引言：煤矿地质水害是指在煤矿生产过程中，由于地下水系统破坏、水文地质条件不利等原因导致的涌水、渗水、漏水等现象。地质水害不仅对煤矿生产造成直接威胁，还可能引发矿井事故，对矿工的生命安全构成严重威胁。因此，煤矿地质水害防治技术的研究与应用具有重要意义。

一、地质水害的特征与危害

(一)涌水量大

地质水害的首要特征之一是涌水量大。在煤矿生产过程中，地下水系统受到破坏或扰动，导致地下水大量涌入矿井或工作面。这种大量涌水不仅会造成矿井内水位上升，还可能淹没工作面和设备，严重干扰矿井的正常运营。涌水量大的情况下，如果不及时有效地应对，将对矿井的安全和生产造成严重威胁^[1]。

(二)水质复杂

地质水害涉及的地下水通常具有复杂的水质特征。这些水可能含有各种溶解固体、悬浮物、重金属、盐分等成分，其水质可能随着地质条件的变化而变化。复杂的水质不仅对设备和管道造成腐蚀，还可能对矿井的生态环境和附近的地下水资源产生不利影响。因此，水质复杂性是地质水害防治过程中需要考虑的一个重要因素。

(三)矿井严重事故

地质水害如果未能得到有效控制，可能引发矿井严重事故。例如，大规模的涌水可能导致矿井淹没，造成矿工被困或失踪。此外，水质问题也可能导致设备故障、电气火灾和化学危险事件。这些事故不仅会造成人员伤亡，还会导致矿井停产，造成巨大经济损失和生产中断。

二、水害防治技术分类

(一)区域预防

首先，需要对煤矿区域内的地下水体进行详细调查和分析。这包括确定地下水位、水文地质特征、水质状况等信息，以了解地下水体的分布和特性。基于地下水体的分析数据，可以利用数值模拟和水文地质模型来预测地下水体的行为。这有助于预测涌水风险，及时采取措施减少地下水涌入矿井的可能性。区域预防还涉及对地下水资源的管理。需要建立合理的地下水开采和补给制度，以确保矿区地下水体的平衡和稳定。在区域预防中，可以采用地质工程措施来改善地下水体的流动和分布。例如，通过地下隔离帷幕、井筒灌浆等方式，阻止地下水体进入矿井工作面。一些煤矿区域可能受到地下水体的严重破坏，需要进行生态修复工作。这包括植被恢复、土壤保护和水体净化等措施，以恢复矿区生态环境。区域预防需要建立定期监测体系，对地下水体的行为和矿区地下水环境进行评估。这有助于及时调整防治措施，确保其有效性^[2]。

(二)矿区抽排

矿区抽排的关键是建设抽水井筒。这些井筒通常位于矿区内，通过井筒从地下抽取地下水。井筒的位置和深度通常需要根据地下水位、水文地质条件和矿井结构等因素来确定。抽水井筒需要配备适当的抽水设备，如潜水泵或离心泵。这些设备可以将地下水抽到地面，然后通过管道排放或处理。抽排管理包括抽水量的控制和调度。需要根据矿区地下水位、涌水风险和工程需求等因素来确定抽水量，并进行有效的调度，以确保地下水位在安全范围内。抽排的地下水可能含有各种溶解固体和污染物，因此需要进行水质处理。这包括固液分离、过滤、沉淀等处理过程，以净化水质并确保排放符合环保要求。矿区抽排需要建立地下水位监测系统，实时监测地下水位的变化。当地下水位超过预警值时，需要触发预警系统，及时采取应对措施，避免涌水事故发生。抽排操作需要遵守安全规范，以防止井筒堵塞、设备故障或其他意外事件。培训和培养专业操作人员对确保抽排工作的安全至关重要。

(三)采空区回灌

采空区是指矿山开采后形成的地下空间。在采空区回灌技术中，需要充分了解采空区的地质条件、容量和形状等参数，以便合理设计和建设。地下水通常需要经过处理，以确保其符合回灌要求。处理过程可以包括过滤、消毒、中和和去除有害物质等步骤，以净化水质。采空区回灌系统包括水源、输送管道、泵站和回灌点等组成部分。设计需要考虑回灌水的流量、压力、输送距离和目标区域。回灌操作需要进行定期监测和控制。这包括监测地下水位、回灌流量和水质等参数，以确保回灌系统的稳定运行。采空区回灌不仅有助于防治地质水害，还可以改善矿山地下生态环境。通过恢复水文地质条件，有利于植被生长和野生动植物栖息地的恢复。采空区回灌是一种环保技术，可以减少地下水排放，降低对周边环境的影响。它还具有可持续性，可以延长矿山的使用寿命和提高资源利用效率。

三、智能化技术在防治中的应用

(一)水文地质模型

水文地质模型可以模拟地下水的流动、分布和变化。通过分析地下水位、流速、水位变化等数据，可以预测地下水的行为，包括可能的涌水风险。模型需要根据实际地质水文条件进行参数化和校准。智能化技术可以帮助自动化参数优化，提高模型的准确性和精度。水文地质模型可以用于评估地质水害的风险。通过模拟不同涌水情景和防治措施，可以评估风险并制定应对策略。基于水文地质模型的数据，可以建立智能预警系统，监测地下水位的变化，并在涌水风险增加时发出预警，为矿山提供及时的信息。

(二)物联监测预警

物联监测预警系统结合了传感器技术和物联网技术，用于实时监测矿山的地下水情况和环境参数。物联监测预警系统通过部署传感器网络，实时监测地下水位、水质、温度、湿度等参数。这些传感器可以远程监控，并将数据传输到中央控制系统。监测到的数据通过智能分析算法进行处理，用于检测地下水位的变化趋势和异常情况。当发现潜在的涌水风险时，系统会自动发出警报。物联监测预警系统还可以实现远程控制和调度。例如，可以远程控制抽水设备的开启和关闭，以应对不同情况的需要。系统还提供数据存储和管理功能，以便后续分析、报告和决策。这有助于建立历史数据记录和趋势分析。

(三)智能抽排优化调度

智能抽排系统通过集成多种数据源，实现了全面的地下水环境监测。这些数据源包括地下水位传感器、水质监测仪器、地质勘探数据以及抽水设备的状态信息。通过将这些数据实时获取和整合，系统可以建立全面的地下水环境图像，为涌水风险的识别和预测提供了有力的数据支持。基于大量的地下水环境数据，系统采用智能算法进行地下水位的预测和涌水风险的评估。这些算法可以分析历史数据、趋势和季节性变化，以生成准确的地下水位预测模型。预测结果用于指导抽水设备的优化调度，以降低地质水害风险。系统还可以模拟不同涌水情境，帮助矿山管理者评估风险并制定相应的风险管理策略。智能抽排系统通过自动化控制，实现了抽水设备的智能化运行。根据地下水位的预测情况，系统自动调整抽水设备的运行参数，包括抽水量、抽水深度和抽水时段。这种自动化控制可以大大提高系统的响应速度，确保及时采取措施来应对潜在的涌水风险。系统提供直观的实时监控界面，操作人员可以在其中查看地下水位的变化趋势以及抽水设备的运行状态。如果系统检测到涌水风险或异常情况，它会立即发出警报，提醒操作人员采取必要的行动。这种实时监控和反馈机制有助于及时发现问题并采取措施，最大程度地降低涌水风险^[3]。

结语

总结而言，地质水害是煤矿生产中的重要挑战，但通过科学的技术手段和智能化方法，我们可以更好地理解和应对这一问题。煤矿地质水害防治技术的研究和应用不仅有助于保障矿工的生命安全，还有助于提高资源利用效率和矿山的可持续发展。在未来，我们需要继续不断创新和完善这些技术，以更好地应对地质水害挑战，确保煤矿安全生产和环境保护的共同目标。

参考文献

[1]卜昌森,张希诚.综合水文地质勘探在煤矿岩溶水害防治中的应用[J].煤炭科学技术,2001,29(3):3.

[2]丁爱红,韩辉.矿井开采后水文地质特征及水害防治技术研究[J].能源与环保,2020,42(10):5.=

[3]王礼鑫.矿井开采后水文地质特征及水害防治技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2022(6):190-192.