治水预测预报精确性技术方法
上述几种有关矿井出水的预测预报技术既有其优点，也有缺陷。如何扬长避短，提高预测预报技术的精准性成了工作的重点，可以利用以下技术对各预测预报方法进一步的完善。
1）为准确地摸清采掘前煤层岩层中各项异常水情，可利用先进的科学技术，提高物探探查的精准度。
2）利用三维实体软件建立矿井的立体图，并通过计算机辅助分析系统实时掌控采掘工作面的地质异常情况，及时发现异常的水情变化，以便于处理。
3）采用对比验证、煤层岩层超前勘探等方法综合分析矿井井下水文地质情况和地质构造，找出岩溶陷落柱、导水大断层区及火成岩区等，指导煤层的安全开采。
4）建立井下硐室、采空区管理制度，对有可能造成积水的位置进行早期的监控。坚持水文地质的探查制度，杜绝未勘探水情的情况下的采掘工作。充分利用各种钻探手段，提高超前探测的精准性，为水情水害的预防提供有效支持。
5）建完善的立矿井煤层平面、立面、剖面图，并附加相应分析文字，为矿井突水透水预测预报工作提供技术支持。煤矿企业通过建立年季月度水情水害预测预报报告制度及应急机制，及时分析矿井的突水倾向。除此之外，还可以利用计算机相关软件，建立三维监测体系，对煤层岩层中的积水进行有效分析，提高矿井透水突水预测的准确性。
4.结语
如上文所述，矿井地测防治水预测预报技术多种多样，提高预测预报的精确性可以从这些技术本身入手，通过分析其优缺点，找到优化技术的突破点，也可以采取多种方法相结合的手段，发挥预测预报的最大优势，还可以借助辅助技术提高预测预报的精准度，最终目的是有效防止矿井水害，确保矿井的安全生产。
参考文献
[1] 王永顺，刘彦伟.地测防治水与煤矿安全[J].青年文学家，2011，（10）：49-50.
[2] 许福美，雷芳芳，吴志杰等.顶峰山矿区水文地质特征与防治水措施[J].科技导报，2011，（15）：147-148.
作者简介
闫左峰（1977.9.28—— ），男，汉族，山西左权人，2009年武汉理工大学毕业，专业：土木工程工程地质专业，地质助理工程师，现在从事矿井地质专业。