采后充填与"一通三防"及水害防治的探讨

何泽林

摘 要：传统的采煤工作面上隅角瓦斯治理是通过高位钻场施工高位抽采钻孔，需要在风巷施工多个高位钻场，施工大量的钻孔，且钻孔利用率低，钻孔施工结束后还需将钻场进行充填封闭，工程施工频繁、工序多、效率低、成本高、安全威胁大。定向钻进技术可有效取代高位抽采钻孔，该工艺是通过在风巷顶板钻场施工长距离一次贯穿工作面顶板定向水平发散钻孔，替代本煤层高位钻孔；另一方面通过主孔垂直向上发散，替代上邻近层拦截钻孔，实现了"一孔多用、一孔多抽"。该工艺相比高位钻孔效率高、成本低、工序少、安全威胁小，开辟了淮北矿区"一通三防"灾害防治新途径。

关键词：安全高效 一通三防 瓦斯治理 灾害防治

前言

凉山州益门煤矿位于凉山州会理县益门镇北东3km处，矿区位于横断山脉中断东缘，山岭水系多呈南北向展布，外围山峦重叠，矿区呈狭长带状分布，属高、中山深切割侵蚀、剥蚀构造地形地貌，沿益门河两岸多属断层形成的单面山。矿区水量随季节变化较大，雨季汇集各支流水量后，水势凶猛。矿区近似亚热带气候。益门煤矿采煤历史较长，经过数十年的开采，在王家坪、老山坪井田和核桃湾矿段分别形成规模不等的塌陷区，易于发生泥石流和雨水灌入井下，同时也为矿井漏风和煤层自然发火创造力了条件。益门煤矿属低瓦斯矿井，煤层自燃倾向性等级为Ⅱ及（自燃），煤尘均具有爆炸危险性。因此，采后充填成为了矿井“一通三防”和水害防治至关重要措施之一。益门煤矿在研究、探索和应用采后充填在“一通三防”和水害防治中取得了有效成果。

一、采后塌陷区的形成

1、地质构造特征

凉山州益门煤矿矿区位于益门复背斜东翼，被震旦系、寒武系组成群山包围，地层走向北东20°，倾角一般为50°～75°，受构造影响，断层发育。煤层倾向、倾角、厚度变化相对较大。

2、煤层及煤质

本区含煤地层为白果湾组，厚442.6m，含煤16层，自上而下编为C1至C16煤层，各煤层延展1000～6300m，總厚一般为50.32～83.87m。单煤层较少，多为复煤层。

各煤层顶底板岩性较相似，但各层纵横岩相迅速变薄，缺乏标志层，常为厚薄不等的石英细砂岩、粉砂岩、钙质与砂质粘土岩交错互层。

益门煤矿采用平硐斜井综合开拓，中央边界式抽出式通风。采用水平分段煤皮假顶悬移顶梁放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板，回采工作面采用U型通风。

3、采后塌陷区的形成

由于煤层为急倾斜厚煤层，在开采过程中通过放顶煤，工作面后部（采空区）顶板垮落在地表形成明显的塌陷区显现。

二、塌陷区对通风、瓦斯、煤层自燃及水害的影响

在塌陷区未进行及时地表充填的情况下，由于工作面后部（采空区）充填不实，会形成漏风通道和灌水坑道，从而引发外部漏风、遗煤自燃和工作面灌水等事故。

过去由于回采工作面地表塌陷区未及时充填造成漏风，使矿井总回风量和总进风量相差800m3/min，外部漏风率高达14.8%，严重降低了矿井有效风量率。其二，由于漏风的存在，使回采工作面后部（采空区）遗煤氧化发热，造成工作面气雾浓度极大，温度超过34℃，能见度很低，安全生产条件恶化，直至停产。其三，在回采工作面遇地质构造带，瓦斯含量增大时，由于工作面后部（采空区）充填不实，形成瓦斯积存空间，随工作面的推进，空区遗煤和矸渣会垮落，向工作面突然闪出积存瓦斯，从而使工作面瓦斯突然增大，甚至超限，严重威胁安全生产。另外，由于地表形成了塌陷区，形成人畜不安全，特别在雨季造成采空区灌水，严重威胁安全生产。

三、采后充填的原理及效果

为了保证益门煤矿正常安全生产，保护国家财产和矿工生命安全，益门煤矿带领全体工程技术人员群策群力，努力攻关，最后达成实施实时塌陷区充填工艺，隔断矿井漏风、灌水通道，防止回采工作面后部（采空区）发生大量漏风、遗煤自燃、瓦斯闪出和灌水等隐患和瓦斯水害重大事故。通过建立专职机构、配备专业人员和设备，开展实时充填塌陷区工艺，至今益门煤矿外部漏风降到了2.78%，工作面瓦斯超限得到有效控制，遗煤自燃现象基本消除，再加上采区综合防治水措施，防止了矿井突水、灌水等水害事故，保证了矿工的生命安全，实现了安全生产2335天（至发稿之日）。

四、结束语

低瓦斯矿井瓦斯管理方法手段单一，人们瓦斯管理思想麻痹，侥幸心理严重，瓦斯爆炸事故比例高。采空区漏风给工作面瓦斯管理带来了很大难度，也为遗煤自燃创造了条件，更为矿井突水、灌水带来了极大隐患，地表塌陷区的实时充填有效解决了益门煤矿的困惑，这虽然不是什么太新鲜的技术，但对益门煤矿瓦斯水害防治工作确是一种有效的工艺创新。在此，向曾经支持此项工作的上级主管部门和全体辛勤付出的工程技术人员、矿工兄弟们表示衷心的感谢！

参考文献：

[1]李建民，充填开采与煤矿安全的关系，《山东煤炭科技》 ， 2010 （1） ：1-1

[2]鲁文龙 ， 刘杰，定向钻进技术开辟淮北矿区“一通三防”灾害防治新途径，《技术与市场》 ， 2017 ， 24 （9） ：69-69