石圪臺煤礦礦井防治水工作探討

[摘 ?要]通過對石圪臺煤礦在礦井防治水工作方面成功的經(jīng)驗(yàn)和做法的介紹，詳細(xì)地論述了礦井水害發(fā)生的原因，以及如何作好礦井防治水工作的方法，說明了作好礦井防治水工作不僅是礦井安全發(fā)展的需要，而且還具有重要的社會意義。

[關(guān)鍵詞]礦井防治水;水害程度;技術(shù)措施

中圖分類號：TD845 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0162-01

1 概況

在礦井的建井以及生產(chǎn)過程中礦井的水害都是非常重要的地質(zhì)災(zāi)害之一，能夠很大程度的干擾到整個(gè)礦井的正常建設(shè)和生產(chǎn)。工作面淋水一方面是影響到相關(guān)工作人員的身體健康，另一方面則是阻礙了勞動生產(chǎn)率的進(jìn)一步提高，當(dāng)整個(gè)礦井內(nèi)的涌水量超過礦井本身的排水能力時(shí)就會對整個(gè)礦井造成較大的干擾，輕則使得局部巷道被淹或者是停產(chǎn)，重則使得整個(gè)礦井都被淹沒，尤其是透水，其危害性更大。本文正是基于這樣一種現(xiàn)實(shí)的背景對井水進(jìn)行了分析研究，并相應(yīng)制定經(jīng)濟(jì)、合理、有效的防止水措施，以此來保證礦井中的生產(chǎn)安全。

2 礦井防治水情況簡介

2.1 礦井概況

石圪臺煤礦位于陜西省神木縣北部，井田面積65.25km2。石圪臺煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10.0Mt/a，設(shè)計(jì)服務(wù)年限41a。1987年開工建設(shè)，××年×月試生產(chǎn)。礦井設(shè)計(jì)可采儲量為1043.29Mt。采用斜井—平硐聯(lián)合開拓方式，長壁式綜合機(jī)械化采煤工藝，全部跨落法管理頂板。礦井目前開采12煤和22煤。

石圪臺礦井生產(chǎn)受松散層水、頂板砂巖水、底部奧灰水的影響，且頂板含水層間存在一定的水力聯(lián)系，越往二采區(qū)深部，帶壓越大，水文地質(zhì)條件越復(fù)雜，礦井防治水工作日益艱巨。

2.2 礦井開采受水害影響程度

石圪臺井田地勢相對平緩，地表基本被第四系風(fēng)積沙掩蓋，地形切割較普遍。井田北部邊緣和中南部為考考賴溝、柳根溝區(qū)段，由于地層被剝蝕，12、22上煤基巖較薄處和煤層露頭處直接被第四系所覆蓋，容易接受大氣降水、第四系潛水和地表水的補(bǔ)給，補(bǔ)給條件一般，有一定的補(bǔ)給水源;從松散含水層單位涌水量來看，單位涌水量q為1.393L.s-1.m-1（D17鉆孔抽水試驗(yàn)），介于1.0

石圪臺井田周邊有18個(gè)小煤礦，開采12上、12、22上和22煤，其積水情況基本清楚。目前石圪臺煤礦開采12、22、22上煤層，12和22、22上煤層上部分別存在12上和12煤采空水積水，采空區(qū)水的位置、積水范圍及積水量基本清楚，總的來說，礦井及周邊老空水分布狀況類別為中等。

分析礦井涌水量資料，礦井涌水量呈現(xiàn)逐年升高的趨勢，正常涌水量為970m3/h，最大涌水量為1437m3/h，水文地質(zhì)類別為復(fù)雜。

3 防治水技術(shù)措施

（1）地表水害防治措施

石圪臺礦在柳根溝附近布置72401工作面時(shí)，工作面涌水量較大，回采前對靠近柳根溝一段進(jìn)行疏放水工作，涌水量比較大，致使回采時(shí)不得不暫時(shí)放棄靠近柳根溝一段的開采。

鑒于此，對地表水的防治視實(shí)際開采情況而定，可分為過溝開采和不過溝開采討論：

①過溝開采

如果開采工作面在地表水系下面開采時(shí)，其防治途徑主要有兩種：

a、在受開采影響地段的河床底部鋪設(shè)防滲膜，防滲膜的規(guī)格及其它參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定奪。

b、在地表進(jìn)行明流引流工程，在水系的上流建砼擋水壩，將上游河流攔截，并安設(shè)導(dǎo)水管，將溝流明水通過管道導(dǎo)入下游排走。導(dǎo)水管的管徑及趟數(shù)需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定奪。

②不過溝開采

如果開采工作面在地表水系附近時(shí)停采，其防治途徑主要是留設(shè)防水煤巖柱。防水煤柱設(shè)計(jì)過程如下：

由于煤層受采動后覆巖產(chǎn)生破壞，頂板巖層產(chǎn)生導(dǎo)水裂縫，當(dāng)波及到地表水體時(shí)，河水有可能通過頂板導(dǎo)水裂隙帶突入工作面，應(yīng)使開采后導(dǎo)水裂隙帶邊界與水體之間留設(shè)一定厚度的防水安全防水煤巖柱，以此保證開采期間地表水不會潰入到工作面內(nèi)。

（2）地下水害防治措施

①第四系松散層潛水防治措施

第四系松散層潛水的防治主要需要探明是河谷沖洪積層和薩拉烏蘇組松散層潛水含水層的厚度、賦水異常區(qū)域的范圍和富水性等，并探查古河床的發(fā)育展布情況。具體措施可分為：

疏降含水層

在松散層富水區(qū)，如條件具備，可在地面施工抽水井，降低突水強(qiáng)度。即“上吐”。

提前進(jìn)行頂板水預(yù)疏放

在工作面回采前半年左右的時(shí)間進(jìn)行頂板水預(yù)疏放，疏放水鉆孔終孔至基巖風(fēng)化帶含水層的頂界面。即“下泄”。

②燒變巖裂隙孔洞潛水防治措施

燒變巖裂隙孔洞潛水的防治首先是查明燒變區(qū)的范圍，賦水區(qū)域的范圍和富水性等，具體的防治措施主要是在其邊界留設(shè)一定寬度防水煤巖柱，使開采擾動通道不波及該含水層，煤柱的寬度與河流煤柱一樣，只需30m就可以滿足工程的要求。

（3）工作面相鄰采空區(qū)積水防治措施

對相鄰采空區(qū)積水的防治主要是留設(shè)適當(dāng)寬的安全防水煤巖柱，必要時(shí)可對采空區(qū)積水進(jìn)行疏放，在留設(shè)防水煤巖柱時(shí)，必須遵循如下原則：

①留設(shè)防水煤柱必須考慮地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層賦存條件、煤體物理力學(xué)性質(zhì)等多種因素，同時(shí)還應(yīng)與頂板管理方法等多種因素相協(xié)調(diào)。

②防水煤柱的留設(shè)計(jì)算一定要按照具體的充水條件，綜合分析并考慮影響煤柱穩(wěn)定性的各種因素，給出煤柱合理的寬度組成，以免使整個(gè)煤柱喪失其功能。

③煤柱留設(shè)計(jì)算一般只能按照均質(zhì)煤體考慮，有時(shí)根據(jù)煤體受構(gòu)造作用破碎情況在強(qiáng)度參數(shù)的取值上予以折減，但對于煤體中存在垂向?qū)ǖ阑蛘叽嬖诓幻鞯钠渌w的情況，應(yīng)當(dāng)通過具體充水條件的探查來解決，這一部分內(nèi)容已超出煤柱留設(shè)計(jì)算的范疇，但又是生產(chǎn)必須充分加以考慮的一個(gè)重要方面。

（4）掘進(jìn)面和工作面防治水措施

①掘進(jìn)面防治水措施

在巷道掘進(jìn)過程中，利用直流電法對掘進(jìn)頭前方，巷道頂板及側(cè)幫進(jìn)行探測。要求超前探測的有效距離為：掘進(jìn)面前方40～50m，頂板20m，側(cè)幫10m。若經(jīng)探測分析認(rèn)為無異常，則應(yīng)保留20m的超前距繼續(xù)掘進(jìn)。若探測認(rèn)為有異常，要及時(shí)分析產(chǎn)生異常的原因，判別異?？赡軐?yīng)的地質(zhì)構(gòu)造形式，并超前打鉆確定地質(zhì)構(gòu)造的含、導(dǎo)水性，結(jié)合地質(zhì)分析進(jìn)一步確定該導(dǎo)水構(gòu)造對首采工作面的危害程度。探水孔必須安裝與探水段水壓相適應(yīng)的孔口控水裝置。若探放水量較大（大于10 m3/h），可利用該孔進(jìn)行簡易放水試驗(yàn)，并注漿封堵，然后再繼續(xù)掘進(jìn);若探放水量較小（小于10 m3/h），可繼續(xù)掘進(jìn)，并利用該孔作為水壓、水量的監(jiān)測孔;如果水壓水量逐漸增大，應(yīng)停止掘進(jìn)，立刻進(jìn)行注漿，其效果經(jīng)探查合格后，再繼續(xù)掘進(jìn)。直至上、下巷全部掘進(jìn)結(jié)束為止。

②工作面防治水措施

工作面防治水除了開采前在工作面必要的地段進(jìn)行物探勘查外，還須在采前采后采取一定的防治水措施，主要措施是：采前采取鉆孔疏水，降低含水層水位，采后采取強(qiáng)排措施。

a采前疏放水

采前鉆孔疏水可分二種方法，一種是井下放水，一種是地面抽放。石圪臺礦井頂板含水層距地面較淺，在條件許可的情況下，可選擇地面抽放;若是地面不具備抽放水條件，可選擇井下疏放水;在局部強(qiáng)富水地段，如地表有現(xiàn)代沖溝、地下發(fā)育古沖溝等情況，可將兩種疏放水方式結(jié)合起來使用，通過“上吐下泄”的疏放水方式疏干或降低含水層水位，降低開采工作面的涌水強(qiáng)度，減輕排水負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)工作面的安全開采。

b采后疏排水

由于煤層為水平煤層，順槽高低不平、正負(fù)高差將近 2.0 m，靠水溝自然流排水是不可能的，為了涌水能順利泄出，可在聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)布設(shè)集水倉。若沒有聯(lián)絡(luò)巷，可采用低位泄水巷的方法，在回風(fēng)順槽的外側(cè)底板開掘一條泄水巷，泄水巷長度約只要保證在最大涌水期間夠用即可，在泄水巷的另一頭設(shè)置一個(gè)集水倉，水倉中安設(shè)排水泵。

4、結(jié)語

總之，礦井防治水工作是一項(xiàng)持之以恒、長抓不懈的工作，是和每一名礦工都息息相關(guān)的。近年來，全國各地礦井水害事故頻發(fā)，說明有相當(dāng)一部分煤礦，對礦井水害的威脅，領(lǐng)導(dǎo)者不重視，思想上麻痹大意，沒有把礦井水害當(dāng)成影響礦井安全的重要因素，導(dǎo)致事故發(fā)生。抓好礦井防治水工作，是礦井安全發(fā)展的需要，不僅能產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，還能為礦井保持科學(xué)的發(fā)展觀、創(chuàng)建和諧社會作出重要貢獻(xiàn)。

作者簡介： 王宏（1984-），內(nèi)蒙古人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榈V井防治水研究。