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摘要 ：矿山突水是矿山开采施工过程中需要重点防 范的一类灾害事故， 受矿区地质条件和水文条件复杂的影 响，突水灾害事故的成因非常复杂，需要根据突水水源渠 道及影响因素针对性地进行治理。本文深入分析了矿山突 水灾害的影响因素，并从预防、治理和救灾方面提出了相 关措施， 以期能够为广大地质行业从业者提供有益借鉴。
关键词 ：矿山突水,突水治理,水工环地质
矿山突水是矿产开采过程中由于井巷和破碎带接近 而出现的出水事故。在矿产工作面开采的过程中，岩层的 平衡状态受到了破坏，导致了岩层中的水体在矿山压力、 静水压力透过隔水层、断层而渗入到采掘工作面中。矿山 突水是一个发展的过程，有的一两天就会形成，有的在矿山开采多日后出现，与矿山开采的工作面位置、矿场地质 条件、矿山压力及水压力等因素息息相关。
当出现矿山突水事故时，会严重影响到矿山生产，当 涌水量过大时可能会出现淹井的事故，导致矿井报废，而 且对于突水的治理周期较长，费用较大，给矿山企业造成 巨大的经济损失。因此，必须要高度重视矿山突水灾害， 做好矿山地下水的防治也就显得十分重要。
1 矿山突水来源分析
矿山突水灾害实现要摸清楚突水水源通道，地下水 在岩层底部通过外力作用下， 渗透到矿井及作业区， 就会 导致发生严重的突水灾害。所以要想分析矿山突水， 首先 必须要弄清楚矿山突水来源，而根据国内所积累发生的 矿山突水事故，通过分析可以发现矿山突水来源主要来 源于大气降水、地表及采空区积水、地下含水层、矿井充 水通道等。
1.1 大气降水
大气降水主要是指区域降水而产生的水，尤其是当降 雨量较大时，如东南沿海地区的降雨频繁，降雨量较大， 而北方地区则降雨次数较少，当降雨量达到一定程度，且 没有做好相关的防治措施时， 矿山井下就会极易出现突水 事件，这也是导致矿山井下突水事故的主要因素之一。矿 山井下开采过程中，由于地质构造的差异，岩层与土体之 间存在着不均匀的孔隙及裂隙，遇到强降雨天气，地表水汇集就会沿孔隙慢慢渗透到井下作业区， 而当含水量达到 一定程度， 就容易引发突水灾害。
1.2 地表及采空区积水
矿山突水水源的另一个补给源是地表及采空区积水， 不同的矿区地理环境不同，周边可能存在很多河流干道， 矿山井下存在采空区，这为突水水源提供了储存渠道。矿 山岩体为天然裂隙或孔隙岩体， 地表水极易通过这些裂隙 向下渗透，并且伴随着开采活动的进行，爆破荷载作用会 加剧岩体中的裂隙发展，不同矿山由于地质构造的影响， 地表水通过断层与井下进行贯通。除此之外，在很多老的 采空区也积累了很多积水， 这些为突水灾害的发生提供了 必要条件。因此在矿山开采之前，务必要重视地表及采空 区积水的因素，尤其是对掘进巷道、开挖采场，提前进行 补充勘探工作至关重要，及时掌握矿区水文地质条件，对 矿区地下水源情况有较为深入的认识， 这是做好突水灾害 防治的重要资料基础。
1.3 地下含水层
矿山突水的另外一个重要因素来源于地下含水层，尤 其是存在较大含水层的矿山。矿山在开采的过程中，含水 层附近的岩石层会在荷载作用下，出现裂隙，而含水层中 的水源会渗流到矿山采场，引发突水灾害。在矿山开采之 前，首先应该对含水层的厚度进行探明，然后根据矿山开 采技术条件与水文地质条件，选用合理的采矿方法，对于 一些特别的矿区由于没有隔水层，当出现涌水时，可能在 短时间内出现淹井事故。因此，在矿山开采过程中需要提 前进行勘探， 并做好相关防治工作。
1.4 矿山充水通道
矿山出现突水，首先要确定突水水源，同时还要确定 充水通道，这个通道是指连接水源与采场之间的渗水通 道，根据目前业内常见的突水事故和规律发现，矿山内的 裂隙、断层、钻孔、井筒、孔隙等均为突水事故的重要通 道，其中影响最为突出的为导水裂隙带和垮落带。
2 矿山突水影响因素
为了确保矿山开采的安全性，预防矿山出现突水灾 害，首先需要对矿井突水灾害的影响因素进行分析，本文在对现有学术成果进行总结的基础上， 对矿山突水的地质 构造、水文条件等特征进行分析，总结出矿山突水影响因 素主要为以下几点。
2.1 矿井的地质因素
大多数矿区的地质条件十分复杂，在开采的过程中除 了所采取的开采方式和开采规模等因素， 会对地下水产生 影响之外， 另外还有一个非常重要的因素就是矿体的岩性 也是一个非常重要的因素。从矿山突水发生的条件来看， 施工干扰是导致突水的重要因素， 但是矿区的地质条件也 是主要的影响因素， 尤其是水文地质条件决定了矿山的地 形地貌条件、地层岩性、地质构造等，所以在进行大规模 开采之前，必须要提前做好地质详勘工作，对矿区地质情 况了如指掌是后续各项工作的必要基础， 更有利于指导矿 山进行安全生产。
2.2 工程因素
矿山突水的发生有自然条件的因素，同时也与工程 活动联系十分紧密，这其中包括了地下水压力、隔水层厚 度、地质构造、爆破震动以及开挖所产生的地质扰动等因 素，当矿区存在突水水源的基础条件，加上矿区本身的地 质结构及开采作业的影响，会产生新的充水通道，在多种 因素的综合影响下，会导致矿区突水事故的发生，从目前 大多数矿山所出现的突水事故总结可以看出， 大多数与工 程活动相关， 例如井下爆破干扰是导致矿井发生突水灾害 的主要原因。
2.3 人为因素
矿山突水的发生是多种因素作用下的结果，在已确定 矿山突水水源和充水通道的基础上， 工程地质条件和工程 因素会直接造成突水事故之外， 人为因素的影响也是造成 矿区突水的主要影响因素， 而这所提到的认为因素主要是 指现场作业人员未按照安全规范进行操作施工， 缺乏安全 意识， 违规操作等。
通常情况下，矿区的突水事故有一定的前兆，如矿区 岩壁上出现了渗水的现象等。当出现这类现象，但现场作 业人员并未引起高度重视， 矿区也未对施工作业人员进行 安全教育培训，导致了安全意识淡薄，对出现的突水事故 前兆了解不足，不能及时的采取措施进行防治，进而导致 了突水灾害的发生。其次，现场作业人员对于突水灾害的 认识不深，为了节省时间，盲目进行开采掘进，忽略了必 要的超前探水工作， 这些都可能会为突水灾害的发生埋下 隐患。最后，在矿山防治水工作的过程中，还存在施工作 业偷工减料或者不按照规范施工作业的因素， 导致了水害 的治理不到位， 进而出现了突水灾害的发生。
3 矿山突水防治措施
矿山突水灾害不仅仅影响到了矿山开采的正常进行， 同时还会造成严重的经济损失和人员伤亡， 为了减少突水 灾害的发生，保障现场开采施工作业的安全进行，必须要 高度重视对矿区水文地质情况的详细勘察， 根据勘察的结 果来制定针对性的突水防治措施， 尤其是前期预防措施的 实施，最大限度降低突水灾害的发生。在具体矿山突水防 治措施上，通过总结和分析国内外成功案例经验，在进行 防治上，应该遵循预防为主、防治结合的目标。具体的措 施可以总结为以下几点。
3.1 加强矿区监测
矿山地质条件十分复杂，摸清楚矿区内的水文地质条 件十分关键，重点分析突水灾害发生的潜在位置和概率。 同时结合矿山水文分布、地质构造等数据，对整个矿山不 同区域出现突水灾害的可能性进行判定。做好前期的预防 措施外，后期还需要设置一系列的涌水量、渗透系数等监 测点，实施掌握突水灾害发生的数据，指导矿山及时的进 行安全预防。
3.1.1 开采前的突水监测
突水灾害对矿山开采施工会造成严重的影响，在开采 施工之前，应该通过地质钻孔，并应用地质分析仪器和设 备，分析区域范围的水文地质条件，同时根据实际需要， 还可以在矿区内进行抽水试验、布置观察孔，这些措施都 是对矿区内的富水程度进行分析， 对突水发生的可能性进 行预判。
3.1.2 开采过程突水监测
在矿井开采之前，对突水事故的部位设置涌水量监测 点， 同时借助放射式探测或者物探的方式进行矿区含水量 检测， 了解矿区开采过程中出现突水灾害的可能性。
3.2 井下防水
在工程活动影响下，矿区内的水文地质条件、岩石地 质条件会发生变化，尤其是在进入到开采施工阶段，岩石 应力场会出现变化，在实际施工中需要涉及到爆破作业， 强烈震动会增加岩体当中的裂隙，整体强度降低。同时岩 体当中的裂隙会提供突水水源通道， 地下水会随之向采空 区侵入。因此，矿区内必须要对涌水情况进行监测，并配 合相关措施来进行防治，根据实际突水水源的情况，设置 地表水防治和地下水防治， 最大限度的减少突水灾害发生 的可能性。
3.2.1 地表水防治
地表水主要来源于降雨、地表河流以及湖海中的水， 这些水源是矿山突水水源补给的重要来源。因此，为了防止矿山突水灾害，对于地表水的防治十分重要，所采取的 主要措施是通过地表构筑相关防水工程， 防止地表降水渗 入到矿井当中。
(1)首先对井筒位置以及附属建筑物位置进行科学布 局，掌握矿区历年来最高洪水情况，并以此来合理设计井 筒和地表设施的标高， 确保在强降雨或洪水季节矿井口不 被洪水淹没， 若矿区的最高洪水位高于井筒或者周边附属 建筑物标高时，则需要针对性的修筑防水设施，或者提高 井筒口标高。
(2)完善排水等基础设施。突水灾害的发生，最大问 题在于水源的侵入，所以可以通过在发生突水的上游位 置，设置截排水等基础设施，将水源截流出去，防止进入 到矿区。若矿区设置截排水沟等设施较为复杂时，可以通 过挡水设施， 起到同样阻挡水源进入的作用。
(3)修建人工河床。很多矿区的水文地质条件复杂， 地表存在较大的河流， 而且河流底部可能存在直接贯通到 井筒内的渗流通道，因此，需要对河流采取改道处理，铺 设人工河床，预防河流水直接渗入到井筒当中，影响矿井 正常开采工作。
3.2.2 地下水防治
矿区在开采的过程中，可能会对天然的岩石层造成破 坏，导致岩体强度大大降低，含水层中的水可能会直接侵 入到井下，在开采之前或者开采的过程中，需要采取一系 列的措施来减少水害的发生， 对于这一类可采取地面预注 浆、工作面预注浆及壁后注浆几种方式进行井筒防治水。
帷幕注浆是在地表利用钻孔和注浆设备将浆液注入 岩体含水层，在一定区域内周围形成一条帷幕状相对隔 水带，以减少帷幕内区域涌水量的一种防治水技术措施。 当注浆段内的细小裂隙较多时，采用较低比例的浆液注 浆时间应适当延长，是为了充分充填封堵岩层中的过水 通道，而当注浆段内的宽大裂隙较多时，这应该迅速的调 换较高比例的浆液，采用浓浆长时间的进行封堵充填。灌 浆过程中最常用的浆液浓度变换的方法是限量法。注浆 采用从稀浆开始灌注，每一级浓度的浆液如果连续灌注 5.0m3 ～ 10.0m3.注浆过程中应时刻注意和观测注浆压力 和单位吸浆量的变化。在单位吸浆量已有显著逐渐减小的 现象时，此时调整浆液浓度，可能会导致岩层中突然不吸 浆的现象，这也不利于注浆质量的保证。若根据规范改变 浆液浓度后，注浆压力突然增大，则说明浆液浓度变换的 时间阶段不准确，这应该迅速的换回原浆液比例，继续灌注。如此逐级变浓， 直至注浆结束。
3.3 充填开采
为了减少矿区内的充水通道，可采用充填开采的方 式，这是一种在地表尾砂治理的方法，同样可以应用其对 采空区进行充填，能够显著降低采场围岩破坏程度，改善 矿产开采作业环境， 能够有效限制矿区内的充水通道。
3.4 建立矿山突水信息化系统
随着现代地质信息化技术迅速发展，可应用计算机 现代化水平和电子信息化技术来实现突水治理，在矿山 开采的过程中，在现场设置检测系统来对矿区地下水进 行监测，通过对矿区地质资料及水文资料的分析，将采矿 技术、安全技术、地理信息技术及计算机技术充分结合起 来，提高矿山突水防治的信息化水平。
3.5 完善救灾体系
在做好一系列的矿区突水防治措施后，为了应对突水 可能造成的安全事故，提高防范能力，还需要对矿山加强 监测，通过矿山突水信息化系统，来实现对突水灾害的精 准预判和报警。当出现异常情况发生突水灾害警报，立即 启动响应机制，所以在矿山工程建设工程中，需要充分考 虑到突水灾害事故的可能性， 提前配置符合要求的排水设 备， 以应对突水灾害及时的进行治理。
突水灾害的应对同样非常重要，一旦发生要迅速启动 应急救援设备，调动救援资源，在黄金时间内进行应对， 控制突水灾害的进一步发展，减少损失，矿区项目必须要 配备相应的应急救援机制，同时为了实现救灾的专业化， 矿区突水救灾体系可实现市场化， 在全国范围内设置救灾 中心，各区域内协调好救灾资源，一旦发生突水灾害及时 的调配资源参与救灾， 减少事故损失。
4 结语
矿区突水灾害是地质行业中值得深入研究的一项课 题，加上国内大多数矿区已经进入到深部开采阶段，突水 灾害值得我们高度关注， 研究突水灾害治理措施对提高矿 山开采安全施工意义重大。本文通过对突水灾害特点及成 因的研究，分析了矿山突水的影响因素和治理措施，希望 本文的研究能够对广大地质行业从业者提供些许参考。
(作者单位 ：湖南省工程地质矿山地质调查监测所)
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