煤礦防治水技術(shù)措施研究

田永勝

摘要：煤礦水害是礦井建設(shè)與生產(chǎn)過程中的重大自然災(zāi)害之一，如果治理不到位不但會影響正常生產(chǎn)，而且還會造成財產(chǎn)損失和人員傷亡。以重慶龍池煤礦作為研究對象，分析了礦井的充水因素，并采取了相應(yīng)的防治水措施來保證煤礦開采工作的順利進行，對煤礦的安全生產(chǎn)提供了強有力的保障。

關(guān)鍵詞：煤礦；防治水；充水因素

中圖分類號：TB文獻標(biāo)識碼：A文章編號：16723198（2015）26028102

1前言

礦井水是指在礦井開拓采掘過程中滲入淋入滴入流入和潰入井巷或工作面的水，當(dāng)?shù)V井的涌水量超過礦井的正常排水能力時，就會造成礦井水泛濫成災(zāi)。據(jù)統(tǒng)計，我國27.5%的礦井都受到各種水災(zāi)的危險。自2000以年，我國煤礦重大特大水害事故次數(shù)超過五百次，礦井突水給我國煤礦的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，研究煤礦充水因素和相關(guān)的防治措施對煤礦的安全生產(chǎn)具有重要的意義。

2礦井概況及區(qū)域水文地質(zhì)條件

2.1礦井概況

重慶龍池煤礦有限責(zé)任公司行政區(qū)劃隸屬彭水縣蘆塘鄉(xiāng)星光村所轄，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力確定為90kt/a。根據(jù)礦井提供的資料，這些礦井為新建礦井，工業(yè)廣場布置在2#拐點以南的糍粑店附近，選擇平硐+暗斜井開拓布置方式。龍池煤礦位于清水溪向斜中部，其北東面與郁江煤礦為界，南西面以蘆塘煤礦為界，淺部以+1100m標(biāo)高為上界，深部以+420m標(biāo)高為開采下界。礦井開采K1煤層，礦區(qū)走向長1750m，開采標(biāo)高+1100～+420m，礦區(qū)面積為4.1212km2。

2.2礦區(qū)水文地質(zhì)條件

礦區(qū)位于清水溪向斜西南端中段，在開采范圍內(nèi)北西翼較陡，南東翼平緩開闊，屬溶丘槽谷中低山地貌，礦區(qū)內(nèi)海拔最高點+1340m，最低點（主平硐口附近）+650m，相對高差690m。本區(qū)可溶巖層廣泛出露，巖溶漏斗、落水洞等較發(fā)育，由于長期的溶蝕作用形成了形態(tài)各異的巖溶地貌景觀。礦區(qū)發(fā)育一條由北東向南西方向的常年性小溪溝—牛洞溪，平時水量較小。礦區(qū)位于侵蝕基準(zhǔn)面之上，地下水的徑流的排泄條件均較好，通過溶洞、暗河及泉的方式直接排入郁江。

3礦井充水因素分析及地質(zhì)類型劃分

3.1礦井充水因素分析

3.1.1大氣降水

大氣降水是礦井充水的補給條件，它通過風(fēng)化裂隙、采空區(qū)塌陷裂隙滲入礦井，對礦井充水有一定影響。

3.1.2地下水

地下水以巖溶水為主，主要接受大氣降水的補給，由于礦區(qū)坡陡，縱向沖溝較發(fā)育，地表徑流條件好，有利于地表水的排泄，少部分補給地下水。因本礦區(qū)位于侵蝕基準(zhǔn)面之上，地下水的徑流的排泄條件均較好，通過溶洞、暗河及泉的方式直接排入郁江，對礦井開采具有有利的一面。

3.1.3地表水

礦井地表無水體，礦區(qū)地形高差大，地表水易于排放，對礦井充水影響不大。

3.1.4老空水

礦井淺部有較大面積的老窯采空區(qū)，有一定積水，是礦井充水因素之一，對煤層開采造成影響。

3.2礦井水文地質(zhì)類型劃分

礦區(qū)煤層之上的三疊系下統(tǒng)大冶組第二段、二疊系上統(tǒng)長興組和吳家坪組第二段及煤層之下的二疊系下統(tǒng)茅口組中厚～厚層狀粉晶灰?guī)r、燧石灰?guī)r等溶蝕裂隙發(fā)育，為灰?guī)r巖溶承壓含水層，并可能發(fā)育有暗河、溶洞、陷落柱、落水洞等，其富水性強、導(dǎo)水性弱，為礦井主要充水因素。礦區(qū)內(nèi)煤礦開采歷史較久，老窯水較豐富，采動易于與之貫通，從而對煤層的開采造成影響，這是礦床充水的又一個主要因素。在開采時，必須留設(shè)足夠的防水煤柱，同時貫徹“有疑必探，先探后掘”的原則。

根據(jù)《重慶龍池煤礦有限責(zé)任公司水文地質(zhì)類型劃分報告》的資料可知，礦井單位涌水量小于0.1L/（s·m）；老空積水分布在開采煤層淺部，由于資料不足，范圍及水量準(zhǔn)確性不高；根據(jù)相鄰蘆塘煤礦礦井涌水量調(diào)查資料，采用水文地質(zhì)比擬法預(yù)計礦井最大涌水量為80m3/h，正常涌水量為40m3/h；礦井目前無突水，采掘工程受水害影響，但不影響礦井安全；礦井防治水工作易于進行。故水文地質(zhì)類型很復(fù)雜。

4防治水的安全技術(shù)措施

4.1掘進期間的防治水措施

根據(jù)礦井水文地質(zhì)調(diào)查資料，礦井井田范圍內(nèi)老窯較多，開采深度不詳，積水情況沒法準(zhǔn)確預(yù)測，且井田范圍內(nèi)巖溶洼地、落水洞、溶蝕滲漏坑等較多，預(yù)計掘進施工遇到積水區(qū)域的可能性較大，但積水量不詳，故掘進過程中必須加強探水工作，確保施工安全。

（1）為保證礦井巷道掘進期間的安全生產(chǎn)，按相關(guān)規(guī)程、文件的要求，采用專業(yè)探水鉆機施工超前探放水鉆孔，進行邊探邊掘。

（2）鉆孔深度根據(jù)施工的情況，煤巷保證超前距離不低于20m保護煤柱，巖巷保證超前距離不低于15m的保護巖柱，探水距離減去超前距為可掘進距離。必須采用專業(yè)探水鉆機打鉆，保證足夠的探水深度和巷道掘進時有足夠的超前距離。

（3）根據(jù)礦井的采掘部署，礦井正在施工+790m東、西回風(fēng)巷，在靠近煤層露頭線區(qū)域施工，而礦區(qū)內(nèi)沿煤層露頭線一帶分布著大小不一，開采深度不一的老窯，老窯分布較多且開采深度不均一，關(guān)閉后的老窯內(nèi)可能有一定量積水，且老窯邊界未準(zhǔn)確圈定。因此+790m回風(fēng)巷在掘進期間要編制專項探放水措施，探明老窯積水情況，防止因情況不清而誤穿老窯積水區(qū)。

4.2工作面回采前的探放水

該礦井為單一煤層開采，工作面布置時由于運輸巷、回風(fēng)巷、切割上山已經(jīng)將所回采的范圍圈定，即走向長壁布置已經(jīng)將回采工作面上、下及左右的一方截斷，框定了回采范圍，故一般而言如回采范圍內(nèi)有積水存在，在巷道里會有淋水或滲水征兆出現(xiàn)。當(dāng)巷道內(nèi)有透水征兆出現(xiàn)時，必須采取處理措施。由于該區(qū)域溶蝕區(qū)較為發(fā)育，故在回采前對工作面進行探水工作對確保回采安全有極其重要的意義。

采煤工作面在可能遇溶蝕區(qū)或老窯積水區(qū)時，需在進行探放水之前，由礦井負(fù)責(zé)水文地質(zhì)的人員作探放水設(shè)計，準(zhǔn)確定位溶蝕區(qū)的位置、范圍及是否積水等。探放水工作必須在工作面開始回采前完成。

4.3地表水的防治

本礦井地表范圍內(nèi)無大的水體和河流，本礦井的主平硐井口布置在當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面之上，不存在雨季發(fā)生淹井的可能。但應(yīng)對所有井口定期進行檢查，清理排水溝。容易積水的地點應(yīng)修筑溝渠，排泄積水。修筑溝渠時應(yīng)避開露頭、裂縫和透水巖層。排到地面的井下水，必須妥善處理，避免倒?jié)B井下。地面裂縫和塌陷地點必須及時填塞。填塞工作，必須有安全措施，防止人員陷入塌陷區(qū)。在雨季，每次降雨時和降雨后，必須派專人檢查礦區(qū)及其附近的地面有無裂縫和老窯陷落等現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)漏水情況，必須及時處理。矸石、爐灰、垃圾等雜物，不得堆放在山洪、河流可能沖刷到的地方，以免沖到工業(yè)場地和建筑物附近或淤塞河道溝渠。

4.4井下排水設(shè)施、設(shè)備的維護

井下各條巷道的水溝等排水設(shè)施必須定期維護、清理，并建立相應(yīng)臺帳，保證其有效過水?dāng)嗝婺軡M足礦井排水的需要。進入下山開采后，礦應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計單位設(shè)計的排水系統(tǒng)及水倉容量進行施工、排水設(shè)備選型等。同時進入下山開采后礦井涌水量將增大，形成水倉后，礦應(yīng)組織人員定期對水倉進行清理，對排水設(shè)備定期進行維護，保證設(shè)備的完好，同時在地面?zhèn)}庫應(yīng)有足夠數(shù)量的備品備件。

4.5留設(shè)防水煤柱

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》的規(guī)定和結(jié)合礦井實際情況，每個水平回采完后，應(yīng)留設(shè)相鄰水平、采區(qū)防水煤柱，防水煤柱的參數(shù)如下：

L=0.5KM

式中：L—防水煤柱寬度，m；M—煤厚或采高，取0.5m；KP—煤的抗張強度，Mpa，KP取1MPa；P—水頭壓力（MPa），取3.16MPa；K——安全系數(shù)，一般取2～5，本方案取5。

經(jīng)計算，L=3.85m，根據(jù)上式，水平、采區(qū)煤柱設(shè)計沿傾向留設(shè)30m的水平或采區(qū)煤柱，各水平上下各留設(shè)15m。

參考文獻

[1]林忠謙.煤礦防治水工作常見問題與對策分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，（3）.

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