萬年礦受采空水威脅工作面的防治水研究與應(yīng)用

王金杰 趙冬雪

冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司萬年礦 河北省 056302

摘要：本文介紹了冀中能源峰峰集團(tuán)萬年礦防治采空水的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了探、放、排采空水的方法。

關(guān)鍵詞：采空區(qū)積水；突水征兆；探放水；防治水

1、前言

在煤礦生產(chǎn)中，由于工作面的布置、頂?shù)装宓膸r性特征及涌水等因素，在采空區(qū)或廢巷有可能存在不同形式的積水，一旦巷道接近或揭露這些積水，就有可能發(fā)生災(zāi)難性事故。

萬年礦井田位于太行山東麓中段，西以磁山為屏，東以鼓山為嶂。屬于丘陵地區(qū)，地形起伏不大，地表為第四系地層廣泛覆蓋，僅有零星基巖露頭。井田內(nèi)沖溝發(fā)育，多呈“V”字型，有10條沖溝分布在南洺河?xùn)|岸，鼓山西麓，其走向多為NWW向，切割深度20m～30m之間，僅有1條沖溝，發(fā)育在南洺河西岸，走向EW，切割深度20m左右，區(qū)內(nèi)地面標(biāo)高在200～330m，南高北低。東部地表西傾，西部地表東傾，中間低洼地帶為南洺河河床。我礦隨著采掘活動(dòng)的開展，采空區(qū)面積不斷加大，開采深度不斷增加，使采空區(qū)積水情況更加復(fù)雜，采空水害逐步成為礦井主要水害類型。因此，又必要進(jìn)一步加大對采空水的防治力度。

2、采空水分析

2.1 加強(qiáng)現(xiàn)場水文地質(zhì)工作

做好日常巡視、調(diào)查、記錄。在工作面回采期間要做好涌水量的觀測，要詳細(xì)記錄出水時(shí)間、大小、位置、出水形式及出水水源等。

2.2 做好內(nèi)業(yè)填圖工作

每個(gè)工作面從掘進(jìn)開始至回采結(jié)束，都要有水文地質(zhì)資料調(diào)查記錄，把每次從現(xiàn)場收集到的資料詳細(xì)、準(zhǔn)確、及時(shí)地填繪到采掘工程圖上。

2.3 采空水分析及水量預(yù)測

對于工作面回采后形成的采空區(qū)，要根據(jù)掘進(jìn)、回采時(shí)收集到的水文資料進(jìn)行綜合分析，認(rèn)真核實(shí)好工作面的邊界和巷道的標(biāo)高，特別是局部存在低洼處或車房、硐室要重點(diǎn)分析。根據(jù)巷道標(biāo)高在圖紙上標(biāo)明積水區(qū)的范圍，并計(jì)算積水量的大小及動(dòng)水補(bǔ)給情況，并外推一定距離作為探水警戒線，在各種圖紙上標(biāo)明，當(dāng)有巷道接近該積水區(qū)警戒線時(shí)，就要及時(shí)提出探放水建議，進(jìn)行探放水工作。采空水量預(yù)計(jì)比較困難，一般可按采空區(qū)體積計(jì)算。

V=K×L×S×M÷2

式中V-----積水量，m3

L-----積水區(qū)長度，m

D-----積水區(qū)寬帶最大值，m

M-----采高，m

K------充水系統(tǒng)，0.15-0.4

式中采空區(qū)裂隙率即充水系數(shù)隨著采空區(qū)形成時(shí)間不同而不同。

3、采空水的探放

對于存在積水可能的區(qū)域，當(dāng)巷道掘進(jìn)接近到警戒線前，為保證施工安全，必須進(jìn)行探放水。

3.1 探放水工程質(zhì)量

在探放水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)有該區(qū)域準(zhǔn)確的局部放大圖，以保證探放水設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確。鉆孔的開孔層位應(yīng)選擇在完整巖石中。探放水設(shè)計(jì)的鉆孔應(yīng)成組布置，盡可能地一次性打透積水區(qū)的最佳點(diǎn)，由于工程限制不能一次打透時(shí)，必須從前部探起，邊探邊掘進(jìn)，保持足夠的超前距，直至威脅解除。

3.2 探放水工程質(zhì)量

在鉆探施工中必須保證鉆孔的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。為保證鉆孔的精度，開孔的位置、方位必須由測量掛線給定，切實(shí)把好開孔關(guān)。還要根據(jù)積水區(qū)水壓的大小安設(shè)足夠的孔口管，并做好耐壓試驗(yàn)。在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)采用加長巖芯管進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)，以保證鉆孔的精度。對于探放水壓大于0.1MPa的積水區(qū)，在透積水區(qū)前安裝好控水裝置，以便出水后能控制放水量。在實(shí)際工作中，單孔最大水量達(dá)到1.0m3/min，這對排水和巷道的沖刷都構(gòu)成一定的威脅，因此，必須對放水量有所控制。

3.3 探放水量的分析

探放水工作原則上要連接，并經(jīng)常地用鉆進(jìn)進(jìn)行攪動(dòng)掃孔，使放水通道更加暢通，以免出現(xiàn)堵孔，重新生成積水。在放水期間要隨時(shí)監(jiān)測水量，最后計(jì)算總的放水量，預(yù)計(jì)積水量及動(dòng)水補(bǔ)給量，以確定是否放凈靜水，其計(jì)算方法為：

放出積水量=總放量-動(dòng)水補(bǔ)給量×放水時(shí)間

3、排水系統(tǒng)的完善

完善排水系統(tǒng)，保證排水通路暢通，一方面是為了保證探放水期間能順利排水，不致因排水能力不足影響放水效率和安全；另一方面就是當(dāng)采空區(qū)存在動(dòng)水補(bǔ)給時(shí)，采面回采后動(dòng)水進(jìn)入工作面，能使水順利排出，不致于對采面的回采造成影響。除了增加排水管路和排水泵，保證足夠的排水能力外，應(yīng)盡可能優(yōu)先考慮做一些泄水工程。

4、開展技術(shù)培訓(xùn)，提高工人防治水害技能

采空區(qū)突水，一般都有征兆。要廣泛開展水害防治技術(shù)培訓(xùn)，使井下從業(yè)人員識別突水征兆；在發(fā)生突水征兆時(shí)，能及時(shí)撤退，避免災(zāi)害發(fā)生；掌握探放水操作技能。按照探放水設(shè)計(jì)及措施要求施工，做好采空水的探放工作。