探索防治威胁工作面的老空水

2011-11-10李文学

山西煤炭 2011年6期

关键词：老空积水水文地质

李文学

（山西灵石昕益致富有限公司，山西灵石 031300）

探索防治威胁工作面的老空水

李文学

（山西灵石昕益致富有限公司，山西灵石 031300）

针对目前整合后各煤矿存在的老空水问题，进行分析和探索，试图找出较为有效的防治方法。

老空水；突水；探放水；涌水量；排水系统

1 概况

煤矿生产中，新的工作面布置都不能避开地质构造、地质水对工作面的影响。昕益致富公司的煤矿都属霍西煤田，由于历史原因，煤田内不知其数，这些矿井的技术资料大多数没有保留，其内的采空及积水、积气情况不得而知。据统计，不向地面排水的煤矿占一定比例，加上停采后多年来的涌水积累，造成这些矿井内古空区、采空区大量积水。资源整合、兼并重组后的矿井，大多进行了改扩建，主采煤层之上的采空区情况未知，新的井巷工程布置在未知区域，当接近或揭露其中积水时，隐患较大、危害难测。

经煤矿企业兼并重组整合后的煤矿，或多或少的包含了古空区和采空区，矿区内存在一定量的积水，但因资料缺失，积水的位置、范围、水量不清。根据水文地质类型划分就高不就低的原则，煤矿全部按复杂级以上水文地质类型管理。根据日常统计，各煤矿采矿证批采煤层不只一层，皆属煤层群开采。开采下部煤层时，如果其导水裂隙带大于同上部煤层间距或有导水断层存在，上部煤层老空积水对主采煤层就有较大威胁。同一煤层内，在资源整合重新设计进行采掘时，工作面巷道也会相当程度地接近采空区或因老空区不清而意外透老空区，都对采掘工作危胁较大。

2 调查分析老空积水

2.1 补充调查工作

当煤矿企业现有水文地质资料不能满足安全生产的需要，不能为煤矿安全生产提供真实可靠依据时，应对存在的问题进行专项水文地质补充调查。依据下属煤矿资源整合的现状及关闭井、古空区大量存在的事实，现有水文地质资料有欠缺，公司要求各煤矿企业进行补充水文地质调查，要用调查成果报告指导生产建设。

补充调查就是水文地质地面调查，应做好以下工作：调查收集地貌地质情况、调查地面岩溶情况、调查古井老窑情况、调查周边矿井情况、收集水文资料、调查研究生产矿井水文情况、调查收集地表水体情况、调查井泉情况。这是项经常性的工作，是水文地质资料的不断补充、更新和完善。。

2.2 加强现场工作

对于井下采掘工作面，要每天巡视检查、问询涌水变化情况，按时做好记录，并进行前后对比。在工作面掘进、回采期间，要做好涌水量的观测，要详细记录突水时间、地点、确切位置，出水层位、岩性、厚度，出水形式，围岩破坏情况等，并测定涌水量、水温、水质、含砂量等。同时，应当观测附近的出水点和观测孔涌水量及水位的变化，并分析突水原因。各主要突水点可以作为动态观测点进行系统观测，并编制卡片，附平面图和素描图。发现水患险情，及时发出水害通知单，并报告矿调度室，通知可能受水害威胁地点的人员撤到安全地点。

2.3 全面分析老空积水

老空积水分为：同煤层老空水和上、下煤层老空积水。

1）同一煤层回采后形成的采空区，要根据以往采掘时保留下的采掘技术资料、水文资料进行综合分析。搞清工作面的边界和巷道的标高，如果局部存在低洼处或老硐、废巷，要针对性地进行重点分析。根据采掘工程平面图的巷道标高，标明积水区，计算积水量的大小，分析评估动水补给情况，在图纸上外推一定距离作为探水警戒线。当井下采掘工程接近积水区警戒线时，就要及时制定探放水措施，积极进行探放水工作。

2）不同煤层的采空区，要搞好上、下层位对照，上、下煤层积水区在主采煤层上的投影，水位标高，从而分析影响范围，采取一定的外展角度后，外推一定距离作为探水警戒线。调查分析断层、陷落柱等地质构造导通不同层位采空区积水后，对采掘工程、开拓井巷工程的影响，要采取有效措施进行探放水。

3）老空水赋存于地下，难以探明，其水量值较难取得，可采用采空区体积作为积水量，即按

式中：V为积水量，m3；L为积水区长度，m；D为积水区宽度最大值，m；M为采高，m；K为充水系数，0.15～0.4。

对灵石煤矿回采工作面进行统计，计算所得数值与真实数据比较，如表1所示。采取的充水系数与实际有出入、采空面积的计算，都造成了两者之间的差异，特别是充水系数影响较大，以往不同的采掘情况，系数变化也较大。

表1 计算积水量与实际水量比较

3 探放老空积水

采掘作业过程中，应对水患时刻保持清醒，根据以往资料，要搞清楚可能存在积水区域的范围，当井巷工程、采掘作业到警戒线时，必须进行探放水，以保证施工作业安全。

3.1 做好探放水设计

做探放水设计时，应该采用小比例图纸，尽量使探放水区域资料清晰、准确，从而保证探放水设计的准确。采掘工程多半在煤层中开展，当布置探水孔时，应考虑煤壁的承受水压能力，周围空间的支护状况，只有在围岩有足够承压能力、且支护良好的条件下，才可进行钻孔探水。一组探放水钻孔应覆盖可能存在积水的区域，根据地质资料，钻孔应探向积水区的最低高程处，以便更好地探放水。由于条件限制不能一步到位时，应从边缘地带做起，先探放、后掘进，循序渐进，关键是保持足够的超前距，直到存在积水的区域全部探放完毕。

3.2 探放水工作要求

探放水过程中，钻孔的方向，在很大程度上影响了探放水的准确性；所以钻孔施工中，要严格按探放水设计进行准确钻进。当探水区域积水区水压大于0.1 MPa时，要在穿透积水区前适时安装好控制水流的闸阀，以便出水后能控制放水量。在以往工作记录中，单一钻孔出水速度达到过100 m3/h，这对工作面排水设备的排水能力和巷道煤岩体的抗冲刷性能有较大考验，因此要控制放水速度以保证探放水工作安全。

3.3 探放水的总量分析预测

进行探放水工作时，应尽量保持连续运转，以避免停工后积水水压透过裂隙对煤壁等隔水体产生破坏性冲刷，增加突水隐患。当发现钻孔放水不畅时，要经常用钻机进行清理扫孔，尽量放尽积水，避免积水已放完的假像，使其成为隐患。水量监测是放水工作的重要部分，通过对水量的观测，可以判断放水进程、积水是否放净。采用放水期间水量观测成果，计算总放水量，预计积水量及动水补给量，以确定是否放净积水。计算式为：放出积水量=总放水量－动水补给量×放水时间。

4 完善排水系统

为保障探放水工作安全，应建立完善的排水系统。考虑到整个矿井排水系统的通过能力，探放水区域可考虑适当增加排水管路、排水泵，增大排水能力，并在通往地面的排水线路上不存在瓶颈，保证整个矿井排水通路畅通。也可考虑泄水工程，在受采空积水影响的工作面，采用泄水巷和泄水钻孔相结合的方式，使采空积水得到排泄，达到了防治水的目的，却未使用任何排水设施，减少防治水工作对生产的影响，同时保障人身安全。完善的排水系统，可保证探放水期间能顺利排水，提高放水效率，保障探放水作业安全。