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[摘 要]随着煤矿开采逐渐向深部延伸，煤矿出现的安全问题受到了社会的广泛关注，在煤矿生产过程中过程中，如果不掌握水文地质条件就进行开采，很容易出现水害事故，影响工作人员的生命安全，因此本文针对煤矿水文地质特征与防治水害的对策进行分析，为煤矿的开采与生产工作提供一定的参考。
[关键词]防治措施；水文地质；煤矿生产
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0088-01
0.引言
水害是影响煤矿生产的主要灾害之一，且水害的出现严重影响了煤炭资源的开发。受井下巷道开拓及工作面采动影响，地下隔水层会遭到破坏，导致矿井下开采环境恶化，出现突发事故，导致生产设备与工作人员的生命安全受到损害。因此应当对煤矿的水文地质条件进行分析，对煤矿开采地区的地下水活动规律进行分析能够保证煤矿的安全生产，且能够保证煤矿企业的经济效益。
1.煤矿水文地质特征分析
1.1 主含水层
第一，砂岩含水层。某矿区的砂岩含水层的厚度为8-30m，平均厚度大约为10m，呈现出浅灰色，结构主要为中粗粒结构。钻孔揭露发现经常出现漏水的情况，最大的漏失量能够达到163m/h，该层在施工的过程中最原始的涌水量大约为833m/h，此含水层与7号煤层之间的距离较远，一般情况下不会对与煤层产生严重的影响，但在综采放顶煤厚度较大的条件下，水裂隙将会影响到这一层[1]。
第二，松散含水层。经探测发展，某矿区的松散含水层的厚度从矿井的东北部向西南部增加，厚度大约为99m-220m，其中，湖区的厚度一般为110-170m，岩性主要有混粒土以及砂层等，其中含水砂层的厚度变化较大，且在该煤矿中，东南与西南部的煤层是露头区，在工作面回采到导水裂隙带时就会对底层含水层产生一定的影响，底含通常是地层中由于V含以及VI含的局部出现合并现象，称之为“底含”。
第三，砾岩含水层。该煤矿砾岩含水层的厚度大约为16-28m，砾径的大小为2-5cm，其中包括灰岩以及石英岩等，钻孔揭露发现该层出现了漏水情况，且主井在施工的过程中还出现了几次突水事故，淹井事故的最高水位达到了22m。该含水层与煤系地层之间的距离大约有300m，虽然不会对煤层的开采产生影响，但是会对建井产生一定的影响[2]。
1.2 隔水层
第一，泥岩隔水层。泥岩隔水层主要是有铝土质泥岩以及铝土岩构成，厚度为5.2-29.8m，平均厚度为10m。该隔水层的上层较为稳定，且隔水效果较小，但由于厚度不均匀，因此断层附近较容易受到破坏，加上受到较高水压的影响，很可能会出现隔水性丧失的情况。
第二，砂泥岩段隔水层。砂泥岩段隔水层基本是由中粒砂岩以及砂纸泥岩构成的，地层的厚度大约为12-32m，厚度为18m。由于矿井中存在断层，因此次层隔水层也很容易遭到破坏，削弱了该层的隔水性。
第三，煤层底板隔水层。煤层底板直接底为砂质泥岩以及泥岩等，整体厚度为6-13m，平均厚度为10m。假如底板的水压较小，在不考虑开采时对煤层底板产生影响的情况下，就能够有效的起到隔水作用。但该矿井中，由于隔水层承受的水压较高，且受到了一定的破坏，这层隔水性已经逐渐丧失。
2.防治水害的对策分析
根据《煤矿安全规程》防治水相关规定，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施相结合，确保矿井安全生产。采取的具体防治水措施有：
2.1 留设各类防隔水煤柱
矿井边界、中大型断层等必须按要求计算、留设防隔水煤柱，假如煤矿需要在水体下开采矿井，各主采煤层的顶底板都是与软弱或者中硬型，预留倒水裂隙带的高度就应当采用如下公式：
我建议用这个公式（Hf： 导水裂隙带高度；M：最大累计采厚；n：煤分层层数）.
煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤柱的留设应当按照以下公式计算：
当含水层的高度超过最高导水裂缝带的上限时，防隔水煤柱的计算公式为： L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ（3-3）
当最高高水裂缝带的上限超过断层上盘的含水层时，防隔水煤柱的计算公式为：
L=L1+L2+L3=Ha（sinδcosδcotθ）+（Hacosδ+M）（cotθ+cotδ）≥20m（3-4）
公式中的L为防隔水煤柱的宽度，L1，L2，L3为防隔水煤柱的分段宽度，θ为断层倾角，δ为岩层塌陷角，M为断层上盘含水层的层面超出下盘煤层底板的高度，Ha为断层安全防隔水煤柱的宽度。
煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤柱留设的如下：
当煤层位于含水层上方且断层导水的情况下，防隔水煤柱的留设应当考虑到煤层底部隔水层是否能够承受下部含水层水的压力。考虑底部压力时，应当保证煤层底板与断层面之间的最短距离大于安全煤柱的高度（Ha）的最小值，并且不能小于20m，计算公式为：
L=Ha/sinα ≥20 m，其中α为断层的斜角。
2.2 构筑井下防水闸门或防水墙
对于已经闭坑的采区或可能涌水巷道建立防水墙，将采区或巷道涌水封堵以减少矿井涌水量。使矿井形成分采区隔离开采，以便于在某一地点突发水患，危及矿井安全时，可立即关闭水闸门，实施采区隔离，使灾情迅速得到控制，缩小灾情影响范围，保障其它地点的正常安全生产，从而保证整个矿井的安全。
2.3 超前探放水及疏水降压
利用超前勘探的方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、充水含水层，积水老空（窑）等水体的具体空间位置和产状，且确保30米超前距，为有矿井安全生产提供有利条件。
2.4 含水层或导水裂隙带注浆改造
当煤层底板含水层富水性强且水头压力高，或煤层底板存在变薄带、构造破碎带、导水裂隙带，采用疏水降压方法难以起到安全作用时，采用注浆方法对含水层或裂隙带进行局部改造。对于“带水压开采”工作面，采取底板打钻注浆加固，改良底板围岩性质的方法，能够增强工作面的抗压能力。在回采工作面贯通后进行物探，根据物探低阻异常区及断层附近进行布置钻孔打钻验证及注浆加固，要求注浆量达到钻孔单孔用水量的1.5倍以上，注浆压力达到孔口处水压的2～3倍。加固全部结束后再次进行物探验证，验证合格后方可回采。对于水压达到3MPa以上的工作面进行全覆盖注浆加固。
2.5 成立防治水领导机构
专门成立矿井防治水领导机构，并制定了相应的防治水应急预案。出现突水事故时，该机构自动成立，治水小分队30人，抢险小分队30人和预备队50人随时待命，以应对矿井突发事故。
综上所述，在开采前调查煤矿水文地质特征能够有效的减少开采的成本，且还能够保证工作人员的生命安全。为了有效的预防水害事故，煤矿企业可从留设各类防隔水煤柱、构筑井下防水闸门或防水墙、超前探放水及疏水降压、含水层或导水裂隙带注浆改造、及时准确的绘制平面图以及完善“三条生命线”几方面入手，建立起完善的预防措施，保证生产的效益与安全。
参考文献
[1] 武强，李博，刘守强，曾一凡.基于分区变权模型的煤层底板突水脆弱性评价——以开滦蔚州典型矿区为例[J].煤炭学报.2013（09）.
[2] 李忠建，魏久传，李娜娜，官云章，施龙青.应用多源信息复合法评价突水影响因素[J].矿业安全与环保.2013（06）.
[3] 王苏健，陈通，李涛，冯洁.陕西省煤炭开发中矿井防治水及水资源保护技术[A].煤矿水害防治技术研究——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2013）[C].2013.
[关键词]防治措施；水文地质；煤矿生产
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0088-01
0.引言
水害是影响煤矿生产的主要灾害之一，且水害的出现严重影响了煤炭资源的开发。受井下巷道开拓及工作面采动影响，地下隔水层会遭到破坏，导致矿井下开采环境恶化，出现突发事故，导致生产设备与工作人员的生命安全受到损害。因此应当对煤矿的水文地质条件进行分析，对煤矿开采地区的地下水活动规律进行分析能够保证煤矿的安全生产，且能够保证煤矿企业的经济效益。
1.煤矿水文地质特征分析
1.1 主含水层
第一，砂岩含水层。某矿区的砂岩含水层的厚度为8-30m，平均厚度大约为10m，呈现出浅灰色，结构主要为中粗粒结构。钻孔揭露发现经常出现漏水的情况，最大的漏失量能够达到163m/h，该层在施工的过程中最原始的涌水量大约为833m/h，此含水层与7号煤层之间的距离较远，一般情况下不会对与煤层产生严重的影响，但在综采放顶煤厚度较大的条件下，水裂隙将会影响到这一层[1]。
第二，松散含水层。经探测发展，某矿区的松散含水层的厚度从矿井的东北部向西南部增加，厚度大约为99m-220m，其中，湖区的厚度一般为110-170m，岩性主要有混粒土以及砂层等，其中含水砂层的厚度变化较大，且在该煤矿中，东南与西南部的煤层是露头区，在工作面回采到导水裂隙带时就会对底层含水层产生一定的影响，底含通常是地层中由于V含以及VI含的局部出现合并现象，称之为“底含”。
第三，砾岩含水层。该煤矿砾岩含水层的厚度大约为16-28m，砾径的大小为2-5cm，其中包括灰岩以及石英岩等，钻孔揭露发现该层出现了漏水情况，且主井在施工的过程中还出现了几次突水事故，淹井事故的最高水位达到了22m。该含水层与煤系地层之间的距离大约有300m，虽然不会对煤层的开采产生影响，但是会对建井产生一定的影响[2]。
1.2 隔水层
第一，泥岩隔水层。泥岩隔水层主要是有铝土质泥岩以及铝土岩构成，厚度为5.2-29.8m，平均厚度为10m。该隔水层的上层较为稳定，且隔水效果较小，但由于厚度不均匀，因此断层附近较容易受到破坏，加上受到较高水压的影响，很可能会出现隔水性丧失的情况。
第二，砂泥岩段隔水层。砂泥岩段隔水层基本是由中粒砂岩以及砂纸泥岩构成的，地层的厚度大约为12-32m，厚度为18m。由于矿井中存在断层，因此次层隔水层也很容易遭到破坏，削弱了该层的隔水性。
第三，煤层底板隔水层。煤层底板直接底为砂质泥岩以及泥岩等，整体厚度为6-13m，平均厚度为10m。假如底板的水压较小，在不考虑开采时对煤层底板产生影响的情况下，就能够有效的起到隔水作用。但该矿井中，由于隔水层承受的水压较高，且受到了一定的破坏，这层隔水性已经逐渐丧失。
2.防治水害的对策分析
根据《煤矿安全规程》防治水相关规定，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施相结合，确保矿井安全生产。采取的具体防治水措施有：
2.1 留设各类防隔水煤柱
矿井边界、中大型断层等必须按要求计算、留设防隔水煤柱，假如煤矿需要在水体下开采矿井，各主采煤层的顶底板都是与软弱或者中硬型，预留倒水裂隙带的高度就应当采用如下公式：
我建议用这个公式（Hf： 导水裂隙带高度；M：最大累计采厚；n：煤分层层数）.
煤层与强含水层或导水断层接触防隔水煤柱的留设应当按照以下公式计算：
当含水层的高度超过最高导水裂缝带的上限时，防隔水煤柱的计算公式为： L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ（3-3）
当最高高水裂缝带的上限超过断层上盘的含水层时，防隔水煤柱的计算公式为：
L=L1+L2+L3=Ha（sinδcosδcotθ）+（Hacosδ+M）（cotθ+cotδ）≥20m（3-4）
公式中的L为防隔水煤柱的宽度，L1，L2，L3为防隔水煤柱的分段宽度，θ为断层倾角，δ为岩层塌陷角，M为断层上盘含水层的层面超出下盘煤层底板的高度，Ha为断层安全防隔水煤柱的宽度。
煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤柱留设的如下：
当煤层位于含水层上方且断层导水的情况下，防隔水煤柱的留设应当考虑到煤层底部隔水层是否能够承受下部含水层水的压力。考虑底部压力时，应当保证煤层底板与断层面之间的最短距离大于安全煤柱的高度（Ha）的最小值，并且不能小于20m，计算公式为：
L=Ha/sinα ≥20 m，其中α为断层的斜角。
2.2 构筑井下防水闸门或防水墙
对于已经闭坑的采区或可能涌水巷道建立防水墙，将采区或巷道涌水封堵以减少矿井涌水量。使矿井形成分采区隔离开采，以便于在某一地点突发水患，危及矿井安全时，可立即关闭水闸门，实施采区隔离，使灾情迅速得到控制，缩小灾情影响范围，保障其它地点的正常安全生产，从而保证整个矿井的安全。
2.3 超前探放水及疏水降压
利用超前勘探的方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、充水含水层，积水老空（窑）等水体的具体空间位置和产状，且确保30米超前距，为有矿井安全生产提供有利条件。
2.4 含水层或导水裂隙带注浆改造
当煤层底板含水层富水性强且水头压力高，或煤层底板存在变薄带、构造破碎带、导水裂隙带，采用疏水降压方法难以起到安全作用时，采用注浆方法对含水层或裂隙带进行局部改造。对于“带水压开采”工作面，采取底板打钻注浆加固，改良底板围岩性质的方法，能够增强工作面的抗压能力。在回采工作面贯通后进行物探，根据物探低阻异常区及断层附近进行布置钻孔打钻验证及注浆加固，要求注浆量达到钻孔单孔用水量的1.5倍以上，注浆压力达到孔口处水压的2～3倍。加固全部结束后再次进行物探验证，验证合格后方可回采。对于水压达到3MPa以上的工作面进行全覆盖注浆加固。
2.5 成立防治水领导机构
专门成立矿井防治水领导机构，并制定了相应的防治水应急预案。出现突水事故时，该机构自动成立，治水小分队30人，抢险小分队30人和预备队50人随时待命，以应对矿井突发事故。
综上所述，在开采前调查煤矿水文地质特征能够有效的减少开采的成本，且还能够保证工作人员的生命安全。为了有效的预防水害事故，煤矿企业可从留设各类防隔水煤柱、构筑井下防水闸门或防水墙、超前探放水及疏水降压、含水层或导水裂隙带注浆改造、及时准确的绘制平面图以及完善“三条生命线”几方面入手，建立起完善的预防措施，保证生产的效益与安全。
参考文献
[1] 武强，李博，刘守强，曾一凡.基于分区变权模型的煤层底板突水脆弱性评价——以开滦蔚州典型矿区为例[J].煤炭学报.2013（09）.
[2] 李忠建，魏久传，李娜娜，官云章，施龙青.应用多源信息复合法评价突水影响因素[J].矿业安全与环保.2013（06）.
[3] 王苏健，陈通，李涛，冯洁.陕西省煤炭开发中矿井防治水及水资源保护技术[A].煤矿水害防治技术研究——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2013）[C].2013.