劉師文 谷松

(同煤集團四臺礦地測科,山西大同 037000)

四臺煤礦上覆老空積水防治的技術(shù)研究

劉師文 谷松

(同煤集團四臺礦地測科,山西大同 037000)

四臺煤礦由于資源枯竭而逐漸延伸至石炭系,其主要原因是煤層在采掘時的間距過大。不能由石炭系煤層向煤礦上覆老空積水區(qū)進行井下探放水,這就使得上覆老空積水施放與探測成為亟待解決的重要問題。而本研究的重點就是對以上問題進行徹底解決,并以同煤集團四臺礦為例,不斷改進與優(yōu)化生產(chǎn)實踐中上覆老空積水防治理論。對四臺煤礦上覆老空積水防治措施進行分析與研究,對同煤集團在今后煤礦的采集極具現(xiàn)實意義,尤其是對同煤集團在未來對石炭系煤層進行開采時的水患排查與水患防治等各個領(lǐng)域均具有重要的現(xiàn)實意義,本文通過對不同層間距的上覆小窯采空積水的探放技術(shù)進行分析,并提出防治對策。

老空積水 層間距 物探 裂隙導水 防治技術(shù)

由于近些年四臺礦井田范圍內(nèi)小煤礦的關(guān)閉，使得在礦井生產(chǎn)范圍內(nèi)逐漸產(chǎn)生了因為廢棄煤礦而出現(xiàn)的新導水通道與積水源。關(guān)閉廢棄礦井過程中水害防范與監(jiān)測措施的缺乏，缺少礦井水文地質(zhì)資料可能誘發(fā)不可抗拒變化的理論分析與研究，無法系統(tǒng)、有效的管理與整理廢棄礦井工程。不重視廢棄井老空積水防范準備工作，最終導致突水事故這一災難的發(fā)生。此外，四臺煤礦由于資源接替而逐漸延伸至石炭系，因為煤層在采掘時的間距過大。不能由石炭系煤層向煤礦上覆老空積水區(qū)進行井下探放水，這就使得上覆老空積水施放與探測成為亟待解決的重要問題。而本研究的重點就是對以上問題進行徹底解決，并以同煤集團四臺礦為例，不斷改進與優(yōu)化生產(chǎn)實踐中上覆老空積水防治理論。

1 煤礦老空積水的危害

礦井水害問題歷來是制約煤炭資源開發(fā)的首要問題，同時也影響同煤集團四臺礦的安全生產(chǎn)。近期國內(nèi)水害事故頻繁發(fā)生。到目前為止，煤礦安全問題逐漸成為與建設(shè)和諧社會、落實科學發(fā)展觀不相適應的一道音符。所以，在新經(jīng)濟形勢下，怎樣不斷強化煤礦事故防治工作，對煤礦水害事故進行有效遏制，進一步平穩(wěn)我國煤礦安全生產(chǎn)形勢，是擺在煤礦企業(yè)面前的迫切任務與重要課題，根據(jù)筆者多年的煤礦防治水工作經(jīng)驗，筆者認為，若要將煤礦防治水工作切實搞好，必須做到以下幾點：一、因地制宜，針對層間距不同，有針對性的編制探放水設(shè)計;二、采用物探先行、鉆探驗證、化探跟進的綜合探測方式;堅決避免發(fā)生重大透水淹井事故，為確保煤礦安全生產(chǎn)和人民群眾生命財產(chǎn)安全提供有效依據(jù)。

2 層間距在60-80米的老空積水防治技術(shù)

針對層間距60-80米的小窯采空區(qū)積水，首先聘請資深單位對工作面進行地面物探，確定低阻異常區(qū)域;而后針對小窯布設(shè)規(guī)律根據(jù)現(xiàn)有的小窯資料推測出小窯破壞范圍;第三，根據(jù)煤層底板等高線及巷道斷層等裂隙處頂板淋水情況，綜合分析后科學布設(shè)放水孔，根據(jù)放水孔施工后的出水情況及時調(diào)整放水孔的參數(shù)進行補打，針對物探異常區(qū)域，放水孔設(shè)計以兩個放水孔終孔間距不大于8米的原則對異常區(qū)域進行全覆蓋、無盲區(qū)驗證。從地面對鉆孔進行布置，穿過采煤層巷道與積水區(qū)實施貫通防水，被稱為直通式放水法。傳統(tǒng)意義上的探放水，指的是煤層下部掘進巷道中對積水區(qū)域施工放水鉆孔，進行放水。通常要求層間距在50m以下，斜向上打孔，所選用鉆機可以使Tux-150或者是Tux-75，然而，有時以上方法也不適合使用。即使可以鉆到足夠深，然而，在打通鉆孔之時，孔口水壓大約為2.4Mpa，工作人員根本不能在孔口處工作。

此外，如果出現(xiàn)以下情況，可對地面打井抽水予以考慮：a.一些煤礦上覆老空積水區(qū)周邊未設(shè)置足夠的空間或者巷道，不能從本層實施井下放水;b.如果煤礦積水區(qū)下方未設(shè)置掘進巷道，那么地面就不能對下部煤層巷道進行施工放水鉆孔，同時也無法實現(xiàn)放水;c.在積水區(qū)域下方巷道掘進期間或者掘出后，對煤礦施工地面實施放水鉆孔，但是時間沒有辦法趕上的情況下，即有打放水鉆孔的條件，但是沒有充足時間的情況下。四臺礦曾采用抽水措施對古塘積水進行排放。此種鉆孔孔徑相對來說較大，一般為0.4m，且排水管和潛水泵相連接，由鉆孔孔口向積水區(qū)以下延伸。煤礦上覆老空積水地面施工中所實施的抽水鉆孔，具有較高的鉆孔成本和較高的排水成本，而且還受到其它各因素的限制，像取電遠、地面不能設(shè)排水溝等一系列問題。

例如，同煤集團四臺礦12-1#層412盤區(qū)81216面走向長1732米，傾向長180米，煤厚平均2.64米，煤層整體呈兩端高、中部低的向斜構(gòu)造，上覆為三臺灣礦8#層小窯采空區(qū)，層間距平均62.4米，8#層小窯采空范圍不詳，但地面走訪調(diào)查后發(fā)現(xiàn)三臺灣礦8#層采空區(qū)內(nèi)有大量采空積水存在。針對上述情況，四臺礦首先聘請山西省115地質(zhì)勘擦院對工作面進行地面物探，物探結(jié)果顯示8#層有2處低阻異常區(qū)，分別位于工作面的中部和切巷附近，工作面中部的異常區(qū)域面積3.12萬m2，南北走向長156米，東西走向長261米。通過對工作面兩順槽的頂板淋水觀察后發(fā)現(xiàn)，12-1#層412盤區(qū)51216巷中部的低阻異常區(qū)對應井下位置向東50米處有部分斷層裂隙導水跡象，根據(jù)斷層的傾向推測導水水源位于物探低阻異常區(qū)內(nèi)，并且低阻異常區(qū)為工作面的局部低洼處，因此決定在物探異常區(qū)域施工井下探放水孔，第一個鉆孔于2天后按照設(shè)計位置準確打通，目測水壓較大，對其測試后顯示為0.72MPa，對鉆孔出水取樣化驗PH值5.4為酸性水，根據(jù)水壓等資料初步推測8#層采空積水量16.8萬m3，而后又施工放水孔9個，其中6個打通有水，3個打在實煤上。為了驗證切巷處的物探異常區(qū)域，在切巷處施工7個放水孔，終孔間距8米，均打在實煤上，工作面共計施工放水孔34個，9打在實煤上，18個打通無水，7個打通有水，工作面共計排水18.8萬m3，現(xiàn)該工作面已安全回采完畢。

3 層間距60-80米老空積水防治工作的難點和重點

礦井周邊小煤窯早期越層越界開采形成的巷道和采空資料不詳，并且采空區(qū)內(nèi)往往存有大量采空積水，同時由于層間距厚，井下工作面巷道頂板淋水無法顯現(xiàn)，難以確定具體的采空積水區(qū)域，此類采空積水排放的難度較大。

此類水患防治的工作重點是，首先進行地面物探，找出異常區(qū)域;而后根據(jù)井下斷層導水位置以及斷層的走向、傾向等數(shù)據(jù)推測斷層導水的水源位置，最后參考煤層底板等高線趨勢，確定第一個放水孔的最佳位置，最終達到找到水源的目的，成功解除上覆小窯采空水患，確保工作面安全回采。此外，為對煤礦上覆老空積水進行順利探訪。必須切實做好煤礦上覆老空積水探水鉆孔等前期準備工作。依照采空區(qū)積水因素與相關(guān)資料對采空區(qū)積水量進行評估，制定相應的安全措施與施工方案，并對適合施工探水鉆孔的最佳鉆探工具進行選擇。實際探水鉆孔施工過程中，必須依照實際情況對鉆孔施工數(shù)量進行及時性調(diào)整。探訪老空水后，還必須對探水鉆孔進行施工驗證，保證已經(jīng)排除水患，能夠安全回采工作面。

同煤集團四臺礦依照老空水賦存狀況與實際工作面情況，對相關(guān)防水實施方案與措施進行了詳細制定，對坑道鉆機探放煤礦上覆老空積水進行了成功運用，從而消除了煤礦上覆老空積水所存在的安全隱患，對發(fā)生水害事故進行了有效避免，保證了安全回采工作面，為正確治理煤礦上覆老空積水積累了寶貴經(jīng)驗。

4 結(jié)語

對四臺煤礦上覆老空積水防治措施進行分析與研究，對同煤集團在今后煤礦的采掘過程極具現(xiàn)實意義，尤其是對同煤集團在未來對石炭系煤層進行開采時的水患排查與水患防治等各個領(lǐng)域均具有重要的現(xiàn)實意義，避免在采煤過程中由于上層積水所導致的突水事故，以做到防微杜漸，最終實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。