中小煤礦防治水工作

中小煤礦防治水工作
摘要　綜合分析中小煤礦采掘過程中突水原因,并通過實踐對防探水提出預(yù)防和處理措施。

關(guān)鍵詞　煤礦　防探水　措施

自1984年以來,河北省的中小煤礦蓬勃興起,為全省的國民經(jīng)濟(jì)做出了重大貢獻(xiàn),但是,小煤礦的眾多水災(zāi)事故也給國家和人民生命財產(chǎn)安全造成了重大的不可彌補(bǔ)的損失。如邯邢地區(qū)近幾年連續(xù)發(fā)生特大突水事故,損失極為慘重。小煤礦防治水意識的淡薄、技術(shù)力量的薄弱、亂采濫掘、越層越界開采各類防水煤柱是導(dǎo)致水災(zāi)頻頻發(fā)生的主要原因?，F(xiàn)結(jié)合20多年現(xiàn)場實踐和兄弟單位的事故教訓(xùn),就小煤礦防治水現(xiàn)場注意事項及操作要領(lǐng)作一淺述。

1地表水防治

雨季到來之前,礦長(企業(yè)法人)要組織有關(guān)人員到本礦區(qū)范圍及周圍的地表進(jìn)行認(rèn)真查看,了解煤層露頭、透水巖層、塌陷區(qū)、地表河流、地面防治水工程等情況,發(fā)現(xiàn)不安全因素及時處理。

1.1井口及工業(yè)場地的防洪與泄洪

井口及工業(yè)場地是煤礦生產(chǎn)的咽喉與腹地,在任何情況下均應(yīng)保證井口和其它地面設(shè)施,不致于被洪水淹沒。因此,井口和各種工業(yè)建筑物的基礎(chǔ)標(biāo)高,均應(yīng)高于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位。另外,加高地面所用的矸石堆料中不得含煤,防止自燃發(fā)火。工業(yè)場地及居民區(qū)距河流較近,并受到河水威脅時,應(yīng)考慮修筑堤岸和排洪渠。

1.2填堵塌陷坑與河床鋪底

1.2.1填堵塌陷坑

礦區(qū)的巖溶洞穴、塌陷裂縫和廢棄的小煤窯等,都可能在地面形成塌陷坑和較大的縫隙,極易成為雨水或地表水流入井下的通道。因此,一方面要防止地面積水,另一方面對于面積不大的塌陷裂縫和塌陷坑要及時填堵。其主要方法是:(1)填塞塌陷裂縫?？裳乜p挖溝,深度為0.4～0.8m,裂縫邊緣兩側(cè)各寬0.3～0.5m,縫內(nèi)填入石塊或片石,上部用3∶7的灰土填塞夯實。(2)填堵塌陷坑。有的塌陷坑漏水十分嚴(yán)重,對安全生產(chǎn)影響極大。如許莊煤礦主井上方一塌陷坑于1980年6月28日因地表雨水涌入井下,造成10人傷亡特大事故,損失慘重,值得記取?；靥钏菘右话銘?yīng)在導(dǎo)水陷坑底部,首先架起廢鋼管、廢鋼軌或廢鋼絲繩,作為鋪墊坑底的骨架,將足夠的柴把、草束等投入坑內(nèi),再連續(xù)投入砂包及片石,當(dāng)陷坑的泄水量明顯減少后,再用大量石塊進(jìn)行填堵,這時可以堵住水流通道,最后在石塊上部用水泥漿砌片石、填灰土(灰砂比為3∶7)夯實,效果良好。

1.2.2河床鋪底

為了減少地表水及第四系潛水對礦井充水層的補(bǔ)給,可在漏水地段鋪筑不透水的人工河床。其措施是:(1)在溝渠中鋪底三層。底層是韌性防漏層,厚度在25cm以上,用黃土壓實而成,中間是伸縮層,用厚20cm砂夾石(砂石比為3∶7)鋪設(shè),以防止底層翻漿,冬季則可以防止溝底凍裂；上層用水泥砂漿及河卵石構(gòu)筑,厚35cm以上,能抵御流速6m/s的水流沖刷。(2)按水量和坡度確定溝渠斷面。在上游建筑攔水壩以降低流速,使水速限制在6m/s以下,可防止急流沖毀下游工程和泥沙在下游淤積。

1.2.3河流改道

當(dāng)?shù)V區(qū)地表河流滲漏范圍很大,利用上述堵水方法難以奏效時,則可考慮將河流改道?？蛇x擇合適的地點(最好是在隔水層上),修筑水壩將原河道截斷,用人工挖掘新河道,將河水引出礦區(qū)以外。

防治礦區(qū)地表水必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)、水文地質(zhì)和氣象等條件,因地制宜地選擇防治措施,堅持從井下著眼、地面著手,遠(yuǎn)近結(jié)合,以防為主的原則,采用多項措施綜合防治。一般情況下,礦區(qū)外圍以防為主,防排結(jié)合;礦區(qū)內(nèi)部以導(dǎo)流為主,導(dǎo)排結(jié)合。

2井下防治水

2.1井下防水

(1)首先要合理進(jìn)行開拓與開采。慎重選擇井筒位置,力求避免穿過強(qiáng)含水層和大型斷裂破碎帶,距離高壓含水層要有足夠的安全煤柱,井底車場要設(shè)置水倉及排水設(shè)備,滿足礦井最大涌水量的排水工作。

(2)按規(guī)定留設(shè)各類防水煤柱。確定防水煤柱的尺寸,是一個相當(dāng)復(fù)雜的問題,要根據(jù)不同情況,選用水文條件相似的經(jīng)驗數(shù)據(jù),作為設(shè)計防水煤柱尺寸。根據(jù)現(xiàn)場實踐,沖積層下急傾斜煤層應(yīng)留煤柱一般為80m;煤層受斷層切割直接與強(qiáng)含水層接觸時,安全煤柱不應(yīng)少于20m;煤層被強(qiáng)水層所掩蓋時,留設(shè)煤柱應(yīng)考慮煤層開采后的塌陷裂隙,最好不要波及到上部的強(qiáng)含水層;巷道接近導(dǎo)水?dāng)鄬訒r,應(yīng)留設(shè)防水煤柱30～40m。

2.2井下疏干排水

疏放排水與一般的排水有不同之處。前者是指借助于專門的工程(如疏水巷道、放水鉆孔、吸水鉆孔等)有計劃、有步驟地使影響采掘安全的煤層上覆或下伏強(qiáng)水層的地下水降低水位(水壓),或使其局部疏干。因此,疏放排水有計劃、有步驟地均衡礦井涌水量,改善井下作業(yè)條件,保證采掘工作安全和降低排水費用。

(1)疏放煤層頂板水

河北省南部地區(qū)主要可采煤層2#煤頂板多為砂巖裂隙含水層,8#煤頂板為大青灰?guī)r含水層,時常造成頂板滴水和淋水進(jìn)入采掘工作面,影響采掘作業(yè),甚至在礦山壓力作用下,伴隨著回采放頂,導(dǎo)致大量的涌水涌入井下,造成垮面停產(chǎn)和人身事故。疏放頂板水的主要方法有:利用“采準(zhǔn)”巷道疏放。通常是將采區(qū)或采面準(zhǔn)備巷道提前開拓出來,利用“采準(zhǔn)”巷道預(yù)先疏放頂板含水層。煤層直接頂板水量不大的含水層,利用“采準(zhǔn)”巷道預(yù)先疏頂板水,是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。煤層上部水量和水壓較大時,為了避免回采后頂板突水,在巷道內(nèi)布置鉆孔,預(yù)先疏放頂板水,并降低水頭壓力,為采掘工作創(chuàng)造安全條件。

(2)煤層底板水的疏放

在河北省石炭系煤層中底板突水現(xiàn)象時有發(fā)生,預(yù)防底板突水的途徑有二:一是設(shè)法降低地下水的破壞能力,其措施是在井下布置鉆孔,疏水降壓;二是加強(qiáng)底板巖層抵抗破壞的能力,其具體措施有注漿堵水、留設(shè)防水煤柱及保護(hù)煤皮等,用以增加底板隔水層的抗張強(qiáng)度。

2.3　井下探放水

在煤礦范圍內(nèi),常有許多充水的小窯老空、斷層及富含水層,當(dāng)采掘工作面接近這些水體時,可能造成井下突水事故,為了消除這些隱患,在生產(chǎn)中要堅持“有疑必探,先探后掘,先探后采”防止井下水害的基本原則。

探水方法目前主要分2大類,即物探和鉆探。2種方法要結(jié)合使用,起始時以物探先行,鉆探驗證,當(dāng)物探與鉆探配合一段時間,物探儀器使用、物性條件以及資料解釋等方面都較完善之后,應(yīng)以物探為主,個別重要地段用鉆探證實,這樣既不影響生產(chǎn)或少影響生產(chǎn),又能保證礦井安全。

2.3.1　探放水主要技術(shù)參考參數(shù)

(1)超前距

當(dāng)巷道掘進(jìn)到探水線時,在實際工作中很難一次就能探到老空積水或斷層位置,一般要堅持探水和掘進(jìn)相結(jié)合,探后再掘,掘后再探,循環(huán)進(jìn)行作業(yè)。在這一過程中,探水鉆孔的終孔位置應(yīng)始終保持超前巷道一段距離。該段距離稱為超前距。超前距的數(shù)量應(yīng)根據(jù)煤(巖)性質(zhì)、煤層厚度、水壓等參數(shù)經(jīng)計算獲得。根據(jù)多年現(xiàn)場實際操作認(rèn)為,應(yīng)掌握中厚煤層超前距不少于20m,而薄煤層可以適當(dāng)縮短,最低不小于10m。

(2)幫距

巷道迎頭的探水鉆孔,向前方成放射狀布置,一般不少于3個,中心眼到外斜眼的距離稱為幫距,一般為20m。

(3)鉆孔密度

鉆孔密度視老巷尺寸而定,一般不超過3m。

2.3.2　探水與掘進(jìn)的配合

在受水害威脅的地區(qū),井下探水必須與巷道掘進(jìn)施工管理密切配合。配合方式主要有:

(1)雙巷掘進(jìn)交叉探水

當(dāng)掘進(jìn)上山時,如果上方受水威脅,一般應(yīng)用雙巷掘進(jìn)交叉探水。雙巷之間每隔約50m掘一聯(lián)絡(luò)巷,作為安全躲避地點。其探水鉆孔應(yīng)呈扇形布置,一巷探水,另一巷掘進(jìn),交叉進(jìn)行,直到設(shè)計終點而結(jié)束。

(2)雙巷掘進(jìn)單巷超前探水

在傾斜煤層中掘進(jìn)平巷,一般是用上方巷道超前探水,探水鉆孔布置成扇形。

(3)隔離式探水

在水量大、水壓強(qiáng)、煤層松軟和節(jié)理發(fā)育的情況下,應(yīng)采取隔離式探水,即在隔水墻、防水閘門外進(jìn)行探水。

3結(jié)語

造成礦井水害的原因是多方面的,尤其是開采下組煤,面臨著大量繁雜的水文地質(zhì)和防治水工作,如編制采掘地質(zhì)說明書,留設(shè)各類煤巖柱、進(jìn)行突水預(yù)測預(yù)報、制訂防治水安全措施和進(jìn)行防治水工程施工等等。需要具有一定經(jīng)驗和素質(zhì)的技術(shù)人員及施工隊伍,且要嚴(yán)格按原煤炭部頒發(fā)的《煤礦防治水工作條例》等有關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行工作。