礦井水害是威脅礦井安全生產(chǎn)的五大災(zāi)害之一，老空水透水是礦井水害中的一個(gè)主要方面。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國煤礦發(fā)生的老空水透水事故約占煤礦水害事故的30%左右。老空水來勢兇猛，短時(shí)間內(nèi)潰水量大，極易造成工作面停產(chǎn)和人員傷亡。禹州棗園煤業(yè)有限公司22071綜采工作面東鄰白廟煤礦，受白廟煤礦停產(chǎn)關(guān)閉和原礦井防隔水煤柱被破壞的影響，其礦井水位上升后通過采空區(qū)進(jìn)入22071綜采工作面，嚴(yán)重威脅棗園煤業(yè)的安全生產(chǎn)。同時(shí)棗園煤業(yè)對白廟煤礦與棗園煤業(yè)涌水通道處的地質(zhì)資料掌握有限，不能對白廟煤礦老空水情況做到心中有數(shù)，治理白廟礦老空水特別困難。
1、工程概況
禹州棗園煤業(yè)有限公司始建于1973年1月，2010年被河南能源永城煤電控股集團(tuán)有限公司整合，隸屬河南能源永煤公司。礦井位于禹州市西25km的文殊鎮(zhèn)馬寨村，開采二1煤層，屬云蓋山井田的一部分，位于云蓋山井田東北部。井田上部以二1煤層露頭線為界，下部以下白峪斷層為界，東鄰平禹煤電公司白廟煤礦，西鄰河南永錦能源云蓋山煤礦一礦，井田走向長2.3～3.3km，傾斜寬2.25～2.70km，面積約7.26km2。棗園煤業(yè)位于潁河、汝河分水嶺地帶，屬淮河流域汝河水系。礦井內(nèi)地表水系不發(fā)育，僅有季節(jié)性小河(馬寨河)和賀廟水庫。該小河經(jīng)賀廟水庫接引河匯入烏江河。烏江河經(jīng)陳莊、文殊、暢鴻、冢頭注入汝河，流量0.00163～0.80300m3/s，洪峰期間每秒可達(dá)數(shù)立方米。河流曲折、河谷坡降大、流速快、地表水不易下滲。棗園煤業(yè)主采二1煤層，上下各含水層之間均有穩(wěn)定隔水層阻隔，水力聯(lián)系較弱。北部以二1煤層露頭為界，為地下水補(bǔ)給邊界；東部、西部為人為邊界，南部以下白峪斷層為界，接受地下水的側(cè)向補(bǔ)給，南部邊界至二1煤底板標(biāo)高－560m等高線。對礦井安全生產(chǎn)威脅最大的水源是寒武系巖溶含水層和臨近礦井老空水。
白廟煤礦停產(chǎn)關(guān)閉后，該礦井水位上升，老空水通過22071切眼上部其工作面采空區(qū)涌入棗園煤業(yè)22071工作面，導(dǎo)致棗園煤業(yè)礦井涌水量增大。白廟礦正常涌水量220m3/h，最大涌水量270m3/h，礦井22071工作面正常涌水量由原來的10m3/h增大到280m3/h。根據(jù)掌握資料分析，白廟煤礦水水壓為0.58MPa，水量為15萬m3，且在不斷上漲，突水威脅系數(shù)為0.23，對礦井22071工作面安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。
2、綜合防治措施
首先對老空區(qū)進(jìn)行地質(zhì)及水文地質(zhì)分析，包括老空區(qū)內(nèi)積水范圍、充水水源、開采技術(shù)條件及充水系數(shù)。經(jīng)礦井走訪和調(diào)查，確定白廟老空水水源主要為開采二1煤層期間，頂?shù)装甯羲畬釉獾狡茐模?/span>S9、S10砂巖含水層裂隙涌水以及二1煤層底板L1-4灰?guī)r和白云質(zhì)寒武系灰?guī)r涌水，充水水源穩(wěn)定，水量穩(wěn)定，需長期進(jìn)行疏放工作。同時(shí)考慮棗園煤業(yè)和白廟煤礦同屬一個(gè)地質(zhì)單元，同采一層二1煤，而棗園煤業(yè)又屬三軟煤層即底板軟、煤層軟、頂板偽頂軟，特別是二1煤遇水泥化嚴(yán)重，因此煤巷或者穿煤巷道不能作為良好的老空水疏放通道，臨近礦井就曾發(fā)生在二1煤層中出現(xiàn)探放出老空水但由于煤層遇水泥化后，通道擁堵，疏水量由大快速變小直至停止流出，老空水疏放少量，大量仍舊留在老空區(qū)內(nèi)，在勘察老空水是否疏放完畢期間，發(fā)生潰水事故；煤層底板為炭質(zhì)泥巖，同樣遇水泥化，只可作為小量水的流水通道，不能作為疏放老空水的主要通道，且白廟煤礦在回采過程中是沿頂板回采，回采后采空區(qū)內(nèi)存有積煤，故而從底板疏放老空水時(shí)，疏水通道依然可能被擁堵，只可作為老空水輔助疏放通道。針對以上種種困難，棗園煤業(yè)經(jīng)技術(shù)攻關(guān)采取疏堵結(jié)合，采用疏水鉆孔從煤層頂板鉆探只采空區(qū)的冒落帶，作為老空水疏放主要通道的疏放水技術(shù)，全面疏排白廟煤礦老空水，整個(gè)防治水工作嚴(yán)格堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，主要從5個(gè)方面研究治理老空水:自上而下建立可靠多點(diǎn)排水陣地技術(shù)；追排水技術(shù)；頂?shù)装宕⿲鱼@孔在采空區(qū)冒落帶疏放老空水技術(shù)；擋水圍堰及預(yù)埋管疏放技術(shù)；V字形巷道應(yīng)急排水技術(shù)。
2.1 自上而下建立可靠多點(diǎn)排水陣地技術(shù)
在22071軌道巷適當(dāng)位置向22071運(yùn)輸巷施工排水巷，在22071運(yùn)輸巷環(huán)形水倉附近與22071運(yùn)輸巷貫通；對貫通點(diǎn)附近的巷道進(jìn)行維修加固，對巷道內(nèi)的水進(jìn)行疏排，對22071環(huán)形水倉進(jìn)行維修、清理、擴(kuò)容；對－150m水平水倉擴(kuò)容泵房變電所等排水系統(tǒng)改造施工，增加礦井主排水泵房排水能力；通過建立多級排水陣地，逐步實(shí)現(xiàn)老空水水位控制及下降，從而具備開展其他工作的條件。
2.2 追排水技術(shù)
追排水技術(shù)是使用滿足排水能力的可移動(dòng)水泵通過108mm的軟管連接原工作面鋪設(shè)的108mm排水管路進(jìn)對低洼或者其他匯存水地點(diǎn)進(jìn)行排水，排水泵始終連接排水管路，排水管路緊跟排水泵，使工作面殘余老空水能及時(shí)排水。
2.3 穿層鉆孔在采空區(qū)冒落帶疏放老空水技術(shù)
在22071排水巷內(nèi)施工22071頂板泄水巷，在頂板泄水巷內(nèi)設(shè)計(jì)施工了1組頂板穿層冒落帶疏水鉆孔，實(shí)際施工鉆孔6個(gè)，累計(jì)探放采空區(qū)積水42萬m3，鉆孔初始壓力由0.58MPa下降至0.06MPa。實(shí)現(xiàn)了白廟老空水水位的下降，白廟礦老空水對22071運(yùn)輸巷頂板泄水巷以上區(qū)域構(gòu)不成突水威脅。在22071運(yùn)輸巷里段追排水截流成功后，施工22071運(yùn)輸巷底板泄水巷，并在距白廟礦21061切眼底板巷西40m處布置疏水鉆場對白廟礦下部積水進(jìn)行疏放。在鉆場內(nèi)施工了1組疏水鉆孔，累計(jì)探放采空區(qū)積水34.42萬m3，通過施工鉆孔情況分析，所有鉆孔經(jīng)過反復(fù)順孔，壓力表顯示0.1MPa，可以判定白廟煤礦采空區(qū)內(nèi)的積水已疏放至標(biāo)高－150m以下，低于22071綜采工作面最低標(biāo)高，現(xiàn)鉆孔的出水量約260m3/h，可以判定為白廟煤礦動(dòng)態(tài)活水量，將白廟水疏放至穩(wěn)定水位，經(jīng)驗(yàn)證，威脅工作面安全生產(chǎn)的老空積水已經(jīng)基本疏放完畢，工作面具備生產(chǎn)條件。
2.4 擋水圍堰及預(yù)埋管疏放技術(shù)
在22071運(yùn)輸巷原止水墻處，對巷道進(jìn)行加固，構(gòu)筑兩道擋水堰，預(yù)埋2趟無縫鋼管，利用三通合二為一，待與22071運(yùn)輸巷敷設(shè)的排水管對接；白廟礦水位下降至－150m以下時(shí)，開始恢復(fù)施工22071運(yùn)輸巷里段至切眼下口段。巷道恢復(fù)后，在白廟礦底板抽放聯(lián)絡(luò)巷上口、21061切眼上口設(shè)置濾網(wǎng)3道，防止積水上升過程中攜帶雜物將巷道封堵。在22071運(yùn)輸巷全線修復(fù)后，從軌道暗斜井風(fēng)門處開始，沿軌道暗斜井石門、22071運(yùn)輸巷，由外向里敷設(shè)355mm無縫鋼管作為疏水管直至擋水圍堰處，與此處預(yù)埋的2根無縫鋼管使用三通連接，22071膠帶巷擋水圍堰以里的涌水直接經(jīng)355mm無縫鋼管沿22071運(yùn)輸巷排自流至－150m水平車場水溝，然后自流至－150m水平水倉。355mm疏水管路采用預(yù)埋式，使用法蘭連接，日常需加強(qiáng)管路的保護(hù)，以防后期疏水路受壓堵水、漏水等。回采期間在管路埋設(shè)地點(diǎn)對排水管主要部位進(jìn)行防護(hù)，防止因管路損壞影響疏放水效果。
2.5 V字形巷道應(yīng)急排水技術(shù)
V字形巷道應(yīng)急排水技術(shù)是在工作面巷道每個(gè)V字形最低點(diǎn)設(shè)置永久排水陣地，安裝排水設(shè)備和管路，排水陣地進(jìn)水口處挖設(shè)沉淀池，防止煤泥過多損壞水泵，水窩內(nèi)安裝排水能力60m3/h、160m3/h排沙泵各1臺，用于日常排水。每排水陣地外高于最低點(diǎn)底板1.2m位置準(zhǔn)備2臺排水能力合計(jì)不低于200m3/h的排水泵用于應(yīng)急排水。每臺水泵使用倒鏈吊掛，并保證倒鏈完好。為防止水泵淤積，排水點(diǎn)雙泵采取高低吊掛的措施避免2臺泵同時(shí)淤積，2臺泵吊掛高度錯(cuò)差1m，預(yù)防老空水或者疏水管路漏水突然涌出造成巷道最低點(diǎn)封頂，引起風(fēng)流短路，水淹巷道事故。
3、綜合水害治理效果評價(jià)
(1)針對老空水實(shí)際水位情況，通過施工22071工作面多級排水陣地工程，控制了老空水水位，為礦井尋找老空水來源分析制定水害防治方案做了準(zhǔn)備，為水害綜合治理工作打下了基礎(chǔ)。
(2)通過對－150m水平水倉擴(kuò)容泵房變電所等排水系統(tǒng)改造施工，形成了水倉容量為3900m3(其中內(nèi)倉容量為900m3，外倉容量為1600m3，輔助水倉容量1400m3)。主排水系統(tǒng)形成五泵四管，實(shí)現(xiàn)2臺工作、2臺備用、1臺檢修；使礦井正常排水能力達(dá)到600m3/h，最大排水能力1080m3/h。各項(xiàng)測試均滿足規(guī)程規(guī)定，提高了礦井的抗災(zāi)能力。
(3)通過施工22071軌道巷頂板泄水鉆孔、22071運(yùn)輸巷頂板泄水鉆孔、22071運(yùn)輸巷底板板泄水鉆孔，實(shí)現(xiàn)了22071工作面分級泄水，確保了22071工作面水害治理的安全施工。施工22071軌道巷頂板泄水巷鉆場、22071排水巷、22071運(yùn)輸巷頂板泄水巷、22071運(yùn)輸巷底板泄水巷等工程后，白廟煤礦水位降至－150m以下，22071工作面回采水害威脅已消除。
(4)通過敷設(shè)疏水管路、施工擋水墻、安裝水泵、管路自流試驗(yàn)等工程，根據(jù)白廟礦積水的疏放情況，所施工的工程均滿足疏放和自流要求。
4、結(jié)論
對老空水的水源和積水成因進(jìn)行了綜合分析和探討，確定了礦井22071綜采工作面白廟老空水水害治理技術(shù)方案，并提出了疏堵結(jié)合、在冒落帶內(nèi)疏放老空水的治理技術(shù)，最終順利完成了22071工作面白廟老空水水害治理工作，達(dá)到了預(yù)期的治理效果。在水害治理過程中，取得了豐富的水害治理經(jīng)驗(yàn)，為以后其他受臨近老空水威脅的礦井治理老空水工作提供借鑒。（來源：河南永錦能源有限公司 棗園煤業(yè)）
