煤礦上部采空區(qū)防治水綜合措施研究

陳峰

（廣西壯族自治區(qū)右江礦務(wù)局有限公司 廣西田東縣 531501）

煤礦上部采空區(qū)防治水綜合措施研究

陳峰

（廣西壯族自治區(qū)右江礦務(wù)局有限公司 廣西田東縣 531501）

本文分析了采掘工作面上部位采空區(qū)積水對礦井安全生產(chǎn)的重大威脅，介紹了采取探、防、疏、排等綜合防治水措施安全疏放上位采空區(qū)承壓積水的具體方案措施和步驟，為煤礦企業(yè)同類水害隱患的安全防治提供了借鑒。

上位采空區(qū)；承壓積水；安全疏放

1 前言

煤礦上部采空區(qū)積水是導(dǎo)致煤礦水害事故的主要原因，因為積水積蓄在封閉較長時間的采空區(qū)里面，使得產(chǎn)生積水的因素和積蓄的量很難掌握。這些采空區(qū)積水一旦對其下部煤層及同煤層下位采掘工作面形成承壓水頭，將成為重大的水害隱患對作業(yè)人員和礦井生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的安全威脅。因此，如何采取合理有效的防治水措施和防控手段盡早消除采空區(qū)水害隱患，對其下位煤體的安全開采及資源回收至關(guān)重要。

2 防治水工作概況

目的與意義：

礦井回采后采空區(qū)的積水（特別是頂板裂隙發(fā)育，充水較好的礦井）采空區(qū)下山巷道封閉積水（遇構(gòu)造或坡度增大停掘退出回采），通常這些積水為靜儲量積水，但其潰入瞬間水量較大，極易造成惡性人身傷害事故或透水停產(chǎn)事故。為了加強礦井防治水工作，防止和減少水害事故的發(fā)生，特別是上部煤層采空積水在沒有查清情況下盲目開采下組煤層，使上部采空積水潰入井下造成突發(fā)性水害。所以，上部采空積水是今后下組煤開采主要研究的對象。只有加強預(yù)測預(yù)報、實現(xiàn)有效防范，全面落“有掘必探、有疑必鉆”的規(guī)定，從整體上提高防治水工作的專業(yè)技術(shù)水平和基礎(chǔ)工作水平，是做好礦井防治水工作的重要保證。

3 礦區(qū)的基本概況與水文地質(zhì)條件

3.1 礦區(qū)的基本概況

右江礦務(wù)局有限公司那讀煤礦位于百色市田東縣林逢鎮(zhèn)和同村，屬百色煤田范圍內(nèi)。百色煤田屬第三系陸相含煤沉積盆地，含煤段巖層組合皆以泥質(zhì)巖為主，夾厚度不大的多層透鏡狀粉、細砂巖，局部為中、粗砂巖，含水層層間水力聯(lián)系弱，補給條件差。那讀礦煤層頂板為砂礫巖和粗砂巖，層厚2m左右，不易垮落，但含一定的砂巖水。底板為粘土巖，屬軟巖類，遇水易膨脹，巷道容易產(chǎn)生底鼓。

3.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)那讀煤礦礦井水文地質(zhì)資料表明，礦井水文地質(zhì)條件簡單，礦井正常涌水量在10m3/h左右。礦井主要充水因素是那讀組含水砂巖、砂礫巖，但其厚度不大，且以透鏡體存在，在含水層之間有相對隔水層存在，一般不發(fā)生水力聯(lián)系。

礦井井田大部分上部所覆巖層為泥巖，不具透水性，所以降水對礦井涌水量無直接影響。

斷層對礦井充水影響也較小，不會造成大的涌水，根據(jù)-48總回風(fēng)巷穿過F14斷層所揭露的情況來看，該斷層只有少量的水滲出。其它的斷層未揭露，斷層每側(cè)都留有50m以上的保護煤柱。所以，井田范圍內(nèi)的斷層對我礦的開采影響不大經(jīng)調(diào)查，我礦井田范圍內(nèi)及周邊分布眾多的小煤窯。1958～1961年是小煤窯采煤高峰期，1982～2001年小煤窯長期開采，現(xiàn)井田范圍內(nèi)及周邊眾多的小煤窯主要是這兩個時期的開采形成的。根據(jù)附近村民的口述，現(xiàn)在一般只知道地表井口位置，地下的小煤窯開采范圍無法具體查清（附小煤窯情況調(diào)查表）。2008年7月21日在采掘過程中不慎串通小煤窯，積水在瞬間涌出，造成嚴(yán)重安全生產(chǎn)事故。所以，防治小煤窯積水是一項重要工作。

4 開采煤層頂、底板的含水層及隔水層情況

我礦主要開采煤層是三、四煤層。其中三煤層的頂板為砂礫巖和粗砂巖，層厚2m左右，不易垮落，但含一定的砂巖水；底板為粘土巖，屬軟巖類，遇水易膨脹，巷道容易產(chǎn)生底鼓。四煤層的頂板為砂質(zhì)泥巖和砂巖，底板為泥巖，相比而言，其頂板稍比三煤頂板軟。由于三、四煤層頂、底板的巖性為砂礫巖、砂巖、粘土巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖；而只有砂巖類為含水層，單層厚度多0.5～2m，少量可達5m厚，砂巖含泥質(zhì)較多，其透水性不好，一般砂巖體也是透鏡狀，各砂體間有泥巖相隔，連通性不好，導(dǎo)致地層的透水性差。據(jù)16602孔統(tǒng)計，那讀組含水層厚度9.54m，該孔抽水試驗得單位涌水量為0.00728L/s·m，滲透系數(shù)為0.0767m/日，水溫30℃，礦化度854mg/kg，pH值為8.2，水質(zhì)類型為HCO3-Na水。所以，對我礦的開采影響不大。

5 井田周邊及井田范圍內(nèi)小煤窯情況

經(jīng)調(diào)查，我礦井田范圍內(nèi)及周邊分布眾多的小煤窯。1958～1961年是小煤窯采煤高峰期，1982～2001年小煤窯長期開采，現(xiàn)井田范圍內(nèi)及周邊眾多的小煤窯主要是這兩個時期的開采形成的。根據(jù)附近村民的口述，現(xiàn)在一般只知道地表井口位置，地下的小煤窯開采范圍無法具體查清（附小煤窯情況調(diào)查表）。2008年7月21日在采掘過程中不慎串通小煤窯，積水在瞬間涌出，造成嚴(yán)重安全生產(chǎn)事故。所以，防治小煤窯積水是一項重要工作。

6 周邊相鄰煤礦采空區(qū)及可能的積水普查

我礦井田西北方向的164勘探線以西，324線國道以北為已關(guān)井的右江礦務(wù)局有限公司林逢煤礦，井田東南方向有正在生產(chǎn)的右江礦務(wù)局有限公司保群煤礦。林逢煤礦距離我礦開采區(qū)域超過1km以上，作為隔水煤巖柱（完整的煤柱及泥巖粘土層）足以防止其滲透及補給；保群煤礦井田邊界距離我礦井田邊界超過1km以上，作為隔水煤巖柱（完整的煤柱及泥巖粘土層）足以防止其滲透及補給。所以，鄰近礦井對我礦無水害影響。

7 礦區(qū)及其附近地面河流水系的匯水、滲漏、疏水能力和有關(guān)水利工程的情況

那讀礦區(qū)附近最大的地表水體是右江河，從井田的南部邊界外流過，因其流切田東組泥巖，而田東組泥巖是良好的隔水層，故與礦區(qū)無水力聯(lián)系。

8 中長期防治水規(guī)劃

我礦礦井防治水的工作的整體思路是堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則，采取“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施。利用TVLF探水雷達及井下攜式探水雷達，徹底摸清各礦井周邊老窯區(qū)積水范圍，徹底摸清井田范圍內(nèi)采空區(qū)、舊巷道、斷層破碎帶積水情況，做到從源頭上消除水隱患，同時也要注意對礦井水源頭的管理和控制。

（1）裝備TVLF煤礦探水雷達和專用探放水鉆機，每個掘進隊裝備一臺便攜式探水雷達，堅持做到“三必探”、“三必驗”。①礦井采區(qū)設(shè)計前必探；②新采區(qū)開采前必探；③巷道掘進前必探。

（2）充分利用TVLF探水雷達，徹底摸清各礦井周邊老窯區(qū)積水范圍，徹底摸清井田范圍內(nèi)采空區(qū)、舊巷道、斷層破碎帶積水情況，為礦井的安全生產(chǎn)提供可靠的依據(jù)。

（3）完善礦井排水系統(tǒng)，包括礦井主排水系統(tǒng)、各水平排水系統(tǒng)、采區(qū)排水系統(tǒng)，排水設(shè)備、管路排水能力符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，供電線路穩(wěn)定可靠，實行雙回路供電。

（4）完善礦井安全防水設(shè)施，泵房防水閘門設(shè)計、施工符合規(guī)范，水倉有效容量符合規(guī)定，吸水井與水倉間設(shè)置有可靠的控制閘墻。

（5）配備必備的探水設(shè)備，配備足夠的防水設(shè)備、物資，隨時滿足防治水工作需要。

（6）優(yōu)化采掘工程設(shè)計，盡可能避免采掘工作面積水。

（7）對全礦有可能受到井下涌水影響的采掘工作面，預(yù)先配備、安裝排水設(shè)備、管路，隨時啟動抽排涌水、積水。

（8）完善礦井水文地質(zhì)資料，及時補充水文地質(zhì)資料，及時填繪水文地質(zhì)圖。

（9）在每年雨季三防檢查時必須注意收集、調(diào)查和核對廢棄的老窯情況，并在井上下對照圖上標(biāo)出其井田位置、開采范圍、開采年限、積水情況。

（10）要按《煤礦安全規(guī)程》和開采設(shè)計留足礦井保安煤柱、斷層保護煤柱、防水煤柱等。

（11）采掘工作面接近積水的采空區(qū)、斷層、舊巷道、老窯作業(yè)時，必須制定專門的探放水措施，在排干水后才能進行其它作業(yè)。在富含水層附近進行作業(yè)時必須制定專門的防、排水措施。

（12）加強對礦井采空區(qū)地表的巡查，及時發(fā)現(xiàn)、處理采空沉陷滲漏區(qū)。

（13）加強對礦井井田范圍的巡查，嚴(yán)防非法小窯盜采，危及礦井安全。對于發(fā)現(xiàn)的廢棄小窯井及時采取措施處理。

（14）加強井下水量觀測，制定礦井防治水應(yīng)急預(yù)案，并組織實施和人員學(xué)習(xí)、培訓(xùn)。

（15）礦井加強井下水情觀測、記錄，分析、對比歷年礦井涌水量變化規(guī)律，為礦井防治水措施的制定提供參考依據(jù)。

（16）有計劃地更新陳舊、老化的礦井排水設(shè)備、管路，保持可靠、高效的排水能力。

（17）購置先進的探水設(shè)備，摸清礦井周邊老窯區(qū)積水范圍，摸清井田范圍內(nèi)采空區(qū)、舊巷道、斷層破碎帶積水情況。

（18）加強防治水工作人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，外送技術(shù)骨干參加礦井防治水業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高其業(yè)務(wù)水平，進而提高全礦防治水工作水平。

（19）加強全礦職工防治水知識學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，掌握防治水應(yīng)知應(yīng)會知識。

9 結(jié)語

礦井突水事故的發(fā)生，往往是由于井下采掘工作面上位采空區(qū)積水尤其是承壓水而引發(fā)的，是個很大的安全隱患，一旦發(fā)現(xiàn)有積水，堅決不可麻痹大意，務(wù)必要想方設(shè)法去疏放，才能確保采掘工作的安全。對承壓采空區(qū)的積水進行疏放之前，務(wù)必要先分析、探明清楚形成充水的原因，了解大概的積水量和水壓的情況，并超前制定切實可行的探放水設(shè)計和安全技術(shù)措施及應(yīng)急安全保障預(yù)案。盡量采用裝有閘閥和壓力表的止水套管可控有序放水，謹(jǐn)慎穩(wěn)妥有步驟地操作，確保疏放水施工安全。且嚴(yán)格做到上位承壓積水不疏干不罷休、水患不消除不生產(chǎn)。

同時，通過安全疏放工作面上位采空區(qū)積水的實踐可以得出：為規(guī)避上位采空區(qū)積水可能給下位采掘生產(chǎn)區(qū)域造成的水患威脅及防治水成本，在生產(chǎn)布局、條件允許的情況下，應(yīng)切實做好以下方面：①在采區(qū)、工作面開采順序設(shè)計上，應(yīng)堅持按“先低后高”的順序依次開發(fā)，以避免水害隱患，降低防治水成本；②堅持“安全是最大的效益”，工作面隔水煤柱留設(shè)應(yīng)不小于20m，以保證足夠的隔水能力，免受鄰區(qū)水害威脅；③嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦防治水規(guī)定》，無論對鄰區(qū)以前的情況多熟悉，要始終做到“先探后掘、先探后采”，不放過任何疑點，以切實消除各種水害隱患，確保安全生產(chǎn)。

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TD745

A

1004-7344（2016）10-0202-02

2016-2-24

陳峰，工程師，1996年畢業(yè)于河南焦作礦院，地質(zhì)專業(yè)，任廣西右江礦務(wù)局有限公司那讀煤礦礦長。