四台煤矿上覆老空积水防治的技术研究

刘师文 谷松

(同煤集团四台矿地测科,山西大同 037000)

四台煤矿上覆老空积水防治的技术研究

刘师文 谷松

(同煤集团四台矿地测科,山西大同 037000)

四台煤矿由于资源枯竭而逐渐延伸至石炭系,其主要原因是煤层在采掘时的间距过大。不能由石炭系煤层向煤矿上覆老空积水区进行井下探放水,这就使得上覆老空积水施放与探测成为亟待解决的重要问题。而本研究的重点就是对以上问题进行彻底解决,并以同煤集团四台矿为例,不断改进与优化生产实践中上覆老空积水防治理论。对四台煤矿上覆老空积水防治措施进行分析与研究,对同煤集团在今后煤矿的采集极具现实意义,尤其是对同煤集团在未来对石炭系煤层进行开采时的水患排查与水患防治等各个领域均具有重要的现实意义,本文通过对不同层间距的上覆小窑采空积水的探放技术进行分析,并提出防治对策。

老空积水 层间距 物探 裂隙导水 防治技术

由于近些年四台矿井田范围内小煤矿的关闭，使得在矿井生产范围内逐渐产生了因为废弃煤矿而出现的新导水通道与积水源。关闭废弃矿井过程中水害防范与监测措施的缺乏，缺少矿井水文地质资料可能诱发不可抗拒变化的理论分析与研究，无法系统、有效的管理与整理废弃矿井工程。不重视废弃井老空积水防范准备工作，最终导致突水事故这一灾难的发生。此外，四台煤矿由于资源接替而逐渐延伸至石炭系，因为煤层在采掘时的间距过大。不能由石炭系煤层向煤矿上覆老空积水区进行井下探放水，这就使得上覆老空积水施放与探测成为亟待解决的重要问题。而本研究的重点就是对以上问题进行彻底解决，并以同煤集团四台矿为例，不断改进与优化生产实践中上覆老空积水防治理论。

1 煤矿老空积水的危害

矿井水害问题历来是制约煤炭资源开发的首要问题，同时也影响同煤集团四台矿的安全生产。近期国内水害事故频繁发生。到目前为止，煤矿安全问题逐渐成为与建设和谐社会、落实科学发展观不相适应的一道音符。所以，在新经济形势下，怎样不断强化煤矿事故防治工作，对煤矿水害事故进行有效遏制，进一步平稳我国煤矿安全生产形势，是摆在煤矿企业面前的迫切任务与重要课题，根据笔者多年的煤矿防治水工作经验，笔者认为，若要将煤矿防治水工作切实搞好，必须做到以下几点：一、因地制宜，针对层间距不同，有针对性的编制探放水设计;二、采用物探先行、钻探验证、化探跟进的综合探测方式;坚决避免发生重大透水淹井事故，为确保煤矿安全生产和人民群众生命财产安全提供有效依据。

2 层间距在60-80米的老空积水防治技术

针对层间距60-80米的小窑采空区积水，首先聘请资深单位对工作面进行地面物探，确定低阻异常区域;而后针对小窑布设规律根据现有的小窑资料推测出小窑破坏范围;第三，根据煤层底板等高线及巷道断层等裂隙处顶板淋水情况，综合分析后科学布设放水孔，根据放水孔施工后的出水情况及时调整放水孔的参数进行补打，针对物探异常区域，放水孔设计以两个放水孔终孔间距不大于8米的原则对异常区域进行全覆盖、无盲区验证。从地面对钻孔进行布置，穿过采煤层巷道与积水区实施贯通防水，被称为直通式放水法。传统意义上的探放水，指的是煤层下部掘进巷道中对积水区域施工放水钻孔，进行放水。通常要求层间距在50m以下，斜向上打孔，所选用钻机可以使Tux-150或者是Tux-75，然而，有时以上方法也不适合使用。即使可以钻到足够深，然而，在打通钻孔之时，孔口水压大约为2.4Mpa，工作人员根本不能在孔口处工作。

此外，如果出现以下情况，可对地面打井抽水予以考虑：a.一些煤矿上覆老空积水区周边未设置足够的空间或者巷道，不能从本层实施井下放水;b.如果煤矿积水区下方未设置掘进巷道，那么地面就不能对下部煤层巷道进行施工放水钻孔，同时也无法实现放水;c.在积水区域下方巷道掘进期间或者掘出后，对煤矿施工地面实施放水钻孔，但是时间没有办法赶上的情况下，即有打放水钻孔的条件，但是没有充足时间的情况下。四台矿曾采用抽水措施对古塘积水进行排放。此种钻孔孔径相对来说较大，一般为0.4m，且排水管和潜水泵相连接，由钻孔孔口向积水区以下延伸。煤矿上覆老空积水地面施工中所实施的抽水钻孔，具有较高的钻孔成本和较高的排水成本，而且还受到其它各因素的限制，像取电远、地面不能设排水沟等一系列问题。

例如，同煤集团四台矿12-1#层412盘区81216面走向长1732米，倾向长180米，煤厚平均2.64米，煤层整体呈两端高、中部低的向斜构造，上覆为三台湾矿8#层小窑采空区，层间距平均62.4米，8#层小窑采空范围不详，但地面走访调查后发现三台湾矿8#层采空区内有大量采空积水存在。针对上述情况，四台矿首先聘请山西省115地质勘擦院对工作面进行地面物探，物探结果显示8#层有2处低阻异常区，分别位于工作面的中部和切巷附近，工作面中部的异常区域面积3.12万m2，南北走向长156米，东西走向长261米。通过对工作面两顺槽的顶板淋水观察后发现，12-1#层412盘区51216巷中部的低阻异常区对应井下位置向东50米处有部分断层裂隙导水迹象，根据断层的倾向推测导水水源位于物探低阻异常区内，并且低阻异常区为工作面的局部低洼处，因此决定在物探异常区域施工井下探放水孔，第一个钻孔于2天后按照设计位置准确打通，目测水压较大，对其测试后显示为0.72MPa，对钻孔出水取样化验PH值5.4为酸性水，根据水压等资料初步推测8#层采空积水量16.8万m3，而后又施工放水孔9个，其中6个打通有水，3个打在实煤上。为了验证切巷处的物探异常区域，在切巷处施工7个放水孔，终孔间距8米，均打在实煤上，工作面共计施工放水孔34个，9打在实煤上，18个打通无水，7个打通有水，工作面共计排水18.8万m3，现该工作面已安全回采完毕。

3 层间距60-80米老空积水防治工作的难点和重点

矿井周边小煤窑早期越层越界开采形成的巷道和采空资料不详，并且采空区内往往存有大量采空积水，同时由于层间距厚，井下工作面巷道顶板淋水无法显现，难以确定具体的采空积水区域，此类采空积水排放的难度较大。

此类水患防治的工作重点是，首先进行地面物探，找出异常区域;而后根据井下断层导水位置以及断层的走向、倾向等数据推测断层导水的水源位置，最后参考煤层底板等高线趋势，确定第一个放水孔的最佳位置，最终达到找到水源的目的，成功解除上覆小窑采空水患，确保工作面安全回采。此外，为对煤矿上覆老空积水进行顺利探访。必须切实做好煤矿上覆老空积水探水钻孔等前期准备工作。依照采空区积水因素与相关资料对采空区积水量进行评估，制定相应的安全措施与施工方案，并对适合施工探水钻孔的最佳钻探工具进行选择。实际探水钻孔施工过程中，必须依照实际情况对钻孔施工数量进行及时性调整。探访老空水后，还必须对探水钻孔进行施工验证，保证已经排除水患，能够安全回采工作面。

同煤集团四台矿依照老空水赋存状况与实际工作面情况，对相关防水实施方案与措施进行了详细制定，对坑道钻机探放煤矿上覆老空积水进行了成功运用，从而消除了煤矿上覆老空积水所存在的安全隐患，对发生水害事故进行了有效避免，保证了安全回采工作面，为正确治理煤矿上覆老空积水积累了宝贵经验。

4 结语

对四台煤矿上覆老空积水防治措施进行分析与研究，对同煤集团在今后煤矿的采掘过程极具现实意义，尤其是对同煤集团在未来对石炭系煤层进行开采时的水患排查与水患防治等各个领域均具有重要的现实意义，避免在采煤过程中由于上层积水所导致的突水事故，以做到防微杜渐，最终实现煤矿的安全生产。