老空积水（共4篇）
老空积水 篇1
矿井防治老空积水问题在地方煤矿安全生产中显得越来越突出, 而防治小窑老空积水是很多生产矿井首先需要解决的问题。如何有效防治小窑老空积水、保证小窑老空区附近煤炭资源安全回采并实现工程无事故, 是我国煤矿安全生产迫切需要解决的难题。
瑞平公司张村矿位于汝州煤田朝川矿区中南部, 地质、水文地质条件复杂, 由于历史原因, 周边小煤矿分布密集, 小煤矿越界越层开采现象严重, 矿井浅部采区的生产受小窑老空水威胁较大。因此, 研究防治矿井浅部小窑老空积水的方法, 对于保障张村矿安全生产、提高矿井浅部小窑老空区附近煤炭资源回收率具有重要意义。为保证安全生产, 该矿制定出“查、探、疏、排、防、躲、管”综合防治小煤矿老空积水总体方针, 并在生产中严格执行上述“七字方针”, 虽然在掘进生产中多次遇到小煤矿老空积水现象, 但没有发生透水事故, 确保了矿井安全。
一、矿井防治水组织机构的成立
根据张村矿遇到的小窑老空积水害问题, 该矿领导层决定成立张村矿防治水领导小组。防治水领导小组明确目标, 细化责任, 全员参与, 齐抓共管, 严格考核, 以加强矿井防治水工作的领导和责任制的落实。
二、矿井防治小窑老空水总体方案的确定
参考国内矿井防治水先进经验并结合张村矿实际情况, 总结出“查、探、疏、排、防、躲、管”综合防治小煤矿老空水总体方针。其主要内容为:“查”, 就是在对小煤矿开采资料收集、调查的基础上, 在矿井有可能受小煤矿采空区积水威胁的区域范围内进行地面物探, 查明小煤矿采空积水区范围;“探”, 就是根据地面物探结果, 在井下生产中实施超前物探和钻探, 探明小窑老空区积水的具体位置和水压、水量等确切资料;“疏”, 就是对探出的小窑老空水进行疏放, 避免生产中透水事故的发生;“排”, 就是完善矿井排水系统, 以利于发生透水时及时排水, 不造成淹井, 不对生产造成大的影响;“防”, 就是对已揭露的小窑老空或老巷要采取相应的安全技术措施, 严防发生次生灾害;“躲”, 就是为防万一, 针对无法预防的水害, 要编制矿井突水应急救援预案, 躲开水灾威胁, 提高职工自救、互救能力;“管”, 就是加强矿井防治水现场管理, 促进矿井防治水群测群防工作。
三、七字方针在矿井生产中的具体应用
“查、探、疏、排、防、躲、管”七字方针内容环环相扣、缺一不可。
1.地面采用瞬变电磁探测技术, 查明小窑老空积水范围 (七字方针中的“查”) 。瞬变电磁勘探技术在20世纪80年代末、90年代初应用于煤田地质勘探领域。该技术对其勘测范围内的水体等低阻地质异常体具有较高的分辨率, 当采空区充水时, 在电性上出现低阻反映, 因此, 该方法对探测小窑采空区积水情况效果明显。地面采用瞬变电磁仪器, 圈定井下小窑老空积水范围, 物探结果及时填绘到采掘平面图上, 小窑老空积水范围在图纸上呈现出来, 可以一目了然, 做到心中有数, 提前做好各采掘头面的防治水设计。
2.掘进头面施工过程中采用高分辨电法超前探测技术, 查明掘进前方水文地质情况, 对存在低阻异常区域, 采用钻探技术 (七字方针中的“探”) 。
(1) 高分辨电法的特点。YD32 (A) 高分辨电法仪以煤层或岩体为介质, 根据岩石电阻率成像探测识别巷道顶、底板隔水层厚度、断裂破碎带、含水和导水构造等地质构造。
高分辨电法仪物探距离可达100 m, 结合矿井实际情况, 每次物探有效距离取60 m, 保证30 m超前距前提下, 可掘进30 m, 生产过程中如此循环, 如物探结果存在低阻异常, 经工程技术人员分析后, 可进行钻探。
(2) 井下超前钻探。钻探是井下探放水最直接、最可靠和最终必须实施的重要手段。在保证安全的前提下尽量减少探放水工作量是煤矿生产追求的目标, 同时, 也是工程技术人员渴望解决的难题。而井下物探仪器的运用, 成功的解决了这个难题。
3.疏放老空积水 (七字方针中的“疏”) 。通过物探和钻探, 对探测到存在老空积水的区域要进行疏放, 解除老空水对生产造成的安全隐患。疏水时前期工作为。
(1) 完善老空积水区附近掘进工作面的排水系统。根据预测的积水量, 单孔最大放水量, 工程进度情况合理设计排水系统。配备相应排水能力设施及设备, 排水系统完善后, 再由地测部门牵头, 对排水系统进行排查及联合验收, 对排水系统的排水量实地测定并达到设计要求。
(2) 设计放水钻孔。放水钻孔布置原则方案最优, 经济合理, 安全可靠。
4.完善排水系统, 避免淹井事故 (七字方针中的“排”) 。排水系统是矿井防治水工作的关键环节, 特别是水文地质条件复杂矿井, 排水能力的大小直接关系着矿井的生产安全, 依据规程的要求, 矿井在正式生产前, 首先必须完善其排水系统, 保证其排水能力。
5.落实安全技术措施, 严防次生灾害发生 (七字方针中的“防”) 。为最大限度地解放小煤矿采空区附近的煤炭资源、提高资源回采率, 对于已放完水或已探明没有水体的小窑采空区或老巷道要揭露和通过, 以尽可能多圈定储量。然而小煤矿的采掘活动是没有规律的, 其采空区和巷道布置比较混乱, 为保证能安全揭露小煤矿老空并能顺利通过小煤矿老空, 防止揭露和通过老空时发生残余积水突然溃出、有害气体及大面积冒顶、片帮等次生灾害, 要制定揭老空和过老空安全技术措施, 揭、过小窑老空区后, 还要制定小窑老空区综合管理安全技术措施, 防止后来不确定变化因素导致小窑老空区产生二次灾害。
张村矿小煤矿老空区综合管理安全技术措施如下。
(1) 通过综合技术手段 (物探、长探、短探) 进一步查明水害及气体危害, 可采取打密闭预留观测孔或加强巷道周围的支护后喷浆密闭等相应的技术措施, 并设专人对小煤矿老空范围区域看管, 巡查, 工程技术人员加强收集该工作面水文地质资料, 重点分析并及时发放水情、水害分析预报用于指导生产工作。
(2) 施工单位井下带班人员一定要加强该工作面的水文情况观测, 发现水情异常及时上报矿调度室及有关领导和业务科室, 确定排除水情隐患后方可继续进行回采施工。
(3) 地测队人员要经常了解周边小煤矿生产情况, 做到心中有数, 一旦小煤矿停止生产, 要加强各工作面特别是透老空工作面的水文地质情况观测, 时刻处于备战状态。
6.编制矿井突水应急救援预案, 提高广大职工抗灾自救能力 (七字方针中的“躲”) 。矿井防治水工作的最后一道防线体现在一个“躲”字上。针对张村矿小窑老空区遍布的实际情况, 要求井下各生产作业单位, 无论是掘进工作面或是回采工作面, 在施工前都必须制定水灾应急预案, 并在施工前举行演练, 使井下作业工人遇到水灾时能做到沉着冷静、顺利躲避开水灾威胁, 确保人身安全。
7.加强矿井防治水现场管理工作, 提高全矿干部职工的群测群防意识 (七字方针中的“管”) 。
(1) 落实干部跟班盯岗制度:对防治水重点工作面实行干部跟班盯岗制度, 加强考核和责任追究。
(2) 相关业务科队定期到防治水重点工作面进行安全检查, 行使职能, 齐抓共管, 消除水害隐患, 确保安全生产。
(3) 加强职工防治水知识培训, 提高职工水害防患意识, 坚持工作面水情、水害观察和汇报制度, 做到群测群防, 将水害隐患消灭于萌芽状态。
通过以上管理制度, 做到井下防治水工作的层层监管、人人参与, 从而达到真正意义上的群测群防, 使井下水灾隐患无处藏身。
四、结论
1.瑞平公司张村矿自2007年以来, 高度重视小煤矿老空积水防治工作, 并严格坚持执行查、探、疏、排、防、躲、管“七字方针”, 虽然在掘进生产中多次遇到小煤矿老空积水现象, 但没有一次发生透水事故。
2.实践证明, 该方法科学、实用、有效, 在目前国内煤矿生产中具有代表性和推广应用价值, 对类似矿井的安全、快速建设和生产具有很大的借鉴意义。
耿村煤矿老空积水探放技术 篇2
耿村煤矿12170工作面南部为已回采的12190工作面, 西部为2-32煤轨道下山, 东部为已报废的东一采区, 北部为未回采的2-3煤实体。顶板为灰黑色泥岩, 具隐蔽水平层理, 含少量植物化石碎片, 致密坚硬, 厚37～42 m;底板为灰黑色泥岩, 具光滑镜面, 含少量炭化植物化石碎片, 厚4～6 m。底板与2-3煤之间为煤矸互叠层, 厚1～2 m。2-3煤厚为11.0～11.8 m, 平均厚度11.6 m, f=0.9。地质构造条件较简单, 煤层整体呈一向南东倾斜的单斜构造, 但煤层结构复杂, 条理紊乱, 煤层松软, 走向变化较大, 导致煤层厚度变薄, 个别地段有煤层底板隆起现象。掘进过程中揭露4条正断层, 落差为0.9～2.9 m。
2 老空积水量的估算
老空积水范围内积水量的估算, 是探放水设计的重要一环。必须在以往收集的水文、地质资料的基础上, 在采掘工程平面图上深入分析和研究老空区空间构造条件和水源条件, 准确确定老空积水范围内积水量, 正确指导老空水防治工作。计算公式如下:
Q积=∑Q采+∑Q巷, Q采=KMF/cos α, Q巷=WLK
式中, ∑Q采为有水力联系的煤层采空区积水量之和, m3;∑Q巷为与采空区连通的各种巷道积水量之和, m3;Q积为相互连通的各积水区总积水量, m3;K为充水系数, 采空区取0.25～0.50, 煤巷取0.50～0.80, 岩巷取0.80～1.00;M为采空区的平均采高, m;F为采空积水区的水平投影面积, m2;α为煤层倾角, (°) ;W为积水巷道原有断面, m2;L为巷道长度, m。
采空区充水系数K与采煤方法、采出率、煤层倾角、顶底板岩性及其碎涨程度、采后间隔时间等因素有关, 巷道充水系数与巷道断面的变化有关。通过估算, 积水量为65 000 m3。
3 12131老空水成因
因12111工作面结束后灌浆灭火, 造成老空区内仍存有大量灌浆灭火水, 预计积水量65 000 m3, 严重影响12170工作面的安全开采。因此, 应采用安全可靠的技术防止12170工作面回风巷掘进穿越采空区时老空灌浆灭火水突然涌出, 确保该工作面的顺利施工。
4 探放老空水技术方案设计
4.1 方案确定
首先对采空区和邻近地段地质及水文地质条件进行认真调查分析, 包括采空区内地质构造、煤层产状、顶底板以及工作面回采情况、相邻阶段采空区之间的水力联系、采空区与地表水体、断层构造带的水力联系程度等, 圈定采空区积水范围, 计算采空区体积和积水量, 并绘制采空区积水平面图。沿空掘巷探放水前, 防治水技术人员要根据采空区积水平面图, 编制有针对性的探放水设计及施工安全技术措施。钻孔呈扇形布置, 原则上设计3个方位, 全部控制上部采空区, 一个方位布置3个钻孔, 钻孔开孔孔口间距和排距不小于0.5 m, 终孔控制积水区下部、中部和上部 (即原煤层顶板位置以上1～2 m) , 下部钻孔终孔位置一般为采空区底部浮煤上部, 钻孔设计深度60～80 m, 允许掘进距离40～60 m, 保持不少于20 m的超前距。
依据“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”的防治水原则, 当12170运输巷掘进到830 m时, 该巷继续掘进将穿越上部的 (2-1煤) 12131工作面采空区, 为确保该巷道的施工安全, 在距该处33 m处, 实施探放水, 布置探放水钻场。但是由于该地段煤岩层破碎, 巷道压力大, 先后施工了10个钻孔, 都因钻孔塌孔而无法正常放水。针对这种情况, 决定在12170工作面运输巷830 m处原探水钻场外, 重新掘探水钻场, 采用在钻孔内下钢管支撑的套管技术, 解决塌孔问题。
4.2 探放水钻孔布置
根据工作面目前积水的实际情况, 设计钻场位于830 m处巷道上帮, 其断面尺寸为:梁长净口为4.6 m, 腿长2.8 m, 深5 m。在运输巷钻场布置仰角钻孔1个, 设计角度30°, 深47 m。同时, 在探水钻场又布置了3个验证钻孔, 对探放 (2-1) 12131回采工作面采空区积水进行验证, 验证钻孔参数见表1, 探放水验证钻孔布置如图1所示。钻孔采用三级结构, 二路套管。
根据已施工钻孔情况, 设计第1级、第2级套管深分别为13, 47 m。钻孔0～14 m钻进为Ø133 mm, 下Ø127 mm×6 mm无缝钢管制作的套管13 m并注浆固结, 14～47 m钻进为Ø91 mm, 下Ø85 mm×5 mm无缝钢管制作的套管47 m并注浆固结。套管注浆及固管后的耐压试验, 必须达到静水压力的2.0倍 (为2 MPa) , 否则重新加固到合格为止。
4.3 孔口管固定
孔口管下好, 用注浆泵进行固管。用螺丝将孔口管法兰盘与闷盖相连接, 注入新鲜的32.5R普通硅酸盐水泥, 浆液配比原则上为1∶1, 根据注浆压力及进浆情况, 施工过程中可适当调整浆液浓度, 达到注浆压力方可结束。若孔口周围及孔内岩石裂隙发育、漏浆时, 则采用间歇注浆的方法进行施工, 反复注浆直至压力达到2 MPa为止。待水泥凝固后, 用无心钻头扫孔到孔口管以下1～2 m, 进行耐压试验, 试验要求达到2 MPa。若试验压力不合格, 需复注固管, 养护后扫孔到底, 再做清水耐压试验。压力达到设计要求, 并稳定0.5 h, 孔口管牢固结实、孔口周围不漏水方为合格。
4.4 探放水安全技术组织措施
(1) 加强水仓钻场内巷道支护工作。架好抬棚, 顶帮必须用铁耙背木背实, 做好探水钻孔的打眼工作, 并在钻孔前方打坚固的戗柱和拦板。采用液压钻机开展探放水工作, 终孔直径为46 mm。并负责止水套管的安装工作, 止水管要求用Ø63.5 mm管子, 长度不得小于4 m, 用破布缠紧套管外壁, 以免积水顺管壁流出, 用卡子将套管与棚腿联锁牢固, 安装闸门, 并安装调试好钻机, 保证探水设施完好齐全, 安排人员方可进行探放水。
(2) 由主管部门负责确定探水孔的位置、方位角、仰角, 并记录钻进长度及探眼出水量。要认真观察水量变化, 并根据情况进行2次或3次的钻孔疏通, 以防煤矸堵塞钻孔造成无水或放完水的假象。
(3) 在尾巷排水时, 要制订专门的安全措施。一方面配备专职瓦斯检查员检测瓦斯, 负责探水施工过程中的安全工作;另一方面要安设瓦斯监控闭锁设施, 以确保在瓦斯不超限的情况下安全进行。
(4) 探放水期间, 每班安排1名水泵维修工在 (2-3) 12170运输巷值班, 负责维修、检修泵及故障处理, 保证排水正常。每班探水完毕, 探放水人员应将该班钻进及探眼出水情况向有关领导汇报。探水完毕, 负责把钻具撤到安全地点, 以免损坏钻具。
(5) 在第一眼出水后, 根据水流量的大小, 由生产科再决定是否打下一个眼, 可根据实际情况, 对钻孔数量适当增减。探眼无水时, 通风区负责用黄泥封孔, 防止有害气体涌出和煤层自然发火。
5 探放水效果
经过8 d的施工, 顺利完成了12170运输巷钻孔的施工工作。经过连续5 d的观测, 该孔出水量基本稳定在80 m3/h, 累计放水量53 289 m3, 基本上解除了该面上部采空积水的威胁。尤其是最后在原 (2-3) 12170工作面运输巷新探水钻场内施工3个验证钻孔对 (2-1) 12131采空区积水进行验证, 彻底消除了上部积水的水害威胁, 确保了该工作面能够安全回采。
6 结语
耿村煤矿根据采场布置及老空水的赋存状况, 成功地采用套管技术探放工作面顶部的采空区积水, 防止了水害事故的发生, 确保了工作面安全施工正常进行。
摘要：治理老空积水对煤矿安全生产与实现安全高效具有重要的意义。对耿村煤矿采空区积水量进行了估算, 对12131老空水成水原因及对12170工作面的影响进行了分析, 提出了老空区探放水技术方案;应用套管支撑技术解决了探放水钻探塌孔问题, 从而排放出了老空水, 基本解除了对工作面的威胁, 保证了施工安全和工程进度。
老空积水 篇3
1 工作面概况及水患分析
山东鑫国煤电有限责任公司9204工作面位于9200采区的西北部, 为一单斜构造, 走向:260°~20°, 倾向:170°~290°, 倾角:2°~5°, 平均倾角3°。本面位于f13、GF1断层防水煤柱与GF2断层防水煤柱之间, 东至GF22断层防水煤柱, 西至f13、GF1断层防水煤柱, 南至9200轨道石门, 北至F3-1断层防水煤柱。9204工作面直接顶板以灰色泥灰岩为主, 厚0~2.7m, 平均1.26m, 裂隙发育, 局部富水性强, 掘进期间局部泥灰水将以淋水的形式影响巷道施工。老顶为灰色粉砂岩, 含细粒Fe S2, 具水平层理, 含植物化石碎片。
9204工作面上覆8204工作面底板徐灰经注浆后已安全回采, 受构造影响, 上下巷道施工期间起伏较多, 采空区局部不具备自然泄水条件, 老空区怀疑存有积水。为确保9204工作面安全掘进, 解除掘进前方老空水患威胁, 根据《煤矿防治水规定》, “预测预报, 有疑必探, 先探后掘”的防治水原则, 需对8204采空区进行超前探放水工作。
2 老空水的成因及估算
2.1 老空水成因
8204工作面煤层直接顶为灰至深灰色灰岩 (四灰) , 厚2.54~7.13m, 平均4.97m, 质地坚硬, 裂隙发育, 为极丰富到中等的含水层。下伏徐灰厚6.22~9.44m, 平均7.48m, 上距8煤平均33.2m, 徐灰质纯致密, 浅部岩溶裂隙发育, 富水性强。由于断层的升降和其导水性影响, 徐灰成为四灰的直接补给水源, 是8204工作面老空区的主要水源层。
2.2 老空积水区的估算
估算老空积水范围积水量是探放水设计的重要一环, 根据收集资料, 在采掘工程平面图上深入分析研究确定8204工作面水仓为积水区域, 积水标高为-219.1~-219.9m。计算公式如下:
3 探放老空水技术方案设计
3.1 方案确定
本次钻探采用SGZ-IB150型钻机进行钻孔, 钻孔呈扇形布置, 原则上设计2个方位, 全部控制上部采空区, 一个方位布置3个钻孔, 钻孔开孔孔口间距和排距不小于0.5m, 终孔控制积水区下部、中部和上部, 下部钻孔终孔位置一般为采空区底部浮煤上部, 钻孔设计深度40~60m。
为确保9204工作面安全掘进, 在9204工作面钻场内探放820采空区积水。探放水工程结束前, 9204工作面运中迎头至积水区前30m停止掘进。由于9204工作面局部不具备自然泄水条件, 已在低洼处水仓安设BQW100-28-15潜水泵 (流量100 m3/h, 扬程28m, 功率15KW) 2台, 采用双回路供电, 排水能力满足钻探工程需要。
3.2 钻孔布置
根据上覆采空区积水实际情况, 设计钻场位于9204工作面运中迎头退后3m, 钻场规格:长6m, 宽2.8m, 高2m。
3.3 安全技术措施
(1) 探放水前, 施工人员加固好钻场内巷道支护, 钻机严格按设计方位固定牢固, 安装调试好钻机, 清理好泄水路线。
(2) 一级套管为Φ108mm无缝钢管并注浆固结, 长度为12m, 钻孔下入套管后用水泥、玻璃水双液浆进行封固, 水泥浆比重1.5~1.8, 套管下置越浅要比重越大;玻璃水用量以每100kg水泥加入10kg为宜, 用水泥浆封固, 水泥凝固后作耐压试验, 压力值为2.0MPa, 持续时间不少于30分钟, 耐压试验时孔口及围岩壁无漏水、渗水、套管无松动、退出等异常现象视为合格, 否则重封, 套管试压合格后, 在孔口管上安设好止水闸阀。
(3) 护孔管封固合格后, 要用Φ71mm钻头钻进直至终孔。
(4) 施工地点要配备专职瓦斯检察员检测瓦斯, 负责探水施工过程中的安全工作, 出现异常及时汇报处理。
(5) 在第一个钻孔眼出水后, 根据水流量的大小, 有技术人员再决定是否打下一个眼。可根据实际情况, 对钻孔数量适当增减, 防止出现下巷存有积水现象。探眼无水时, 必须用黄泥封固, 防止有害气体涌出和煤层自燃。
4 钻孔施工过程
(1) 施工第一个钻孔放1孔, 方位24°, 倾角+11°, 0~12m为Φ110mm, 下Φ108mm无缝钢管制作的套管10m, 外上长度为1m的Φ108mm孔口管一个, 并注浆固结。然后改为Φ71mm钻头继续钻进, 钻进43.7m钻透8204采空区积水区上部位置, 停止钻进, 初始涌水量约为18 m3/h, 并伴有臭鸡蛋味, 0.5小时后, 水量稳定, 拔出钻杆, 涌水量22 m3/h, 1小时后钻孔水量衰减至1 m3/h左右。
(2) 继续施工第二个钻孔放1-2孔, 方位24°, 倾角+13°钻进41m钻透8204采空区积水区下部位置, 停止钻进, 初始涌水量约为35m3/h, 1小时后水量稳定, 拔出钻杆, 涌水量45m3/h, 3小时后钻孔水量稳定在43m3/h左右, 16小时后, 钻孔水量衰减至23 m3/h。
(3) 改变钻进方位, 继续施工第三个钻孔放2-2孔, 方位18°, 倾角+12°钻进42.3m钻透8204采空区积水区下部位置, 停止钻进, 终孔水量10m3/h, 拔出钻杆后, 拔出钻杆, 涌水量12m3/h。
5 探放水效果
经过2天的施工, 顺利完成了9204掘进工作面钻孔施工工作。共施工钻孔3个, 经过3天的观测, 放1-2孔和放2-2孔水量基本稳定在2 m3/h左右, 工作面累计放水量800 m3左右。现老空区内静积水已放净, 老空区内含有动水, 动水量2 m3/h。分析认为由于断层的升降和其导水性影响, 徐灰为采空区的补给水源为2 m3/h, 通过探放基本解除了该工作面上覆采空区积水的威胁, 9204工作面可以恢复掘进。
6 结语
为顺利探放老空积水, 应做好探水钻孔施工的前期准备工作, 根据采空区资料估算好积水量, 制定切实可行的施工方案及安全措施, 施工过程中应根据钻探情况及时调整钻孔数量, 确保水患排除。
山东鑫国煤电有限责任公司根据工作面实际情况及老空水的赋存状况, 制定了切实可行的探放水措施及实施方案, 成功运用SGZ IB150型钻机探放8204采空区积水, 消除了工作面水患威胁, 防止了水害事故的发生, 确保了工作面的安全掘进, 为煤矿老空水治理积累了经验。
摘要：文章针对山东鑫国煤电有限责任公司井下掘进过程中上覆采空区积水的探放, 有效解决了采空区积水威胁, 实现了工作面的安全生产。同时文章分析了水害存在的原因和治理措施, 取得了明显的技术经济效果, 对类似矿井老空区水害治理具有参考意义。
老空积水 篇4
一号井封闭后, 其+1000m~+1200m标高间的采空区及所有巷道全部变成老空区, 雨季水及含水层岩层裂隙水沿各类裂隙通道进入老空区, 形成老空积水, 由于有补给条件但无矿井排水系统, 使一号井老空水水位不断上涨, 截至2011年底, 老空水水位标高为+1173m, 积水高差173 m, 积水量为300万m3。二号井目前开采最低标高为+970m, 低于一号井老空积水标高。一、二号井之间虽有留设的隔水煤柱, 但一号井老空水已通过冒落裂隙带渗入二号井各煤层老空区内, 造成二号井矿井涌水量不断增大, 而且随着水力联系的加强, 很有可能造成突水事故, 严重威胁着二号井的安全生产。故需要及时有效的采取合理的防治方案对一号井老空区积水进行治理。
1 矿井水防治方案
根据一号井老空水对二号井危害程度, 在经过认真分析、研究石炭井焦煤公司水患实际共筛选出三个一号井老空区积水防治方案做比较, 从中推荐出最优方案。
方案一:
在一号井的一号副斜井和二号副斜井内设置绞车拖移水泵同时排水, 将水直接排至地面工业场地水沟, 经沙沟外流, 预计用14个月的时间将一号井老空水位排降至+1000m标高;然后在二号井+970m轨道石门内开口, 沿147°1′45″方位以5‰上坡掘进一条844m的泄水巷, 不变方位再以30°上坡掘进72m与一号井北下组煤轨道巷贯通, 将一号井老空水引入二号井排水系统, 统一由二号井排水系统排出。泄水巷总长946m。如图一所示。
建设总工期:一号井排水预计14个月完成, 掘进预计15个月完成, 预计建设总工期为15个月。
方案二:
在二号井+970m轨道石门内开口, 沿134°55′44″方位以5‰上坡向一号井掘进一条672m的泄水巷, 再以65°7′12″方位3‰上坡掘进65m泄水钻场, 在泄水钻场布置108个泄水钻孔, 分别打钻至11345切眼、11355切眼、+1000m下组煤回风上山。为了降低水位标高, 由上向下钻孔终孔位置每次降低标高3m, 在每个标高各打两个水平钻孔, 逐渐降低水位标高泄水。待一号井老空水通过泄水钻孔排降至+1010.3m标高后, 为确保进入一号井老空区下方泄水巷掘进安全, 要按照“有疑必探, 先探后掘”的探放水原则, 以3°53′27″方位5‰上坡掘进200m泄水巷, 不变方位再以22°上坡掘进85m (斜距) 泄水巷, 最后以147°34′方位3‰上坡掘进10m泄水巷与一号井北下组煤轨道巷贯通, 将一号井矿井老空水引入二号井排水系统, 统一由二号井排水系统排出。巷道总长为1062m。如图二所示。
建设总工期:从泄水钻场开始打钻泄水时计算, 两台钻机同时打钻, 钻孔终孔位置每次降低标高3m, 需降54次, 平均降一次3m标高泄水5.28万m3, 按照泄水200m3/h计算, 需11天排放完, 打两个钻孔需2天, 则每个标高段钻孔打完及泄水完毕共需13天。最终水位降至+1010.3m标高, 需要54×13=702天 (23.4个月) , 加上掘进工期17.5个月, 建设总工期为40.9个月。
方案三:
在二号井下613反石门内K18测点附近 (底板标高+1038m) , 施工1#及2#泄水钻场, 在1#泄水钻场用定向钻机施工1个泄水钻孔, 打钻至+1000m下组煤回风上山。钻孔终孔标高为+1118m。然后在2#泄水钻场用定向钻机施工3个泄水钻孔, 其中二个钻孔终孔标高分别为+1078m、+1038m, 另外一个钻孔为备用钻孔。最后在二号井上71回风上山S53测点处 (底板标高+970m) , 施工3#泄水钻场, 在3#泄水钻场用定向钻机施工3个泄水钻孔, 打钻至+1000m上组煤回风上山, 终孔标高分别为+1038m、+1009m, +1008m。另外, 在二号井使用钻孔排水前, 必须先在一号井增设临水排水系统, 继续抽排一号井老空积水, 以降低水压。如图三所示。
根据环安公司ZDY6000LD钻机近两年的施工情况, 以及结合本次定向疏放水钻孔孔深情况, 月进尺按照1200m进行考虑, 将本次定向疏水钻孔施工结束大约需要86天。每个钻孔涌水量按照200m3/h进行估算, 本次定向钻孔预计总疏放水量为300万m3 (实际老空区由于塌陷总的储水量小于300万m3) , 矿方目前排水能力为400m3/h (不包括生产用水的排放) , 钻孔形成后总排水量控制在400m3/h, 最终水位降至+1010.3m标高, 需要313天, 加上钻孔施工时间86天, 总的放水时间为399天 (13.3个月) 。
方案比较
方案一
优点:
1) 建设工期最短, 可以尽早消除一号井老空水对二号井的威胁。
2) 不需要增加泄水钻场及泄水钻孔, 工程量最省少。
缺点:
1) 需要在一号井另外增加供电、排水及局部通风等设备。
2) 一号井长期积水, 井巷状况差, 人员进入不安全。
方案二
优点:
1) 人员不需要进入一号井内排水作业, 相对安全。
2) 直接利用二号井排水系统, 不需要在一号井另外增加排水、供电、局部通风等设备。
缺点:
1) 建设工期最长, 不能尽早消除一号井老空水对二号井的威胁。
2) 老空区水位高 (+1173.0m) , 水压偏高, 采用钻场探放水时不安全。
方案三
优点:
1) 在一号井内排水作业人员不需要进入被水浸泡过的巷道工作, 不存在安全隐患。
2) 不需要在一号井再新设供电、通风系统。
3) 定向钻机具有定向准确、排水能力大、不易塌孔, 施工速度快等特点, 且施工位置与老空区留有较大的保护岩柱, 较为安全。
4) 施工工期短, 可以尽快消除水患威胁。
缺点:
1) 定向钻机体积偏大, 运输相对困难。
方案比较结果
通过对以上三个方案比较可以看出, 方案三充分结合了前两个方案的优点, 克服了前两个方案的缺点, 在技术上最优, 且排放一号井老空积水比前两个方案更安全可靠。故方案三作为石炭井焦煤公司老空水防治方案最为合理。
2 结语
上述方案经过在石炭井焦煤公司现场检验, 取得了良好的效果, 彻底消除了一号井老空区积水对二号井生产的影响, 特别是定向钻机在矿井防治水技术上的应运, 在全国范围内很少有使用先例, 值得进行借鉴。
摘要：为了消除石炭井焦煤公司一号井老空区积水对二号井生产带来的安全隐患, 保障员工生命和企业财产安全, 文章紧密给和石炭井焦煤公司生产现状, 认真调查研究, 综合考量, 并作详细的方案比较, 选取了技术先进、安全可靠、符合实际的一号井老空区积水防治方案, 对一号井老空区积水进行合理分流、彻底疏排, 达到消除矿井水患和确保矿井安全生产的目的。该方案已经在石炭井焦煤公司进行了实践, 实践效果良好, 有效的消除了老空区积水对矿井生产的安全隐患。
关键词：矿井,安全隐患,老空区积水,防治方案
参考文献
[1]国家安全生产监督管理总局, 国家煤矿煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.
[2]国家安全生产监督管理总局, 国家煤矿煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2011.
[3]MT/T632-1996, 井下探放水技术规范[S].
[4]张光德, 李树臣, 胡斌等.矿井水灾防治 (B类) [M].徐州:中国矿业大学出版社, 2002.