煤礦老空水探放方法的探討

王曉麗

(同煤集團(tuán)四臺(tái)礦，山西 大同 037003)

引言

我國(guó)煤礦開(kāi)采歷史悠久，許多礦區(qū)淺部都有廢棄的采空區(qū)及小煤窯，這些廢棄的采空區(qū)及小煤窯積水后便形成老空水，采掘工作面一旦接近或揭露時(shí)，常造成突水淹井和人身傷亡事故，因此防范老空水是當(dāng)前最重要的防治水任務(wù)之一。

1 煤礦老空水防治現(xiàn)狀

煤礦的采空區(qū)、窯口以及無(wú)法使用的廢井巷都可以稱為是老空。根據(jù)積水的區(qū)域可以將老空水分為本礦和相鄰礦井的老空水。在濟(jì)寧二號(hào)的煤礦田地中，它的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，斷層和彎曲地道發(fā)育較快。除此之外，這個(gè)地區(qū)還有大量水存在，挖掘開(kāi)采的過(guò)程中，很有可能發(fā)生老空水的水害事故。在所有的防治水中，最重要的就是防治老空水。它是由人工開(kāi)采過(guò)后，逐漸形成的區(qū)域積水環(huán)境。它所在的位置、積水量的多少等很容易被檢測(cè)出來(lái)，但防治是一大難題。對(duì)工作面進(jìn)行二次采集或者停止采挖的過(guò)程中，主要可以提供水資源的是煤層底板處的砂巖區(qū)域，它可以不斷向采空區(qū)域進(jìn)行輸送；因?yàn)椴煽諈^(qū)的巖層頂部已經(jīng)遭受破壞，導(dǎo)致頂板出現(xiàn)裂縫，不斷延伸進(jìn)入有水的地方，如此就形成了一個(gè)很好的水源流通。在采空區(qū)的部分，積水情況有時(shí)可以少到幾十立方米，有時(shí)多大幾十萬(wàn)，形式多變。沿著挖空的巷道施工時(shí)，防治老空水形成的主要方法就是先進(jìn)行探測(cè)再進(jìn)行挖掘，或者一邊探測(cè)一邊挖掘，但如果碰到老空區(qū)的積水量過(guò)多或積水高度過(guò)大時(shí)，這個(gè)方法可能就不會(huì)那么適用。水位的存在、水壓造成的壓力都會(huì)對(duì)挖掘速度造成影響。

2 老空水的性質(zhì)和探放原則

2.1 主動(dòng)探放原則

在河流處或者較為重要的建筑物中不會(huì)存在老空區(qū)，將老空區(qū)的水進(jìn)行排放也不會(huì)額外增加礦井的負(fù)擔(dān)。但在容易積水的地方可能會(huì)存在一些煤炭資源，老空水的存儲(chǔ)也會(huì)影響到采集挖掘工作。這些情況下，最好采取適當(dāng)手段主動(dòng)進(jìn)行老空區(qū)水的排放，避免水患的發(fā)生。

2.2 先隔離后探放原則

如果有積水量過(guò)多，水壓較強(qiáng)，甚至煤層部分出現(xiàn)松軟和巖層發(fā)育的情況時(shí)，不要進(jìn)行探水活動(dòng)。這時(shí)應(yīng)該將部分探水進(jìn)行隔離，比如將石頭門挖掘后，提前進(jìn)行探測(cè)或者在兩邊砌一道墻，從墻外進(jìn)行探水。

2.3 先堵后探放原則

老空區(qū)的積水和其他的含水層有很大的聯(lián)系，當(dāng)老空區(qū)的排水量增加時(shí)，要將老空水排放出口堵住，阻止它和其他水層的接合，切斷聯(lián)系后才可以進(jìn)行再次探放水。

2.4 先降壓后探放原則

當(dāng)遇到儲(chǔ)存量很大，水量多而壓強(qiáng)高的老空積水時(shí)，要從高處向低處慢慢過(guò)濾，將老空區(qū)的水壓降低后，再按照原規(guī)定方式進(jìn)行探放水。

3 老空水探放的程序和方法

3.1 老空水探放程序

在對(duì)老空水進(jìn)行準(zhǔn)備排放階段，要對(duì)各種巷道或者積水區(qū)域進(jìn)行全面調(diào)查，鎖定一部分積水區(qū)的范圍，對(duì)要排放的面積做出標(biāo)記。接著對(duì)老空區(qū)的積水水壓、煤塊的堅(jiān)硬程度以及調(diào)查結(jié)果等做出范圍標(biāo)記和警戒線，確保不會(huì)超過(guò)也不會(huì)減少積水的排放。準(zhǔn)備工作完成之后，就可以進(jìn)行放水工作。將所記錄的資料進(jìn)行統(tǒng)一整理，根據(jù)排放水量決定下一步挖掘的距離，通知相關(guān)部門進(jìn)行短距離工程的實(shí)施。接著再進(jìn)行一次放水，亦步亦趨，整個(gè)流程反復(fù)進(jìn)行，直到最后將所有積水排出。

3.2 老空區(qū)積水邊界與探水線的確定

1)劃出積水邊界線。通過(guò)各種資料的調(diào)查，得到老空積水區(qū)的分布情況，利用物件或者電鉆等對(duì)老空區(qū)積水的范圍進(jìn)行確定，最后劃出積水邊界線。2)鎖定探水線。老空區(qū)有一定水壓、煤層下的煤塊有一個(gè)堅(jiān)硬程度、資料的準(zhǔn)確性等各種情況結(jié)合，對(duì)積水區(qū)進(jìn)行平線推開(kāi)一段距離后有一條線出現(xiàn)，這就是探水線。如果進(jìn)行挖掘開(kāi)采，工作面的確定就要參考這條線，進(jìn)行有效措施。準(zhǔn)確的探水線見(jiàn)下表。3)確定積水警戒線。將探水線在水面上再推出一定距離后劃線，這就是積水警戒線。當(dāng)挖掘工作接近這條線后，就要注意是否有積水的威脅存在，并告誡工作面的人員注意查看積水變化，如果出現(xiàn)透水的預(yù)示，就要提前探放水；情況可能威脅到人員安全時(shí)，及時(shí)做出撤離所有人員的舉動(dòng)。

3.3 老空水探放的方法

1)探水之前要注意到的事情。a.對(duì)所有排水設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。將要排放到的地方進(jìn)行提前準(zhǔn)備工作，例如水溝、排水管道等地方；排水設(shè)備、備用工具以及發(fā)動(dòng)機(jī)和供電的系統(tǒng)，這些都要保證可以正常使用，同時(shí)有最大的排水能力，可以進(jìn)行無(wú)特殊情況的探放。b.對(duì)防護(hù)措施進(jìn)行檢查。需要進(jìn)行打洞的地方做好補(bǔ)救措施，所有幫頂都要檢查，如果出現(xiàn)空頂、連接不穩(wěn)定、關(guān)口松動(dòng)的情況，要及時(shí)進(jìn)行修護(hù)。c.將施堵材料準(zhǔn)備齊全。如果出現(xiàn)涌水或者無(wú)法控制局面的情況，堵水材料必不可少，材料備用的數(shù)量盡可能的適當(dāng)。d.檢查瓦斯的存在。需要打鉆的地方要提前進(jìn)行通風(fēng)，并在行動(dòng)前安裝好瓦斯的檢測(cè)設(shè)備，防止過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)。e.對(duì)煤壁的實(shí)際情況進(jìn)行記錄。如果發(fā)現(xiàn)煤壁出現(xiàn)松軟或者膨脹的情況，及時(shí)進(jìn)行填埋處理。對(duì)整個(gè)煤層進(jìn)行保護(hù)，防止水流通過(guò)時(shí)，將煤壁破壞，導(dǎo)致整個(gè)煤井的塌陷，發(fā)生安全事故。f.提前安排好退出老空區(qū)的線路。有危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，可以通過(guò)線路及時(shí)撤退，在避難的路線中，不可以有任何的雜物出現(xiàn)，要保證整個(gè)路是暢通無(wú)阻的。2)探放水的流動(dòng)鉆口的布置。探水鉆孔的布置和巷道的形式、煤層厚度以及形狀大小有關(guān)，所處環(huán)境的不同，布置方法自然不同。大多數(shù)情況下，探放水的鉆孔形式大多是利用深孔、稍深空和淺孔三者混合使用。

表1 老空水探水線、警戒線

4 老空水探放的安全措施

4.1 探水巷道掘進(jìn)的安全措施

1)在探水鉆孔形成的有效區(qū)域中進(jìn)行巷道的挖掘，探水過(guò)程中的水控距離，間距等都要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。探水后向前挖采的距離要進(jìn)行標(biāo)記，最好樹(shù)立標(biāo)牌示意。2)探水時(shí)，不論山道還是巷道都不可以出現(xiàn)低矮處積水的道路。3)巷道和積水區(qū)域的距離不可以小于規(guī)定的距離，如果出現(xiàn)突水問(wèn)題，可以將前挖采的支架進(jìn)行固定，將堵水材料進(jìn)行鋪設(shè)，所有安排妥當(dāng)后，選擇一處新的安全地方進(jìn)行再次探水。4)按照原有設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行水溝的挖掘。將流水經(jīng)過(guò)的巷道處理干凈，避免有材料的沉淀。在某處傾斜的巷道內(nèi)，最好使用鐵水溝，讓巷道內(nèi)的通風(fēng)環(huán)境達(dá)到最佳。

4.2 鉆探的安全措施

1)對(duì)附近地區(qū)進(jìn)行出水檢測(cè)，防止突然爆水的情況。如果發(fā)現(xiàn)打鉆的地點(diǎn)和可能積水的地點(diǎn)離得很近，可能會(huì)造成探水失敗。就要采取應(yīng)對(duì)措施，在尋找一處地點(diǎn)進(jìn)行探水。2)對(duì)可以安置電鉆的地方進(jìn)行排查，巷道內(nèi)的穩(wěn)固、通風(fēng)條件是否達(dá)標(biāo)，要確保鉆機(jī)可以安全裝置。3)鉆機(jī)安裝必須平穩(wěn)牢固，安裝好鉆機(jī)接電時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行停送電制度，電纜吊掛要整齊。4)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)標(biāo)定鉆孔方位、傾角，每班開(kāi)鉆前先檢查立柱、孔口安全裝置、周圍支護(hù)和報(bào)警信號(hào)，如有問(wèn)題，先處理后開(kāi)鉆。5)鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)有毒氣體噴出時(shí)，應(yīng)在加強(qiáng)通風(fēng)的同時(shí)，用黃泥、木塞封堵孔口。若無(wú)法處理，應(yīng)立即停工，切斷電源，撤人至新鮮風(fēng)流巷道內(nèi)。