矿山水文地质构造及其采动响应

矿山水文地质构造及其采动响应

刘鹏飞 左永军 陈彦彬

平顶山天安煤业股份有限公司十矿 467000

摘要：伴随着自然污染和环境破坏现象的不断涌现，大大改变了矿山水文地质结构，矿产开采人员应认识到矿产资源保护的重要作用，对多项合理的开采措施进行设置，提高矿产资源的开采标准。基于此，本文详细分析了矿山水文地质构造中水害的主要类型，深入研究了矿山水文地质结构的采动响应存在的问题，最后阐述了水文地质结构研究在水害防控中的意义，希望能够为防治矿山水害工作提供有效参考。

关键词：矿山水文地质；构造；采动响应

前言：矿山水文地质结构内部真实的组合关系具有采掘空间、道水通道等，拥有含水层和隔水层，矿山水文地质结构的活动运行会对采掘活动的总体安全造成直接影响，唯有强化矿山周边的生态保护才可以实现水资源的合理补给，使其能量变化和正常代谢越来越高效。

1水害的主要类型

1.1大气降水水害

大气降水与地表水是地下含水层内的关键补给水源，依据现阶段矿山开采情况，大气降水是唯一且直接的补给水源，大气降水强度会严重干扰到矿山水害，在时间上二者还存在极强的同步性。所以，对大气降水水害进行防治的重要措施是隔断由于开采而导致的坡面径流、地面裂缝以及导水缝隙带和大气降水之间的关系，在雨季还应在第一时间封堵地面裂缝，优化季节性河流的铺底和改道。而在对地表水害进行防治中，员工应科学控制采动范围，以免因为导水出现的裂隙对隔水层造成破坏，或使用填充等方法对导水裂隙带的发育高度进行降低，保障隔水层的总体结构的完整性。

1.2贯通型水害

煤层的大力开采导致水文地质结构扰动，为水害提供了越来越便利的通道，是普通型水害出现的关键原因。在对普通型水害进行划分时还可依据致灾机制和不同结构，因为中国的大多数矿山事故均来源于导水陷落柱，水灾事故均来源于断层导水，使用注浆等多种方式对导水通道的限制进行强化，是上述事故的重要防治措施，与此同时，针对性地隔离采掘空间与含水层。

1.3底板水害

对底板水害而言，底板水害的主要危害是，底板中石灰内部的含水层，可细化为：1.单层水害；2.组合型水害。依据石灰岩本身易岩溶的性质，会导致含水层压力越来越大，在开采期间很可能会产生事故。在对底板含水层进行防控的过程中需使用改造注浆、疏水降压法等。

1.4顶板水害

对顶板水害而言，假如层状结构完善，同时遇突水时，结构内部的煤层垮落带、导水裂隙带会对顶部含水层造成一定干扰，从而引起顶板水害。依据目前各种顶板水害实例，重点分为：1.单层水害；2.组合型水害；3.离层水害等，而依据不同的组合关系，组合型水害还可细分为更多类型。对顶板水害进行防治的关键准则是，对隔水层结构的完整度进行维持，其关键手段是，充填开采、限厚开采等，在开采过程中，需减少其对隔水层造成的干扰。

1.5老空水害

当水填充采空区域后会构成很大的积水区，假如开采煤层或扰动积水区则会导致突水事故产生，因为采空区和开采煤层的位置不一样，所以形成的老空水害类型也是不一样的，唯有在掌握区域正常的水文地质结构后对防治手段进行使用才能呈现出效果。

2矿山水文地质结构的采动响应存在的问题

2.1煤层顶底板处的变形

矿山水文地质结构的采动响应主要呈现于矿山水层和隔水层等采掘活动中，进行采掘的过程中，其水文地质特征会因实际活动情况发生相应变化。开展活动时，通常会出现以下方面影响和破坏：对矿山进行采掘的过程中其岩土体会发生变形破坏，岩土体破坏主要包括顶板和底板岩土层的变形，同时，影响地下水的渗流状态，导致地下水发生动态变化，甚至会引发水害事故，进而将采掘人员的人身安全置于危险之中，同时，煤层的顶底板处的变形破坏，导致其发生了弯曲变化和脆性变化，随着时间的推移，其会发生松动破裂和变形，以上讲述的这些在采掘过程中发生的效应，都对矿山采掘有密切的关系。

2.2底板采动响应及水害

目前，我国诸多煤矿都受到了底板高承压石灰含水层的相应威胁，比如XX煤田的基地相应的石灰岩（厚200-800im）和XXX煤田的茅口灰岩（厚100-200im）等等，以上煤田在通过采掘活动后，因为采掘的深度较大水压增大，而受到高水压和高地应力等相应的威胁，进而导致在开采煤层的过程中对岩体的应力和岩体的形态发生相应的演变。我国著名教授曾划分的水文地质结构的采动相应为完善的结构底板，其无任何断裂和破坏构造情况，由此可见著名教授在进行划分煤层开采时注重底板深度和承压程度。因此，在进行煤层开采的过程中，相关人员需要注重矿井突水和矿井涌水量等重要因素。比如，在XX矿发生的含水层突水事故中，明显可以看出，附近的水文孔水位下降了15.50cm，随之，发生严重的底板突水，进而导致发生严重的事故。所以，需要注重关注进行采动前后的矿山水文地质结构，一旦发现底板变形和岩层深度破坏等情况时，应立即停止工作，避免发生安全事故。由此可见，划分矿山水文地质相应的重要性。划分的结果不同直接制约着水文地质的底板突水情况的不同。

3水文地质结构研究在水害防控中的意义

基于煤矿采动响应背景下，明确水文地质结构的水害产生的机制：不同的水文地质结构则需要采用不同的防控技术，在进行矿井水害防控事故中需要注重考虑保护和利用水文地质结构，进一步实施阻水结构和支撑结构，同时需要充分完善水文地质结构，必要时借助地质工程有利的手段，进行增强隔水结构的性能，根据实际情况需求可以进行再造隔水结构。

⑴含水层改造及隔水层加固，水害防治中可以采取天然阻水结构方式，其结构在水文地质中能够有效的起到隔水作用，在实际煤层工程中，阻水结构的相应空间位置和阻水性能以及稳定性都是在灾害预防中需要注重考虑的重要环节，所以，相关人员应该对含水层和隔水层进行有效改造加固。

⑵保护和利用有效的水文地质结构，在矿井中设置的各类安全煤柱主要是为了有效预防在进行煤层开采过程中缩小破坏范围，在设计安全煤柱的背景下，充分减少了地下水和地表水以及水砂涌入等现象。比如，在水体下进行开采，煤柱的留设此时会充分发挥其作用，充分的发挥了自身的效能有效起到防水防砂及防塌陷等等。因此，进行开采煤层时，相关人员需要注重结合水文地质结构，充分考虑其结构的发育和含水层等事项。

⑶按照相关合理技术，改变地下渗水流的状态，起到良好的作用——巷道阻水结构。比如，防水闸门和水闸墙等相关设计和布置，都能够在水害发生过程中有效的减轻灾情的影响，缩小水害因素造成的影响范围，在最短的时间内控制住水灾害。显而易见，地下防渗墙在水灾害发生时发挥的充分作用，其在彻底截断地下渗流的同时有效疏放水工程含水层中的含水量，从本质上解决并减少水体对岩土体的作用。上述方式，是目前对于矿山水文地质结构预防发生水灾害的有效措施之一。

结束语：

总而言之，本文详细分析了矿山水文地质结构中水害类型，随后阐述了矿山水文地质结构的采动响应存在的问题，最后研究了水文地质结构研究在水害防控中的意义，得出我们在采取矿产资源时，需应用采动响应的专业化分析，对矿山资源开发利用的综合效益进行全面提升。

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