老空区积水探测与安全疏放技术研究

一、引言

在矿产资源开采过程中，由于开采区域的不断拓展和历史开采活动的遗留，老空区大量存在。老空区积水作为一种常见的隐患，犹如隐藏在地下的 “定时炸弹”，严重威胁着后续开采作业人员的生命安全以及矿山等生产系统的稳定运行。一旦老空区积水突然溃入采掘空间，可能引发透水事故，造成人员伤亡、设备损毁，甚至导致整个矿井或矿区的停产。例如，[ 具体年份 ] 在 [ 具体矿山名称] 发生的一起老空区透水事故，造成了 [X] 人死亡，直接经济损失达 [X] 万元。因此，深入研究老空区积水的探测方法与安全疏放技术，对于保障矿山安全生产、提高资源开采效率具有重要的现实意义。

二、老空区积水探测技术

2.1 地质钻探探测技术

地质钻探是一种传统且较为直接有效的老空区积水探测方法。其原理是通过向地下预定位置钻进钻孔，直接获取地层岩芯等实物资料，直观判断老空区的位置、范围以及积水情况。钻探过程中，可根据钻进速度、冲洗液漏失量、岩芯特征等参数来分析老空区的具体情况。例如，当钻进到老空区时，冲洗液可能会突然大量漏失，钻进速度也会明显加快。地质钻探探测技术的优点是探测结果直观、准确，能够直接获取老空区内部的信息。然而，该技术也存在一定局限性，如钻探成本较高、效率相对较低，且钻孔数量有限，难以全面覆盖老空区范围，可能存在探测盲区。

2.2 地球物理探测技术

2.2.1 直流电法

直流电法基于岩石和积水的电性差异来探测老空区积水。当地下存在老空区积水时，其与周围岩石的电阻率会有明显不同。通过在地面或巷道内布置电极，向地下供电，测量不同位置的电位差，进而计算出地下介质的电阻率分布。根据电阻率异常区域，可推断老空区积水的位置和范围。直流电法具有操作简便、效率较高、能快速圈定异常区域等优点，但其探测精度受地形、地质条件等因素影响较大，在复杂地质环境下，可能会出现误判或漏判情况。

2.2.2 瞬变电磁法

瞬变电磁法利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈观测二次感应涡流场，进而探测地下地质结构。老空区积水会引起二次感应涡流场的异常变化，从而被探测到。该方法对低阻体（如积水）反应灵敏，纵向分辨率高，能够快速探测出老空区积水的大致位置和深度。但它对高阻地质体的分辨能力相对较弱，并且在探测深度较大时，信号衰减严重，影响探测精度。

2.3 遥感探测技术

遥感探测技术通过航空或卫星遥感平台，获取大面积区域的地表信息，间接推断老空区积水情况。例如，利用多光谱遥感影像，不同地物在不同波段的反射率不同，老空区积水区域在影像上会呈现出独特的光谱特征，通过图像处理和分析技术，可识别出可能存在老空区积水的区域。此外，合成孔径雷达（SAR）遥感能够穿透一定厚度的植被和土壤，对地下结构有一定的探测能力，也可用于老空区积水的探测。遥感探测技术具有大面积、快速探测的优势，可在短时间内获取大范围的信息，为后续详细探测提供宏观指导。不过，其探测结果相对较为间接，精度有限，一般需要结合其他探测技术进一步确定老空区积水的具体情况。

三、老空区积水安全疏放技术

3.1 疏放方案设计

老空区积水安全疏放方案设计需综合考虑多方面因素。首先要准确掌握老空区的空间位置、范围、积水量、水压等参数，这依赖于前文所述的探测技术获取详细数据。根据这些数据，结合矿山的开采布局、排水系统能力等实际情况，确定疏放水的方式、钻孔布置、排水设备选型等关键内容。例如，对于积水量较小、水压较低且离采掘工作面较近的老空区，可采用直接钻孔疏放的方式；而对于积水量大、水压高的老空区，则可能需要采用分段降压疏放等更为复杂的方案。同时，要对疏放过程中可能出现的突发情况制定应急预案，确保疏放过程安全可控。

3.2 疏放钻孔施工

疏放钻孔施工质量直接影响老空区积水的疏放效果。在施工过程中，要严格按照设计要求进行钻孔定位、定向和钻进。采用先进的钻探设备和工艺，确保钻孔的垂直度和孔径符合要求，防止钻孔偏斜导致无法准确到达老空区积水部位。同时，要做好钻孔的护壁和止水工作，防止钻孔坍塌和周围地下水流入疏放钻孔，影响积水疏放效果。在钻孔施工过程中，要实时监测钻孔内的水位、水压等参数，及时调整施工参数和疏放策略。

3.3 排水与监测系统

建立完善的排水系统是老空区积水安全疏放的重要保障。根据疏放方案确定的排水量和排水扬程，合理选择排水设备，如水泵的型号、数量等。排水管道的铺设要确保密封性和抗压能力，防止在排水过程中出现漏水、爆管等问题。同时，要建立实时监测系统，对老空区积水水位、水压、疏放水量、水质等参数进行实时监测。通过监测数据及时掌握老空区积水疏放动态，如发现异常情况，如水位下降缓慢、水压突然升高、水质变化异常等，要及时分析原因并采取相应措施，确保疏放过程安全、有效。

四、老空区积水探测与疏放技术应用案例分析

4.1 案例背景

[ 某矿山 ] 在推进深部开采作业进程中，察觉到周边分布着多个历史遗留下来的老空区。由于年代久远，相关资料缺失严重，老空区内的积水状况全然不明，这犹如高悬于头顶的达摩克利斯之剑，给当下的开采工作带来了极其重大的安全隐患。为确保开采工作能够安全、有序地开展，保障作业人员生命安全与矿山生产的稳定，该矿山管理层果断决定对老空区积水展开全面的探测与疏放处理工作。

4.2 探测过程

鉴于老空区积水情况的复杂性与不确定性，探测工作遵循先宏观圈定、后精准定位的策略。首先运用地球物理探测方法，借助直流电法与瞬变电磁法这两种技术手段，对老空区所在区域进行全面且细致的初步探测。直流电法依据岩石与积水在电性上的差异，通过在地面或巷道布置电极并供电，测量电位差来计算地下介质电阻率分布，从而捕捉可能存在积水区域的异常信息；瞬变电磁法则利用脉冲磁场激发地下介质产生二次感应涡流场，凭借对该场的观测，敏锐察觉老空区积水引发的异常变化。通过这两种地球物理探测方法的协同作业，成功圈定出可能存在积水的异常区域。

在此基础上，为进一步精确掌握老空区的具体情况，结合地质钻探技术进行验证。在前期圈定的异常区域内，依据科学合理的布局原则，精心布置多个钻孔。钻探过程中，专业技术人员密切关注钻进参数变化，详细记录获取的岩芯特征，同时精确测量钻孔内的水位信息。通过对这些一手资料的深入分析，最终得以准确无误地确定老空区的具体位置、实际范围以及积水的详细情况，为后续疏放方案的科学设计提供了坚实可靠的依据。

4.3 疏放实施与效果

根据探测结果，制定了分段降压疏放方案。在老空区周边合理布置疏放钻孔，采用大功率排水设备进行排水。在疏放过程中，严格按照设计要求进行施工和监测，确保排水系统正常运行。经过一段时间的疏放，老空区积水水位明显下降，水压降低，有效消除了水害隐患，保障了矿山后续开采工作的顺利进行。同时，通过对疏放过程中监测数据的分析，进一步优化了疏放方案，提高了疏放效率。

五、结语

老空区积水探测与安全疏放技术是保障矿山等开采行业安全生产的关键技术。随着科技的不断进步，各类探测与疏放技术也在不断发展和完善。在实际应用中，应根据具体地质条件、开采环境等因素，综合运用多种探测技术，准确掌握老空区积水情况，精心设计并严格实施安全疏放方案，确保老空区积水得到有效处理，降低水害事故风险。未来，还需进一步加强对老空区积水探测与疏放技术的研究，提高技术的精度、效率和自动化程度，为资源开采行业的可持续发展提供更有力的技术支持。

参考文献：

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