煤矿上部采空区防治水综合措施研究

陈峰

（广西壮族自治区右江矿务局有限公司 广西田东县 531501）

煤矿上部采空区防治水综合措施研究

陈峰

（广西壮族自治区右江矿务局有限公司 广西田东县 531501）

本文分析了采掘工作面上部位采空区积水对矿井安全生产的重大威胁，介绍了采取探、防、疏、排等综合防治水措施安全疏放上位采空区承压积水的具体方案措施和步骤，为煤矿企业同类水害隐患的安全防治提供了借鉴。

上位采空区；承压积水；安全疏放

1 前言

煤矿上部采空区积水是导致煤矿水害事故的主要原因，因为积水积蓄在封闭较长时间的采空区里面，使得产生积水的因素和积蓄的量很难掌握。这些采空区积水一旦对其下部煤层及同煤层下位采掘工作面形成承压水头，将成为重大的水害隐患对作业人员和矿井生产构成严重的安全威胁。因此，如何采取合理有效的防治水措施和防控手段尽早消除采空区水害隐患，对其下位煤体的安全开采及资源回收至关重要。

2 防治水工作概况

目的与意义：

矿井回采后采空区的积水（特别是顶板裂隙发育，充水较好的矿井）采空区下山巷道封闭积水（遇构造或坡度增大停掘退出回采），通常这些积水为静储量积水，但其溃入瞬间水量较大，极易造成恶性人身伤害事故或透水停产事故。为了加强矿井防治水工作，防止和减少水害事故的发生，特别是上部煤层采空积水在没有查清情况下盲目开采下组煤层，使上部采空积水溃入井下造成突发性水害。所以，上部采空积水是今后下组煤开采主要研究的对象。只有加强预测预报、实现有效防范，全面落“有掘必探、有疑必钻”的规定，从整体上提高防治水工作的专业技术水平和基础工作水平，是做好矿井防治水工作的重要保证。

3 矿区的基本概况与水文地质条件

3.1 矿区的基本概况

右江矿务局有限公司那读煤矿位于百色市田东县林逢镇和同村，属百色煤田范围内。百色煤田属第三系陆相含煤沉积盆地，含煤段岩层组合皆以泥质岩为主，夹厚度不大的多层透镜状粉、细砂岩，局部为中、粗砂岩，含水层层间水力联系弱，补给条件差。那读矿煤层顶板为砂砾岩和粗砂岩，层厚2m左右，不易垮落，但含一定的砂岩水。底板为粘土岩，属软岩类，遇水易膨胀，巷道容易产生底鼓。

3.2 水文地质条件

根据那读煤矿矿井水文地质资料表明，矿井水文地质条件简单，矿井正常涌水量在10m3/h左右。矿井主要充水因素是那读组含水砂岩、砂砾岩，但其厚度不大，且以透镜体存在，在含水层之间有相对隔水层存在，一般不发生水力联系。

矿井井田大部分上部所覆岩层为泥岩，不具透水性，所以降水对矿井涌水量无直接影响。

断层对矿井充水影响也较小，不会造成大的涌水，根据-48总回风巷穿过F14断层所揭露的情况来看，该断层只有少量的水渗出。其它的断层未揭露，断层每侧都留有50m以上的保护煤柱。所以，井田范围内的断层对我矿的开采影响不大经调查，我矿井田范围内及周边分布众多的小煤窑。1958～1961年是小煤窑采煤高峰期，1982～2001年小煤窑长期开采，现井田范围内及周边众多的小煤窑主要是这两个时期的开采形成的。根据附近村民的口述，现在一般只知道地表井口位置，地下的小煤窑开采范围无法具体查清（附小煤窑情况调查表）。2008年7月21日在采掘过程中不慎串通小煤窑，积水在瞬间涌出，造成严重安全生产事故。所以，防治小煤窑积水是一项重要工作。

4 开采煤层顶、底板的含水层及隔水层情况

我矿主要开采煤层是三、四煤层。其中三煤层的顶板为砂砾岩和粗砂岩，层厚2m左右，不易垮落，但含一定的砂岩水；底板为粘土岩，属软岩类，遇水易膨胀，巷道容易产生底鼓。四煤层的顶板为砂质泥岩和砂岩，底板为泥岩，相比而言，其顶板稍比三煤顶板软。由于三、四煤层顶、底板的岩性为砂砾岩、砂岩、粘土岩、砂质泥岩、泥岩；而只有砂岩类为含水层，单层厚度多0.5～2m，少量可达5m厚，砂岩含泥质较多，其透水性不好，一般砂岩体也是透镜状，各砂体间有泥岩相隔，连通性不好，导致地层的透水性差。据16602孔统计，那读组含水层厚度9.54m，该孔抽水试验得单位涌水量为0.00728L/s·m，渗透系数为0.0767m/日，水温30℃，矿化度854mg/kg，pH值为8.2，水质类型为HCO3-Na水。所以，对我矿的开采影响不大。

5 井田周边及井田范围内小煤窑情况

经调查，我矿井田范围内及周边分布众多的小煤窑。1958～1961年是小煤窑采煤高峰期，1982～2001年小煤窑长期开采，现井田范围内及周边众多的小煤窑主要是这两个时期的开采形成的。根据附近村民的口述，现在一般只知道地表井口位置，地下的小煤窑开采范围无法具体查清（附小煤窑情况调查表）。2008年7月21日在采掘过程中不慎串通小煤窑，积水在瞬间涌出，造成严重安全生产事故。所以，防治小煤窑积水是一项重要工作。

6 周边相邻煤矿采空区及可能的积水普查

我矿井田西北方向的164勘探线以西，324线国道以北为已关井的右江矿务局有限公司林逢煤矿，井田东南方向有正在生产的右江矿务局有限公司保群煤矿。林逢煤矿距离我矿开采区域超过1km以上，作为隔水煤岩柱（完整的煤柱及泥岩粘土层）足以防止其渗透及补给；保群煤矿井田边界距离我矿井田边界超过1km以上，作为隔水煤岩柱（完整的煤柱及泥岩粘土层）足以防止其渗透及补给。所以，邻近矿井对我矿无水害影响。

7 矿区及其附近地面河流水系的汇水、渗漏、疏水能力和有关水利工程的情况

那读矿区附近最大的地表水体是右江河，从井田的南部边界外流过，因其流切田东组泥岩，而田东组泥岩是良好的隔水层，故与矿区无水力联系。

8 中长期防治水规划

我矿矿井防治水的工作的整体思路是坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施。利用TVLF探水雷达及井下携式探水雷达，彻底摸清各矿井周边老窑区积水范围，彻底摸清井田范围内采空区、旧巷道、断层破碎带积水情况，做到从源头上消除水隐患，同时也要注意对矿井水源头的管理和控制。

（1）装备TVLF煤矿探水雷达和专用探放水钻机，每个掘进队装备一台便携式探水雷达，坚持做到“三必探”、“三必验”。①矿井采区设计前必探；②新采区开采前必探；③巷道掘进前必探。

（2）充分利用TVLF探水雷达，彻底摸清各矿井周边老窑区积水范围，彻底摸清井田范围内采空区、旧巷道、断层破碎带积水情况，为矿井的安全生产提供可靠的依据。

（3）完善矿井排水系统，包括矿井主排水系统、各水平排水系统、采区排水系统，排水设备、管路排水能力符合《煤矿安全规程》规定，供电线路稳定可靠，实行双回路供电。

（4）完善矿井安全防水设施，泵房防水闸门设计、施工符合规范，水仓有效容量符合规定，吸水井与水仓间设置有可靠的控制闸墙。

（5）配备必备的探水设备，配备足够的防水设备、物资，随时满足防治水工作需要。

（6）优化采掘工程设计，尽可能避免采掘工作面积水。

（7）对全矿有可能受到井下涌水影响的采掘工作面，预先配备、安装排水设备、管路，随时启动抽排涌水、积水。

（8）完善矿井水文地质资料，及时补充水文地质资料，及时填绘水文地质图。

（9）在每年雨季三防检查时必须注意收集、调查和核对废弃的老窑情况，并在井上下对照图上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况。

（10）要按《煤矿安全规程》和开采设计留足矿井保安煤柱、断层保护煤柱、防水煤柱等。

（11）采掘工作面接近积水的采空区、断层、旧巷道、老窑作业时，必须制定专门的探放水措施，在排干水后才能进行其它作业。在富含水层附近进行作业时必须制定专门的防、排水措施。

（12）加强对矿井采空区地表的巡查，及时发现、处理采空沉陷渗漏区。

（13）加强对矿井井田范围的巡查，严防非法小窑盗采，危及矿井安全。对于发现的废弃小窑井及时采取措施处理。

（14）加强井下水量观测，制定矿井防治水应急预案，并组织实施和人员学习、培训。

（15）矿井加强井下水情观测、记录，分析、对比历年矿井涌水量变化规律，为矿井防治水措施的制定提供参考依据。

（16）有计划地更新陈旧、老化的矿井排水设备、管路，保持可靠、高效的排水能力。

（17）购置先进的探水设备，摸清矿井周边老窑区积水范围，摸清井田范围内采空区、旧巷道、断层破碎带积水情况。

（18）加强防治水工作人员的业务培训，外送技术骨干参加矿井防治水业务培训，提高其业务水平，进而提高全矿防治水工作水平。

（19）加强全矿职工防治水知识学习、培训，掌握防治水应知应会知识。

9 结语

矿井突水事故的发生，往往是由于井下采掘工作面上位采空区积水尤其是承压水而引发的，是个很大的安全隐患，一旦发现有积水，坚决不可麻痹大意，务必要想方设法去疏放，才能确保采掘工作的安全。对承压采空区的积水进行疏放之前，务必要先分析、探明清楚形成充水的原因，了解大概的积水量和水压的情况，并超前制定切实可行的探放水设计和安全技术措施及应急安全保障预案。尽量采用装有闸阀和压力表的止水套管可控有序放水，谨慎稳妥有步骤地操作，确保疏放水施工安全。且严格做到上位承压积水不疏干不罢休、水患不消除不生产。

同时，通过安全疏放工作面上位采空区积水的实践可以得出：为规避上位采空区积水可能给下位采掘生产区域造成的水患威胁及防治水成本，在生产布局、条件允许的情况下，应切实做好以下方面：①在采区、工作面开采顺序设计上，应坚持按“先低后高”的顺序依次开发，以避免水害隐患，降低防治水成本；②坚持“安全是最大的效益”，工作面隔水煤柱留设应不小于20m，以保证足够的隔水能力，免受邻区水害威胁；③严格执行《煤矿防治水规定》，无论对邻区以前的情况多熟悉，要始终做到“先探后掘、先探后采”，不放过任何疑点，以切实消除各种水害隐患，确保安全生产。

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TD745

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1004-7344（2016）10-0202-02

2016-2-24

陈峰，工程师，1996年毕业于河南焦作矿院，地质专业，任广西右江矿务局有限公司那读煤矿矿长。