采空积水（共7篇）
采空积水 篇1
新安煤矿二采区负485十二层左片采煤工作面, 煤层厚度1.6~1.75m, 平均倾角12°, 工作面长146m, 采面可采储量15WT, 瓦斯等级属高瓦斯, 该采面上部为负430八层采空区, 八层与十二层的层间距为50m, 根据地质预报, 该采空区内有大量积水, 为保证十二层采面能够按期、安全、顺利回采, 必须对八层采空区内积水进行疏放。
1 设计施工方案
该工程由矿通风区打钻段负责具体施工, 采区负责供电及铺设2趟四寸排水管路, 设计施工钻孔5个, 钻孔开孔位置布置在负485十二层左泄水巷内, 具体位置根据现场顶板的完整程度来确定, 透点位置选择积水量较大的采空区积水点及采空区下巷积水点, 以便将积水全部泄出。
1.1 钻孔位置及环境
钻孔打设地点位于负485十二层左泄水巷, 钻孔顶板标高:-493m, 该处巷道高度2.2m, 宽度2.8m, 巷道支护方式为:锚索、钢带联合支护, 支护状况完好, 顶板较完整。
打钻开孔层位在十二层煤, 顶板为0.7m厚的灰色粉砂岩, 完整夹有煤线, 含植物屑化石破碎, 钻进至8层煤底板, 进入采空区积水点及采空区下巷积水点, 最终达到将采空区内积水排出的目的。
1.2 材料准备及钻孔参数
LJ-640型钻机
钻孔深度 150m
功率 11kw
钻孔直径 75mm
最大转矩 640N·m
止水套管5根:长度1.5米, 管径￠100mm, 一端要求焊接法兰盘
244T型闸阀5个:公称直径100mm, 公称压力10MPa
速凝剂5袋, 海带若干
钻孔孔径:
放水钻孔孔径应根据煤层的坚硬程度, 放水孔深度等因素确定。如煤层坚硬系数较大, 钻孔较深, 可选用稍大一点的孔径;反之, 则选较小孔径。本次施工采用￠75mm钻孔。
单孔出水量估算:
式中q-单孔出水量, m3/min;
C-流量系数, 其值与孔壁的粗糙度、孔径大小、钻孔深度等因素有关, 可由试验得出, 无资料时可用0.6~0.7;
w-钻孔断面积, m2;
g-重力加速度, 9.81m/s2;
h-钻孔出口处水头高度, m, 随着积水的放出, 其水头高度将逐渐降低, 为简便计算钻孔的平均放水量, 可用钻孔出口处最大水头高度的40%~50%。本次取60m。
通过计算单孔出水量为:387m3/min。
1.3 施工工序
A.施工前先将所需材料、设备运到指定的打钻地点, 并对水泵的是否完好及排水管路的联接情况进行检查, 确保排水线路畅通。
B.待一切准备就绪, 在1#钻孔位置稳设好钻机, 按设计方位及仰角开始进行打钻, 开始采用￠75mm钻头, 当打钻深度达到2~3m位置时, 将钻杆撤出, 换上￠133mm钻头, 对钻孔从开口位置往里1m范围进行扩孔, 扩孔后保证止水套管能够紧密塞入孔内。
C.采用麻袋布缠在止水套管外侧, 麻袋布内夹有速凝剂, 然后将缠好的止水套管塞入孔内1.0~1.2m深位置 (有法兰盘的一端在外部) , 并用海带将止水套管和孔壁间的间隙塞满、塞实, 待速凝剂和海带遇水膨胀后将止水套管固定在孔内, 最后, 将一组244T型闸阀上到止水套管的法兰盘上。
D.为保证套管与钻孔固定可靠, 现场采用两棵DZ-2.5m单体液压支柱支撑在法兰盘和闸阀下面, 防止孔内水量压力过大使止水套管脱离钻孔, 而不能达到控制水量的作用。
E.将钻机￠133mm钻头换下, 并重新换上￠75mm钻头, 使钻杆通过止水套管继续按设计方位打钻。待钻孔贯通后, 使钻机在工作状态逐节回撤钻杆, 并通过闸阀控制水量, 防止空区内的积水带压力从孔内喷出伤人。
F.钻杆撤出钻孔后, 先将闸阀关闭, 然后将铺设好的出水管路接在闸阀的另一端, 打开闸阀控制水量泄水。 (如图1)
2 工程组织
2.1 人员分工
矿成立疏放水指挥小组, 由生产矿长任组长, 生产科、地测科、机电科及采区科室人员现场跟班指挥生产, 各科室人员负责技术指导、监督及检查工作, 采区负责下料运输、供电、供水、通风等项工作, 打钻段负责具体施工。
2.2 安全措施
(1) 打钻现场设专职瓦检员进行瓦斯检测, 防止钻孔内可能存在的瓦斯涌出, 确保现场作业人员安全。
(2) 通过闸阀控制钻孔出水量, 最大不超过50m3/h
(3) 铺设两趟出水管路, 一趟管路作为备用。
(4) 在负485十二层下巷低洼点设2台40kw水泵 (其中一台备用) , 并配以双电源, 防止积水冲出钻孔。
结语
打钻泄水施工成功将采空区内大部分积水泄出, 保证了十二层采面能够正常接续并且安全回采, 通过本次探放水施工积累了宝贵的经验, 对以后采空区泄水工作具有重要意义。
摘要：2008年我国国有煤矿重特大事故中, 水害在死亡人数上仅次于瓦斯事故, 居第二位, 死亡135人, 由透水引起的伤亡事故人数占总数的19.1%, 因此, 防范矿井水灾, 特别是老空积水 (采空区、老窑积水和邻近矿井老空积水) 对安全生产的危害, 是矿井水灾防治工作的重点。必须在弄清矿井水文地质条件的基础上, 坚持“有疑必探、先探后掘、先探后采”的原则。
关键词：采空区,探放水,煤矿安全
参考文献
[1]吴玉华, 张文泉, 赵开全.矿井水害综合防治技术研究[M].中国矿业大学出版社, 2009 (11) .
[2]煤矿防治水综合技术手册[M].煤矿科技出版社, 2008 (3) .
[3]李增学.煤矿地质学[M].煤炭工业出版社, 2009 (3) .
走向开采采空区积水探放技术 篇2
东庞井田位于邯邢水文地质单元百泉汇水带的北端, 其西北、东北、东、东南都有大的阻水断层做为井田边界, 唯有西南为寒武-奥陶系灰岩出露区, 为井田进水口。整个井田是一个三面阻水一面进水半封闭阶梯式的水文地质块段。
井田采掘方式为走向长臂下行后退式一次采全高采煤方法, 上部工作面采掘后, 受地层条件、断层构造影响, 采空区形成大的整体或多处局部低洼地带, 一旦有充水水源补给, 采空区低洼地带就会储存大量积水;下部工作面采掘中接近这些水体, 就有可能造成严重的采空区溃水事故;为了消除这些隐患, 在生产中就要进行必要的探放水工作, 确保采掘工作的安全。
2 矿井充水因素及采空区积水水源构成分析
东庞井田现主采2#煤, 其矿井主要充水因素为2#煤顶板砂岩水;在浅部采煤时, 除2#煤顶板砂岩水外, 第四系底部卵砾石层水也会沿导水裂隙带进入采掘工作面。在实际工作中观察, 工作面回采过程中, 工作面动水量仅几立方米~十几立方米, 但一个工作面采完到下一个工作面布置好需一到二年的时间, 在没有泄水的条件下, 长时间的积累, 采空区低洼地带也会储存庞大的水体。
通过矿井充水因素的分析, 采空区积水水源主要有2#煤顶板砂岩水、第四系底部卵砾石层水, 而且大量的生产用水、采空区粉煤灰的注入用水等都是构成采空区的积水水源。
3 采空区积水量的计算
通过十几年的实践, 对采空区积水量的计算主要有三种方法;经验公式法、倒锥体积法、容积法。
3.1 经验公式法
式中:Q-采空区积水量 (m3) ;M-采厚 (m) ;L-采空区积水范围长度 (m) ;h-采空区水位高差 (m) ;α-煤层倾角 (。) ;K-采空区充水系数 (0.3~0.5) 。
参数的确定:式中M、L、h、α根据实际情况进行确定;根据工作面回采后顶板垮落规律分析, 一般在几个月短时间内, 采空区垮落岩石压实程度低, 采空区充水系数K一般可取0.3~0.5;当2~5年时间, 采空区垮落岩石的压实程度就比较高, 采空区充水系数K取0.1~0.2。
3.2 倒锥体积法
Q=KSh/3
式中:Q-采空区积水量 (m3) ;K-采空区充水系数 (确定方法同1公式) ;Sh-倒锥体体积 (m3) ; (S代表倒锥体底面积 (m2) , h代表采空区水位高差 (m) 。
3.3 容积法
Q=KMS/3
式中:Q-采空区积水量 (m3) ;K-采空区充水系数 (确定方法同1公式) ;S-采空区充水面积 (m2) ;M-煤层采厚 (m) 。
通过上述三种计算方法对采空区积水量的计算, 结合本矿经验积累采用合适的计算值。
3.4 动水量
就是单位时间内含水层水流入采掘工作面的涌水量;根据动水量与回采时间, 也可反算采空区积水量, 即:采空区积水量=动水量×工作面回采时间。
4 采空区积水探放工艺
4.1 工作面水文地质条件分析及采空区积水范围的确定
探放水工作面确定后, 首先, 要对工作面水文地质条件进行分析, 根据现场观测及上工作面下巷素描图, 找出上面的低洼地带, 分析积水情况及对下部工作面构成的水害威胁程度, 为下步探放水设计提供准确的水文依据。
通过工作面水文地质条件分析, 要划出上部采空区的积水线和局部洼斗积水区;在采空区没有泄水口的情况下, 找出洼斗最高点与最低点, 通过导线点计算出两点标高, 然后根据最高点标高数据划出采空区的积水线及局部洼斗积水范围, 通过最高点与最低点标高计算出水位高差。
4.2 采空区积水探放工艺
4.2.1 首先, 根据以上公式及参数预计采空区积水量及动水量, 为领导决策提供水文依据。
4.2.2 水文地质图纸必须对老空积水明确标记, 并标明积水线、探水线和警戒线“三线”的具体位置。积水情况清楚时, 一般情况, 由积水区向外推移40米作为探水线, 由探水线再外推50m (上、下山掘进时取顺层斜距) 即为警戒线。当巷道进入此线后, 就应该警惕老空水的威胁, 密切关注掘进头的变化, 若发现有突涌水征兆, 应该提前探水。
4.2.3 探放水钻孔布置原则:既要使探放水安全, 又要使探放水效果好。钻孔在平面上呈扇型布置, 竖直扇形面内各组钻孔间的垂直距离不大于1.5米, 为有效探水距离;水平扇形面内各组钻孔间的水平距离应不大于3米, 为有效探水距离;煤厚大于2米时, 探水钻孔的超前距不得小于30米, 巷道两邦控制的距离不得小于10米, 煤厚小于2米时, 探水钻孔超前距不小于30米, 巷道两邦控制的距离不得小于8米。最低孔终孔标高距采空区底板不超过0.5m。
4.2.4 根据采空区水压大小, 确定钻孔下止水套管长度;根据《煤矿防治水规定》要求, 水压大于1kg/cm2探放水地区, 探放水钻孔都要下止水套管, 且止水套管长度应满足以下要求:
下好止水套管后, 利用玻雷因进行快速注浆固管, 固管后, 当班扫孔进行压水试验, 试水压力为水压的1.5倍, 钻孔周围不跑水为合格, 否则重注。然后用φ75mm钻头钻进透水。
终孔标高最低放水孔的止水套管上要配有测压装置, 以备测试孔口水压;通过测试的水压, 可计算出积水面标高, 使探放水有的放矢的进行。
4.3 探放水时出现的问题及技术创新
由于是探放上部工作面采空区积水, 探放水位置多选在切眼、探巷、下部工作面上巷, 因此, 探放水钻孔是在煤层中施工。由于煤层松软或是接近采空区矿山压力较大, 钻孔经常出现塌孔或是煤岩块堵塞事故, 严重影响了探放水的效果。
针对上述钻孔易塌孔堵孔事故, 我们进行技术改革, 首先, 用小口径φ42mm钻头透水, 再改用大口径φ75mm钻头扩孔, 并轻压慢进, 预防塌孔;其次下双层套管, 即下好孔口套管后, 变径带管跟进直至透采空区;第三, 采用4分管或是6分管加接箍进行人工捅水, 该方法轻便易行, 捅水效果较好。
4.4 如何掌握采空区水位的变化及疏放水量的计算
利用最低孔套管上安装的压力表, 测算孔口压力, 然后利用压力值换算采空区水位标高, 重新划出积水线, 这样可随时掌握采空区水位的变化。
疏放水量计算:⑴根据新划定的积水线, 利用采空区积水量计算公式计算出剩余积水量, 就可换算出疏放的水量;⑵利用工作面水泵排水能力及有效排水时间之乘积, 可初步计算出排放的水量;⑶利用统计井底大泵房在探放水过程中的总排水时间, 与上年同时期泵房排水时间相比, 排水时间之差与排水能力的乘积, 就是采空区排放的总积水量。
5 结论
通过多年采空区探放水实践, 在积累经验的同时, 针对采掘方式及煤层松软等特殊因素, 以科学为依据, 不断进行技术创新, 总结出了一套简便易行、安全可靠、技术合理的探放水工艺。
摘要：通过理论分析与实践, 在积累经验的同时, 针对采掘方式及煤层松软等特殊因素, 进行钻探、固管等技术创新, 探索出了一套简便易行、安全可靠、技术合理的采空区探放水工艺。
采空积水 篇3
头屯河是乌鲁木齐市和昌吉市的界河, 东岸属乌鲁木齐市 (县) 管辖, 西岸属昌吉州管辖。河流发源于天山山脉中部的喀拉乌成山北坡, 流域东与乌鲁木齐河相邻, 西与三屯河接壤。硫磺沟煤矿位于该河道左岸, 井口位于河道岸坡边沿的二级阶地上。2010年7月由于头屯河流域内老空区大面积跨落, 致使头屯河下游流域断水1h, 河水通过老采空区向井下大量补水, 造成硫磺沟煤矿井下涌水量增大。2011年3月3日在硫磺沟煤矿防洪堤附近河道内再次发生塌陷, 塌陷坑存有大量积水, 遗留下重大安全隐患。为尽快消除隐患, 必须采用综合勘探手段, 查明采空区的规模、分布、填充和积水情况, 并对采空区做出科学的稳定性评价。
1 工程地质概况
地层上部为新生代第四系土层, 主要为河谷沉积和残坡积物。下伏古生代二叠系中-薄层煤系地层岩石, 主要岩性为砂岩、炭质页岩、泥岩、泥质砂岩, 呈互层分布, 中夹三层煤:4号~5号、7号和9号~15号。塌陷坑及其附近区域的采空区为小煤窑开采形成的采煤巷道, 分布浅, 多为废弃的矿井, 属个体开采的巷道。
2 探测方法
因此类采空区的无规律性, 采用物探技术, 快速、准确地诊断采空区的位置、规模, 为治理采空区积水提供科学依据。
采用高密度电法与浅层地震法对采空区进行综合勘察, 通过两者的结果相互验证, 基本探明了采空区位置与规模和积水情况。
2.1 测区地质地球物理条件
根据测区地层岩性分析, 页岩和泥质砂岩电阻率比较接近, 一般为n×10Ω·m~n×102Ω·m, 砂岩电阻率一般比页岩和泥质砂岩高, 在n×102Ω·m以上, 煤层和炭质页岩电阻率一般为n×10Ω·m左右。如巷道或采空区为空洞, 则空洞与非采空区完整地层的电性有较大差异, 表现为相对高阻异常。因此, 具备在区内开展高密度电法工作的前提条件。同时, 区内不同地层存在波阻抗差, 砂岩波速值较高, 页岩、煤层波速值较低, 采空区 (充填或未充填) 边界是强反射界面, 测区开展浅层地震勘探的物性前提条件较充分。
2.2 测线布置
根据勘察目的和测区地层分布情况测线平行防洪堤轴线布置。中间5条线按10m线距布置, 两侧两条线间距为20m, 点距为5m。地震施测中间3条测线, 点距2m为了与高密度电法对比, 在防洪堤两侧, 以防洪堤中轴线为中心线, 布置了间隔6.5m的2条1m点距浅剖面线和1条1m点距的联络线。
2.3 探测结果
通过物探工作, 基本查明了防洪堤下部及两侧的采空区情况。资料说明, 在+1000、+980、+950水平成果报告平面图上靠近地面塌陷坑附近有一延头屯河防洪堤两侧宽约80m的富水区, 该区极有可能通过井下采掘巷道与塌陷坑相连, 从而与头屯河水联通致使老窑采空区大量积水, 造成硫磺沟煤矿井下+943水平涌水量明显增大。
3 处理方案
为了消除安全隐患, 需要对该区域进行治理, 通过对矿井充水因素、老窑积水状态及密闭墙承压状况的分析, 重点研究了头屯河河道治理、河道截流加固工作, 确定了硫磺沟煤矿老窑水水压观测、河水截流加固具体工程, 即东、西两翼老窑区各施工1个水文观测孔, 沿防洪堤两侧各布置1排钻孔, 对地面瞬变电磁圈定的异常区进行布孔打钻, 对掉钻、漏浆的部位进行充填、注浆, 治理长度约80余米。
4 充填、注浆材料的选择
4.1 钻孔布置
该注浆工程共设计了2个水文钻孔和42个注浆钻孔, 两个水文钻孔安装水位自计仪, 建立老窑积水区长期水文地质动态观测, 42个水文钻孔为第一排钻孔, 每2m布置一个, 根据第一排钻孔的施工情况按15m线距布置第二排钻孔。
4.2 注浆材料选择
对采空区、冒落带和裂隙发育充填必须具备一定的密实度, 同时兼顾经济性原则, 充填材料采用小于20mm的石子和中砂, 注浆浆液材料设计采用水泥和水玻璃作为充填固结材料。依据试验段压水试验成果, 水固比采用1∶1.1~1∶1.5能满足要求。一般情况下, 浆液应具有良好的流动性和流动性维持能力, 以便在不太高的注浆压力下获得尽可能大的扩散距离, 但由于巷道的连通性, 为避免浆液扩散至不必要的位置, 对于外围钻孔, 水固比宜取高值。
4.3 注意事项
注浆采用自下而上分段灌注法, 注浆段长控制为4m。在成孔后注浆前必须对注浆孔进行洗孔清渣工作, 以使浆液渗透顺畅。每注浆段开始时, 宜先采用水灰比为1∶1.5的水泥浆液试灌, 当吸浆量大时, 再采用水泥、粉煤灰浆液灌注。注浆孔施工次序应按先深后浅、先外部后中心的原则进行。外围孔注浆完成后, 对中心孔注浆能起到帷幕作用。
注浆压力对注浆效果影响很大, 一般情况下, 注浆压力越大, 可使浆液流得越远, 更好地压入细小的裂隙和孔洞中, 且有利于浆液凝结密实, 提高结石强度。但压力太大, 可能会使原来的地质条件恶化, 产生新的裂隙, 特别是外围钻孔, 过大的压力将会造成浆液灌到需要灌注的范围以外, 造成浪费。因巷道地质的特殊性, 在经验公式估算的基础上, 应在试验段注浆时予以验证。根据试验资料, 当压力达到1500k Pa, 注浆段单位吸浆量小于0.05L/min·m时, 延续30min可终灌, 采空区充填可达到满意的程度。施工注浆压力应根据吸浆量的大小采用逐级升压的方法进行。
4.4 处理效果
注浆施工结束后, 在注浆范围内进行钻孔检验, 采用注水、压水试验测定强夯段的渗透系数, 各测点均未超过10-4cm/s, 表明密实充填程度满足质量要求。从所取岩芯可见, 采空区、冒落带和裂隙已被充填, 矿井涌水量明显降低, 达到了加固、积水和水害治理的目的。
5 结语
采空区、冒落带和裂隙加固、积水和水害的处理是一个新课题, 从处理的效果来看, 采空区、冒落带和裂隙已被充填, 矿井涌水量明显降低, 达到了加固、积水和水害治理的目的。
采空积水 篇4
山西煤炭运销集团某矿, 地质条件中等, 矿区内有很多小煤窑, 煤层 (主要可采煤层3#煤层) 破坏严重, 该矿整合前为查明矿区内煤层资源赋存情况, 了解采空区内部积水量, 根据主要开采煤层深度及赋存情况, 于2009年9月12日至10月5日完成瞬变电磁法野外数据采集工作。
1 勘探情况
目的是查明勘探区内3#煤层的采空区分布范围及查明采空区富水状况。
本次勘探主要针对首采区分为6个勘探区, 总面积约为2.41km2, 本次测量坐标点共计7800个, 其中物理点6200个, 检查点280个;瞬变电磁法物理点6120个, 试验点180个, 检查点190个。
1.1 区域地质
区域位于沁水盆地东南部, 晋获褶断附近的高平-晋城盆地。以低山-丘陵地貌形态为主, 地势北东高而南西低, 地层总体向北西倾斜, 倾角5°~15°。从东至西出露地层有奥陶系碳酸盐岩, 石炭系、二叠系、三叠系碎屑岩以及第四系冲积物, 按地貌成因类型可划分为基岩山区、构造剥蚀低山丘陵区和冲洪积平原区3个地貌形态。
1.2 试验工作
本次TEM试验工作的目的包括:
(1) 选取合适的参数, 保证数据采集的可靠性;
(2) 了解勘探区已知煤层的TEM异常响应特征、已知采空区的TEM异常响应特征, 以便指导未知采空部分的勘查工。
1.3 参数试验
根据对本区已知资料的研究情况和踏勘情况, 本次点试验的位置选为1号区TEM128线128和6号区TEM128线220点, 共选择2个点试验位置。
1.4 瞬变电磁资料处理方法
瞬变电磁法观测数据是各测点各个时窗 (测道) 的瞬变感应电压, 需换算成视电阻率、视深度等参数, 才能对资料进行下一步解释, 主要步骤如下:
关断时间校正—滤波—时深转换
绘制参数图件视电阻率计算公式为:
式中:t为时窗时间, m为发射磁矩, q为接收线圈的有效面积, V (t) 是感应电压。纵向视电导Sτ和视深度hτ的计算表达式为:
式中:V (t) /I是归一化感应电压, A为发射回线面积, d (V (t) /I) /dt是归一化感应电压对时间的导数。
本次瞬变电磁探测的目的层深度依据钻孔和地质剖面等资料进行校正, 数据处理及资料解释流程如图1所示。
1.5 工区实际资料解释
1.5.1 已知采空区TEM异常特征分析
在采空区上方其异常特征具有复杂性, 具体表现为: (1) 采空区电阻率相对围岩电阻率呈现低阻, 低阻中局部有小范围的中阻; (2) 采空区视电阻率在煤层底板附近呈现水平层状曲线突然向下凹陷形状, 或呈斜坡式下降趋势;有时视电阻率等值线近垂直展布。 (3) 相邻测线相关性较好, 低阻异常具有对应性。
根据以往采空区勘查的工作经验, 采空区TEM异常基本均为低阻。以上这些特征可作为判别采空区异常的基本定性标准。
1.5.2 平面上采空区的分布
每个勘探区分别选取两条断面异常图进行了分析, 具体的断面异常的平面展布如图2所示。
1.5.3 工区富水性分析
在划分各层位富水区时, 遵循相对的原则, 综合对比分析断面图和平面等值线图中低阻异常的表现形态, 确定采空区异常富水区的范围。
划分富水区的步骤是首先算出每个区的平均视电阻率和标准偏差, 视电阻率值<平均值减0.5倍方差的地方为富水, 视电阻率值>平均值减0.5倍方差的为不富水。
1.5.4 富水区的平面展布与评价
可以看出, 在1号勘探区中东部及南部推断采空区富水较好, 如1A-4, 1A-5等, 推断该区域的采空区均富水。而在北部区域多呈不富水, 富水性较差, 但推断该范围的采空区为相对低阻反映, 推断其为相对富水。
在2号勘探区北部及南部推断采空区编号为2A-2, 2A-4和2A-5中范围内部分富水性较好, 推断该区域的采空区均富水。而在其他区域多呈不富水, 富水性较差, 但推断该范围的采空区为相对低阻反映, 推断其为相对富水。
在勘探区东部及西部富水性较好, 如345A-3, 345A-6, 345A-12, 推断该区域的采空区均富水。而在其他区域多呈不富水, 富水性较差, 但推断该范围的采空区为相对低阻反映, 推断其为相对富水。
2 结论
本次勘探在野外正式施工之前, 进行了大量的试验性工作, 如工作频率、线框大小、供电电流、叠加次数、采样延迟等都进行了对比, 选取了工作区域内采集效果较好的参数。随后, 在已知采空区进行了有效性试验, 试验结果和实际基本吻合, 方法选用合理, 技术手段先进, 野外试验充分, 施工方法和技术措施得当, 数据处理精细, 取得了可靠、高质量的基础资料。在此基础上, 项目组成员对成果资料进行了反复分析解释, 取得了丰富的地质成果, 圆满完成了合同规定的各项地质任务, 并按合同要求完成了成果图件的绘制和文字报告的编制工作。
本项目取得的成果归纳如下:
(1) 野外数据采集严格执行了原煤炭工业部颁发的《煤炭电法勘探规范》 (MT/T 898—2000) 的技术要求, 对获得的6062条曲线资料进行认真的评级, 其中试验物理点全部合格;生产物理点甲级率为83.00%, 合格率99.70%;质量检测点的单点限差小于15%, 且全区限差小于15%, 全区综合评定为优秀;根据《地面瞬变电磁法技术规程》 (DZ/T0187-1997) , 全区各检查点V (t) /I总的均方相对误差为M=±7.25%, 符合《规范》及《设计》的要求;取得了高质量的原始资料。
(2) 在资料处理与解释过程中, 采取了滤波、正演、反演等相应的技术手段和措施, 进行了大量的分析对比工作, 确保成果资料的可靠性。
(3) 本次勘探, 依据成果推断了采空区37处。该矿勘探区总面积2.41km2, 推断采空区总面积0.3785km2, 占勘探总面积的15.7%。根据煤层厚度预计积水量约80万m3。
摘要：随着科学技术在煤矿发展的运用, 我国煤矿开采的产能不断加大, 如综采技术的运用不但加大了产能, 顶板事故也不断减少、监测监控技术也使瓦斯事故逐步下降, 煤矿水害事故逐渐成为我国煤矿开采安全的主要灾害, 水害灾害破坏性较大, 又往往难以预测, 使煤矿合理规划受到制约, 同时浪费较大煤柱损失, 降低了煤矿采矿回采率、影响其可持续发展。山西是全国的产煤大省, 面临水害事故特点, 山西晋能集团某矿率先采用瞬变电磁技术, 查明井下采空区积水、富水条件, 并在预计采空区实施放水工程, 成功地解决了采空区积水困扰本矿发展的主要原因。
采空积水 篇5
1.1 水文地质情况
晓南井田位于铁法煤田的东南部, 井田面积23.0432平方公里。煤层赋存标高在-190m~-750m, 矿井开采标高在+66.25m~-750m之间。
晓南矿属于水文地质条件相对简单矿区, 矿井正常涌在50~120m3/h, 一般在65m3/h。矿井水文地质的主要工作集中在采空区积水的探放上。矿井存在着五种水患类型, 包括:汛期地面的防洪、煤层顶板砂岩 (砾岩) 水、顶板裂隙水、采空区积水、旧巷道积水和钻孔水。从矿井生产建设开始, 以上的水害也就成为了影响安全生产的因素之一。在以上各种水患中, 采空区积水、钻孔水为最重要的隐患, 存在造成重大人员伤亡、财产损失的可能。
二水平SW1406工作面位于二水平南翼采区西北部, 开采深度在550~590m之间。煤系地层被巨厚的白垩系地层覆盖, 白垩系地层渗透系数极低 (q=0.000508~0.00536l/m.t) , 第四系和白垩系含水层水一般只通过井筒渗入井下, 对工作面无直接影响。工作面直接充水水源为侏罗系砂岩含水层, 工作面生产过程中会遇到顶板滴、淋水现象。
4-2#、7-2#煤采空区积水也来源于侏罗系砂岩含水层水, 为顶板经采动产生裂隙汇集于采空区中, 二水平1406工作面上方为一水平西一采区的4-2#、7-2#煤采空积水区。虽然采空区积水距离工作面垂距在114.96~122.98m之间, 但由于原西一采区瓦斯道 (后改为泄水道) 与4-2#、7-2#煤采空积水区的沟通, 而瓦斯道下距工作面开采煤层最小距离为68m, 因此, 该巷道的沟通成为了二水平SW1406工作面开采的一大安全隐患。
1.2 工作面透水的可能来源
1) 受采动影响, 导水裂隙带发育直接与上部采空区导通;
2) 受采动影响, 导水裂隙带发育导通西一采区泄水道, 从而沟通上部采空区积水;
3) 地质勘探钻孔封孔质量不好, 将采空区积水导入工作面。
1.3 影响范围
如果工作面上方4-2#、7-2#煤采空区积水溃入工作面, 会造成二水平被淹。
2 对采空积水区下试采SW1406工作面的安全可行性技术论证
4-2#、7-2#煤采空积水区边界位于二水平SW1406工作面岩石移动角以外, 按最大开采高度4.02m计算工作面开采覆岩导水裂隙带最大高度为64.32m, 上距7-2#煤采空积水区保护层厚度46.62m, 即使考虑7-2#底板采动导水裂隙带深度24.17m, 保护层厚度依然相当于工作面煤层厚度的11.58倍和6.01倍。因此, 论证工作面采动不会直接沟通4-2#、7-2#煤采空区积水。
西一采区泄水道经计算开采高度在3.0m以上时, 保护层厚度在6倍以下, 因此不能满足要求。在可能波及该巷道的区域要限制开采高度, 经计算要求限制在2.95m以下。
3 试采期间采取的安全技术措施
3.1 合理选择开采方案
通过上面论证, 确定在开采影响波及西一南泄水道的区域 (西一南泄水道两侧面各向SW1406工作面投影30.3m范围) 采用限厚开采方案:采煤工作面从运顺起至120m (前80架) 采高为2.5m, 120~140m (第81架~第93架) 采厚由2.5m逐渐过渡到正常采高3.5m, 从140m (第94架) 起至回顺采高为正常回采高度。限高回采区域, 采取割顶留底方式, 并制定好丢煤自燃预防措施。
该方案2.5m采高段导水裂隙带最大高度41.62m, 保护层厚度17.5m, 保护层厚度为采高的7.0倍;3.5m采高段导水裂隙带最大高度56m, 保护层厚度27.62m, 保护层厚度为采高的7.89倍。巷道积水不会通过导水裂隙带对SW1406工作面开采造成直接威胁。
3.2 加强设备维护, 保证回采速度
试采期间, 加强对液压系统检修维护, 保证液压支架接顶严密, 达到初撑力, 液压管路无跑冒滴漏现象, 杜绝了顶板事故发生, 防止因冒顶、掉顶等造成采高超限。加强机电设备检修维护, 保证工作面回采速度均匀快速推进, 正规循环进尺0.8m, 双采一准, 日循环6个, 日进尺4.8m, 正规循环率95%, 月进尺136.8m, 保证在1个月内通过影响区域。
3.3 加强水文、矿压等观测, 做好透水预防
工作面推进至距西一采区泄水道100m时, 地测专业人员加强水文 (尤其是出水量、水样采集) 、矿压等观测 (矿压观测采用KJ216煤矿顶板动态监测系统, 自动进行数据采集和分析) , 并做好记录与预报工作。
由沈阳煤炭科研所专家、地测人员、采煤跟班干部组成现场领导小组, 安排全天跟班, 做好回采技术指导和安全生产管理, 直至回采过投影区域20m后结束。
为保证工作面出水后能形成不低于100m3/h的排水能力:由综采队负责在工作面运顺头掘一个2m (长) ×1.5m (宽) ×2m (深) 的水窝子, 水窝子要保证深度, 由水窝处起至泄水道影响区域掘一趟排水沟:220m (长) ×0.3m (宽) ×0.4m (深) 。排水沟从水窝子起每隔60m设置一个0.6m (长) ×0.5m (宽) ×0.8m (深) 沉淀池;保安区负责工作面运顺铺设两趟直径108mm以上排水管路;掘进准备队安装二台100D45×2水泵。
工作面回顺由于打瓦斯钻孔, 为防止可能出现裂隙水, 保安区要铺设一趟准108mm以上排水管路;掘进准备队安装二台50D45×2水泵, 保证工作面出水后能形成不低于50m3/h的排水能力。
3.4 加强顶板控制
在工作前后三角点附近20m加强顶板控制, 采取二排单体和铰接梁构成的一梁两柱联合支护方式, 超前支护距离不小于24m, 单体打直上线, 初撑力不低于90k N, 铰接梁充分接顶, 空顶处垫木楔或木拌。
工作面采取追机移架方式, 及时有效支护顶板, 移架距离采煤机不超过5组支架。遇有片帮超宽处, 采取超前移架方式维护顶板。顶板破碎、周期来压期间, 采取带压擦顶移架方式维护顶板。
3.5 防止自然发火措施
(1) 在二水平仓库备足草袋、秫秸帘子等能够封闭2个断面材料及消防火所需胶管、水枪、变径等管件。地面消防材料库、井下消防材料库, 按规定备齐材料物品, 并指定专人管理, 保证状态完好正常使用。
(2) 加强SW1406工作面通风管理, 合理配备风量, 测风人员每三天对各地点进行风量测定。同时, 加强对前后三角点的封堵, 减少采空区漏风。
(3) 根据现场实际情况设置防火观测点, 防火观测点的设置采用防突钻机对帮底打观测眼。尤其加强对煤柱、回风流、采空区的一氧化碳及温度检查。
(4) 在地面备好注泥泵及配套设备和白泥、阻化剂, 确保随时下井可用。
(5) 在采空区一氧化碳浓度呈上升趋势时, 利用架间和后三角点埋管对采空区进行河砂充填或注白泥。
(6) 有发火征兆时, 在中央砂井设移动注氮机, 利用充填管路对采空区进行注氮。
(7) 停产放假期间不得停水, 以便及时处理隐患。如确需停水时, 利用二水平充填系统作为供水管。
(8) 该地点瓦检员对该区域进行24小时不间断检查和观测。发现异常及时处理并汇报保安区调度及矿调度。
3.6 加强职工灾害预防与处理能力培训
试采前对二水平所有作业人员贯彻培训《晓南矿二水平SW1406工作面积水采空区下开采突水应急救援预案》、《二〇〇七年度煤矿企业灾害预防与处理计划 (预案) 》及《二水平SW1406工作面采煤作业规程》, 所有二水平作业人员必须熟知工作面突水预兆, 必须熟悉掌握水灾避灾路线。
4 小结
采空积水 篇6
当井工煤矿煤层开采后, 采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏, 地表将发生沉陷, 如果这种情况发生在平原高潜水位地区, 沉陷区则可能发生积水。地面积水区土地将部分或完全丧失原有使用功能, 如处置不当还会引发土壤盐渍化、水体富营养化等生态环境问题。如能准确预测积水区位置和面积, 不仅可以为建设项目可行性研究提供决策依据, 还可以指导矿井进行绿色开采设计。本文以梁北煤矿改扩建工程为例, 对煤矿积水区预测方法进行初步探讨。
1 项目简介
河南神火集团有限公司梁北煤矿位于河南省禹州市, 原设计生产规模0.90Mt/a, 于2004年12月投产, 现拟实施2.40Mt/a改扩建, 井田东西长8.5~13.0km, 南北宽1.2~4.9km, 面积约43.8km2, 主采煤层二1煤平均厚4.47m, 设计采用大采高一次性采全高的综合机械化采煤方法。
井田地势大体上西高东低、南高北低, 井田北部及东部属山前微倾平原, 地形平坦, 西南部为丘陵, 呈东西走向的剥蚀地貌, 剥蚀残丘两侧冲沟发育。地面标高+105m~+325m。
2 采空区地表沉陷预测
2.1 预测模式
本次预测采用的是根据原国家煤炭局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中所推荐的概率积分法, 任意一点的地表移动变形预测模式:
的地表移动变形预测模式:
在充分采动的情况下, 最大移动变形预测模式如下:
最大下沉值:
最大倾斜值:
最大水平移动值:
最大水平变形值:
最大曲率值:
式中:
Wcoi (x, y) ——i单元开采引起地表 (x, y) 点的下沉值, m;
W (x, y) ——地表 (x, y) 点的下沉值, mm;
D——开采煤层区域;
Kx——走向方向曲率值 (10-3/m) ;
Ky——倾斜方向曲率值 (10-3/m) ;
Ux (x, y) ——走向方向水平移动值 (mm) ;
Uy (x, y) ——倾斜方向水平移动值 (mm) ;
εx——走向方向水平变形值 (mm/m) ;
εy——倾斜方向水平变形值 (mm/m) ;
θo——开采影响传播角, °;
M——煤层开采厚度, mm;
α——煤层倾角。
q——下沉系数;
b——水平移动系数;
r——主要影响半径, m, r=H/tgβ;
H——煤层埋深, m;
k——开采影响传播系数。
2.2 预测方法与结果
2.2.1 预测方法及参数的选取
地表沉陷预测是采用根据概率积分法编制的“地表移动与变形计算”程序, 输入相关参数, 程序自动计算各种变形数据, 然后采用制图软件成图。
梁北煤矿井田地质构造较复杂, 断层多, 且边界形状不规整, 工作中根据井田采区划分、接替及采煤方法设计, 并结合各类保护煤柱留设情况, 将整个井田划分为31个预测区块, 然后根据井田勘探报告确定每个区块的煤层倾角、厚度、埋深、方位角等特异性参数, 各区块参数整合后参与预测。
预测过程中, 下沉系数、水平移动系数、开采影响传播系数、主要影响角正切、拐点偏移距等预测参数的准确选取至关重要。目前, 梁北煤矿井下采空面积不大且间隔分布, 地表尚未出现大面积沉陷, 矿方虽已开展了地表移动变形观测工作, 但实测数据不足以指导本次预测参数的选取。为使预测尽可能准确, 本次预测采用理论计算与收集周边矿井实测数据的方式选取。
2.2.2 预测结果
通过预测, 梁北煤矿全井田煤炭开采后, 地表移动变形影响范围约43.70km2, 地表最大下沉值约4.05m, 地表下沉等值线图见图1。
3 井田浅层地下水埋深调查
3.1 浅层地下水埋深数据的获取
项目井田内除南部三峰山~白沙山一带有基岩出露外, 其余地段均被第四系所覆盖, 最大厚度为288m, 浅层地下水主要为第四系上部砂~砾石含水层, 当地农村饮用水, 以及农业灌溉用水多取自该含水层, 井田内分布有众多的民用水井。
为了调查井田内浅层地下水埋深变化情况, 工作中采用均布法 (兼顾民井分布情况) 在井田范围内布置了17个调查点位, 然后在各点位及附近, 视情况选取2眼或2眼以上的民井测量其水位埋深, 最后取平均值作为该点位的水位埋深值, 本次总共调查民井41眼。
3.2 绘制井田浅层地下水埋深等值线图
将现场采集的数据进行处理, 并绘制井田浅层地下水埋深等值线图, 可直观的反映水位埋深分布情况, 以便于后续地表积水区范围的预测。工作中, 利用软件先将离散数据网格化, 然后再用绘图软件采用内插法绘图。
根据绘制的浅层地下水埋深等值线图 (图2) , 梁北煤矿井田浅层地下水埋藏深度最浅不足3.0m, 分布在井田中北部, 以最浅点向东西两侧埋深逐步增加, 最深处埋深达18m。
4 地面积水范围预测
从梁北煤矿所处地区流域范围来看, 其流域面积是远远大于井田下沉盆地面积的, 也就是说流域中的水源接近于无限, 流域中浅层地下水总体积Q和下沉盆地体积V之间存在如下关系:Q>>V。在这种情况下, 浅层地下水处于等值静水位的状态, 预测水位埋深等于原始水位埋深与地表下沉值之差, 这表明当地表下沉值大于原始水位深度时, 地面就会出现积水现象。
将地表下沉等值线图 (图1) 与浅层地下水位埋深分布图 (图2) 叠加后, 地表下沉值大于浅层地下水位埋深的区域即为沉陷区由于浅层地下水埋深变化而预测形成的积水区范围, 见图3。
5 对预测结果进行修正
就地面积水而言, 由地下水位变化而导致地面积水只是原因之一。除此之外, 造成地面积水的因素还包括地表水或大气降水汇入沉陷盆地而形成积水区, 积水范围和积水量取决于下沉盆地的形状、坡度、地基透水性、降雨量及降雨强度、地表蒸发强度、地表水体规模及距离等因素。
梁北煤矿位于河南省中部, 属北暖温带季风气候区, 热量资源丰富, 光照充足, 历年年平均降水量为743mm, 最大年蒸发量1527.9mm、最小年蒸发量1490.15mm, 蒸发量大于降雨量。大部分地区地基透水性也较好。根据井田原始地形, 井田地表沉陷后, 仅会在东部和北部形成交浅的沉陷盆地, 井田内除一条季节性沟溪 (小泥河外) 无其他地表径流, 根据当地自然及地质条件, 预测不会在前述图3所示其他区域形成积水区。
井田内唯一季节性沟溪小泥河从图3所预测的积水区通过, 经调查, 一般仅在雨季有水, 且径流量很小, 在雨季, 将对图3预测的积水区范围有一定的影响, 按照最不利情况小泥河水注入使积水范围充满整个沉陷盆地考虑, 对图3所预测的积水区进行合理修正, 得到最终预测积水范围包括两部分, 即永久积水范围和季节性积水范围, 见图4。
6 存在的问题与探讨
(1) 地表沉陷预测结果的准确性与预测参数的选取密切相关, 因此在参数选取上应尽可能收集已有的周边地质条件类似矿井的实测数据, 再结合本项目地质条件进行科学选取, 使预测结果更加准确。
(2) 浅层地下水埋深等值线图的准确性是与所调查水井的数量呈正相关的, 因此, 在可能的情况下, 应尽量多地布置水位埋深采集井, 在已有井位及数量不能满足调查要求时, 必要时应布设钻探井。
(3) 浅层地下水位具有动态性, 即浅层地下水位随着雨季和旱季的交替是持续变化的, 然而在多数勘察设计中由于时间限制无法持续整个水文年的调查, 这一定程度上会影响预测结果的准确性, 这就要求建设单位及咨询服务单位认真做好基础数据调查工作。
(4) 梁北煤矿积水区范围预测工作中没有收集到实测地形图资料, 由于现有1:10000地形图精度不高, 未能实现预测地表标高等高线图和预测地下水位标高等高线图的制作, 在有实测地形图的情况下, 应该在制作前述图件的基础上, 将地表预测等高线与地下水位预测标高等高线叠加, 其交点即为沉陷区由于地下水位变化而预测形成的积水区范围, 这样使预测过程更为直观, 结果更为准确。
(5) 在最后对预测结果修正步骤中, 由于各种影响积水的因素相当复杂, 仅能凭经验进行判断, 因此预测结果存在经验性和个人差异性。
参考文献
[1]蔡子刚.波兰采空区地面塌陷与积水预测的理论和方法.煤矿环境保护.1990年03期.
采空积水 篇7
小煤窑采空区积水 (体) 一般位于煤田浅部, 因开采年代久远, 积水量和积水范围不清, 腐蚀性强, 其流动特征与地表水体流动相似, 不同于含水层水的渗透[1]。当位于其深部矿井的采掘活动破坏了隔水煤 (岩) 柱时, 水就会突然溃出, 造成重大水灾事故。小煤窑采空区积水是我国煤矿普遍存在的威胁矿井安全的主要水害类型。以石壕煤矿14准备采区浅部小煤窑采空积水的防治实践为例, 探讨该水害类型的防治技术。
1 14采区概况
14采区为石壕煤矿的准备采区, 位于矿井田南部, 南为井田边界和煤层露头, 北与12区采空区以陇海铁路保护煤柱相隔, 东西均为井田边界, 边界之外分别为陇海铁路和城镇、村庄保护煤柱。采区东西长1.3~2.4 km, 南北宽0.55~1.85 km, 面积约2.31 km2。
14采区总体上位于渑池向斜的南翼, 与北翼的12、13采区相比, 地质条件相对复杂:煤 (岩) 层产状变化较大, 浅部走向大致东西方向, 深部转变为北北西方向;煤 (岩) 层倾角变化大, 浅部陡, 倾角39°~45°, 局部甚至近直立, 深部相对较缓, 8°~23°;南部较陡, 中部和北部较缓。钻孔揭露煤层厚度0~24.02 m, 平均4.82 m, 煤层厚度变化较快, 局部存在无煤区。
采区对应地表为低山丘陵地形, 标高+583.6~+676.1 m, 南北两侧高, 中部低;西南部地势较陡, 沟谷发育, 多为山坡、耕地, 东北部地势较缓, 耕地面积较大。
采区南部边界附近二1煤层出露, 历史上曾有小煤窑在该区浅部进行过采掘活动。小煤窑停产后没有按相关规范要求对井口进行封死填实。长期以来, 其采空区可能因降水入渗而积水, 对本区域的采掘活动构成水害威胁。
2 小煤窑生产及积水情况勘查
通过走访调查、现场踏勘以及地面瞬变电磁勘探等, 对小煤窑生产及积水情况进行了勘查。小煤窑井口分布情况如图1所示。
2.1 浅部小煤窑摸排情况
2.1.1 地表巡查小煤窑井口分布
2008年5月至2011年间, 定期对采区浅部附近进行地表巡查, 共发现小煤窑井口10个, 测量了各井口坐标。据走访调查, 除兴隆煤矿外, 这些小煤窑多于民国年间生产, 开采深度多在60 m以浅;调查时, 其井筒均已废弃, 矿组织进行了封填。兴隆煤矿在2010年以前曾断断续续进行过生产活动, 2010年由于资源整合、兼并重组, 该矿停产关闭。各小煤窑调查情况如表1所示。
2.1.2 兴隆煤矿井下生产和积水情况调查
2015年12月, 为了解兴隆煤矿井下采掘情况, 咨询了当年参与本地区小煤窑资源整合以及曾在兴隆煤矿工作过 (2007—2011年) 的人员, 获得了兴隆煤矿巷道布置平面, 如图2所示。
通过调查了解得知, 在2007—2010年间, 该矿巷道式采煤, 煤质较差;下山巷道长度100 m以上;期间, 后期风井 (6#) 有涌水, 施工了1条巷道与副井贯通;2010年该矿停产关闭。经过对兴隆煤矿井田区域进行现场踏勘, 新发现X1#、X2#2个井筒并测量了井口坐标。6#和7#2井筒内有积水, 其中7#井口标高+647 m, 井筒内水位+585 m;6#井口标高+651 m, 井深229 m, 井筒内水位+561 m。
经图纸合并和实测井口落图, 确定兴隆煤矿X2#井位于石壕煤矿井田边界以里70 m。
2.2 地面瞬变电磁探测小煤窑采空区积水情况
2008年和2015年对该区域进行过2次地面瞬变电磁勘探。第1次在该采区浅部圈出了1个疑似小煤窑采空积水区 (S0) ;第2次在本采区南部边界以里300 m的区域进行了地面瞬变电磁勘探, 圈出了S1、S2、S3、S4和S5共5个疑似小煤窑采空积水区, 如图3所示。第1次圈出的疑似积水区S0包含在第2次圈出的S1疑似积水区内。
3 勘查结论及综合分析
根据走访调查、现场踏勘结果和地面物探成果, 结合该区域地质条件分析, 得出以下结论:
(1) 初步判断兴隆煤矿采掘活动进入了石壕煤矿14采区浅部范围内, 其采空区内积水可能性较大。
(2) 14采区浅部还存在5处疑似小窑积水区, 积水面积约5万m2, 估算积水量约9.5万m3。
(3) 结合井筒水位和兴隆煤矿采掘情况调查结果推测, 若井筒与积水区连通, 则积水区底部的水压接近3 MPa。
4 小煤窑采空积水防治技术
综上所述, 初步圈出14采区浅部小煤窑采空及积水范围后, 按照“立足井下、地面为辅”的原则, 采取下列有针对性的水害防治措施。
4.1 对废弃井口进行充填压实
对该区域内的废弃小煤窑井口以及地表裂缝进行充填压实, 并定期巡查, 发现新的井口或裂缝要及时充填, 防止降水通过这些通道补给小窑采空区进而增加积水量和积水水位。
4.2 地面钻探查证
将地面勘查圈出的疑似小窑积水区作为目标区域, 在地面施工1~2个钻孔, 查证该区域的积水性, 从而进一步确定积水区的底部边界、水位, 确定积水区与积水井筒的连通情况等。钻孔终孔于二1煤层底即可。
4.3 地面井筒抽排
若经地面钻探查证确实有积水, 并且与积水井筒连通, 则利用小煤窑井筒X2#和X4#在地面对积水进行抽排, 最大限度地降低积水区水位, 减少积水对下部采掘活动的威胁。
4.4 留设防 (隔) 水煤柱
根据积水区底部水压、煤 (岩) 层赋存情况和开采方法等因素留设合理宽度的防 (隔) 水煤柱。
为确保安全, 将各疑似积水区的底部边界连接起来, 作为14采区浅部小窑采空积水区统一的底部边界。按《煤矿防治水规定》规定, 对浅部小煤窑积水区按下列公式进行防隔水煤柱宽度的计算。
式中:L为煤柱宽度, 不小于20 m;M为煤层厚度或采高, 取5 m;P为水头压力, 此处取3 MPa;Kp为煤的抗拉强度, 取0.25 MPa;K为安全系数, 一般取2~5, 此处取5。
计算得L=75 m, 即需留设75 m宽的煤柱。需要说明的是, 此煤柱宽度应根据钻探查证情况及时修改, 以保证安全及避免造成资源浪费。
4.5 井下双巷掘进探防水
将确定的14采区浅部小窑采空积水区底部边界向外平移100 m作为探水线, 探水线外推60 m确定警戒线[2]。同样, “三线”也应根据钻探查证和施工情况及时修定。
巷道掘进进入警戒线时, 采取瞬变电磁超前探和直流电法超前探等进行超前探测, 若存在异常要钻探查证;进入探水线, 要“有掘必探”[3]。钻探时, 采区轨道上山和皮带上山应交替进行掘进和钻探, 循环前进;该区域的首采工作面上巷应超前于下巷掘进, “先探后掘”。钻探施工应编制专门的探放水设计并按程序审批。
5 结论
石壕煤矿14采区上山区域浅部曾有小煤窑进行过采掘活动, 其采空区内有积水。通过走访调查、现场踏勘以及地面瞬变电磁勘探等勘查手段, 调查清楚了小煤窑井口位置、数量、分布及小煤窑采掘情况;基本查清了小煤窑的采空及积水范围, 圈出了5处小煤窑积水区域, 估算总积水面积约5万m2、总积水量约9.5万m3。按照《煤矿防治水手册》确定了小煤窑采空积水区的“三线”, 按《煤矿防治水规定》要求计算出了需留设的防隔水煤柱, 提出了对未封填的小窑井口进行封填、地面抽排水、井下探放水等有针对性的防治水措施, 为石壕煤矿今后生产进入该区域或存在类似条件矿井的防治水工作提供了方向。
摘要：为了查清石壕煤矿14采区浅部区域小煤窑采空积水情况, 通过现场勘测和地面瞬变电磁勘探等方式方法进行了勘查。调查清楚了小煤窑位置、数量、井口分布及其采掘情况, 对未封填井口进行了封填, 基本查清了采空区及积水区的位置、范围, 估算出了积水量等。提出了生产接近时的小煤窑水害防治技术措施。
关键词：小窑水害,瞬变电磁勘探,探放水,防治水技术
参考文献
[1]董书宁.对中国煤矿水害频发的几个关键科学问题的探讨[J].煤炭学报, 2010, 35 (1) :66-71.
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