煤礦強酸性采空積水的防治技術

吉虎

（山西省大同煤礦集團同地店灣煤業公司，山西 大同 037003）

煤礦水患問題一直以來都是制約煤炭資源開發和影響礦井生產安全的重要因素。但是近年來，由于煤炭市場的需求旺盛，煤炭產量增長勢頭強勁，受到利益的驅使，一些煤礦礦井防治水安全意識相對淡化，致使礦井重特大水害事故接連發生，煤礦安全問題已成為落實科學發展觀建設和諧社會的不和諧音符。因此在新的經濟形勢下，如何進一步加強煤礦防治水工作，有效遏制煤礦水害事故上升的勢頭，推動全國煤礦安全生產形勢的穩定好轉，是煤炭企業面臨的一個重要課題和迫切任務。依據作者數年從事井下安全生產組織管理和防治水治理工作的實踐，認為搞好煤礦的防治水工作，應由被動治理向主動防御轉變，由點面治理向區域防治轉變，堅決防止重大透水事故的發生，確保礦井安全生產。

一、煤礦強酸性采空積水的防治技術

面對生產礦井內上覆煤層星羅棋布的小窯亂采亂掘和古窯積水遺留問題，一直是煤礦防治水工作者較為頭疼的難題，由于此類積水難以準確摸清積水量及積水范圍，同時還可能有補給水源等難點，近年來造成水害事故頻發。針對上述難題首先采用地面物探，確定低阻異常區域，找出積水區，井下施工探頂孔，確定地面鉆孔位置，最后建立地面直排系統等手段科學防治此類采空積水，以同煤集團同地店灣13#煤層414盤區上覆12#層小窯內強酸性水的成功防治為例：

1 13#煤層414盤區水文地質概況

13#煤層414盤區井下東部為13#層311盤區和13#層412盤區，西南與西周窯煤礦接壤，地面為瓦壟北面山谷山梁，窯子溝斜穿414盤區中部。本盤區可布面儲量368萬噸。上覆12#煤層被東興一號煤礦和東興二號煤礦破壞，層間距在10m~12m，推測積水量450萬m3，2011年3月開始掘進414盤區回風巷，設計長度1278m。在掘至1223m時由于巷道頂板淋水極大（每小時60 m3）停掘。通過前后8次對該處的頂板淋水取樣化驗，pH值在2.9~3.9，屬強酸性，對井下的排水系統具有極強的腐蝕性，同時通過3個月來井下潛水泵排水發現頂板淋水水勢無減小趨勢。

詳見圖1：13#煤層414盤區充水性圖。

2 治理方案與防治技術

首先，聘請山西省地寶能源公司于2012年9月份對414盤區12#煤層進行了地面物探，確定了13#層414盤區巷里程900m處為低阻異常區，而后在井下盤區皮帶巷里程850m處施工探12#層煤層孔，確定此處為實煤區域，決定在此處建立2套6寸地面直排系統，同時在盤區皮帶巷里程900m處施工盤區水倉，鋪設6寸耐酸管路，排水至地面凈化水池，過濾后排水至地面十里河（礦井地面河流）。并且經過集團公司審批后，在414-2西巷280m處施工地面放水鉆孔1個，孔深310.8m，同時施工了414盤區水倉、鋪設6寸耐酸排水管路等，將盤區酸性水通過地面鉆孔排至地面十里河。13#層414盤區井下直排孔對應地面為南郊區高山鎮羅家新窯村，場地較為平整，有施工地面鉆孔的所有條件。

而后，地測科測量組在地面位置放線，標定鉆孔位置，鉆孔于2012年10月開工，兩個6寸直排孔于2012年10月底按時位置準確打通至13#煤層414盤區皮帶巷里程850m處的設計位置，兩孔相距1.1m，孔深均為310.8m，在井下水倉穩設MDF155-67x6型耐酸水泵6臺（2臺排水，2臺檢修，2臺備用），并在鉆孔內下放止水套管，在直排鉆孔處鋪設6寸耐酸管路2趟至414盤區水倉內。

最后，在井下物探異常區施工井下探放水鉆孔18個，將鉆孔水引流至盤區水倉，通過地面直排鉆孔排水至地面凈化水池（長15m，深0.8m，寬2.5m），經過凈化水池過濾后排水至十里河。

表1為13#煤層414盤區地面直排系統材料表。

3 影響因素

表1 13#煤層414盤區地面直排系統材料表

根據每周一次對井下414盤區巷道的頂板淋水取樣化驗pH值，發現pH值有變大趨勢，同時采用同位素標記法（在地面裂隙添加雙氧水，在井下淋水中取樣化驗）確定了414盤區上覆12#層采空區積水有補給水源，日補給量3500m3。井下巷道頂板淋水受季節影響（雨季井下淋水較大，冬季頂板淋水變化較小）。

4 治理成果

地面直排系統的所有工程于2012年11月19日完成并進行排水，2套直排系統日排水量5500m3，截止2014年12月底414盤區通過地面直排系統共計排放采空積水415.1萬m3左右。井下巷道頂板淋水已明顯減小，放水孔已基本無水，盤區水患基本解除。

5 此項煤礦強酸性采空積水的防治技術的難點

對地面測量精度及鉆孔施工要求較高，需要準確打通至井下目標地點，確定直排鉆孔井下位置上覆為實煤區域，避免穿過采空區，同時還要考慮地面位置的場地是否符合施工鉆孔的條件等。

[1]周建國.挖金灣礦采空區積水的綜合探測[J].太原科技，2006（10）.

[2]王春海，狄效斌.煤礦采空區積水預測方法芻議[J].科技情報開發與經濟，2012（03）.

[3]劉益永，董哲.應用電法確定煤礦采空區積水[J].吉林地質，2012（01）.