煤矿井下老空水的防治技术研究

王凯WANG Kai

（河北省邯郸市孙庄采矿公司，邯郸 056200）

（Sunzhuang Mining Company in Handan of Hebei Province，Handan 056200，China）

0 引言

老空水是矿井水灾事故的主要原因。一般来说，老空水的水压很大，具有很强的破坏性。而且老空水的水质酸度较大，水味发涩，对煤矿井下的金属设备具有较强的腐蚀作用，还往往伴有有毒气体涌出，严重威胁煤矿生产安全。一旦发生透水事故，不仅要增加采矿成本、拖延采矿进度，还会危害到矿工的生命安全，造成严重的人员伤亡事故。所以，如何有效铲除煤矿生产中的这颗定时炸弹，成为了当前维护煤矿安全工作的重中之重。

1 老空水的特点

①煤矿开采过程中，常常会形成一些采空区。一般来说，老空水的问题与采空区的范围和形状有密切关联，它们往往大量聚积在采空区的底部位置，一旦溃出，将会来势汹汹，具有极强的冲击力和破坏力。②通常情况下，老空水以静储水为主要形态，水量从几十方到几百万立方不等，水量多压力大且不易察觉。严重时能够瞬间摧毁矿井，对矿工的人身安全具有极大威胁。③发生突水事故时，往往会伴有大量二氧化碳、硫化氢等有毒有害气体析出，还会在水中夹带各种石块和煤料，极具危险性。④老空水的水质差，常常伴有酸涩的味道，不能饮用。不仅如此，水中的酸性物质对矿井中的金属物质具有极强的腐蚀作用，对机械设备具有破坏性。

2 导致老空水发生的原因

2.1 私人小煤窑积水 煤矿是国有资源，它的采集工作必须要经过国家审批，但由于煤矿利润极高，使得许多民间的私人小煤窑在不经过国家审批的情况下私自开工，以获取暴利。这样的私人小煤窑在民间有很多，即使国家出台了明文规定，禁止私人煤矿的开采，但在巨大利润的推动下，仍旧屡禁不止。它们严重损害了煤矿资源的完整性，破坏了国家煤矿开采中预留出的防水岩柱，还留下了许多采空区，为形成老空水水害事故创造了条件，给国有煤矿开采工作埋下了隐患。

2.2 导水断层 一般来说，煤矿井中的含水层由大气降水补给水量，由石灰岩和裂隙砂岩间隔开来，在不受到外力作用情况下不会对煤矿开采工作造成影响。但是，一旦出现强烈的地壳运动时，岩层容易发生断裂，这些原本积聚在隔水层中的地下水会瞬间喷涌而出，轻则影响煤矿开采工作的进度，提高开采成本，重则会造成人员伤亡事故。

2.3 矿井中的隔水岩柱承压不足 正规的国家煤矿开采工作进行之前都会先规划出防隔水岩柱，为后期的正式开采工作打下基础。但是，有些煤矿由于对地质勘测不准或设计隔水岩柱时没有考虑到实际情况，使得设计不合理，隔水岩柱起不到应有的隔水效果，依旧会造成突水事故。

3 煤矿井下老空水防治技术

3.1 做好地质调查勘探工作

3.1.1 搜集矿区的气象资料 工作人员在矿区开采前要想做好地质调查勘探工作，就必须要搜集相关资料。通过各种渠道充分了解矿区的降水量、蒸发量、气候条件、气温气压、相对湿度等会对采矿工作造成影响的气象资料，以此为依据，制定相应的防治措施。结合实际情况，设计出能够有效防治老空水问题的方案，将其对煤矿安全生产的威胁降到最低。

3.1.2 事先勘探矿区的地质地貌特征 工作人员在矿区开采之前还应该对矿区周边环境有一个初步的了解。需要组织专业的调查小组，对矿区周边的地质地貌情况作一个详细的记录，收集由地下水活动诱发的地貌变化，熔岩地貌形态等地貌特征；查明矿区周边岩层的岩质、岩层厚度和富水性等情况，充分了解岩层中含水层和隔水层的岩性；调查出那一片区域地下水的流向和补排方式，为后期矿井开采工作打下坚实的基础。

3.2 做好地面水文地质条件调查工作 在矿井开采前期除了要做好地质调查勘测工作之外，还要做好地表水文地质条件调查工作。工作人员要进一步对矿区周边的河流、湖泊、山塘、人工湖、水库等各种地表水体进行相关调查工作。着重了解到这些地表水体的水位大小、汛期和干涸期、流量大小、积水程度、水体含沙量大小、水质优劣等情况。定期为可能出现渗透的地表水水域进行监控测量，随时掌握它的渗透量，便于制定防控方案，以免引发大规模的突水事故。还要加强对古井老窖和周边矿井的调查研究工作，充分了解古井老窖的基本信息，如：地理位置、停采原因、开采层位、充排水情况等，尽量全面搜集以往水害的观测资料，做到心中有数。

3.3 合理规划防隔水岩柱 在进行老空水防治工作中，合理规划防隔水岩柱是关系到防治效果的重要环节。在此过程中需要注意以下问题：①矿井开采巷道在水淹区之下进行掘进工作时，与水体间要时刻保持高于巷道高度十倍以上的安全距离。②在对水淹区以下区域或私人小煤窑积水区水位下的某一段煤层进行挖掘开采工作时，如果已经提前知晓积水区的水位界限，则可以直接通过公式（1）（在已知积水区水位线时确定防隔水岩层尺寸的计算公式）进行防隔水岩柱的尺寸规划工作。

公式（1）中“L”表示煤（岩）柱的预设宽度，单位m；“K”表示煤（岩）柱的安全系数等级，一般取值2～5；“M”表示该地段煤层的厚度，单位m；“P”表示该积水区的水头压力，单位MPa；Kp 表示该地区煤层中煤的抗拉强度，单位MPa。

3.4 用专业设备探放水 在煤矿的开采过程中，如若对某一地段存在疑虑，就必须要使用专业的探放设备和具有较高技术、经验水平的技术人员进行老空水的探放工作。在此期间必须要遵循以下原则以确保施工安全：①发现问题不拖延，永绝后患。工作人员发现矿井中的某一地段存在老空水问题后，必须及时采取措施，对该地段进行调查勘测，如若发现险情地段不在河沟或重要建筑物下方，则应该将此地段的积水尽快安全排出。以铲除威胁矿井安全的一切不利因素，永绝后患。②先隔离、降压，后进行老空水探放工作。在采矿过程中遇到老空水地段，不能盲目地进行探放工作。应该先充分了解该地段的积水是否长期有降水补给。如若该地段常年具有大量降水补给，出于降低工程成本和工期考虑，应该尽可能隔断补给水量，以降低工程难度，尽快解决险情，使开采工作得以顺利进行。在发现老空区水压高时，应该先从顶部凿出一个出水口，降低积水区的水压，以保探放工作的安全。

4 结束语

综上所述，煤矿井下老空水问题一直是影响煤矿安全生产的关键问题。老空水的水质酸度较大，水味发涩，对煤矿井下的金属设备具有较强的腐蚀作用，还往往伴有有毒气体涌出，具有极强的破坏性。为了保证矿井生产能够安全、顺利进行、减少突水事故的发生，就必须在开采前要做好地质调查勘探工作和地面水文地质条件调查工作，搜集矿区的气象资料，勘探矿区的地质地貌特征；遵循原则合理规划防隔水岩柱、用专业设备进行老空区探放水工作，最大程度上铲除煤矿生产安全中隐患，以达到保障工程进度、节约成本、维护矿井下工作人员人身安全的目的。

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