四臺煤礦上覆老空積水防治的技術研究

劉師文 谷松

(同煤集團四臺礦地測科,山西大同 037000)

四臺煤礦上覆老空積水防治的技術研究

劉師文 谷松

(同煤集團四臺礦地測科,山西大同 037000)

四臺煤礦由于資源枯竭而逐漸延伸至石炭系,其主要原因是煤層在采掘時的間距過大。不能由石炭系煤層向煤礦上覆老空積水區進行井下探放水,這就使得上覆老空積水施放與探測成為亟待解決的重要問題。而本研究的重點就是對以上問題進行徹底解決,并以同煤集團四臺礦為例,不斷改進與優化生產實踐中上覆老空積水防治理論。對四臺煤礦上覆老空積水防治措施進行分析與研究,對同煤集團在今后煤礦的采集極具現實意義,尤其是對同煤集團在未來對石炭系煤層進行開采時的水患排查與水患防治等各個領域均具有重要的現實意義,本文通過對不同層間距的上覆小窯采空積水的探放技術進行分析,并提出防治對策。

老空積水 層間距 物探 裂隙導水 防治技術

由于近些年四臺礦井田范圍內小煤礦的關閉，使得在礦井生產范圍內逐漸產生了因為廢棄煤礦而出現的新導水通道與積水源。關閉廢棄礦井過程中水害防范與監測措施的缺乏，缺少礦井水文地質資料可能誘發不可抗拒變化的理論分析與研究，無法系統、有效的管理與整理廢棄礦井工程。不重視廢棄井老空積水防范準備工作，最終導致突水事故這一災難的發生。此外，四臺煤礦由于資源接替而逐漸延伸至石炭系，因為煤層在采掘時的間距過大。不能由石炭系煤層向煤礦上覆老空積水區進行井下探放水，這就使得上覆老空積水施放與探測成為亟待解決的重要問題。而本研究的重點就是對以上問題進行徹底解決，并以同煤集團四臺礦為例，不斷改進與優化生產實踐中上覆老空積水防治理論。

1 煤礦老空積水的危害

礦井水害問題歷來是制約煤炭資源開發的首要問題，同時也影響同煤集團四臺礦的安全生產。近期國內水害事故頻繁發生。到目前為止，煤礦安全問題逐漸成為與建設和諧社會、落實科學發展觀不相適應的一道音符。所以，在新經濟形勢下，怎樣不斷強化煤礦事故防治工作，對煤礦水害事故進行有效遏制，進一步平穩我國煤礦安全生產形勢，是擺在煤礦企業面前的迫切任務與重要課題，根據筆者多年的煤礦防治水工作經驗，筆者認為，若要將煤礦防治水工作切實搞好，必須做到以下幾點：一、因地制宜，針對層間距不同，有針對性的編制探放水設計;二、采用物探先行、鉆探驗證、化探跟進的綜合探測方式;堅決避免發生重大透水淹井事故，為確保煤礦安全生產和人民群眾生命財產安全提供有效依據。

2 層間距在60-80米的老空積水防治技術

針對層間距60-80米的小窯采空區積水，首先聘請資深單位對工作面進行地面物探，確定低阻異常區域;而后針對小窯布設規律根據現有的小窯資料推測出小窯破壞范圍;第三，根據煤層底板等高線及巷道斷層等裂隙處頂板淋水情況，綜合分析后科學布設放水孔，根據放水孔施工后的出水情況及時調整放水孔的參數進行補打，針對物探異常區域，放水孔設計以兩個放水孔終孔間距不大于8米的原則對異常區域進行全覆蓋、無盲區驗證。從地面對鉆孔進行布置，穿過采煤層巷道與積水區實施貫通防水，被稱為直通式放水法。傳統意義上的探放水，指的是煤層下部掘進巷道中對積水區域施工放水鉆孔，進行放水。通常要求層間距在50m以下，斜向上打孔，所選用鉆機可以使Tux-150或者是Tux-75，然而，有時以上方法也不適合使用。即使可以鉆到足夠深，然而，在打通鉆孔之時，孔口水壓大約為2.4Mpa，工作人員根本不能在孔口處工作。

此外，如果出現以下情況，可對地面打井抽水予以考慮：a.一些煤礦上覆老空積水區周邊未設置足夠的空間或者巷道，不能從本層實施井下放水;b.如果煤礦積水區下方未設置掘進巷道，那么地面就不能對下部煤層巷道進行施工放水鉆孔，同時也無法實現放水;c.在積水區域下方巷道掘進期間或者掘出后，對煤礦施工地面實施放水鉆孔，但是時間沒有辦法趕上的情況下，即有打放水鉆孔的條件，但是沒有充足時間的情況下。四臺礦曾采用抽水措施對古塘積水進行排放。此種鉆孔孔徑相對來說較大，一般為0.4m，且排水管和潛水泵相連接，由鉆孔孔口向積水區以下延伸。煤礦上覆老空積水地面施工中所實施的抽水鉆孔，具有較高的鉆孔成本和較高的排水成本，而且還受到其它各因素的限制，像取電遠、地面不能設排水溝等一系列問題。

例如，同煤集團四臺礦12-1#層412盤區81216面走向長1732米，傾向長180米，煤厚平均2.64米，煤層整體呈兩端高、中部低的向斜構造，上覆為三臺灣礦8#層小窯采空區，層間距平均62.4米，8#層小窯采空范圍不詳，但地面走訪調查后發現三臺灣礦8#層采空區內有大量采空積水存在。針對上述情況，四臺礦首先聘請山西省115地質勘擦院對工作面進行地面物探，物探結果顯示8#層有2處低阻異常區，分別位于工作面的中部和切巷附近，工作面中部的異常區域面積3.12萬m2，南北走向長156米，東西走向長261米。通過對工作面兩順槽的頂板淋水觀察后發現，12-1#層412盤區51216巷中部的低阻異常區對應井下位置向東50米處有部分斷層裂隙導水跡象，根據斷層的傾向推測導水水源位于物探低阻異常區內，并且低阻異常區為工作面的局部低洼處，因此決定在物探異常區域施工井下探放水孔，第一個鉆孔于2天后按照設計位置準確打通，目測水壓較大，對其測試后顯示為0.72MPa，對鉆孔出水取樣化驗PH值5.4為酸性水，根據水壓等資料初步推測8#層采空積水量16.8萬m3，而后又施工放水孔9個，其中6個打通有水，3個打在實煤上。為了驗證切巷處的物探異常區域，在切巷處施工7個放水孔，終孔間距8米，均打在實煤上，工作面共計施工放水孔34個，9打在實煤上，18個打通無水，7個打通有水，工作面共計排水18.8萬m3，現該工作面已安全回采完畢。

3 層間距60-80米老空積水防治工作的難點和重點

礦井周邊小煤窯早期越層越界開采形成的巷道和采空資料不詳，并且采空區內往往存有大量采空積水，同時由于層間距厚，井下工作面巷道頂板淋水無法顯現，難以確定具體的采空積水區域，此類采空積水排放的難度較大。

此類水患防治的工作重點是，首先進行地面物探，找出異常區域;而后根據井下斷層導水位置以及斷層的走向、傾向等數據推測斷層導水的水源位置，最后參考煤層底板等高線趨勢，確定第一個放水孔的最佳位置，最終達到找到水源的目的，成功解除上覆小窯采空水患，確保工作面安全回采。此外，為對煤礦上覆老空積水進行順利探訪。必須切實做好煤礦上覆老空積水探水鉆孔等前期準備工作。依照采空區積水因素與相關資料對采空區積水量進行評估，制定相應的安全措施與施工方案，并對適合施工探水鉆孔的最佳鉆探工具進行選擇。實際探水鉆孔施工過程中，必須依照實際情況對鉆孔施工數量進行及時性調整。探訪老空水后，還必須對探水鉆孔進行施工驗證，保證已經排除水患，能夠安全回采工作面。

同煤集團四臺礦依照老空水賦存狀況與實際工作面情況，對相關防水實施方案與措施進行了詳細制定，對坑道鉆機探放煤礦上覆老空積水進行了成功運用，從而消除了煤礦上覆老空積水所存在的安全隱患，對發生水害事故進行了有效避免，保證了安全回采工作面，為正確治理煤礦上覆老空積水積累了寶貴經驗。

4 結語

對四臺煤礦上覆老空積水防治措施進行分析與研究，對同煤集團在今后煤礦的采掘過程極具現實意義，尤其是對同煤集團在未來對石炭系煤層進行開采時的水患排查與水患防治等各個領域均具有重要的現實意義，避免在采煤過程中由于上層積水所導致的突水事故，以做到防微杜漸，最終實現煤礦的安全生產。