煤礦井下老空水的防治技術(shù)研究

王凱WANG Kai

（河北省邯鄲市孫莊采礦公司，邯鄲 056200）

（Sunzhuang Mining Company in Handan of Hebei Province，Handan 056200，China）

0 引言

老空水是礦井水災(zāi)事故的主要原因。一般來說，老空水的水壓很大，具有很強的破壞性。而且老空水的水質(zhì)酸度較大，水味發(fā)澀，對煤礦井下的金屬設(shè)備具有較強的腐蝕作用，還往往伴有有毒氣體涌出，嚴(yán)重威脅煤礦生產(chǎn)安全。一旦發(fā)生透水事故，不僅要增加采礦成本、拖延采礦進度，還會危害到礦工的生命安全，造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。所以，如何有效鏟除煤礦生產(chǎn)中的這顆定時炸彈，成為了當(dāng)前維護煤礦安全工作的重中之重。

1 老空水的特點

①煤礦開采過程中，常常會形成一些采空區(qū)。一般來說，老空水的問題與采空區(qū)的范圍和形狀有密切關(guān)聯(lián)，它們往往大量聚積在采空區(qū)的底部位置，一旦潰出，將會來勢洶洶，具有極強的沖擊力和破壞力。②通常情況下，老空水以靜儲水為主要形態(tài)，水量從幾十方到幾百萬立方不等，水量多壓力大且不易察覺。嚴(yán)重時能夠瞬間摧毀礦井，對礦工的人身安全具有極大威脅。③發(fā)生突水事故時，往往會伴有大量二氧化碳、硫化氫等有毒有害氣體析出，還會在水中夾帶各種石塊和煤料，極具危險性。④老空水的水質(zhì)差，常常伴有酸澀的味道，不能飲用。不僅如此，水中的酸性物質(zhì)對礦井中的金屬物質(zhì)具有極強的腐蝕作用，對機械設(shè)備具有破壞性。

2 導(dǎo)致老空水發(fā)生的原因

2.1 私人小煤窯積水 煤礦是國有資源，它的采集工作必須要經(jīng)過國家審批，但由于煤礦利潤極高，使得許多民間的私人小煤窯在不經(jīng)過國家審批的情況下私自開工，以獲取暴利。這樣的私人小煤窯在民間有很多，即使國家出臺了明文規(guī)定，禁止私人煤礦的開采，但在巨大利潤的推動下，仍舊屢禁不止。它們嚴(yán)重?fù)p害了煤礦資源的完整性，破壞了國家煤礦開采中預(yù)留出的防水巖柱，還留下了許多采空區(qū)，為形成老空水水害事故創(chuàng)造了條件，給國有煤礦開采工作埋下了隱患。

2.2 導(dǎo)水?dāng)鄬?一般來說，煤礦井中的含水層由大氣降水補給水量，由石灰?guī)r和裂隙砂巖間隔開來，在不受到外力作用情況下不會對煤礦開采工作造成影響。但是，一旦出現(xiàn)強烈的地殼運動時，巖層容易發(fā)生斷裂，這些原本積聚在隔水層中的地下水會瞬間噴涌而出，輕則影響煤礦開采工作的進度，提高開采成本，重則會造成人員傷亡事故。

2.3 礦井中的隔水巖柱承壓不足 正規(guī)的國家煤礦開采工作進行之前都會先規(guī)劃出防隔水巖柱，為后期的正式開采工作打下基礎(chǔ)。但是，有些煤礦由于對地質(zhì)勘測不準(zhǔn)或設(shè)計隔水巖柱時沒有考慮到實際情況，使得設(shè)計不合理，隔水巖柱起不到應(yīng)有的隔水效果，依舊會造成突水事故。

3 煤礦井下老空水防治技術(shù)

3.1 做好地質(zhì)調(diào)查勘探工作

3.1.1 搜集礦區(qū)的氣象資料 工作人員在礦區(qū)開采前要想做好地質(zhì)調(diào)查勘探工作，就必須要搜集相關(guān)資料。通過各種渠道充分了解礦區(qū)的降水量、蒸發(fā)量、氣候條件、氣溫氣壓、相對濕度等會對采礦工作造成影響的氣象資料，以此為依據(jù)，制定相應(yīng)的防治措施。結(jié)合實際情況，設(shè)計出能夠有效防治老空水問題的方案，將其對煤礦安全生產(chǎn)的威脅降到最低。

3.1.2 事先勘探礦區(qū)的地質(zhì)地貌特征 工作人員在礦區(qū)開采之前還應(yīng)該對礦區(qū)周邊環(huán)境有一個初步的了解。需要組織專業(yè)的調(diào)查小組，對礦區(qū)周邊的地質(zhì)地貌情況作一個詳細的記錄，收集由地下水活動誘發(fā)的地貌變化，熔巖地貌形態(tài)等地貌特征；查明礦區(qū)周邊巖層的巖質(zhì)、巖層厚度和富水性等情況，充分了解巖層中含水層和隔水層的巖性；調(diào)查出那一片區(qū)域地下水的流向和補排方式，為后期礦井開采工作打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2 做好地面水文地質(zhì)條件調(diào)查工作 在礦井開采前期除了要做好地質(zhì)調(diào)查勘測工作之外，還要做好地表水文地質(zhì)條件調(diào)查工作。工作人員要進一步對礦區(qū)周邊的河流、湖泊、山塘、人工湖、水庫等各種地表水體進行相關(guān)調(diào)查工作。著重了解到這些地表水體的水位大小、汛期和干涸期、流量大小、積水程度、水體含沙量大小、水質(zhì)優(yōu)劣等情況。定期為可能出現(xiàn)滲透的地表水水域進行監(jiān)控測量，隨時掌握它的滲透量，便于制定防控方案，以免引發(fā)大規(guī)模的突水事故。還要加強對古井老窖和周邊礦井的調(diào)查研究工作，充分了解古井老窖的基本信息，如：地理位置、停采原因、開采層位、充排水情況等，盡量全面搜集以往水害的觀測資料，做到心中有數(shù)。

3.3 合理規(guī)劃防隔水巖柱 在進行老空水防治工作中，合理規(guī)劃防隔水巖柱是關(guān)系到防治效果的重要環(huán)節(jié)。在此過程中需要注意以下問題：①礦井開采巷道在水淹區(qū)之下進行掘進工作時，與水體間要時刻保持高于巷道高度十倍以上的安全距離。②在對水淹區(qū)以下區(qū)域或私人小煤窯積水區(qū)水位下的某一段煤層進行挖掘開采工作時，如果已經(jīng)提前知曉積水區(qū)的水位界限，則可以直接通過公式（1）（在已知積水區(qū)水位線時確定防隔水巖層尺寸的計算公式）進行防隔水巖柱的尺寸規(guī)劃工作。

公式（1）中“L”表示煤（巖）柱的預(yù)設(shè)寬度，單位m；“K”表示煤（巖）柱的安全系數(shù)等級，一般取值2～5；“M”表示該地段煤層的厚度，單位m；“P”表示該積水區(qū)的水頭壓力，單位MPa；Kp 表示該地區(qū)煤層中煤的抗拉強度，單位MPa。

3.4 用專業(yè)設(shè)備探放水 在煤礦的開采過程中，如若對某一地段存在疑慮，就必須要使用專業(yè)的探放設(shè)備和具有較高技術(shù)、經(jīng)驗水平的技術(shù)人員進行老空水的探放工作。在此期間必須要遵循以下原則以確保施工安全：①發(fā)現(xiàn)問題不拖延，永絕后患。工作人員發(fā)現(xiàn)礦井中的某一地段存在老空水問題后，必須及時采取措施，對該地段進行調(diào)查勘測，如若發(fā)現(xiàn)險情地段不在河溝或重要建筑物下方，則應(yīng)該將此地段的積水盡快安全排出。以鏟除威脅礦井安全的一切不利因素，永絕后患。②先隔離、降壓，后進行老空水探放工作。在采礦過程中遇到老空水地段，不能盲目地進行探放工作。應(yīng)該先充分了解該地段的積水是否長期有降水補給。如若該地段常年具有大量降水補給，出于降低工程成本和工期考慮，應(yīng)該盡可能隔斷補給水量，以降低工程難度，盡快解決險情，使開采工作得以順利進行。在發(fā)現(xiàn)老空區(qū)水壓高時，應(yīng)該先從頂部鑿出一個出水口，降低積水區(qū)的水壓，以保探放工作的安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，煤礦井下老空水問題一直是影響煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。老空水的水質(zhì)酸度較大，水味發(fā)澀，對煤礦井下的金屬設(shè)備具有較強的腐蝕作用，還往往伴有有毒氣體涌出，具有極強的破壞性。為了保證礦井生產(chǎn)能夠安全、順利進行、減少突水事故的發(fā)生，就必須在開采前要做好地質(zhì)調(diào)查勘探工作和地面水文地質(zhì)條件調(diào)查工作，搜集礦區(qū)的氣象資料，勘探礦區(qū)的地質(zhì)地貌特征；遵循原則合理規(guī)劃防隔水巖柱、用專業(yè)設(shè)備進行老空區(qū)探放水工作，最大程度上鏟除煤礦生產(chǎn)安全中隱患，以達到保障工程進度、節(jié)約成本、維護礦井下工作人員人身安全的目的。

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