淺談礦井水害類型、成因、綜合防治措施及應急處置措施
水害是威脅礦山生產(chǎn)的主要災害之一，那么礦井水害類型成因有哪些、我們該怎么防治水害呢？遇到透水事故，應當如何處置呢？
礦井水的來源
水進入礦井的過程叫礦井充水。礦井充水的必備條件是必須有水源和充水通道。具備了這兩個條件，即能造成礦井充水。
礦井水的來源可分為地表水源和地下水源以及老空積水三類。
1.地表水源
大氣降水、冰雪融化是地表水的主要來源。在開采地形低洼且埋藏較淺的礦體時，地表水容易從井口、低洼地帶、舊鉆孔或采空區(qū)形成的地面塌陷區(qū)流入礦井。大氣降水有明顯的季節(jié)性，并與開采深度、地質(zhì)構(gòu)造、采礦方法等有關(guān)。如果井下巷道有斷層、裂隙、石灰?guī)r溶洞，礦區(qū)井田附近的江河、湖泊、池沼、水庫、廢棄的露天凹地等地表水可能進入井下。
2.地下水源
地下水是礦井充水.經(jīng)常.主要的水源。大氣降水等地表水也是補給地下水的來源。流入礦井的地下水大致可分兩部分：一是靜
地下水按其含水層的空隙性質(zhì)及其埋藏條件又可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水、潛水和自流水。
1.孔隙水
存在于巖層孔隙中的地下水，主要是流砂層和礫石層中的水，一般分布在第四紀松散巖層中，也可存在于部分疏松第三紀沉積物和基巖風化殼中?？紫端酁闈撍?，對建井，露天開采和淺部開采都有一定的影響。
2.裂隙水
存在于基巖裂裂隙的水?；鶐r中的裂隙有原生裂隙、風化裂隙和構(gòu)造裂隙。原生裂隙主要出現(xiàn)在某些巖漿巖中；風化裂隙主要分布在基巖淺部；構(gòu)造裂隙分布廣、延伸遠，特別是在脆性巖石中比較發(fā)育，對礦井充水有一定影響。斷層破碎帶以及巖漿巖與圍巖接觸帶，有時可存大量地下水，而且成為地表水和地下水流入礦井的通道，尤其是斷層破碎帶，對礦井采掘工作影響較大。
3.巖溶水
存生于巖石溶洞中的地下水。在石灰?guī)r和白云巖等可溶性巖層中，都含有巖溶水，它的特點是水量大，運動快，在垂直和水平方向上都具有分布不均勻的特性，有時可形成地下河。在人類生活中它是良好的水源，在礦山生產(chǎn)中則是礦井充水、危害安全生產(chǎn)的重要因素。
4.潛水
埋藏在地表以下一個穩(wěn)定的隔水層以上的地下水。
5.自流水
充滿兩個隔水層之間的地下水。當鉆孔從地面打穿隔水頂板時，自流水便涌入孔內(nèi)，并不斷上升，直至一定高度保持穩(wěn)定或噴出地表。這說明自流水具有壓力，所以又稱承壓水。自流水多靠大氣降水等地表水、潛水補給。自流水(尤其是巖溶自流水)是威脅礦井生產(chǎn)安全的主要隱患。
6.老空水
是古代和近期的采空區(qū)及廢棄巷道，由于長期停止排水而積存的地下水。老空水象是一個個地下水庫，一旦巷道揭露或巷道與老窯之間的礦(巖)柱強度小于它的靜水壓力時，就會象水庫大壩垮了一樣，突然淹沒“下游”，同時伴有硫化氫、二氧化碳、放射性氣體和沼氣等有毒有害氣體涌出。
礦井水害的成因
礦井水害是指在礦井基建和礦床開采的過程中，由于開采工作引起巖層的移動、破壞，產(chǎn)生與水源相通的裂縫。掘進井巷時，穿透含水層或溶洞。加上礦床水文地質(zhì)資料掌握不詳或測量錯誤，盲目施工而穿透積水舊巷，井巷出口位于洪水水位以下和地表水、雨雪水通過各種滲漏通道進入井下等原因，造成礦井積水、涌水。當水量超過礦井企常排水能力時，則釀成水患。
礦井水害有透水、涌水、突水三種
常見的水害有：
開采江、河、湖泊、水庫地表水影響范圍內(nèi)的礦脈時，以及雨季洪水暴發(fā)水位高出攔洪堤壩或沖毀井口圍堤時，水直接灌入礦井。
井筒在沖積層或經(jīng)含水層中開鑿時，如果事先不進行處理，就會涌水，特別是從砂礫層、水砂層一齊涌出時，可造成井壁塌陷、沉陷、井架偏斜。
在頂板破碎的礦林中掘進巷道，因放炮或支護不好發(fā)生冒頂，或回采工作面上方防水巖柱尺寸不夠，當冒落高度和導水裂縫與湖泊河流等地表水或強含水層溝通時，便會造成透水。
巷道掘進與斷層另一盤強含水層打通，就會造成突水。若斷層帶巖石破碎，各種破碎面或石灰?guī)r裂隙溶洞較發(fā)育，突水威脅就更大。
石灰?guī)r溶洞塌落形成的陷落柱內(nèi)部巖石破壞，往往構(gòu)成巖溶水的垂直通道。當巷道與它掘通時，幾個含水層的水同時大量涌出，造成淹井。
勘探鉆孔封孔質(zhì)量不好，成為各水體之間垂直聯(lián)系的通道。當巷道或采場與這些鉆孔相遇時，地表水或地下水就會經(jīng)鉆孔進入礦中，造成涌水。
回采工作面或巷道遇到老空或舊巷道的積水區(qū)時，會在很短時間里涌出大量的水。
導水通道包括哪些？
導水斷層、裂隙、溶洞、陷落柱、采空塌陷坑、采動裂縫、井筒、封堵不嚴的鉆孔等。
引發(fā)透水事故的主要原因有哪些？
1
對礦區(qū)水文地質(zhì)情況特別是對老空積水情 況掌握不清，這是多年來導致透水事故發(fā) 生的重要原因。
2
破壞防水礦柱或未按設計要求留設防水礦（巖）柱。
3
沒有堅持做到“有疑必探，先探后掘”制度。
礦山水害防治技術(shù)
礦山水害防治方法一般分為3種,即疏、堵、避,實際應用中往往采用一種方法為主、其他方法為輔的綜合防治方案。具體來說,礦山水害防治首先應深入掌握礦區(qū)水文地質(zhì)條件,在此基礎上,遵循先簡單、后復雜,先地面、后井下、層層設防的原則,開展礦山水害防治。對于各種可能涌入礦坑的地表水,應采取地面防水措施;為防范突水淹井,應采取井下防水及探放水措施;為保證安全順利開采,坑內(nèi)一般以疏為主,并盡量在淺部將地下水攔截;在水文地質(zhì)條件適宜、經(jīng)濟技術(shù)條件允許時,應優(yōu)先采取帷幕注漿方案。
1.地表水治理措施
合理確定井口位置。井口標高必須高于當?shù)貧v史最高洪水位，或修筑堅實的高臺，或在井口附近修筑可靠的排水溝和攔洪壩，防止地表水經(jīng)井筒灌入井下。
填堵通道。為防雨雪水滲入井下，在礦區(qū)內(nèi)采取填坑、補凹、整平地表或建不透水層等措施。
整治河流。首先要整鋪河床。河流的某一段經(jīng)過礦區(qū)，而河床滲透性強，可導致大量河水滲入井下，在漏失地段用粘土、料石或水泥修筑不透水的人工河床，以制止或減少河水滲入井下。
其次，要改道河流。如河流流入礦區(qū)附近，可選擇合適地點修筑水壩，將原河道截斷，用人工河道將河水引出礦區(qū)以外。
修筑排(截)水溝。山區(qū)降水后以地表水或潛水的形式流入礦區(qū)，地表有塌陷裂縫時，會使礦區(qū)涌水量大大增加。在這種情況下，可在井田外緣或漏水區(qū)的上方迎水流方向修筑排水溝，將水排至影響范圍之外。
2.地面帷幕注漿堵水新技術(shù) 地面帷幕注漿的主要原理是在礦區(qū)主要進水方向采用系列鉆孔注漿的方法,用一定的壓力將漿液材料壓到含水層的巖溶裂隙中,經(jīng)固結(jié)后減少裂隙的體積和過水斷面,以截斷地下水進入礦坑的補給源。 地面帷幕注漿堵水要求礦區(qū)平面上具有清晰的水文地質(zhì)邊界,進水方向清楚,在平面和垂直方向上具有帷幕注漿的客觀條件。帷幕內(nèi)輔以疏干排水,可完全消除井下重大突水事故,達到礦山安全生產(chǎn)條件,保障人民生命財產(chǎn)安全;帷幕注漿堵水又可大幅度減少礦坑涌水量,為礦山取得顯著的經(jīng)濟效益,帷幕注漿堵水投資一般四五年內(nèi)即可收回;帷幕注漿堵水還可保護礦山地質(zhì)環(huán)境,大幅度減少甚至避免地面巖溶塌陷;帷幕注漿堵水還能保護礦區(qū)寶貴的地下水資源,這在一些缺水的地區(qū),作用及意義更加突出。
3.控制疏干技術(shù) 控制疏干技術(shù)主要通過控制礦坑內(nèi)水位降落漏斗現(xiàn)狀,在保證井巷開拓及采礦工程安全進行的前提下,盡量不排、少排或晚排地下水,達到預防突水淹井、減少排水費用、保護地下水資源及控制地面塌陷等目的?？刂剖韪杉夹g(shù)主要通過超前探水、降壓疏干、注漿堵水及物理探測等綜合手段來實現(xiàn),是傳統(tǒng)疏干技術(shù)的一大發(fā)展。三山島金礦、安慶銅礦等即采用該項技術(shù),獲得了成功。
4.地面塌陷防治技術(shù) 地面巖溶塌陷是巖溶礦山疏于排水引發(fā)的普通地質(zhì)災害現(xiàn)象,危害較大,甚至直接影響到礦山的生存。其防治原理主要是消除產(chǎn)生巖溶塌陷的基本條件,即減少礦坑排水量、攔截主要導水通道或封閉隱伏巖溶洞口。 近年來,通過對安慶銅礦、凡口鉛鋅礦、下告鐵礦等礦區(qū)巖溶塌陷的防治研究,長沙礦山研究院已摸索出了一套塌陷防治措施,其主要措施有:①塌陷的綜合預防,②塌洞口封閉,③塌洞埋管回填注漿,④塌陷區(qū)注漿,⑤修筑高噴樁基礎的人工河床,⑥高噴樁拱體封閉塌洞口,⑦隱伏土洞預先治理。
5.井下頂板帷幕注漿技術(shù) 井下頂板帷幕注漿技術(shù)是地面帷幕注漿技術(shù)向井下的延伸,其主要原理是采用系列鉆孔在礦體頂板注入大量漿液,以形成人工隔水層,切斷地下水對礦坑的補給通道。該項技術(shù)具有節(jié)約排水費用、保護地下水資源、保護地質(zhì)環(huán)境及不浪費礦產(chǎn)資源等顯著優(yōu)點,具有廣泛的推廣價值。其適用條件是:礦體相對集中、緊接強含水層。山東萊蕪業(yè)莊鐵礦、萊新鐵礦即采用該項技術(shù),均獲得成功。
6.深井淹井注漿治理技術(shù) 深井淹井注漿治理技術(shù)的主要原理是采用注漿方法封堵突水源,其主要有3種類型:一種是先拋碴注漿,再進行工作面預注漿;一種是從地面進行井筒帷幕注漿;另一種是從地面采用高精度定向鉆孔封堵突水點。3種方法主要根據(jù)井深、含水層埋藏深度,以及富水性、井內(nèi)設施、工期要求等方面綜合確定。高峰錫礦、冬瓜山銅礦、糧薦橋鉬礦、白象山鐵礦等采用了深井淹井注漿治理技術(shù),已成功治理了突水淹井事故。
遇到透水事故，應當如何科學處置？
企業(yè)應急處置及救援措施
一、及時通知礦井內(nèi)人員撤離并及時通知相鄰礦井；
二、根據(jù)情況弄清楚透水點的位置及水量大小，合理組織排水，控制水災影響范圍；
三、及時響應避災人員呼救信號，并及時組織措施進行營救；
四、及時組織礦山救護隊進行事故救援；
五、救護人員必須配備正壓氧呼吸器入井救援。
個人應急處置及救援措施
一、及時通知礦井內(nèi)人員撤離并及時通知相鄰礦井；
二、根據(jù)情況弄清楚透水點的位置及水量大小，合理組織排水，控制水災影響范圍；
三、及時響應避災人員呼救信號，并及時組織措施進行營救；
四、及時組織礦山救護隊進行事故救援；
五、救護人員必須配備正壓氧呼吸器入井救援。
