煤礦上部采空區防治水綜合措施研究

陳峰

（廣西壯族自治區右江礦務局有限公司 廣西田東縣 531501）

煤礦上部采空區防治水綜合措施研究

陳峰

（廣西壯族自治區右江礦務局有限公司 廣西田東縣 531501）

本文分析了采掘工作面上部位采空區積水對礦井安全生產的重大威脅，介紹了采取探、防、疏、排等綜合防治水措施安全疏放上位采空區承壓積水的具體方案措施和步驟，為煤礦企業同類水害隱患的安全防治提供了借鑒。

上位采空區；承壓積水；安全疏放

1 前言

煤礦上部采空區積水是導致煤礦水害事故的主要原因，因為積水積蓄在封閉較長時間的采空區里面，使得產生積水的因素和積蓄的量很難掌握。這些采空區積水一旦對其下部煤層及同煤層下位采掘工作面形成承壓水頭，將成為重大的水害隱患對作業人員和礦井生產構成嚴重的安全威脅。因此，如何采取合理有效的防治水措施和防控手段盡早消除采空區水害隱患，對其下位煤體的安全開采及資源回收至關重要。

2 防治水工作概況

目的與意義：

礦井回采后采空區的積水（特別是頂板裂隙發育，充水較好的礦井）采空區下山巷道封閉積水（遇構造或坡度增大停掘退出回采），通常這些積水為靜儲量積水，但其潰入瞬間水量較大，極易造成惡性人身傷害事故或透水停產事故。為了加強礦井防治水工作，防止和減少水害事故的發生，特別是上部煤層采空積水在沒有查清情況下盲目開采下組煤層，使上部采空積水潰入井下造成突發性水害。所以，上部采空積水是今后下組煤開采主要研究的對象。只有加強預測預報、實現有效防范，全面落“有掘必探、有疑必鉆”的規定，從整體上提高防治水工作的專業技術水平和基礎工作水平，是做好礦井防治水工作的重要保證。

3 礦區的基本概況與水文地質條件

3.1 礦區的基本概況

右江礦務局有限公司那讀煤礦位于百色市田東縣林逢鎮和同村，屬百色煤田范圍內。百色煤田屬第三系陸相含煤沉積盆地，含煤段巖層組合皆以泥質巖為主，夾厚度不大的多層透鏡狀粉、細砂巖，局部為中、粗砂巖，含水層層間水力聯系弱，補給條件差。那讀礦煤層頂板為砂礫巖和粗砂巖，層厚2m左右，不易垮落，但含一定的砂巖水。底板為粘土巖，屬軟巖類，遇水易膨脹，巷道容易產生底鼓。

3.2 水文地質條件

根據那讀煤礦礦井水文地質資料表明，礦井水文地質條件簡單，礦井正常涌水量在10m3/h左右。礦井主要充水因素是那讀組含水砂巖、砂礫巖，但其厚度不大，且以透鏡體存在，在含水層之間有相對隔水層存在，一般不發生水力聯系。

礦井井田大部分上部所覆巖層為泥巖，不具透水性，所以降水對礦井涌水量無直接影響。

斷層對礦井充水影響也較小，不會造成大的涌水，根據-48總回風巷穿過F14斷層所揭露的情況來看，該斷層只有少量的水滲出。其它的斷層未揭露，斷層每側都留有50m以上的保護煤柱。所以，井田范圍內的斷層對我礦的開采影響不大經調查，我礦井田范圍內及周邊分布眾多的小煤窯。1958～1961年是小煤窯采煤高峰期，1982～2001年小煤窯長期開采，現井田范圍內及周邊眾多的小煤窯主要是這兩個時期的開采形成的。根據附近村民的口述，現在一般只知道地表井口位置，地下的小煤窯開采范圍無法具體查清（附小煤窯情況調查表）。2008年7月21日在采掘過程中不慎串通小煤窯，積水在瞬間涌出，造成嚴重安全生產事故。所以，防治小煤窯積水是一項重要工作。

4 開采煤層頂、底板的含水層及隔水層情況

我礦主要開采煤層是三、四煤層。其中三煤層的頂板為砂礫巖和粗砂巖，層厚2m左右，不易垮落，但含一定的砂巖水；底板為粘土巖，屬軟巖類，遇水易膨脹，巷道容易產生底鼓。四煤層的頂板為砂質泥巖和砂巖，底板為泥巖，相比而言，其頂板稍比三煤頂板軟。由于三、四煤層頂、底板的巖性為砂礫巖、砂巖、粘土巖、砂質泥巖、泥巖；而只有砂巖類為含水層，單層厚度多0.5～2m，少量可達5m厚，砂巖含泥質較多，其透水性不好，一般砂巖體也是透鏡狀，各砂體間有泥巖相隔，連通性不好，導致地層的透水性差。據16602孔統計，那讀組含水層厚度9.54m，該孔抽水試驗得單位涌水量為0.00728L/s·m，滲透系數為0.0767m/日，水溫30℃，礦化度854mg/kg，pH值為8.2，水質類型為HCO3-Na水。所以，對我礦的開采影響不大。

5 井田周邊及井田范圍內小煤窯情況

經調查，我礦井田范圍內及周邊分布眾多的小煤窯。1958～1961年是小煤窯采煤高峰期，1982～2001年小煤窯長期開采，現井田范圍內及周邊眾多的小煤窯主要是這兩個時期的開采形成的。根據附近村民的口述，現在一般只知道地表井口位置，地下的小煤窯開采范圍無法具體查清（附小煤窯情況調查表）。2008年7月21日在采掘過程中不慎串通小煤窯，積水在瞬間涌出，造成嚴重安全生產事故。所以，防治小煤窯積水是一項重要工作。

6 周邊相鄰煤礦采空區及可能的積水普查

我礦井田西北方向的164勘探線以西，324線國道以北為已關井的右江礦務局有限公司林逢煤礦，井田東南方向有正在生產的右江礦務局有限公司保群煤礦。林逢煤礦距離我礦開采區域超過1km以上，作為隔水煤巖柱（完整的煤柱及泥巖粘土層）足以防止其滲透及補給；保群煤礦井田邊界距離我礦井田邊界超過1km以上，作為隔水煤巖柱（完整的煤柱及泥巖粘土層）足以防止其滲透及補給。所以，鄰近礦井對我礦無水害影響。

7 礦區及其附近地面河流水系的匯水、滲漏、疏水能力和有關水利工程的情況

那讀礦區附近最大的地表水體是右江河，從井田的南部邊界外流過，因其流切田東組泥巖，而田東組泥巖是良好的隔水層，故與礦區無水力聯系。

8 中長期防治水規劃

我礦礦井防治水的工作的整體思路是堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則，采取“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施。利用TVLF探水雷達及井下攜式探水雷達，徹底摸清各礦井周邊老窯區積水范圍，徹底摸清井田范圍內采空區、舊巷道、斷層破碎帶積水情況，做到從源頭上消除水隱患，同時也要注意對礦井水源頭的管理和控制。

（1）裝備TVLF煤礦探水雷達和專用探放水鉆機，每個掘進隊裝備一臺便攜式探水雷達，堅持做到“三必探”、“三必驗”。①礦井采區設計前必探；②新采區開采前必探；③巷道掘進前必探。

（2）充分利用TVLF探水雷達，徹底摸清各礦井周邊老窯區積水范圍，徹底摸清井田范圍內采空區、舊巷道、斷層破碎帶積水情況，為礦井的安全生產提供可靠的依據。

（3）完善礦井排水系統，包括礦井主排水系統、各水平排水系統、采區排水系統，排水設備、管路排水能力符合《煤礦安全規程》規定，供電線路穩定可靠，實行雙回路供電。

（4）完善礦井安全防水設施，泵房防水閘門設計、施工符合規范，水倉有效容量符合規定，吸水井與水倉間設置有可靠的控制閘墻。

（5）配備必備的探水設備，配備足夠的防水設備、物資，隨時滿足防治水工作需要。

（6）優化采掘工程設計，盡可能避免采掘工作面積水。

（7）對全礦有可能受到井下涌水影響的采掘工作面，預先配備、安裝排水設備、管路，隨時啟動抽排涌水、積水。

（8）完善礦井水文地質資料，及時補充水文地質資料，及時填繪水文地質圖。

（9）在每年雨季三防檢查時必須注意收集、調查和核對廢棄的老窯情況，并在井上下對照圖上標出其井田位置、開采范圍、開采年限、積水情況。

（10）要按《煤礦安全規程》和開采設計留足礦井保安煤柱、斷層保護煤柱、防水煤柱等。

（11）采掘工作面接近積水的采空區、斷層、舊巷道、老窯作業時，必須制定專門的探放水措施，在排干水后才能進行其它作業。在富含水層附近進行作業時必須制定專門的防、排水措施。

（12）加強對礦井采空區地表的巡查，及時發現、處理采空沉陷滲漏區。

（13）加強對礦井井田范圍的巡查，嚴防非法小窯盜采，危及礦井安全。對于發現的廢棄小窯井及時采取措施處理。

（14）加強井下水量觀測，制定礦井防治水應急預案，并組織實施和人員學習、培訓。

（15）礦井加強井下水情觀測、記錄，分析、對比歷年礦井涌水量變化規律，為礦井防治水措施的制定提供參考依據。

（16）有計劃地更新陳舊、老化的礦井排水設備、管路，保持可靠、高效的排水能力。

（17）購置先進的探水設備，摸清礦井周邊老窯區積水范圍，摸清井田范圍內采空區、舊巷道、斷層破碎帶積水情況。

（18）加強防治水工作人員的業務培訓，外送技術骨干參加礦井防治水業務培訓，提高其業務水平，進而提高全礦防治水工作水平。

（19）加強全礦職工防治水知識學習、培訓，掌握防治水應知應會知識。

9 結語

礦井突水事故的發生，往往是由于井下采掘工作面上位采空區積水尤其是承壓水而引發的，是個很大的安全隱患，一旦發現有積水，堅決不可麻痹大意，務必要想方設法去疏放，才能確保采掘工作的安全。對承壓采空區的積水進行疏放之前，務必要先分析、探明清楚形成充水的原因，了解大概的積水量和水壓的情況，并超前制定切實可行的探放水設計和安全技術措施及應急安全保障預案。盡量采用裝有閘閥和壓力表的止水套管可控有序放水，謹慎穩妥有步驟地操作，確保疏放水施工安全。且嚴格做到上位承壓積水不疏干不罷休、水患不消除不生產。

同時，通過安全疏放工作面上位采空區積水的實踐可以得出：為規避上位采空區積水可能給下位采掘生產區域造成的水患威脅及防治水成本，在生產布局、條件允許的情況下，應切實做好以下方面：①在采區、工作面開采順序設計上，應堅持按“先低后高”的順序依次開發，以避免水害隱患，降低防治水成本；②堅持“安全是最大的效益”，工作面隔水煤柱留設應不小于20m，以保證足夠的隔水能力，免受鄰區水害威脅；③嚴格執行《煤礦防治水規定》，無論對鄰區以前的情況多熟悉，要始終做到“先探后掘、先探后采”，不放過任何疑點，以切實消除各種水害隱患，確保安全生產。

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TD745

A

1004-7344（2016）10-0202-02

2016-2-24

陳峰，工程師，1996年畢業于河南焦作礦院，地質專業，任廣西右江礦務局有限公司那讀煤礦礦長。