高煤公司老空水防治經(jīng)驗(yàn)分析與研究

郜普濤 宋忠亮

（1.中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221008；2.棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 277605；3.棗莊礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司地測處，山東 棗莊 277000）

高煤公司位于濟(jì)寧市微山縣境內(nèi)，隸屬棗礦集團(tuán)，核定生產(chǎn)能力300萬t/a。主采石炭二疊系3上、3下煤層，其中3上煤厚4.8m，3下煤層厚3.5m。1997年投產(chǎn)，初為水力采煤工藝，2000年9月開始采用高檔普采工藝，2003年改為綜采工藝并在西五采區(qū)進(jìn)行了首采面回采。礦井為前進(jìn)式開采布局，采用采區(qū)內(nèi)下行長壁后退式、綜合機(jī)械化采煤方法，全部跨落法管理頂板。因此當(dāng)工作面回采結(jié)束，在面內(nèi)低洼區(qū)形成局部老空積水，對開采下一個(gè)工作面構(gòu)成威脅。高煤公司存在老空水防治難題。

1 高煤公司老空水的特點(diǎn)分析

高煤公司從1997年正式投產(chǎn)以來26項(xiàng)老空水探放工程實(shí)踐情況，期間共施工探放水鉆孔577個(gè)，完成鉆探進(jìn)尺3970.3m，累計(jì)疏放水量542975.2m3。歸納總結(jié)，具有以下特點(diǎn)。

1.1 老空水邊界范圍清晰

高煤公司地處微山湖湖區(qū)，為湖下隱伏式煤田，礦區(qū)及周邊范圍內(nèi)無小煤窯、古井、老窯等威脅，礦井范圍內(nèi)采空區(qū)皆由本礦自身采掘形成，積水主要分布于 1108、1109、3上505、3上508、3下505、3下508、3上510、3上509、3上1109、3上1102、3下509、3上1104等采空區(qū)，由于這些地點(diǎn)測量記錄、巷道素描等資料詳細(xì)清楚，積水邊界可以準(zhǔn)確地計(jì)算，積水范圍清晰明確。

1.2 老空水探放工程量呈增加趨勢

統(tǒng)計(jì)1997年以來高莊煤業(yè)公司的探放水工程，如圖1，2003年以前老空區(qū)積水探放工程數(shù)量比較少，1998年至2002年沒有老空水探放工程，2003年以后開始推廣高檔普采、綜采工藝，隨著礦井開采時(shí)間的延長和開采強(qiáng)度的增加，從此礦井每年都有探放水工程，2007年和2009年探放水工程都多達(dá)4項(xiàng)。1997年～2013年探放水工程數(shù)量、疏放的老空積水水量，均呈增加趨勢，詳見圖1（a）、（d）。

1.3 探放水工期長

西一采區(qū)1108面和1109面探放水從2005年12月27日開鉆至2006年4月11日隱患解除，工期歷時(shí)3個(gè)半月。西五采區(qū)3上510材料巷掘進(jìn)期間探放3上508老空水，從2006年3月27日持續(xù)到8月23日，工期持續(xù)6個(gè)月。3下506切眼探放3下504老空水，從2009年11月2日至2010年5月結(jié)束，工期持續(xù)7個(gè)月,詳見圖1（a～d）。探放水持續(xù)時(shí)間長，工作難度大，防治水人員長期處于加班、熬夜、連續(xù)上班等高強(qiáng)度緊張狀態(tài)，易于產(chǎn)生疲勞感，對探放水工作造成威脅。

2 高煤公司老空水防治管理措施

2.1 加強(qiáng)老空水防治隊(duì)伍建設(shè)

高煤公司水文地質(zhì)條件中等，水害威脅突出，公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視地測隊(duì)伍建設(shè)，設(shè)置了地測防治水專職副總工程師，成立了地質(zhì)測量科，其中地質(zhì)8人，防治水人員3人，測量人員10人，繪圖人員1人。成立了防治水辦公室，設(shè)置在地測科，有主任工程師任老空水防治辦公室主任，成員為防治水人員。

以上人員配置可以確保測量收尺、地質(zhì)素描、礦井制圖等老空水防治基礎(chǔ)工作的質(zhì)量，為老空水防治提供了一個(gè)良好的工作基礎(chǔ)。

2.2 健全老空水防治管理制度

高煤公司建立了以礦長為老空水防治第一責(zé)任人，總工程師負(fù)責(zé)老空水防治技術(shù)工作，包括了地測科、設(shè)計(jì)室、掘進(jìn)科、采煤科、機(jī)電科、通防科、安監(jiān)處、調(diào)度室、鉆機(jī)隊(duì)和生產(chǎn)區(qū)隊(duì)等單位的老空水防治責(zé)任制度，涵蓋老空水隱患排查與閉合、探放水設(shè)計(jì)、審批、探放水工程施工、防排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行、探放水過程中的通訊調(diào)度、安全監(jiān)督與業(yè)務(wù)監(jiān)督以及竣工驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)，構(gòu)成一個(gè)完善的老空水防治制度體系。

圖1 高煤公司歷年老空水探放工程情況統(tǒng)計(jì)圖

2.3 實(shí)行全面的隱患排查

全面的隱患排查包括年排查、月排查、月預(yù)報(bào)、臨時(shí)預(yù)報(bào)、周分析、周檢查、發(fā)放水害通知單和每天通報(bào)采掘進(jìn)尺：（1）按照《煤礦防治水規(guī)定》要求，在每年底對照下一年的采掘計(jì)劃，開展年度防治水隱患排查。在每月20日前后，對照下月采掘計(jì)劃，逐頭逐面開展月度地測防治水隱患排查。（2）每周進(jìn)行一次防治水安全隱患周分析和周總結(jié)。當(dāng)采掘地點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)開展水患補(bǔ)充排查，發(fā)現(xiàn)水患威脅，提供臨時(shí)水害預(yù)報(bào)。每周四開展一次全礦井防治水隱患現(xiàn)場檢查，下周一開展現(xiàn)場復(fù)查。（3）當(dāng)采掘活動接近老空水時(shí)，提前下達(dá)水害通知單，經(jīng)總工程師、副總和掘進(jìn)科、采煤科等簽字后，發(fā)放相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和單位，確保其明確水害威脅，便于提前采取措施。（4）地測科每天早班會由測量組負(fù)責(zé)通報(bào)井下所有采掘地點(diǎn)進(jìn)尺情況，確保防治水人員掌握全礦所有采掘頭面的進(jìn)展情況，明確是否存在水害威脅。

通過全面的隱患排查，實(shí)現(xiàn)了礦井老空水排查無遺漏，防治無盲點(diǎn)。

2.4 強(qiáng)化老空水探放過程管理

高煤公司在老空水探放工作中形成了以隱患排查為起點(diǎn)，以竣工驗(yàn)收為終點(diǎn)，包括探放水工程設(shè)計(jì)、組織、施工、排水、通訊、安監(jiān)的閉合系統(tǒng)，并以日報(bào)、周報(bào)等手段進(jìn)行過程管控，為探放水工作提供有力保障。

下面以1108面和1109面老空積水探放為例說明。

1108面和1109面為西一采區(qū)最低工作面，低于-370m水平，工作面回采后，兩個(gè)采空區(qū)充滿積水，其中1108面積水面積32304m2，積水量為71962m3，積水標(biāo)高為-353.5～ -430.4m，積水深度76.9m；1109面積水面積24156m2，積水量70730m3，積水標(biāo)高為-361.1～ -434.3m，積水深度73.2m。這兩處積水區(qū)積水量大，水頭高度大，施工難度大，對西七膠帶巷和西七軌道巷掘進(jìn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，于2004年11月份經(jīng)隱患排查查出。公司成立了探放水領(lǐng)導(dǎo)小組，具體負(fù)責(zé)探放水協(xié)調(diào)工作，強(qiáng)化了探放水領(lǐng)導(dǎo)與組織工作。

地測科提前一個(gè)月編制了《西一采區(qū)1108面和1109面老空積水探放鉆孔設(shè)計(jì)》，設(shè)計(jì)中確立了分步探放水方案，詳細(xì)明確了探放水鉆場與鉆孔布置、鉆機(jī)選型和固定、孔口管的結(jié)構(gòu)、埋設(shè)、固定方法、打壓試驗(yàn)方法、施工工序、施工組織和工期、通風(fēng)、供水、排水和通訊方案，以及探放水材料消耗列表，施工組織中特別明確采用2班制，每班工作8h，每班隊(duì)長1人，技術(shù)員1人，材料員1人，維修加鑲焊1人，鉆工5人，共14人。設(shè)計(jì)經(jīng)相關(guān)職能科室、地測副總、總工程師審批，與探放水工程進(jìn)度日報(bào)、周報(bào)制度一起下發(fā)傳達(dá)至每位探放人員和地測人員學(xué)習(xí)。

探放水工作共歷時(shí)3個(gè)半月，分三階段共施工鉆孔8個(gè)，鉆探進(jìn)尺269m，放出積水76396.8m3，累計(jì)發(fā)放探放水日報(bào)表43份，周報(bào)表10份，確保了探放水工程順利開展。

2.5 建立嚴(yán)格的“允許掘進(jìn)”的制度

《煤礦防治水規(guī)定》要求煤層中探放老空水需留設(shè)30m煤柱，但由于沿空掘進(jìn)探放水過程中皆為下山探放水，不具備留設(shè)30m煤柱的條件，或者說留設(shè)30m后，根本就放不出積水。鑒于這種現(xiàn)實(shí)，目前國內(nèi)多數(shù)礦井采用無水壓的沿空掘進(jìn)“探-放-掘”循環(huán)的探放水方法。

但采用“探-放-掘”循環(huán)的方法，最大的安全隱患點(diǎn)在于生產(chǎn)掘進(jìn)區(qū)隊(duì)為追求進(jìn)尺而冒險(xiǎn)掘進(jìn)。高煤公司針對這種情形，建立了嚴(yán)格的探放水“允許掘進(jìn)”通知單制度，每天由地測科根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測和分析結(jié)果向生產(chǎn)區(qū)隊(duì)下發(fā)“允許掘進(jìn)”通知單，生產(chǎn)區(qū)隊(duì)根據(jù)通知單規(guī)定的距離掘進(jìn)，一旦超過允許掘進(jìn)距離，地測科下達(dá)停頭通知單，并根據(jù)規(guī)定對工區(qū)進(jìn)行處罰。

2.6 深抓水害防治邊緣管理，做好“三項(xiàng)工程”

根據(jù)公司以往防治水經(jīng)驗(yàn)，老空水害的排查與探放是老空水防治的中心工作，但只做好這些仍不能保障老空水防治安全，還需要做好邊緣管理。零星工程施工、沿空掘進(jìn)采空區(qū)鉆探、防滅火灌漿通報(bào)是老空水防治的邊緣管理“三項(xiàng)工程”。

（1）規(guī)范沿空掘進(jìn)零星工程施工

沿空零星工程施工地點(diǎn)靠近采空區(qū)，煤（巖）體破碎，施工活動易透采空區(qū)，引發(fā)防治水和氣體事故，具有巨大的安全隱患。公司制定了零星工程施工管理規(guī)定。所有沿空零星工程，須嚴(yán)格執(zhí)行“一工程，一設(shè)計(jì)，一審批”制度，將審批后的設(shè)計(jì)向地測科提交一份，經(jīng)地測科確認(rèn)安全后方可施工。沿空零星工程施工區(qū)隊(duì)?wèi)?yīng)在工程施工完畢當(dāng)天內(nèi)通知地測科。地測科收到通知后1d內(nèi)到現(xiàn)場進(jìn)行測定，并及時(shí)上圖。

（2）開展沿空掘進(jìn)鉆探，防治因采空區(qū)局部冒落不均引起的積水

采空區(qū)局部冒落不均可能引起局部積水，對巷道掘進(jìn)構(gòu)成威脅。因此，公司在沿空掘進(jìn)過程中堅(jiān)持每隔50m向采空區(qū)施工一個(gè)鉆孔，探測采空區(qū)情況，如果發(fā)現(xiàn)有局部積水，則制定探放水方案，開展探放水工作。

（3）實(shí)行防滅火灌漿周報(bào)制度

防滅火灌漿在一定條件下積存后，會造成較為嚴(yán)重的潰水事故。高煤公司實(shí)行防滅火灌漿周報(bào)制度，規(guī)定通防科每周向地測科提供一次數(shù)據(jù)，包括灌漿地點(diǎn)、時(shí)間、灌漿量，地測科及時(shí)進(jìn)行安全排查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)制定解決措施。

3 結(jié)論

高煤公司為前進(jìn)式下山開采，隨著開采范圍的擴(kuò)大，上部老空水威脅日益增大，本文在認(rèn)真分析高煤公司老空水特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過強(qiáng)化隊(duì)伍建設(shè)和制度建設(shè)做好老空水防治的基礎(chǔ)工作，通過強(qiáng)化老空水隱患排查、探放水過程管理、建立嚴(yán)格的“允許掘進(jìn)通知單”制度，防范排查漏洞，完善探放水流程配合，嚴(yán)控探放水過程中的施工隊(duì)伍的冒險(xiǎn)掘進(jìn)，通過探放水邊緣管理，完善零星工程、老空局部冒落積水和防滅火灌漿二次積水防治?？傊?，通過以上措施，高煤公司建立比較完善的老空水防治體系，實(shí)現(xiàn)了老空水防治安全。