杜浩輝

摘? 要：按照礦井生產(chǎn)經(jīng)驗，煤礦采空區(qū)水害危害極大，如果處理不當(dāng)會引發(fā)嚴重的事故，是煤礦防治水的重點。為了保證礦井老空水疏放效果，煤礦企業(yè)開始將虹吸原理運用到老空水疏放操作中，并已取得一定的成效。通過對老空水形成原因與虹吸原理基本情況的分析，對其在礦井老空水疏放中的具體運用展開深層次探究，旨在提升老空水疏放水平，達到理想化煤礦生產(chǎn)模式。

關(guān)鍵詞：工作面;老空水;礦井;虹吸原理;老空水疏放

中圖分類號：TD745? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

老空積水有著明顯的隱蔽性、分散性以及孤立性特征，空間中動態(tài)性特點較為突出，水位、面積以及水量等會隨著時間的變化而發(fā)生改變，整體空間分布形態(tài)判斷難度較大，且形狀變化沒有規(guī)律可循，治理較為困難。如果沒有及時對老空水進行處理，可能會在放水時出現(xiàn)積水失控涌出等狀況，會造成較大安全事故，威脅人員人身財產(chǎn)安全，后果不堪設(shè)想，所以對其處理展開研究極為必要。

1 老空水形成原因

煤礦生產(chǎn)主要以煤層回采以及井巷挖掘為主，在生產(chǎn)過程中會形成不同大小的地下空間，加之在進行采掘時，無法避免會揭露、接近某些含水層，所以當(dāng)在含水層水位以下實施施工，且承受了一定的靜水壓力時，水體就會出現(xiàn)失衡的情況，涌入到采場或巷道之中，經(jīng)過一段時間之后，便會形成老空區(qū)積水。同時，采掘活動所造成的頂板巖層移動，也是導(dǎo)致采空區(qū)積水的主要原因之一。除此之外，生產(chǎn)區(qū)域存在沒有查明含水?dāng)鄬?、工作面進入到導(dǎo)水鉆孔區(qū)等，也會造成采空大面積積水問題，需要科學(xué)分析，采取措施。

2 虹吸原理

虹吸就是一種運用液面高度差作用力的現(xiàn)象。在倒“U”形管狀結(jié)構(gòu)中倒?jié)M液體后，將高開口端放入裝滿液體容器之中，容器中的液體會在高度差作用下，持續(xù)從低開口端流出。就本質(zhì)而言，虹吸是在大氣壓強以及液體壓強雙重作用下產(chǎn)生的，將其運用到老空水疏放之中，可在保證水體疏放充分性的同時，確保整體操作安全性以及有效性，作用較為顯著。

3 虹吸原理在礦井老空水疏放中的運用

為了對虹吸原理的具體應(yīng)用進行全面分析，在此將以某煤礦老空水疏放實例為例，對原理運用情況進行研究。

3.1 實際案例

該次煤礦位于某煤田淺部區(qū)域，開采煤層是二疊系山西組煤層，整體水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，整體施工難度相對較大。在進行11采區(qū)回采施工后發(fā)現(xiàn)，采空區(qū)域出現(xiàn)了大面積積水問題，并存在動態(tài)補水狀況，導(dǎo)致深部工作面開采施工受到直接限制，如果無法對積水進行合理處理，很有可能會引發(fā)重大事故。為做好積水疏放，保證老空水治理質(zhì)量，企業(yè)決定運用虹吸原理展開老空水疏放。

工作面具體情況：本次工作面A位于11采區(qū)下山西翼最下端位置，是采區(qū)下山最后工作面，整體層面傾斜角度為6°，平均開采深度在450 m左右。通過對煤層直頂板的分析發(fā)現(xiàn)，直頂板主要包含砂質(zhì)泥巖以及炭質(zhì)泥巖等物質(zhì)，其中老頂部分屬于砂巖含水層，整體厚度在18 m左右。工作面和鄰近采空區(qū)的隔離煤柱寬在22 m左右，周邊工作面之間才動影響屬于相互連通狀態(tài)，整體積水區(qū)域面積較大，積水水位在+25 m左右，積水面積大概在28萬m2左右，對工作面掘進施工形成了一定程度的威脅。

3.2 探放施工與效果

工作面A從4月份開始實施采掘施工，為保證巷道掘進安全性，防止上部采空區(qū)積水對整體施工造成影響，施工團隊沿煤層展開了多處探放孔施工，整體進尺在420 m左右，探放孔總流量平均在105 m?/h。

通過探放施工發(fā)現(xiàn)。1）除采空區(qū)有大量靜置的積水之外，還存在著105 m?/h左右的動態(tài)化補水，采空區(qū)存在著明顯的上下聯(lián)通狀況。2）工作面上部老空區(qū)最低點為-39.9 m，存在泄水孔淤塞或者塌孔問題，致使積水水位出現(xiàn)上升趨勢。3）因為受到頂板裂隙水以及老空水動態(tài)補給的影響，巷道掘進安全受到了直接威脅。4）工作面整體構(gòu)造較為復(fù)雜，探放水施工難度較大，因此存在著探放水施工不理想的狀況，并不利于工作面回采工作開展。5）運用水泵展開二級排放處理，整體排放成本相對較高，并不符合經(jīng)濟方面要求。

3.3 疏放方案

3.3.1 整體方案規(guī)劃

由于上巷道探放低洼處采空區(qū)積水情況并不理想，所以該次決定運用集中排水巷以及下巷底板抽放巷貫通的方式，在集中排水巷道展開疏水鉆孔施工，和下巷道、下巷道底板抽放鋪設(shè)疏放管道展開連接，進而通過對虹吸原理的運用，將積水自然排放到制定區(qū)域內(nèi)。

3.3.2 方案執(zhí)行

3.3.2.1 集中排水巷

在進行集中排水巷處理過程中，首先需要在上巷水一點位置處展開變向施工，使其進入到煤層底板位置，并按照煤層走向展開集中巷小下山施工，且要在進入到煤層底板下10 m位置時，實施下巷底板抽放巷與集中排水巷連通處理，將其作為瓦斯底板抽放巷展開運用。

3.3.2.2 疏水鉆孔

疏水鉆孔施工主要集中在集中排水巷上方位置，該次施工共設(shè)置3個疏水鉆孔。同時需要做好控水閘閥門安裝，以便對放水情況展開全面管控。

3.3.2.3 疏放管道安裝

為了保證虹吸管理發(fā)揮效果，在進行疏放管道布置前，需要做好整體施工區(qū)域情況調(diào)查，并要按照調(diào)查結(jié)果，對管道高低口位置進行確定，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員需要做好逐段管道鋪設(shè)安排，保證積水排放流暢程度，以防因管道安裝不當(dāng)而使虹吸原理發(fā)揮受到限制。該次工程嚴格按照虹吸原理展開了管道安裝規(guī)劃，整體管道排水較為順暢，虹吸作用得到了發(fā)揮。

3.3.3 放水過程監(jiān)測

在進行放水時，需要做好3個方面的監(jiān)測。1）水位監(jiān)測。在進行放水過程中，需要對水壓以及水位變化進行實時監(jiān)測，把握老空水具體余水量變化，確定是否存在動態(tài)補給，并以各項數(shù)據(jù)為參考，展開后續(xù)處理方案編制。2）水質(zhì)監(jiān)測。水質(zhì)監(jiān)測也是放水監(jiān)測不可忽視的內(nèi)容，需要按照老空水來源以及水質(zhì)特征，對水質(zhì)水樣展開檢測，確定水質(zhì)主要成分，進而判斷出積水動態(tài)補水主要來源，以便進行針對性的治理。3）放水后期監(jiān)測。在疏放處理完成之后，仍然需要對水鉆孔以及防水后期各項情況展開監(jiān)控，以便及時對潛在隱患展開處理，保證回采安全程度。

3.3.4 疏放情況

根據(jù)定向施工、梯次控制整體思路，工作面A展開了3個泄水孔施工，并在最終孔洞施工時，進入到了上部采空區(qū)域。因為采空區(qū)下巷水倉最低點標高低于水倉內(nèi)部標高以及外標高，且低于采空區(qū)下巷最高點標高，在完成疏放管道鋪設(shè)后，整體環(huán)境處于全封閉狀態(tài)，符合虹吸原理各項條件，所以在內(nèi)部壓力作用下，高位管口位置的老空水被順利吸入到了下巷最高點位置，并經(jīng)過最低點位置排到了指定地點。

3.4 處理結(jié)果

完成疏放操作之后，管理團隊對疏放結(jié)果展開了實地調(diào)查。經(jīng)過實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，運用虹吸原理展開老空水疏放，實現(xiàn)了對動態(tài)補給水的有效處理，整體操作較為安全，沒有發(fā)生任何安全事故，且沒有再出現(xiàn)涌水問題。同時，因為此種方式并不需要使用大量機械設(shè)備，所以整體處理成本也相對較低，整體經(jīng)濟效益較為可觀。

4 結(jié)語

鑒于老空水所存在的各項危害，各礦井企業(yè)需要進一步加強對老空水治理工作的重視程度。企業(yè)要在對老空水形成基本原因展開掌握的基礎(chǔ)上，以形成原因為導(dǎo)向，按照虹吸原理制定出較為合理的積水疏放方案，保證虹吸作用可以在積水排放中得到充分運用，進而達到預(yù)期老空水處理效果，實現(xiàn)對采空區(qū)水害的有效防治，以為整體礦區(qū)開采創(chuàng)造出更加安全、理想的工作環(huán)境。該文闡述的虹吸原理運用方式并不全面，只希望能夠起到拋磚引玉的作用。

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