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关键词　煤矿　防探水　措施

自1984年以来,河北省的中小煤矿蓬勃兴起,为全省的国民经济做出了重大贡献,但是,小煤矿的众多水灾事故也给国家和人民生命财产安全造成了重大的不可弥补的损失。如邯邢地区近几年连续发生特大突水事故,损失极为惨重。小煤矿防治水意识的淡薄、技术力量的薄弱、乱采滥掘、越层越界开采各类防水煤柱是导致水灾频频发生的主要原因。现结合20多年现场实践和兄弟单位的事故教训,就小煤矿防治水现场注意事项及操作要领作一浅述。

1地表水防治

雨季到来之前,矿长(企业法人)要组织有关人员到本矿区范围及周围的地表进行认真查看,了解煤层露头、透水岩层、塌陷区、地表河流、地面防治水工程等情况,发现不安全因素及时处理。

1.1井口及工业场地的防洪与泄洪

井口及工业场地是煤矿生产的咽喉与腹地,在任何情况下均应保证井口和其它地面设施,不致于被洪水淹没。因此,井口和各种工业建筑物的基础标高,均应高于当地历年最高洪水位。另外,加高地面所用的矸石堆料中不得含煤,防止自燃发火。工业场地及居民区距河流较近,并受到河水威胁时,应考虑修筑堤岸和排洪渠。

1.2填堵塌陷坑与河床铺底

1.2.1填堵塌陷坑

矿区的岩溶洞穴、塌陷裂缝和废弃的小煤窑等,都可能在地面形成塌陷坑和较大的缝隙,极易成为雨水或地表水流入井下的通道。因此,一方面要防止地面积水,另一方面对于面积不大的塌陷裂缝和塌陷坑要及时填堵。其主要方法是:(1)填塞塌陷裂缝。可沿缝挖沟,深度为0.4～0.8m,裂缝边缘两侧各宽0.3～0.5m,缝内填入石块或片石,上部用3∶7的灰土填塞夯实。(2)填堵塌陷坑。有的塌陷坑漏水十分严重,对安全生产影响极大。如许庄煤矿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人伤亡特大事故,损失惨重,值得记取。回填塌陷坑一般应在导水陷坑底部,首先架起废钢管、废钢轨或废钢丝绳,作为铺垫坑底的骨架,将足够的柴把、草束等投入坑内,再连续投入砂包及片石,当陷坑的泄水量明显减少后,再用大量石块进行填堵,这时可以堵住水流通道,最后在石块上部用水泥浆砌片石、填灰土(灰砂比为3∶7)夯实,效果良好。

1.2.2河床铺底

为了减少地表水及第四系潜水对矿井充水层的补给,可在漏水地段铺筑不透水的人工河床。其措施是:(1)在沟渠中铺底三层。底层是韧性防漏层,厚度在25cm以上,用黄土压实而成,中间是伸缩层,用厚20cm砂夹石(砂石比为3∶7)铺设,以防止底层翻浆,冬季则可以防止沟底冻裂；上层用水泥砂浆及河卵石构筑,厚35cm以上,能抵御流速6m/s的水流冲刷。(2)按水量和坡度确定沟渠断面。在上游建筑拦水坝以降低流速,使水速限制在6m/s以下,可防止急流冲毁下游工程和泥沙在下游淤积。

1.2.3河流改道

当矿区地表河流渗漏范围很大,利用上述堵水方法难以奏效时,则可考虑将河流改道。可选择合适的地点(最好是在隔水层上),修筑水坝将原河道截断,用人工挖掘新河道,将河水引出矿区以外。

防治矿区地表水必须根据当地地形、地质、水文地质和气象等条件,因地制宜地选择防治措施,坚持从井下着眼、地面着手,远近结合,以防为主的原则,采用多项措施综合防治。一般情况下,矿区外围以防为主,防排结合;矿区内部以导流为主,导排结合。

2井下防治水

2.1井下防水

(1)首先要合理进行开拓与开采。慎重选择井筒位置,力求避免穿过强含水层和大型断裂破碎带,距离高压含水层要有足够的安全煤柱,井底车场要设置水仓及排水设备,满足矿井最大涌水量的排水工作。

(2)按规定留设各类防水煤柱。确定防水煤柱的尺寸,是一个相当复杂的问题,要根据不同情况,选用水文条件相似的经验数据,作为设计防水煤柱尺寸。根据现场实践,冲积层下急倾斜煤层应留煤柱一般为80m;煤层受断层切割直接与强含水层接触时,安全煤柱不应少于20m;煤层被强水层所掩盖时,留设煤柱应考虑煤层开采后的塌陷裂隙,最好不要波及到上部的强含水层;巷道接近导水断层时,应留设防水煤柱30～40m。

2.2井下疏干排水

疏放排水与一般的排水有不同之处。前者是指借助于专门的工程(如疏水巷道、放水钻孔、吸水钻孔等)有计划、有步骤地使影响采掘安全的煤层上覆或下伏强水层的地下水降低水位(水压),或使其局部疏干。因此,疏放排水有计划、有步骤地均衡矿井涌水量,改善井下作业条件,保证采掘工作安全和降低排水费用。

(1)疏放煤层顶板水

河北省南部地区主要可采煤层2#煤顶板多为砂岩裂隙含水层,8#煤顶板为大青灰岩含水层,时常造成顶板滴水和淋水进入采掘工作面,影响采掘作业,甚至在矿山压力作用下,伴随着回采放顶,导致大量的涌水涌入井下,造成垮面停产和人身事故。疏放顶板水的主要方法有:利用“采准”巷道疏放。通常是将采区或采面准备巷道提前开拓出来,利用“采准”巷道预先疏放顶板含水层。煤层直接顶板水量不大的含水层,利用“采准”巷道预先疏顶板水,是一种经济有效的方法。煤层上部水量和水压较大时,为了避免回采后顶板突水,在巷道内布置钻孔,预先疏放顶板水,并降低水头压力,为采掘工作创造安全条件。

(2)煤层底板水的疏放

在河北省石炭系煤层中底板突水现象时有发生,预防底板突水的途径有二:一是设法降低地下水的破坏能力,其措施是在井下布置钻孔,疏水降压;二是加强底板岩层抵抗破坏的能力,其具体措施有注浆堵水、留设防水煤柱及保护煤皮等,用以增加底板隔水层的抗张强度。

2.3　井下探放水

在煤矿范围内,常有许多充水的小窑老空、断层及富含水层,当采掘工作面接近这些水体时,可能造成井下突水事故,为了消除这些隐患,在生产中要坚持“有疑必探,先探后掘,先探后采”防止井下水害的基本原则。

探水方法目前主要分2大类,即物探和钻探。2种方法要结合使用,起始时以物探先行,钻探验证,当物探与钻探配合一段时间,物探仪器使用、物性条件以及资料解释等方面都较完善之后,应以物探为主,个别重要地段用钻探证实,这样既不影响生产或少影响生产,又能保证矿井安全。

2.3.1　探放水主要技术参考参数

(1)超前距

当巷道掘进到探水线时,在实际工作中很难一次就能探到老空积水或断层位置,一般要坚持探水和掘进相结合,探后再掘,掘后再探,循环进行作业。在这一过程中,探水钻孔的终孔位置应始终保持超前巷道一段距离。该段距离称为超前距。超前距的数量应根据煤(岩)性质、煤层厚度、水压等参数经计算获得。根据多年现场实际操作认为,应掌握中厚煤层超前距不少于20m,而薄煤层可以适当缩短,最低不小于10m。

(2)帮距

巷道迎头的探水钻孔,向前方成放射状布置,一般不少于3个,中心眼到外斜眼的距离称为帮距,一般为20m。

(3)钻孔密度

钻孔密度视老巷尺寸而定,一般不超过3m。

2.3.2　探水与掘进的配合

在受水害威胁的地区,井下探水必须与巷道掘进施工管理密切配合。配合方式主要有:

(1)双巷掘进交叉探水

当掘进上山时,如果上方受水威胁,一般应用双巷掘进交叉探水。双巷之间每隔约50m掘一联络巷,作为安全躲避地点。其探水钻孔应呈扇形布置,一巷探水,另一巷掘进,交叉进行,直到设计终点而结束。

(2)双巷掘进单巷超前探水

在倾斜煤层中掘进平巷,一般是用上方巷道超前探水,探水钻孔布置成扇形。

(3)隔离式探水

在水量大、水压强、煤层松软和节理发育的情况下,应采取隔离式探水,即在隔水墙、防水闸门外进行探水。

3结语

造成矿井水害的原因是多方面的,尤其是开采下组煤,面临着大量繁杂的水文地质和防治水工作,如编制采掘地质说明书,留设各类煤岩柱、进行突水预测预报、制订防治水安全措施和进行防治水工程施工等等。需要具有一定经验和素质的技术人员及施工队伍,且要严格按原煤炭部颁发的《煤矿防治水工作条例》等有关法律法规进行工作。

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