探索防治威脅工作面的老空水

李文學(xué)

（山西靈石昕益致富有限公司，山西 靈石 031300）

探索防治威脅工作面的老空水

李文學(xué)

（山西靈石昕益致富有限公司，山西 靈石 031300）

針對(duì)目前整合后各煤礦存在的老空水問題，進(jìn)行分析和探索，試圖找出較為有效的防治方法。

老空水；突水；探放水；涌水量；排水系統(tǒng)

1 概況

煤礦生產(chǎn)中，新的工作面布置都不能避開地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)水對(duì)工作面的影響。昕益致富公司的煤礦都屬霍西煤田，由于歷史原因，煤田內(nèi)不知其數(shù)，這些礦井的技術(shù)資料大多數(shù)沒有保留，其內(nèi)的采空及積水、積氣情況不得而知。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不向地面排水的煤礦占一定比例，加上停采后多年來的涌水積累，造成這些礦井內(nèi)古空區(qū)、采空區(qū)大量積水。資源整合、兼并重組后的礦井，大多進(jìn)行了改擴(kuò)建，主采煤層之上的采空區(qū)情況未知，新的井巷工程布置在未知區(qū)域，當(dāng)接近或揭露其中積水時(shí)，隱患較大、危害難測。

經(jīng)煤礦企業(yè)兼并重組整合后的煤礦，或多或少的包含了古空區(qū)和采空區(qū)，礦區(qū)內(nèi)存在一定量的積水，但因資料缺失，積水的位置、范圍、水量不清。根據(jù)水文地質(zhì)類型劃分就高不就低的原則，煤礦全部按復(fù)雜級(jí)以上水文地質(zhì)類型管理。根據(jù)日常統(tǒng)計(jì)，各煤礦采礦證批采煤層不只一層，皆屬煤層群開采。開采下部煤層時(shí)，如果其導(dǎo)水裂隙帶大于同上部煤層間距或有導(dǎo)水?dāng)鄬哟嬖?，上部煤層老空積水對(duì)主采煤層就有較大威脅。同一煤層內(nèi)，在資源整合重新設(shè)計(jì)進(jìn)行采掘時(shí)，工作面巷道也會(huì)相當(dāng)程度地接近采空區(qū)或因老空區(qū)不清而意外透老空區(qū)，都對(duì)采掘工作危脅較大。

2 調(diào)查分析老空積水

2.1 補(bǔ)充調(diào)查工作

當(dāng)煤礦企業(yè)現(xiàn)有水文地質(zhì)資料不能滿足安全生產(chǎn)的需要，不能為煤礦安全生產(chǎn)提供真實(shí)可靠依據(jù)時(shí)，應(yīng)對(duì)存在的問題進(jìn)行專項(xiàng)水文地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查。依據(jù)下屬煤礦資源整合的現(xiàn)狀及關(guān)閉井、古空區(qū)大量存在的事實(shí)，現(xiàn)有水文地質(zhì)資料有欠缺，公司要求各煤礦企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)充水文地質(zhì)調(diào)查，要用調(diào)查成果報(bào)告指導(dǎo)生產(chǎn)建設(shè)。

補(bǔ)充調(diào)查就是水文地質(zhì)地面調(diào)查，應(yīng)做好以下工作：調(diào)查收集地貌地質(zhì)情況、調(diào)查地面巖溶情況、調(diào)查古井老窯情況、調(diào)查周邊礦井情況、收集水文資料、調(diào)查研究生產(chǎn)礦井水文情況、調(diào)查收集地表水體情況、調(diào)查井泉情況。這是項(xiàng)經(jīng)常性的工作，是水文地質(zhì)資料的不斷補(bǔ)充、更新和完善。。

2.2 加強(qiáng)現(xiàn)場工作

對(duì)于井下采掘工作面，要每天巡視檢查、問詢涌水變化情況，按時(shí)做好記錄，并進(jìn)行前后對(duì)比。在工作面掘進(jìn)、回采期間，要做好涌水量的觀測，要詳細(xì)記錄突水時(shí)間、地點(diǎn)、確切位置，出水層位、巖性、厚度，出水形式，圍巖破壞情況等，并測定涌水量、水溫、水質(zhì)、含砂量等。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)觀測附近的出水點(diǎn)和觀測孔涌水量及水位的變化，并分析突水原因。各主要突水點(diǎn)可以作為動(dòng)態(tài)觀測點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)觀測，并編制卡片，附平面圖和素描圖。發(fā)現(xiàn)水患險(xiǎn)情，及時(shí)發(fā)出水害通知單，并報(bào)告礦調(diào)度室，通知可能受水害威脅地點(diǎn)的人員撤到安全地點(diǎn)。

2.3 全面分析老空積水

老空積水分為：同煤層老空水和上、下煤層老空積水。

1）同一煤層回采后形成的采空區(qū)，要根據(jù)以往采掘時(shí)保留下的采掘技術(shù)資料、水文資料進(jìn)行綜合分析。搞清工作面的邊界和巷道的標(biāo)高，如果局部存在低洼處或老硐、廢巷，要針對(duì)性地進(jìn)行重點(diǎn)分析。根據(jù)采掘工程平面圖的巷道標(biāo)高，標(biāo)明積水區(qū)，計(jì)算積水量的大小，分析評(píng)估動(dòng)水補(bǔ)給情況，在圖紙上外推一定距離作為探水警戒線。當(dāng)井下采掘工程接近積水區(qū)警戒線時(shí)，就要及時(shí)制定探放水措施，積極進(jìn)行探放水工作。

2）不同煤層的采空區(qū)，要搞好上、下層位對(duì)照，上、下煤層積水區(qū)在主采煤層上的投影，水位標(biāo)高，從而分析影響范圍，采取一定的外展角度后，外推一定距離作為探水警戒線。調(diào)查分析斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)通不同層位采空區(qū)積水后，對(duì)采掘工程、開拓井巷工程的影響，要采取有效措施進(jìn)行探放水。

3）老空水賦存于地下，難以探明，其水量值較難取得，可采用采空區(qū)體積作為積水量，即按

式中：V為積水量，m3；L為積水區(qū)長度，m；D為積水區(qū)寬度最大值，m；M為采高，m；K為充水系數(shù)，0.15～0.4。

對(duì)靈石煤礦回采工作面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算所得數(shù)值與真實(shí)數(shù)據(jù)比較，如表1所示。采取的充水系數(shù)與實(shí)際有出入、采空面積的計(jì)算，都造成了兩者之間的差異，特別是充水系數(shù)影響較大，以往不同的采掘情況，系數(shù)變化也較大。

表1 計(jì)算積水量與實(shí)際水量比較

3 探放老空積水

采掘作業(yè)過程中，應(yīng)對(duì)水患時(shí)刻保持清醒，根據(jù)以往資料，要搞清楚可能存在積水區(qū)域的范圍，當(dāng)井巷工程、采掘作業(yè)到警戒線時(shí)，必須進(jìn)行探放水，以保證施工作業(yè)安全。

3.1 做好探放水設(shè)計(jì)

做探放水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該采用小比例圖紙，盡量使探放水區(qū)域資料清晰、準(zhǔn)確，從而保證探放水設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確。采掘工程多半在煤層中開展，當(dāng)布置探水孔時(shí)，應(yīng)考慮煤壁的承受水壓能力，周圍空間的支護(hù)狀況，只有在圍巖有足夠承壓能力、且支護(hù)良好的條件下，才可進(jìn)行鉆孔探水。一組探放水鉆孔應(yīng)覆蓋可能存在積水的區(qū)域，根據(jù)地質(zhì)資料，鉆孔應(yīng)探向積水區(qū)的最低高程處，以便更好地探放水。由于條件限制不能一步到位時(shí)，應(yīng)從邊緣地帶做起，先探放、后掘進(jìn)，循序漸進(jìn)，關(guān)鍵是保持足夠的超前距，直到存在積水的區(qū)域全部探放完畢。

3.2 探放水工作要求

探放水過程中，鉆孔的方向，在很大程度上影響了探放水的準(zhǔn)確性；所以鉆孔施工中，要嚴(yán)格按探放水設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確鉆進(jìn)。當(dāng)探水區(qū)域積水區(qū)水壓大于0.1 MPa時(shí)，要在穿透積水區(qū)前適時(shí)安裝好控制水流的閘閥，以便出水后能控制放水量。在以往工作記錄中，單一鉆孔出水速度達(dá)到過100 m3/h，這對(duì)工作面排水設(shè)備的排水能力和巷道煤巖體的抗沖刷性能有較大考驗(yàn)，因此要控制放水速度以保證探放水工作安全。

3.3 探放水的總量分析預(yù)測

進(jìn)行探放水工作時(shí)，應(yīng)盡量保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以避免停工后積水水壓透過裂隙對(duì)煤壁等隔水體產(chǎn)生破壞性沖刷，增加突水隱患。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔放水不暢時(shí)，要經(jīng)常用鉆機(jī)進(jìn)行清理掃孔，盡量放盡積水，避免積水已放完的假像，使其成為隱患。水量監(jiān)測是放水工作的重要部分，通過對(duì)水量的觀測，可以判斷放水進(jìn)程、積水是否放凈。采用放水期間水量觀測成果，計(jì)算總放水量，預(yù)計(jì)積水量及動(dòng)水補(bǔ)給量，以確定是否放凈積水。計(jì)算式為：放出積水量=總放水量－動(dòng)水補(bǔ)給量×放水時(shí)間。

4 完善排水系統(tǒng)

為保障探放水工作安全，應(yīng)建立完善的排水系統(tǒng)?？紤]到整個(gè)礦井排水系統(tǒng)的通過能力，探放水區(qū)域可考慮適當(dāng)增加排水管路、排水泵，增大排水能力，并在通往地面的排水線路上不存在瓶頸，保證整個(gè)礦井排水通路暢通。也可考慮泄水工程，在受采空積水影響的工作面，采用泄水巷和泄水鉆孔相結(jié)合的方式，使采空積水得到排泄，達(dá)到了防治水的目的，卻未使用任何排水設(shè)施，減少防治水工作對(duì)生產(chǎn)的影響，同時(shí)保障人身安全。完善的排水系統(tǒng)，可保證探放水期間能順利排水，提高放水效率，保障探放水作業(yè)安全。

5 結(jié)論

根據(jù)以上分析，當(dāng)工作面受老空水威脅時(shí)，我們應(yīng)該積極調(diào)查、觀測、分析，在此基礎(chǔ)上，采取綜合防治水措施：探、放、排相結(jié)合的防治水措施。防治水工作在前面做好了，就可保證井下采掘工程的安全施工。

Exploration of Gob Water Prevention

LI Wen-xue
(Lingshi Xinyi Zhifu Co.,Lingshi Shanxi 031300)

The paper analyses and explores the gob water problem existing in the mines after integration and tries to present effective prevention approach.

gob water;water gushing;water detection and drainage;water inflow;drainage system

TD745

A

1672-5050（2011）06-0068-03

2010-10-12

李文學(xué)（1970—），男，吉林扶余人，本科，工程師、注冊安全工程師，從事煤礦采掘技術(shù)工作。

徐樹文