采后充填與"一通三防"及水害防治的探討

何澤林

摘 要：傳統(tǒng)的采煤工作面上隅角瓦斯治理是通過高位鉆場施工高位抽采鉆孔，需要在風(fēng)巷施工多個高位鉆場，施工大量的鉆孔，且鉆孔利用率低，鉆孔施工結(jié)束后還需將鉆場進行充填封閉，工程施工頻繁、工序多、效率低、成本高、安全威脅大。定向鉆進技術(shù)可有效取代高位抽采鉆孔，該工藝是通過在風(fēng)巷頂板鉆場施工長距離一次貫穿工作面頂板定向水平發(fā)散鉆孔，替代本煤層高位鉆孔；另一方面通過主孔垂直向上發(fā)散，替代上鄰近層攔截鉆孔，實現(xiàn)了"一孔多用、一孔多抽"。該工藝相比高位鉆孔效率高、成本低、工序少、安全威脅小，開辟了淮北礦區(qū)"一通三防"災(zāi)害防治新途徑。

關(guān)鍵詞：安全高效 一通三防 瓦斯治理 災(zāi)害防治

前言

涼山州益門煤礦位于涼山州會理縣益門鎮(zhèn)北東3km處，礦區(qū)位于橫斷山脈中斷東緣，山嶺水系多呈南北向展布，外圍山巒重疊，礦區(qū)呈狹長帶狀分布，屬高、中山深切割侵蝕、剝蝕構(gòu)造地形地貌，沿益門河兩岸多屬斷層形成的單面山。礦區(qū)水量隨季節(jié)變化較大，雨季匯集各支流水量后，水勢兇猛。礦區(qū)近似亞熱帶氣候。益門煤礦采煤歷史較長，經(jīng)過數(shù)十年的開采，在王家坪、老山坪井田和核桃灣礦段分別形成規(guī)模不等的塌陷區(qū)，易于發(fā)生泥石流和雨水灌入井下，同時也為礦井漏風(fēng)和煤層自然發(fā)火創(chuàng)造力了條件。益門煤礦屬低瓦斯礦井，煤層自燃傾向性等級為Ⅱ及（自燃），煤塵均具有爆炸危險性。因此，采后充填成為了礦井“一通三防”和水害防治至關(guān)重要措施之一。益門煤礦在研究、探索和應(yīng)用采后充填在“一通三防”和水害防治中取得了有效成果。

一、采后塌陷區(qū)的形成

1、地質(zhì)構(gòu)造特征

涼山州益門煤礦礦區(qū)位于益門復(fù)背斜東翼，被震旦系、寒武系組成群山包圍，地層走向北東20°，傾角一般為50°～75°，受構(gòu)造影響，斷層發(fā)育。煤層傾向、傾角、厚度變化相對較大。

2、煤層及煤質(zhì)

本區(qū)含煤地層為白果灣組，厚442.6m，含煤16層，自上而下編為C1至C16煤層，各煤層延展1000～6300m，總厚一般為50.32～83.87m。單煤層較少，多為復(fù)煤層。

各煤層頂?shù)装鍘r性較相似，但各層縱橫巖相迅速變薄，缺乏標志層，常為厚薄不等的石英細砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)與砂質(zhì)粘土巖交錯互層。

益門煤礦采用平硐斜井綜合開拓，中央邊界式抽出式通風(fēng)。采用水平分段煤皮假頂懸移頂梁放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板，回采工作面采用U型通風(fēng)。

3、采后塌陷區(qū)的形成

由于煤層為急傾斜厚煤層，在開采過程中通過放頂煤，工作面后部（采空區(qū)）頂板垮落在地表形成明顯的塌陷區(qū)顯現(xiàn)。

二、塌陷區(qū)對通風(fēng)、瓦斯、煤層自燃及水害的影響

在塌陷區(qū)未進行及時地表充填的情況下，由于工作面后部（采空區(qū)）充填不實，會形成漏風(fēng)通道和灌水坑道，從而引發(fā)外部漏風(fēng)、遺煤自燃和工作面灌水等事故。

過去由于回采工作面地表塌陷區(qū)未及時充填造成漏風(fēng)，使礦井總回風(fēng)量和總進風(fēng)量相差800m3/min，外部漏風(fēng)率高達14.8%，嚴重降低了礦井有效風(fēng)量率。其二，由于漏風(fēng)的存在，使回采工作面后部（采空區(qū)）遺煤氧化發(fā)熱，造成工作面氣霧濃度極大，溫度超過34℃，能見度很低，安全生產(chǎn)條件惡化，直至停產(chǎn)。其三，在回采工作面遇地質(zhì)構(gòu)造帶，瓦斯含量增大時，由于工作面后部（采空區(qū)）充填不實，形成瓦斯積存空間，隨工作面的推進，空區(qū)遺煤和矸渣會垮落，向工作面突然閃出積存瓦斯，從而使工作面瓦斯突然增大，甚至超限，嚴重威脅安全生產(chǎn)。另外，由于地表形成了塌陷區(qū)，形成人畜不安全，特別在雨季造成采空區(qū)灌水，嚴重威脅安全生產(chǎn)。

三、采后充填的原理及效果

為了保證益門煤礦正常安全生產(chǎn)，保護國家財產(chǎn)和礦工生命安全，益門煤礦帶領(lǐng)全體工程技術(shù)人員群策群力，努力攻關(guān)，最后達成實施實時塌陷區(qū)充填工藝，隔斷礦井漏風(fēng)、灌水通道，防止回采工作面后部（采空區(qū)）發(fā)生大量漏風(fēng)、遺煤自燃、瓦斯閃出和灌水等隱患和瓦斯水害重大事故。通過建立專職機構(gòu)、配備專業(yè)人員和設(shè)備，開展實時充填塌陷區(qū)工藝，至今益門煤礦外部漏風(fēng)降到了2.78%，工作面瓦斯超限得到有效控制，遺煤自燃現(xiàn)象基本消除，再加上采區(qū)綜合防治水措施，防止了礦井突水、灌水等水害事故，保證了礦工的生命安全，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)2335天（至發(fā)稿之日）。

四、結(jié)束語

低瓦斯礦井瓦斯管理方法手段單一，人們瓦斯管理思想麻痹，僥幸心理嚴重，瓦斯爆炸事故比例高。采空區(qū)漏風(fēng)給工作面瓦斯管理帶來了很大難度，也為遺煤自燃創(chuàng)造了條件，更為礦井突水、灌水帶來了極大隱患，地表塌陷區(qū)的實時充填有效解決了益門煤礦的困惑，這雖然不是什么太新鮮的技術(shù)，但對益門煤礦瓦斯水害防治工作確是一種有效的工藝創(chuàng)新。在此，向曾經(jīng)支持此項工作的上級主管部門和全體辛勤付出的工程技術(shù)人員、礦工兄弟們表示衷心的感謝！

參考文獻：

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[2]魯文龍 ， 劉杰，定向鉆進技術(shù)開辟淮北礦區(qū)“一通三防”災(zāi)害防治新途徑，《技術(shù)與市場》 ， 2017 ， 24 （9） ：69-69