采后充填與"一通三防"及水害防治的探討

何澤林

摘 要：傳統(tǒng)的采煤工作面上隅角瓦斯治理是通過高位鉆場施工高位抽采鉆孔，需要在風巷施工多個高位鉆場，施工大量的鉆孔，且鉆孔利用率低，鉆孔施工結束后還需將鉆場進行充填封閉，工程施工頻繁、工序多、效率低、成本高、安全威脅大。定向鉆進技術可有效取代高位抽采鉆孔，該工藝是通過在風巷頂板鉆場施工長距離一次貫穿工作面頂板定向水平發(fā)散鉆孔，替代本煤層高位鉆孔；另一方面通過主孔垂直向上發(fā)散，替代上鄰近層攔截鉆孔，實現(xiàn)了"一孔多用、一孔多抽"。該工藝相比高位鉆孔效率高、成本低、工序少、安全威脅小，開辟了淮北礦區(qū)"一通三防"災害防治新途徑。

關鍵詞：安全高效 一通三防 瓦斯治理 災害防治

前言

涼山州益門煤礦位于涼山州會理縣益門鎮(zhèn)北東3km處，礦區(qū)位于橫斷山脈中斷東緣，山嶺水系多呈南北向展布，外圍山巒重疊，礦區(qū)呈狹長帶狀分布，屬高、中山深切割侵蝕、剝蝕構造地形地貌，沿益門河兩岸多屬斷層形成的單面山。礦區(qū)水量隨季節(jié)變化較大，雨季匯集各支流水量后，水勢兇猛。礦區(qū)近似亞熱帶氣候。益門煤礦采煤歷史較長，經(jīng)過數(shù)十年的開采，在王家坪、老山坪井田和核桃灣礦段分別形成規(guī)模不等的塌陷區(qū)，易于發(fā)生泥石流和雨水灌入井下，同時也為礦井漏風和煤層自然發(fā)火創(chuàng)造力了條件。益門煤礦屬低瓦斯礦井，煤層自燃傾向性等級為Ⅱ及（自燃），煤塵均具有爆炸危險性。因此，采后充填成為了礦井“一通三防”和水害防治至關重要措施之一。益門煤礦在研究、探索和應用采后充填在“一通三防”和水害防治中取得了有效成果。

一、采后塌陷區(qū)的形成

1、地質(zhì)構造特征

涼山州益門煤礦礦區(qū)位于益門復背斜東翼，被震旦系、寒武系組成群山包圍，地層走向北東20°，傾角一般為50°～75°，受構造影響，斷層發(fā)育。煤層傾向、傾角、厚度變化相對較大。

2、煤層及煤質(zhì)

本區(qū)含煤地層為白果灣組，厚442.6m，含煤16層，自上而下編為C1至C16煤層，各煤層延展1000～6300m，總厚一般為50.32～83.87m。單煤層較少，多為復煤層。

各煤層頂?shù)装鍘r性較相似，但各層縱橫巖相迅速變薄，缺乏標志層，常為厚薄不等的石英細砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)與砂質(zhì)粘土巖交錯互層。

益門煤礦采用平硐斜井綜合開拓，中央邊界式抽出式通風。采用水平分段煤皮假頂懸移頂梁放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板，回采工作面采用U型通風。

3、采后塌陷區(qū)的形成

由于煤層為急傾斜厚煤層，在開采過程中通過放頂煤，工作面后部（采空區(qū)）頂板垮落在地表形成明顯的塌陷區(qū)顯現(xiàn)。

二、塌陷區(qū)對通風、瓦斯、煤層自燃及水害的影響

在塌陷區(qū)未進行及時地表充填的情況下，由于工作面后部（采空區(qū)）充填不實，會形成漏風通道和灌水坑道，從而引發(fā)外部漏風、遺煤自燃和工作面灌水等事故。

過去由于回采工作面地表塌陷區(qū)未及時充填造成漏風，使礦井總回風量和總進風量相差800m3/min，外部漏風率高達14.8%，嚴重降低了礦井有效風量率。其二，由于漏風的存在，使回采工作面后部（采空區(qū)）遺煤氧化發(fā)熱，造成工作面氣霧濃度極大，溫度超過34℃，能見度很低，安全生產(chǎn)條件惡化，直至停產(chǎn)。其三，在回采工作面遇地質(zhì)構造帶，瓦斯含量增大時，由于工作面后部（采空區(qū)）充填不實，形成瓦斯積存空間，隨工作面的推進，空區(qū)遺煤和矸渣會垮落，向工作面突然閃出積存瓦斯，從而使工作面瓦斯突然增大，甚至超限，嚴重威脅安全生產(chǎn)。另外，由于地表形成了塌陷區(qū)，形成人畜不安全，特別在雨季造成采空區(qū)灌水，嚴重威脅安全生產(chǎn)。

三、采后充填的原理及效果

為了保證益門煤礦正常安全生產(chǎn)，保護國家財產(chǎn)和礦工生命安全，益門煤礦帶領全體工程技術人員群策群力，努力攻關，最后達成實施實時塌陷區(qū)充填工藝，隔斷礦井漏風、灌水通道，防止回采工作面后部（采空區(qū)）發(fā)生大量漏風、遺煤自燃、瓦斯閃出和灌水等隱患和瓦斯水害重大事故。通過建立專職機構、配備專業(yè)人員和設備，開展實時充填塌陷區(qū)工藝，至今益門煤礦外部漏風降到了2.78%，工作面瓦斯超限得到有效控制，遺煤自燃現(xiàn)象基本消除，再加上采區(qū)綜合防治水措施，防止了礦井突水、灌水等水害事故，保證了礦工的生命安全，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)2335天（至發(fā)稿之日）。

四、結束語

低瓦斯礦井瓦斯管理方法手段單一，人們瓦斯管理思想麻痹，僥幸心理嚴重，瓦斯爆炸事故比例高。采空區(qū)漏風給工作面瓦斯管理帶來了很大難度，也為遺煤自燃創(chuàng)造了條件，更為礦井突水、灌水帶來了極大隱患，地表塌陷區(qū)的實時充填有效解決了益門煤礦的困惑，這雖然不是什么太新鮮的技術，但對益門煤礦瓦斯水害防治工作確是一種有效的工藝創(chuàng)新。在此，向曾經(jīng)支持此項工作的上級主管部門和全體辛勤付出的工程技術人員、礦工兄弟們表示衷心的感謝！

參考文獻：

[1]李建民，充填開采與煤礦安全的關系，《山東煤炭科技》 ， 2010 （1） ：1-1

[2]魯文龍 ， 劉杰，定向鉆進技術開辟淮北礦區(qū)“一通三防”災害防治新途徑，《技術與市場》 ， 2017 ， 24 （9） ：69-69