矿井水害的防治措施

文/牛胜建

一、矿井概况

山西煤炭运销集团盛泰煤业有限公司井田位于高平市陈区镇关家村、任家庄、王佛陀、东窑头，建宁乡北社、后庄、石堂会一带。其地理坐标为东经 113°03′35″-113°05′49″， 北纬 35°50′07″-35°53′22″。 井田总面积 14.5643km2,可采煤层为3#、15#，矿井保有储量10640万吨。设计生产能力120万吨/年，服务年限33.5年。

本井田位于沁水盆地中南段丹珠岭以南，主要由二叠系及第四系地层构成的构造剥蚀低山——低中山区，地形为山梁、斜坡与基岩或黄土冲沟，总体地势表现为北缘及中部高，东、西部低。井田内最高标高为1239.55m，最低标高为973.5m，相对高差为266.05m。地形起伏较大，沟谷切割较深。井田内水系属黄河流域沁河水系丹河支流东仓河次支，均为季节性河谷与冲沟，旱季无水，雨季在少数冲沟局部可见小股溪流。井田内以往唯一的地表水体是位于北部赵家村北的小水库，井田东缘300m之外另有一小水库（八保水库），据调查目前均已干涸无水。井田内较大沟谷近几十年来的最高洪水位一般高出沟底河床1.5～2.5m。

二、矿井防治水措施

1.矿井开拓开采所采取的安全保证措施

（1）每年汛期前，疏通、挖好井口周围的导水沟渠。由专人负责检查井田地表是否存在导水裂隙或其他导水通道，及时发现并处理裂隙及其他导水通道。由专人负责随时观察井下各种涌水现象，了解相邻矿井开采情况。井下开拓巷道尽量减少对煤层底板的破坏。

（2）主水泵房通道内设置密闭门。井下配备小水泵。采空区、井田边界均留设保安煤柱。

（3）制定采掘工作面探放水设计。经计算：采动15号煤层后，冒落带最大高度为26.95m，小于3号煤层和15号煤层的平均层间距91m。导水裂隙带(包括冒落带)最大高度为131m，大于3号煤层和15号煤层的平均层间距91m。故南采区(包括中央采区和北采区)在采动15号煤层后，将会导通其上部3号煤层的采空区内的积水。

另15号煤层在南采区的平均标高为890m，地表的平均标高为1100m，高差210m，根据采动塌陷岩层移动角 (表土层移动角取45°、基岩层移动角取73°、第四系地层平均厚度取15m)，经计算，塌陷影响范围为75m，本文取安全距离100m。

通过导水裂隙带的具体渗透水量应根据15号煤层采掘地点和其上部3号煤层的采空区积水位置的对应关系而不同。在采、掘过程中日常探放水的基础上，在采、掘工作面平面距离上部3号煤层的采空区100m时，必须用探水钻机对上部3号煤层的采空区内的积水提前探放，探放孔应扇形布置，钻孔倾角为向上不大于 42°。

对回采、掘进工作面配备探水钻机，必须遵循“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原则。设计采用ZDY-800(原MYZ-200)型探水钻机4台，L=200m，N=18.5kW。备用TXU-75A型探水钻机3台，L=75m，N=5.5kW

2.防治水煤柱的留设

本区位于太行山复式背斜南段西翼，晋获褶断带东侧。区域地层总体走向北东，倾向北西，地层倾角一般小于10°，无岩浆活动。井田内开采3号煤层时发现3个陷落柱及3条小的正断层，陷落柱形态呈椭圆形，最大直径125m，最小直径75m。断层性质均为正断层，断距小于5m，地表为第四系松散层所覆盖。井田构造属简单类型。

根据煤层赋存特征，矿井防水煤(岩)柱的种类确定如下：

（1）井田边界煤柱20m。

（2）采空区防水煤柱的留设

式中：L—煤柱的留设宽度，m；K—安全系数，一般取2-5；M—煤层厚度或采高；P—水头压力；Kp—煤的抗拉强度；采空区煤柱留设取30m。

（3）巷道煤柱计算:

15号煤层：

式中：S3—15号煤层巷道保护煤柱的水平宽度，m；H—巷道的最大垂深，m；M—煤层厚度，取最大值5.39m；f—煤的强度系数，巷道煤柱取30m。

3.探放水措施及设备

（1）探放水原则。采掘工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，探放水采用深孔、中深孔和浅孔相结合的方式。为了防止孔口被水冲破，用水泥和套管加固孔口，其长度不小于 1.5～2.0m。

（2）探放水设备选择。根据《矿井通风安全装备标准》，井下探放水钻机型号ZDY-800(原MYZ-200)4台及TXU-75A型探水钻机3台。钻机钻进深度200m及75m，确实做到先探后掘、有掘必探。探放水工作必须严格遵守《煤矿防治水规定》有关要求。

三、发生水灾时的避灾路线及避灾措施

1.避灾路线

当井下发生水灾时，要先选择标高相对高的巷道，尽快撤至地面。具体为：工作面→回风顺槽→轨道大巷、胶带运输大巷、回风大巷→主斜井、副斜井、回风立井→地面。如水已将道路封闭，应撤至上山头保存体力，等待救援，并设法与地面取得联系。

2.避灾措施

当井下突发水灾时，首先要查明水灾类型，现场工作人员立即向调度室和矿领导汇报，并迅速组织抢救，设法堵住出水点。如水势过大，应组织人员迅速按避灾路线撤至安全地带。水量不大或补给水源有限时，可采取增加排水能力的办法，直接排出井下积水。

矿井或矿井部分地区被淹后，发现有人被堵于井下，应首先制定营救人员的措施，判断人员所在地点，并根据涌水量和排水设备能力，估计排出积水的时间，同时考虑向遇险地点打钻或通过管路输送食物；恢复被淹巷道排水时，特别注意加强通风工作；水灾发生地点的支护必须加强，长时间被水浸泡的巷道，必须重新支护，如采取套棚支护，巷道支护必须从外向里逐步进行。