礦井淺部老空區疏水巷方案研究與應用

葛天天

（冀中能源峰峰集團辛安礦，河北邯鄲056200）

1 礦井淺部采空區疏水概況

峰峰集團辛安礦原為峰峰集團黃沙礦，1970年4月開工建設，1971年10月投產，設計生產能力0.30Mt/a，1976年達產。礦井淺部處于北黃沙向斜內，該向斜位于黃沙區內，向斜軸位于主斜井北側，軸向近EW，經鉆孔和-100m水平開采巷道揭露所證實，褶皺平緩，兩翼傾角13°～19°左右，位置可靠。

礦井淺部區域指+32水平和-100水平區域，煤層埋藏淺，地表發育沖溝，且分布眾多已經關閉的小煤礦和隱伏古井筒，在小煤礦生產期間部分小煤礦曾進行過越界超層開采，其中5個小煤礦曾越界進入辛安礦開采大青和下架煤，并發生過多次水害事故。實施疏水巷，可有效改善礦井調蓄水能力，礦井瞬時、大量涌水得以緩沖，消除老空水害隱患，節約泵房用電成本，減少運輸下山巷道維護工作量。

辛安礦淺部-100水平以上已開采完畢，每年雨季期間，降雨量的增加，將使地表水通過地表扒縫及古小窯采空區涌入井下，造成+32水平涌水量增加，極易發生老空水害事故。

2 工程地質條件

2.1 地層巖性

設計巷道揭露地層均屬二疊系下統太原組及山西組地層，沉積環境為陸相沉積，主要為粉砂巖及中細粒長石石英砂巖沉積。煤巖層自南向北由 NE59°～NE110°～NE47°，整體傾向SE，煤巖層傾角 12°～18°，一般 16°。標志層主要有 4# 煤層、野青灰巖。

2.2 煤層情況

設計巷道西部4#煤層已大部開采完畢，東部4#煤層尚未開采，僅有部分掘進巷道。據相鄰巷道及工作面采掘情況：4#煤層分布較穩定、結構復雜煤層，厚度0.8～1.0m，平均厚度0.90m，區內4#煤含夾矸一層，厚度0.3～1.2m。

3 礦井老空水害

+32水平涌水全部來自老空區，淺部地區小煤窯聚集，破壞范圍廣，其采空區內積水沿大煤順層流入礦井，野青、山伏青、小青灰巖含水層與+32水平聯通，原有老巷道坍塌、堵塞后，流入+32水平大巷，形成+32水平水害。

+32水平以下山青水順巷道流入-100水平，+32水平排不供的涌水同樣流入-100水平。

雨季期間，受降雨影響，淺部地區涌水量增大，弱超出淺部地區排水能力，將嚴重威脅井下人員人身安全。

4 老空水害防治技術方案

我礦+32水平已無可采儲量，礦井回采工作也已步入后期，可采儲量不足1000萬噸，并且結合我礦歷史，礦井老空水害隱患只在雨季過多洪汛災期顯現，治理水害方案主要為預防老空水災，因此擴建+32泵房，資金投入大，長遠收益不明顯，不具備經濟合理性。

通過深入研究探討，最終制定對+32老巷道進行擴整改造疏水通道，在疏水通道構筑限流墻及流水孔將老空水通過疏水通道導水引到-100北翼采空區的技術方案（具體見示意圖）。

圖1

根據我礦資料，+32水平歷史最大突水量為20000m3，我礦-100水倉最大容量為11540m3，考慮水倉保持50%容量，可以蓄水6000m3，為滿足儲水要求，需在-100水平建立滿足不低于14000m3儲水巷道。+32采空區巷道雖已報廢，但是由于埋藏淺，巷道保存完整，整修工程量小。-100北翼至+32之間大煤采空區、野青采空區及山青采空區面積之和約為36000m3，保守儲水能力 50000m3。

-100北大巷通過石門聯通采空區，在-100北大巷與采空區之間建立低壓擋水密閉墻，在密閉墻上布置導水管安裝閥門（見圖2低壓擋水墻斷面圖），汛期老空水害顯現時可以通過-100采空區儲水，水經由-100北大巷流入-100水倉，完成由-100泵房排水的任務。

5 巷道支護設計

圖2 低壓擋水墻斷面圖

①巷道凈規格為3.2×2.8m（凈寬×凈高），直墻半圓拱形斷面，錨網噴支護，噴C20砼，初噴厚度為50mm，采用Φ20MnSi高強度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，長度2.0m，每根錨桿配備1個K2335、2個Z2335型樹脂藥卷，錨桿間排距700×700mm，每根錨桿配 1個鋼托盤，規格 110×110×18mm（長×寬×厚）。網為Φ6鋼筋網，規格1500×800mm（長×寬），采用雙股14號綁絲聯網，每200mm綁扎一道，復噴厚度100mm。

②巷道采用C20砼鋪底，鋪底厚度100mm。巷道下行左側布置水溝，深度500mm，寬度500mm，水溝采用水泥抹面厚度200mm。

③在疏水巷巷道交岔點，拐點，及坡頭設計水池，水池四周由磚墻壘筑，長1500mm，寬1000mm，深1200mm，由水泥抹面。

6 疏水巷工程施工

該工程包含的工程有：擴整+32輔助軌道下山，擴整北四六回風下山，擴整北四六通路，擴整北四六回風巷，擴整北四六通路，擴整北46野青聯巷，擴整-87m水平野青聯巷，擴整北四六軌道下山、車場，擴整北-100大巷，總工程量1245m。

通過實驗對+32泵房水倉通路密閉，將+32泵房水將12000m3導入疏水巷道，被采空區吸納，低壓密閉墻導水管壓強為0.05MP,證明疏水巷可承受12m水壓，工程達到預期效果。

7 結論

①淺部空區疏水巷的施工方案，解決了+32水平沖坡水害，避免了軌道下山、-100井底車場由于老孔區積水沖刷導致失修。

②對突增的水量進行引導和治理，治理水害；在非雨季作為蓄水巷，減少了礦井排水，通過低壓密閉墻導水閥門調節，在晚上18點至23點電高峰期泵房減少開泵，在24點至5點用電低谷期，集中排水。