解放老空水体压煤 延长矿井服务年限.pdf

2 0 1 6 年第 3 期 青 娃蕉 斜技 1 4 5 解放老空水体压煤 延长矿井服务年限 杨 旭 高 岩 山东盛泉矿业有限公司 ， 山东 新泰 2 7 1 2 0 7 摘要 山东盛泉矿业有限公司通过对老空积水区的探放，使矿井防治水工作有了新的认识和经验，既解除 了 煤炭资源开 采的水害威胁，又解放 了原受水威胁的煤炭储量 ，优化 了老 空水探放 系统，最大限度地保证矿井安全生产 ，增加矿 井效益 。 关键词 矿 井开采老 空水 服 务年 限 中图分类号T D7 4 5 ． 2 1 文献标识码B d o i 1 O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ．2 0 1 6 ．0 3 ．0 6 4 Li be r a t i ng t he c o a l und e r t he g ob wat e r t o e x t e n d t he s e r v i c e l i f e o f t h e m i n e Ya ng Xu Ga o Ya n S h a n d o n g S h e n g Qu a n Mi n i n g Co ． ， L t d ． ， S h a n d o n g Xi n t a i 2 7 1 2 0 7 Ab s t r a c t S h a n d o n g S h e n g q u a n M i n i n g Co ． ， L t d ． t h r o u g h e x p l o r a t i o n o f o l d e mp t y P o n d i n g Di s t r i c t ， g e t t h e n e w k n o wl e d g e a n d e x p e r i e n c e i n m i n e wa t e r p r e v e n t i o n a n d c o n tr o l wo r k ， n o t l i fte d t h e fl o o d t h r e a t i n t h e e x p l o i t a t i o n o f c o a l r e s o u r c e s ， a l s o l i b e r a t e t h e c o a l r e s e r v e s t h a t e a r l y we r e t h r e a t e n e d b y t h e wa t e r , o p t i mi z e the o l d e mp t y wa t e r p r o b e s y s t e m， t h e ma x i mu m g u a r a n t e e mi n e s a f e t y p r o d u c t i o n ， i n c r e a s e t h e e ffic i e n c y o f mi n e ． Ke y wo r d s m i n e mi n i n g g o b wa t e r s e r v i c e l i f e 山东盛泉矿业有限公 司位于山东省新泰市泉沟 镇境内，是新汶向斜的北翼块段 ，含煤地层为石炭 二迭系， 煤系总厚 4 8 0 ． 6 8 m， 其中中石炭统本溪组， 上二迭统石盒子组不含煤，主要含煤段为上石炭太 原组及下二迭山西组。其含煤 1 6层，可采 7层。 煤系基底为奥陶系石灰岩，上覆地层为第三系砾岩 及第四系表土层 ，煤系地层无地表露头。 盛泉公 司井 田内主要 含水层有第 四系 含水砂 砾层，太原组第 四系石灰岩，本溪组徐家庄，草 埠沟石灰 岩及奥陶系石灰岩，还有第 系砾岩、 山西组砂岩 ，为弱含水层。矿井主要隔水层为第 三系红色粘土质粉砂 岩，厚 1 4 ． 8 2 ～ 6 2 7 m，一般厚 2 0 0 3 0 0 m，东部薄，西部厚，经矿井各采区开采证 实，大气降水和地下潜水 ，对煤层开采无水害威胁 ， 实为一 良好隔水层。矿井充水因素主要有底板的承 压水及采空区积水。 1 老空水积水情况 盛泉公司 目前 已转入老区各类煤柱的 回收阶 段 ，老空水是制约安全生产的重要因素之一，采取 收稿日期2 0 1 5 - I 1 2 5 作者简介杨旭 1 9 8 7 ． ， 男， 山东新泰人， 本科学历， 助理工程师。 研 究方 向煤矿地质 、水文地 质。 措施，防治老空水是实现安全复采的根本保证。盛 泉公司共计七个采区，目前主要老空积水区分布在 一 采区 、二采区、四采区、五采区、六采区。 1 ． 1 一 采 区老 空及积 水 区 一 采区位于 一 I 1 5 m水平 ，东以 F 5断层为界， 西为lT广煤柱，南为 F 1 6断层保护煤柱与新泰市翟 镇煤矿相邻，北为 F 1 4 ． 1 断层 ，现为报废采区，与 二采区相连通。经分析 6 、1 3 、1 5 层煤处 一 1 1 5 m 标高以下存在老空积水，预计最大积水量约为 6 ． 5 万 m3 。 1 ． 2 二 采 区老 空及 积 水 区 二采区位于T业广场煤柱以西， F 4 ． 1 H 3 5 0 m 以东 ，F 1 6断层以北 ，F 1 4 1 断层以南，经分析 后 组 1 l 、 1 3 、 1 5 层煤处 一 1 1 5 m标高以下存在老空积水， 预计最大积水量约为 1 9 ． 6万 m， 。 1 - 3 四 采 区老 空及 积 水 区 四采区位于 F 4断层以西至各煤层的第j 三 系 自 然侵蚀边界，F 1 6断层 以北，F 1 4断层 以南，1 9 7 8 年开采 2层煤 ，到 1 9 9 8 年结束 l 5 层煤的开采 ，经 分析 6 、1 1 、1 3 、1 5层煤处 一 1 1 5 m标高以下存在 老空积水，预计最大积水量约为 6 l 万 m， 。 1 ． 4 五采 区老空及积水 区 北以 F 2大断层为界，南到 F 3断层 ，西为 F 1 3 1 4 6 童 媳 蒺 斜 技 2 0 16 年 第 3 期 断层 ，东到莲花山机场保护煤柱。经分析 2 、4层 煤处 一 1 1 5 m标高以下存在老空积水 ，预计最大积水 量约为 2 ． 6万 m3 。 1 ． 5 六采 区老空及积水区 位于 F 1 3 断层以西 ，F 1 4断层以北 ，F 2断层以 南 ，西至第三系侵蚀边界。经分析l 1 、1 3 、1 5 层 煤处 一 3 6 5 m标高以下存在老空积水，预计最大积水 量约为 2 4万 m 。 2 老空水体的防治措施 2 ． 1 老空区、老巷 、废巷积水区的探 查 由于矿井的大部分采区已报废多年，多数为十 几年甚至几十年的老图纸准确性低，图中井巷的位 置和标高可能有错 ，甚至有的井巷有可能在图中漏 填 ，情况 比较复杂。为此，必须核对老图纸、老资 料 ，查找有无漏填 、错填等情况 ，其中特别要核实 已采区的边界及其最洼点的位置和标高，核查原有 巷道的泄水系统，积水区或积水巷道与其他煤岩巷 的关系，由积水区延伸的各条巷道的最远点位置标 高，以及查明积水区与可能存在的补给水源等的关 系，从而确定可能的积水地区、积水量和影响范围。 并根据资料的可靠程度 ，确定 “ 三线”位置，必要 时施工巷道探查老空积水区的积水位置。 2 ． 2老 空水体 的探 放 施 工设计 与措 施 的编制 由于矿井地质条件复杂 ，老空积水性质的不同， 因此需根据生产接续的需要及煤炭资源受水体威胁 的情况 ，在保证安全的前提下编制不同的施工设计 与措施 ，通过采用合理的老空水探放技术 ，解放水 体压煤。 2 ． 2 ． 1 局部积水区的探放水，解除生产水害威胁 6 1 5 0 2工作 面于 2 0 0 3年 1 2月 回采结束，切眼 下头附近标高最低，在回采过程中已积聚一定的防 尘积水 ，由于开采时间短，控制可靠，且无补水水 源，实际控制了 6 1 5 0 1 切眼老空水的积水范围及积 水量， 计算出积水量约为6 0 0 m3 左右， 水压 0 ． 0 4 MP a 。 针对这一类老空积水，掘进 6 1 5 0 2 工作面上风巷时 ， 在保证安全的前提下，采取留设防水煤柱，先放工 作面形成供风、排水系统后 ，再打钻进行疏放老空 水 ，这样既不影响生产进度，又达到了疏放老空水 ， 解除 6 1 5 0 2工作面老空水的威胁。 2 ． 2 ． 2 分水平探放采空区积水，解放老空水体压煤 煤柱 根据矿生产接续，对六采下l l j 区十一、十三层 煤开拓掘进 ，由于 6 l 1 0 5 、6 l 1 0 6 l丁作面 已于 1 9 9 9 年 回采，六采 一 3 2 0 m水 平探煤 巷 1 9 9 8年进 行 回 撤。6 1 1 0 5工作面在放面过程中揭露 F 1 4导水大断 层，形成补水水源，水量为 3 0 m3 ／ h ，在 6 1 1 0 5_丁作 面 一 2 5 5 m处设有排水泵。进行排水，因此在 一 2 5 5 m 以下存有大量老空积水，最低标高为 一 3 3 2 ． 8 m。 对于采区内的老空积水 ，可根据积水情况及采 区设计 ，按水平进行探放水。盛泉公 司在生产至六 采后组 l 1 层轨道下山 一 3 1 0 m标高时，打探水巷 ， 并施工临时水巷，定钻疏放 一 3 2 0 m水平及 1 1 层老 空水。见水后利用闸门控制出水水量 ，按设 自动排 水装置进行排水，达到了疏放 一 3 2 0 m水平及 以上 1 1 层老空水的目的，解放了 1 1 层老空水及 一 3 2 0 m 水平老空水体煤柱。 2 ． 2 ． 3 分 阶段探 放采空 区积水 ，解放 受老 空水体 威 胁的煤炭资源 盛泉矿业有限公司开始对于四采区边角块段进 行开采。四采区二、四层煤受相邻的二采区二、四 层老空水 的威胁，对此提前对二采 区老空水体进 行 了积 水量 预 计 ，圈 定 了积 水 范 围。二 采 区二 、 四层煤 于 1 9 6 0年 开采，1 9 7 9年 回采 结束，已长 达 2 5 a 之 久 ，从 1 9 9 9年 开始 又在 二 采 区及 二采 区 以南，进行煤柱回收。2 0 0 3年在 一 7 m水平施工探 险巷，打探眼揭露老空 ，探险明了老空积水线标高 为 一 3 1 ． 7 5 m。经过计算 积水量 为 3 7 5 0 0 0 m 3 。为 了 4 2 0 6_ [ 作面的开采需要 ， 根据积水高程， 通过计算， 采取 了分阶段探放老空水的探放位置。在 4 4 0 6 皮 带下山施工阶段放水孑 L ，探放二 、四层老空水 ，解 除了 4 2 0 6工作面回采时的老空水水害威胁。待施 工 4 2 0 7工作面时，再疏放剩余老空积水，彻底解 除了二采区二、四层老空水对四采区二 、四层煤炭 资源的开采威胁。 通过在四采区分阶段疏放相邻采区老空积水， 即满足了矿井的生产接续及工作面的安全需要，而 且节省 了老空水 的排 水时 间及 排水费用 ，为在 同类 地质条件下的煤炭资源回收工作提供了宝贵经验。 经过以上探放水的方法共计疏放二采区二、四 层老空水约 1 7 万 m3 ， 六采区一 2 5 0 m水平以下 一 3 2 0 m 以上十一层、十三层老空水约 3 5万 m 3 。解除或部分 解除受老空水体威胁的煤炭资源 6 0 余万 t 。 下转第 1 4 9页 2 0 1 6年第 3期 童 穗磊 舛技 l 4 9 右。因此从矿井的突水通道上分析河南煤 田地质地 下水的水害特点，影响程度的大小顺序为裂隙通道 L断层 F 钻孔 z小窑连通 T 直接 ／ 巷道揭露 J 采空区 C其他。示意 图见图 2 。 1 5 0 1 0 0 5 O O 图 1 从 突水水 源分析 - 一 ● ■ - 一 一 图 2 从 突水通道分析 3 河南煤田地质水害防治 对于河南煤矿地下水的防治，地下水源是根本 ， 地质构造是灾害发生的条件 ，水压力是关键，采掘 引发的裂隙和采掘不平衡是灾害的起因，地下水的 动态变化是灾害发生的结果。对于地下水害问题解 决只有从根源上解决才能杜绝治标不治本的现象。 地下水流动需要一个条件是水源，另一个条件是通 道。把握住这两个咽喉就能合理控制地下水流动防 治地下水害的发生。 从突水水源上防治，加强水文地质资料的收集。 查明前方的含水层 ，积水区，采空区的具体位置和 产状。当遇到老空水 ，含水层 ，断层，或者有水力 联系的破碎带时，一定要进行探放水。进行老空水 防治时一定要提前做好各种准备工作，预测放水量， 做好排水管路，并且及时动态检测水量的变化。能 排的尽量排出矿井 ，不能排出的老空区积水也可以 进行隔水封闭。对于断层水防治要探明断层带的充 填物和充填程度及其富水性 ，同时预留断层防水煤 柱。对于岩溶发育的灰岩含水层采用疏水降压的手 段，疏水和生产同时进行。对于地表的地裂缝发现 一 个治理一个 ，防治雨季地表水通过裂隙渗入矿井。 在加大对地表水体的观测 ，防治地表水体和矿井水 发生水力联系。 从突水通道上防治。裂隙是矿井水害最容易发 生的突水通道 ，无论是原生裂隙还是采动裂隙都可 以采用注浆封堵的办法来解决，虽然不能有百分之 百的堵水率，可以在一定程度上大大减少矿井的涌 水量。俗话说 “ 十断九突”，所以导水断层也是矿 井发生水害问题主要因素，遇到断层首先是留设防 水煤柱，对于断层导水通道的治理通常是确定断层 的位置然后进行钻孔注浆。井下钻孑 L 封闭不良也会 引起矿井突水 ，所以在井下钻孔封孑 L 不能用水砂浆 或者黏土，尽量用高标号的纯水泥，封孑 L 结束后要 及时检测封孑 L 的深度和质量。对于老空区的积水 ， 由于水量大，水质差而且含有有毒气体，采取先隔 离老空区积水 ，查明老空区积水是否和其他含水层 或者水源有水力联系，再进行探放，防治老空区作 为导水通道引发大的矿井水害。 【 参考文献 】 [ 1 ] 吴强 ， 董叔宁 ， 张志龙 ． 矿井水害防治 [ M] 徐州 中国矿业大学出版社 ， 2 0 0 3 ， 3 ． 4 ． [ 2] 潘国营 ， 吴亚遵 ， 林云 ． 煤矿水害探查和评价 [ M】 北京 煤 炭_T - 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