水文地质勘探对煤矿防治水工作的重要性.pdf

2020 年第 6 期2020 年 6 月 中国煤矿多是通过井工开采的，安全生产是煤矿 生产的重要内容，这就要防治各种煤矿地质灾害。在 煤矿地质灾害中，水灾是一种常见的灾害，对矿井的 安全产生了重大威胁。因此，必须采取有效的措施防 治矿井水灾[1-2]。防治水灾的关键在于开展水文地质勘 探工作，获得详细的水文地质资料，从而提出安全的 开采方案。虽然很多煤矿都在强调防治水工作，但在 落实防治水的相关工作时存在很多问题，导致矿井水 害严重。本文先阐述了煤矿水文地质勘探对于防治水 的重要性，然后分析了中国防治水的现状，最后给出 了一些改善防治水效果的措施。 1水文地质勘探的重要性 1.1影响矿井安全生产 水文地质资料的完整性和准确性对于煤矿的安全 生产具有重要意义。很多煤矿突水事故多是由于水文 地质资料不完整或不准确造成的，因此，在矿井建设 过程中，要重视水文地质资料的搜集工作。这就要求 在建井初期必须仔细勘探水文地质情况，获取大量有 效的数据，并整理成准确的资料。与此同时，还应该 对水文地质资料进行科学的分析，系统地了解矿井的 含水层和隔水层情况，以便在煤矿开采时根据生产的 实际情况采取一些安全措施，保证煤矿的生产安全。 依照水文地质情况，可以针对工程中可能出现的灾害制 订有效的预防措施，让煤矿安全生产计划具有较高的可 靠性。 此外，在进行水文地质调查工作时，应该尽可能多 了解一些矿井周边的情况，这是由于周边矿井的开采会 改变水文地质状况。当煤矿周边有些废弃的小煤窑时， 如果事先没有详细勘探周边小煤窑的具体情况而直接 作业，很有可能会在采煤过程中诱发突水事故。过去， 一些小煤窑多为私人的，随着国家的严管，这些小煤窑 已经废弃，而地质资料保存不完整甚至没有，给水文地 质勘探工作带来很大的不便。 1.2影响矿井的可采储量 矿井的可采储量不仅与煤层的赋存条件有关，还与 煤层的开采条件有很大的关系。水文地质情况对可采储 量有较大的影响，如果有效区域的水文地质情况比较 差，这部分煤层就不能安全采出，可采储量就会相对减 少[3]。通常情况下，影响可采储量的主要是地质构造和 含水层，当煤层中存在较大的断层时，为了保证开采安 全，需要留设保护煤柱，这部分煤柱就不能采出；当煤 层开采会波及到含水层时，就需要预留安全煤柱。 1.3影响矿井的开拓 在建设矿井时，需要考察矿井周边的水文地质情 况，选择合适的矿井开拓形式。这是因为煤矿巷道的掘 进、采煤工作面的布置都会受到水文地质情况的影响。 如果矿井的水文地质情况比较简单，矿井可以选择有 收稿日期2020-02-09 作者简介李晓琴，1991年生，女，山西盂县人，2017年毕业于安 徽理工大学地质工程专业，助理工程师。 水文地质勘探对煤矿防治水工作的重要性 李晓琴 （ 山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤矿，山西 洪洞 041600 ） 摘要 在煤矿生产过程中，安全始终是人们重点关注的问题，这就要求采取各种措施来预防安全事故的发生。矿井 水灾的防治是煤矿安全工作的重点内容之一，而防治的关键在于水文地质勘探工作的落实情况。简要分析了水文地质勘 探对于煤矿防治水工作的重要性，阐明了中国煤矿水文地质勘探工作现状，在此基础上提出一些措施来改善煤矿防治水 工作，从而保证煤矿生产安全。 关键词 煤矿开采；安全生产；水文地质；防治水工作 中图分类号 TD745文献标识码 A文章编号 2095-0802-202006-0171-02 Importance of Hydrogeological Exploration to the Prevention and Control of Water in Coal Mines LI Xiaoqin Huipodi Coal Mine, Fenhe Coking Coal Co., Ltd. of Shanxi, Hongtong 041600, Shanxi, China Abstract In the coal mine production process, safety is always the focus of attention, which requires to take various measures to prevent the occurrence of safety accidents. The prevention and control of mine flood is one of the key contents of coal mine safety work, and the key of prevention and control lies in the implementation of hydrogeological exploration work. This paper briefly analyzed the importance of hydrogeological exploration for the prevention and control of coal mine water, expounded the current situation of Chinas coal mine hydrogeological exploration, and put forward some measures to improve the situation of coal mine water prevention and control, so as to ensure the safety of coal mine production. Key words coal mining; safety production; hydrogeology; prevention and control of water （总第 177 期） 实践运用 171 2020 年第 6 期2020 年 6 月 （下转 178 页） 利的方式进行开拓；如果矿井的水文地质情况比较复 杂，例如井筒或巷道需要穿过含水层，就要考虑水文 地质可能对生产造成的不良影响。 2中国煤矿防治水工作现状 2.1水文地质勘探工作中存在的问题 在煤矿开采过程中，水文地质勘探是一项极其重 要的工作，又是一项极其复杂、烦琐的工作。这是因 为在获取水文地质资料时，会涉及多个交叉的技术内 容，需要多个部门联合工作才能获得准确的结果。在 实际执行水文地质勘探工作时，有很多问题急需要改 善，主要有a 水文地质勘探工作的整体进度设计不 合理，导致许多工作进展缓慢；b 工作人员的整体素 质不高，导致水文地质资料的准确性较差；c 水文地 质勘探工作中采用的一些技术手段比较落后，在获取 水文地质资料时效率很低且获得的数据量较少。 2.2防治水工作中存在的问题 由于中国煤层的地质构造比较复杂，给煤矿的防 治水工作带来了巨大的困难。目前，中国煤矿防治水 工作进展得十分不顺利，突水事故频发对煤矿的安全 生产造成了巨大的威胁。出现这种情况的原因主要有 2 点a 煤矿管理人员缺乏对防治水的认识，未从根本 上落实防治水工作；b 防治水工作的技术难度大，对 相关人员专业素养的要求极高，而且还需要丰富的现 场经验。要想从本质上解决防治水问题，就应该提高 相关人员的专业素养，使其掌握防治水工作的一些要点。 3完善煤矿防治水工作的对策 水文地质勘探对煤矿防治水工作的开展具有重要 的指导作用，也就是说，要想防治煤矿的水灾，要先做 好水文地质勘探工作。这就要求从技术上攻克，从管理 上解决，两个方面同时进行，才能保证防治水工作的顺 利进行。下面对完善煤矿防治水工作提出一些对策。 3.1加强水文地质勘探工作 煤矿突水很大程度上是由于水文地质资料不完善 造成的，因此，应该加强对煤矿水文地质的勘探。在 进行勘探时，要获得尽可能全面的水文地质资料，从 而对开采过程中水害防治工作有基本的了解[4-5]。为了 获得更多的数据，需要采用钻探 （图 1 a ） 与物探 （ 图 1 b ） 相结合的方法。虽然钻探的方法能获得更为 直观的数据，但是需要大量的钻孔，费时费力；物探 能一次性获得更多的水文数据，但是获得的数据精度 并不高，需要加以修正。 在进行勘探时，对于水文地质构造比较正常的区 域，可以适当放松勘探要求，获得少量的数据即可； 对于水文地质比较异常的区域，要获得更多的勘探数 据，例如勘探时碰到一些废弃的采空区，需要探明 采空区的范围、水压等重要数据，以便在开采时提出 合理的防治水措施。地质勘探工作完成后，要将勘探 数据绘制在煤矿生产平面图上，使工程技术人员能直 观了解水文地质情况。 a 钻探法 b 物探法中的电法勘探 图 1水文地质勘探中常用的方法 3.2加强管理和人才引进工作 大量突水事故多是由于操作不当造成的，对于在 不能确定地质构造区域安全的情况下违规作业引起的 问题，要强化防治水工作，加大对相关工作的管理力 度。在进行作业时，遇到问题要及时汇报，不能视而不 见，对地质构造异常区域要先探明情况后再进行作业。 为了让工人能掌握更多的防治水常识，应该定期对他 们进行安全培训。煤矿防治水工作本身是一项复杂的 工作，需要技术员有丰富的现场经验和较高的专业素 养。在很多情况下，即使获得的水文地质资料是精确 的，但没有掌握专业知识的工作人员也不能对突水有 正确的认识。目前，由于煤矿恶劣的生产环境和员工 较差的待遇，很难留住专业的技术人才，这是整个煤 炭行业所面临的最大问题。针对这种情况，煤矿企业 应该加大对一些急缺技术人才的引进力度，并加强防 治水团队建设，使这些技术人才充分发挥其才能。 4结语 在煤矿地质灾害中，水灾是常见的一种，它对矿井 的安全生产构成了重大威胁。因此，必须采取有效的措 施来防治矿井水灾。防治矿井水灾的关键在于水文地质 勘探工作的开展情况，获得详细的水文地质资料，就能 做出安全的开采方案。导致防治水工作进展困难的原 因主要有 2 点a 煤矿管理人员缺乏对防治水工作的 认识；b 防治水工作的技术难度大，对相关人员专业 素养要求极高，而且还需要丰富的现场经验。鉴于此， 应该从加强水文地质勘探工作和加强管理、加大人才 引进力度等方面来解决防治水工作中存在的问题。 变速箱 操纵台 泵站 电动机 支柱 变角机构 钻杆 油缸 水龙头 动力头 夹持器 孔口密封 离 合 器 172 2020 年第 6 期2020 年 6 月 （上接 172 页） 参考文献 ［1］ 李小雷.水文地质对煤矿防治水工作的重要性 ［J］ .价值工程， 2019， 3834 6-7. ［2］ 李峰.浅谈煤矿防治水工作 ［J］ .能源与节能， 201911 20-21. ［3］ 刘子军.水文地质对煤矿防治水工作的重要性 ［J］ .中小企业 管理与科技上旬刊， 20199 104. ［4］ 周劼.水文地质对煤矿防治水工作的意义分析 ［J］ .内蒙古煤 炭经济， 201916 206. ［5］ 王宏.水文地质勘探对煤矿防治水的重要性 ［J］ .内蒙古煤炭 经济， 201915 200-201. （ 责任编辑白洁 ） 此次研究中选用一步法对 GPS 作业实施点校正， 北煤堆测量采用单点校正，污水处理厂采用“单点校 正两点校正” ，校正后点位坐标与已有坐标比对结果 如表 1 所示。 表 1一步法点校正后各点坐标与已有坐标差值对比统计表 分析表 1 数据可知a 通过单点校正后，煤堆测 量对比显示其误差主要集中在 x 方向，最大误差为点 1 （ 0.872 m ） ，而煤堆测量精度要求单点测量误差不超 过 1 m，因此，单点校正结果可满足矿井地面煤堆测量 的精度需求。同时，3 个点位的误差值整体分布相对均 匀，由于煤堆测量的目的是对煤仓储量进行实时测定， 只需要相对精准度，因此，对点位精准度要求不高， 而且校正点与基站间隔仅 200 m 多，距离较小且无大 型信号干扰物。综合来看，单点校正一步法能够满足 煤堆测量需求。b 污水处理厂单点校正结果显示，其 误差普遍在 3.5 m 以上，误差大且在 x 方向和 y 方向上 均表现明显。鉴于污水处理厂基建项目对控制点有较 高的要求，点位误差不能超过 0.1 m，因此，单点校正 无法满足污水处理厂基建工作测量精度的要求。c 两 点一步法校正将地面招待所和办公楼分别作为校正基 准，同时将宿舍楼作为检验点，其校正结果显示精准 度明显提升，有效满足了基建测量精度的要求，但也 存在误差分布不均，随测量间隔增加，点位误差随之 增大的问题。 使用单点校正法时，计算结果转换参数仅有平移 量而无尺度参数，校正结果无约束条件，因此，会出现 误差均匀分布的情况。但随着观测点与已知点间隔的 增加，点位误差不断增大，误差增速明显。而在距离相 同的条件下，测量信号传播路径上的楼房、电线等干 扰物会对定位精度造成一定的影响。使用两点一步法 进行校正作业，在转换参数中增加了旋转量和尺度参 数，使得转换数学模型多了一些约束条件，显著提升 了校正结果的精准度，同时，通过已知坐标的检核，进 一步提升了点校精准度，且使得误差的分配呈现出偶 然性，使得该方法对干扰信号的抵抗力进一步提升， 测量模型可控性显著增加，结果更具科学性[4-6]。 3结语 单点校正法测量精准度偏低，误差分布均匀，因 此，适用于一些测量精准度要求较低的矿山测量作业。 但由于该方法容易受到外界干扰物和距离的影响，在 实际应用中需谨慎选择测量环境和基站布设点位。 对于测量精准度要求较高的矿山测量工程而言， 应当尽可能选择两点一步法进行校正作业，这一方法 不仅精准度高且具备良好的抗干扰性。不过需注意的 是，由于此方法计算结果无残差项，无法对校正模型 的正确性进行判定，在使用中应尽可能选择多的已知 点进行检校。 参考文献 ［1］ 徐红利， 徐国宏.GPS-RTK 技术在山区地震勘探测量中的应 用和精度分析 ［J］ .中国煤炭地质， 2008， 20增刊 1 110-111. ［2］ 詹勇， 梁柱信.浅谈 GPS RTK 点校正方法与适用范围 ［J］ .绿 色科技， 201410 250-252. ［3］ 张记飞， 段俊礼.GPS-RTK 技术在勘查区控制点加密中的应 用分析 ［J］ .中州煤炭， 201212 39-40. ［4］ 于玲， 韩猛， 鲁宁， 等.基于 GPS 技术的露天煤矿边坡变形规 律及趋势分析 ［J］ .煤矿安全， 2019， 508 232-235. ［5］ 刘国正.GPS 控制测量在三河尖矿新风井贯通中的应用 ［J］ . 内蒙古煤炭经济， 201824 112-113. ［6］ 苗雨.基于 GPS 技术的矿区变形监测研究 ［J］ .煤矿现代化， 20193 189-191. （ 责任编辑白洁 ） 坐标差 煤堆 污水处理厂 单点校正两点校正 123K1K2K3宿舍楼K1K2 x 坐标差/m 0.872 0.798 0.625 3.726 3.756 3.5560.0410.074 0.095 y 坐标差/m 0.178 0.295 0.152 1.784 1.532 1.2480.0620.085 0.074 图 2污水处理厂测量示意图 2 1 3 基站 煤堆 北煤场 办公楼 图 1煤堆测量示意图 办公楼 宿舍楼 招待所 污水处理厂基建 K1 K2 K3 基站 178