复杂水文地质工程条件下矿井水害预测与防治技术研究

摘要：矿井水害是矿山工程中最严重的自然灾害之一，特别在复杂水文地质条件下，水害类型多样、成因复杂、预测难度大，极大威胁着矿井安全生产和人员生命安全。本文立足于复杂水文地质环境，系统分析矿井水害形成机理，探讨基于多源信息融合的预测技术与智能化防治措施，提出了适应复杂条件下的系统治理路径，旨在为矿井水害科学预测与精准防控提供理论依据与技术支撑，促进矿井安全与绿色高效发展。

关键词：复杂水文地质；矿井水害；预测防治

一、复杂水文地质条件下矿井水害形成特征分析

（一）地质构造对水害发展的影响机制

地质构造条件直接决定了矿井水文地质环境的复杂程度，不同类型的构造单元如断层、褶皱、陷落柱等形成了多样的地下水运移通道。在断层带分布密集区域，断裂破碎带渗透性增强，极易形成富水异常区，一旦开采扰动破坏了原有水文地质平衡，地下水便沿构造弱面迅速涌入采空区，导致突水事故。在断陷盆地边缘或深大断裂带附近，由于地层结构复杂、含水层叠置多样，涌水来源多重且变化频繁，给预测与防治带来极大困难。对矿井地质构造条件进行精细化探查，厘清各构造单元的空间展布、力学属性及与地下水系统的关系，是制定科学防治措施的基础。

（二）多水源交互作用下的水害复杂性表现

在复杂水文地质条件下，矿井水害往往并非单一水源引发，而是由大气降水、地表水、第四系潜水、基岩裂隙水、岩溶水等多种水体交互作用共同形成。不同水源在空间上存在互联互通，时间上受气候变化、采掘扰动等因素驱动呈现动态变化，导致水害类型呈现多样性、突变性与隐蔽性特点。例如，在雨季期间，大气降水通过地表裂缝或塌陷区渗漏，加剧浅部含水层对采空区的补给；而深部岩溶水系统则可能在长时间积累应力后突然贯通，造成大规模突水事故。对多水源系统的动态监测与耦合机理分析，是实现矿井水害精准预测与有效防控的关键环节。

（三）采掘扰动对水文地质条件的再造作用

矿井采掘活动本身对水文地质环境具有强烈的扰动和再造效应。采空区的形成破坏了原有含水层与隔水层的空间连续性，导致地下水运移路径发生重构。随着工作面推进，围岩应力场重分布，引发裂隙张开、扩展，形成新的渗流通道，局部区域渗透性显著提高。同时，地表沉降、裂缝发育使地表水向下渗透速度加快，地表与地下水系统之间的水力联系增强，进一步加剧水害风险。不同开采工艺与布局方式对水文地质条件的扰动程度不同，合理控制开采强度与方式，优化采掘布局，是降低采掘扰动诱发水害风险的重要手段。

二、复杂水文地质条件下矿井水害预测与防治技术路径

（一）基于多源信息融合的水害预测技术体系建设

矿井水害在复杂水文地质条件下呈现隐蔽性强、演变过程复杂、突发性高的特点，传统单一预测手段难以有效应对，需要构建以多源信息融合为核心的综合预测技术体系。地质勘查阶段应大规模应用高分辨率地球物理探测技术，通过三维地震勘探精确描绘断裂结构，通过瞬变电磁法和地面激电法识别富水异常区，构建地下水系统立体图像。结合水文地质钻探资料与现场观测数据，开展多孔隙系统划分和含水层特征建模，建立覆盖井上井下的精细化水文地质数据库。矿井生产过程中应布设地下水位、水质、水压多参数智能监测网络，实现数据的实时采集与自动上传。通过GIS空间分析系统对监测数据进行动态分析，结合大数据挖掘与机器学习算法建模，综合研判不同水源系统的相互作用及突水风险变化趋势，建立可实时更新与预警反馈的水害预测模型，显著提升突水隐患早期识别与风险防控能力。

（二）构建分区分级防治体系实现精准治理

复杂水文地质环境下矿区水害风险分布呈现出显著的空间异质性与分层特征，需根据地质构造、水文单元、开采扰动影响等因素划分水害风险区，建立分区分级精准治理体系。高风险区域应通过细致的地质分析和水文测试确定突水源头位置与渗流通道，采用预注浆加固、帷幕注浆封堵等主动治理手段切断水源通路，并实施双重排水系统与应急隔离设施，确保一旦突发能够有效控制涌水范围。中等风险区应加强探水、放水作业与动态监测同步进行，设置分段排水与超前探查联合防护，随时调整防治措施以应对水文条件变化。低风险区则应坚持常规巡检与预警监测相结合，防止因局部采动诱发突发水害。各风险区防控策略应结合实际开采进度进行动态滚动优化，并建立防治责任制与考核机制，确保防治工作体系化、规范化、高效化，真正实现矿井水害精准预防与动态治理。

（三）推广智能化监测预警系统提升响应能力

传统水害监测手段依赖人工巡检和局部定点观测，存在实时性不足、预警滞后、数据孤立等问题，难以适应复杂水文地质条件下快速变化的突水风险管理需求。应基于物联网、边缘计算、大数据分析与人工智能算法构建全覆盖、多层级、全天候运行的智能化矿井水害监测预警系统。系统前端通过部署高灵敏度地下水位、水压、水质、电磁变化、地应力变化等多参数传感器节点，实现对关键区域全方位感知。数据通过无线传输至中央控制平台，实时进行特征提取与异常变化模式识别。后台智能算法模型基于历史数据与实时观测数据比对分析，动态预测水害演变趋势，触发分级预警机制，自动联动排水系统、警报装置及疏散指令。系统应支持可视化展示与智能决策辅助，管理人员可通过平台实时查看矿区水文动态与风险等级分布，快速制定应急处置措施，极大提升矿井应对突发水害事件的预警响应速度与决策科学性。

（四）强化超前治理与灾后应急体系协同建设

复杂水文地质环境下的矿井水害防控不仅需要前期治理到位，还必须构建超前治理与灾后应急协同联动机制，形成闭环式安全保障体系。在超前治理阶段，应依据详细的水文地质调查成果，科学规划超前探水布局，推行深孔钻探探查、超前放水与隔离加固工程，主动削减潜在突水威胁，最大限度降低水害发生概率。在灾后应急阶段，需建立专业化、快速反应的应急救援队伍，完善井下排水设施与应急通道布局，预置高效排水泵组与独立供电系统，确保在极端情况下能迅速抽排积水与组织人员撤离。定期组织全矿区范围内的水害应急演练，通过模拟不同突水情景检验预案可行性与人员应变能力，持续优化各部门协同配合流程。形成以超前治理为主、防范突水事故发生，以高效应急为辅、降低灾害后果的系统防控格局，实现事前防、事中控、事后救的无缝衔接，全面提升矿井水害防治的整体韧性与安全保障水平。

结束语：复杂水文地质条件下矿井水害防治是一项系统工程，需要精准识别水害成因机制，构建多源信息融合的预测体系，实施分区分级治理策略，推动智能监测预警技术应用，同时完善超前治理与应急响应体系。通过系统化、智能化、精细化的综合治理，能够有效提升矿井水害防控水平，保障矿山安全生产与可持续发展，为矿山行业安全治理能力现代化提供坚实支撑。

参考文献

[1]申绍锋.矿井水害发生机理及防治技术研究[J].山西化工，2021，41（02）：80-81+84.

[2]赵燕燕.复杂水文地质条件下矿井水害综合防治技术研究[J].市政工程，2021，41（07）：120-127.