煤矿防治水技术措施研究

田永胜

摘要：煤矿水害是矿井建设与生产过程中的重大自然灾害之一，如果治理不到位不但会影响正常生产，而且还会造成财产损失和人员伤亡。以重庆龙池煤矿作为研究对象，分析了矿井的充水因素，并采取了相应的防治水措施来保证煤矿开采工作的顺利进行，对煤矿的安全生产提供了强有力的保障。

关键词：煤矿；防治水；充水因素

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2015）26028102

1前言

矿井水是指在矿井开拓采掘过程中渗入淋入滴入流入和溃入井巷或工作面的水，当矿井的涌水量超过矿井的正常排水能力时，就会造成矿井水泛滥成灾。据统计，我国27.5%的矿井都受到各种水灾的危险。自2000以年，我国煤矿重大特大水害事故次数超过五百次，矿井突水给我国煤矿的安全生产带来严峻挑战。因此，研究煤矿充水因素和相关的防治措施对煤矿的安全生产具有重要的意义。

2矿井概况及区域水文地质条件

2.1矿井概况

重庆龙池煤矿有限责任公司行政区划隶属彭水县芦塘乡星光村所辖，矿井设计生产能力确定为90kt/a。根据矿井提供的资料，这些矿井为新建矿井，工业广场布置在2#拐点以南的糍粑店附近，选择平硐+暗斜井开拓布置方式。龙池煤矿位于清水溪向斜中部，其北东面与郁江煤矿为界，南西面以芦塘煤矿为界，浅部以+1100m标高为上界，深部以+420m标高为开采下界。矿井开采K1煤层，矿区走向长1750m，开采标高+1100～+420m，矿区面积为4.1212km2。

2.2矿区水文地质条件

矿区位于清水溪向斜西南端中段，在开采范围内北西翼较陡，南东翼平缓开阔，属溶丘槽谷中低山地貌，矿区内海拔最高点+1340m，最低点（主平硐口附近）+650m，相对高差690m。本区可溶岩层广泛出露，岩溶漏斗、落水洞等较发育，由于长期的溶蚀作用形成了形态各异的岩溶地貌景观。矿区发育一条由北东向南西方向的常年性小溪沟—牛洞溪，平时水量较小。矿区位于侵蚀基准面之上，地下水的径流的排泄条件均较好，通过溶洞、暗河及泉的方式直接排入郁江。

3矿井充水因素分析及地质类型划分

3.1矿井充水因素分析

3.1.1大气降水

大气降水是矿井充水的补给条件，它通过风化裂隙、采空区塌陷裂隙渗入矿井，对矿井充水有一定影响。

3.1.2地下水

地下水以岩溶水为主，主要接受大气降水的补给，由于矿区坡陡，纵向冲沟较发育，地表径流条件好，有利于地表水的排泄，少部分补给地下水。因本矿区位于侵蚀基准面之上，地下水的径流的排泄条件均较好，通过溶洞、暗河及泉的方式直接排入郁江，对矿井开采具有有利的一面。

3.1.3地表水

矿井地表无水体，矿区地形高差大，地表水易于排放，对矿井充水影响不大。

3.1.4老空水

矿井浅部有较大面积的老窑采空区，有一定积水，是矿井充水因素之一，对煤层开采造成影响。

3.2矿井水文地质类型划分

矿区煤层之上的三叠系下统大冶组第二段、二叠系上统长兴组和吴家坪组第二段及煤层之下的二叠系下统茅口组中厚～厚层状粉晶灰岩、燧石灰岩等溶蚀裂隙发育，为灰岩岩溶承压含水层，并可能发育有暗河、溶洞、陷落柱、落水洞等，其富水性强、导水性弱，为矿井主要充水因素。矿区内煤矿开采历史较久，老窑水较丰富，采动易于与之贯通，从而对煤层的开采造成影响，这是矿床充水的又一个主要因素。在开采时，必须留设足够的防水煤柱，同时贯彻“有疑必探，先探后掘”的原则。

根据《重庆龙池煤矿有限责任公司水文地质类型划分报告》的资料可知，矿井单位涌水量小于0.1L/（s·m）；老空积水分布在开采煤层浅部，由于资料不足，范围及水量准确性不高；根据相邻芦塘煤矿矿井涌水量调查資料，采用水文地质比拟法预计矿井最大涌水量为80m3/h，正常涌水量为40m3/h；矿井目前无突水，采掘工程受水害影响，但不影响矿井安全；矿井防治水工作易于进行。故水文地质类型很复杂。

4防治水的安全技术措施

4.1掘进期间的防治水措施

根据矿井水文地质调查资料，矿井井田范围内老窑较多，开采深度不详，积水情况没法准确预测，且井田范围内岩溶洼地、落水洞、溶蚀渗漏坑等较多，预计掘进施工遇到积水区域的可能性较大，但积水量不详，故掘进过程中必须加强探水工作，确保施工安全。

（1）为保证矿井巷道掘进期间的安全生产，按相关规程、文件的要求，采用专业探水钻机施工超前探放水钻孔，进行边探边掘。

（2）钻孔深度根据施工的情况，煤巷保证超前距离不低于20m保护煤柱，岩巷保证超前距离不低于15m的保护岩柱，探水距离减去超前距为可掘进距离。必须采用专业探水钻机打钻，保证足够的探水深度和巷道掘进时有足够的超前距离。

（3）根据矿井的采掘部署，矿井正在施工+790m东、西回风巷，在靠近煤层露头线区域施工，而矿区内沿煤层露头线一带分布着大小不一，开采深度不一的老窑，老窑分布较多且开采深度不均一，关闭后的老窑内可能有一定量积水，且老窑边界未准确圈定。因此+790m回风巷在掘进期间要编制专项探放水措施，探明老窑积水情况，防止因情况不清而误穿老窑积水区。

4.2工作面回采前的探放水

该矿井为单一煤层开采，工作面布置时由于运输巷、回风巷、切割上山已经将所回采的范围圈定，即走向长壁布置已经将回采工作面上、下及左右的一方截断，框定了回采范围，故一般而言如回采范围内有积水存在，在巷道里会有淋水或渗水征兆出现。当巷道内有透水征兆出现时，必须采取处理措施。由于该区域溶蚀区较为发育，故在回采前对工作面进行探水工作对确保回采安全有极其重要的意义。

采煤工作面在可能遇溶蚀区或老窑积水区时，需在进行探放水之前，由矿井负责水文地质的人员作探放水设计，准确定位溶蚀区的位置、范围及是否积水等。探放水工作必须在工作面开始回采前完成。

4.3地表水的防治

本矿井地表范围内无大的水体和河流，本矿井的主平硐井口布置在当地最低侵蚀基准面之上，不存在雨季发生淹井的可能。但应对所有井口定期进行检查，清理排水沟。容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水。修筑沟渠时应避开露头、裂缝和透水岩层。排到地面的井下水，必须妥善处理，避免倒渗井下。地面裂缝和塌陷地点必须及时填塞。填塞工作，必须有安全措施，防止人员陷入塌陷区。在雨季，每次降雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近的地面有无裂缝和老窑陷落等现象。发现漏水情况，必须及时处理。矸石、炉灰、垃圾等杂物，不得堆放在山洪、河流可能冲刷到的地方，以免冲到工业场地和建筑物附近或淤塞河道沟渠。

4.4井下排水设施、设备的维护

井下各条巷道的水沟等排水设施必须定期维护、清理，并建立相应台帐，保证其有效过水断面能滿足矿井排水的需要。进入下山开采后，矿应严格按设计单位设计的排水系统及水仓容量进行施工、排水设备选型等。同时进入下山开采后矿井涌水量将增大，形成水仓后，矿应组织人员定期对水仓进行清理，对排水设备定期进行维护，保证设备的完好，同时在地面仓库应有足够数量的备品备件。

4.5留设防水煤柱

根据《煤矿防治水规定》的规定和结合矿井实际情况，每个水平回采完后，应留设相邻水平、采区防水煤柱，防水煤柱的参数如下：

L=0.5KM

式中：L—防水煤柱宽度，m；M—煤厚或采高，取0.5m；KP—煤的抗张强度，Mpa，KP取1MPa；P—水头压力（MPa），取3.16MPa；K——安全系数，一般取2～5，本方案取5。

经计算，L=3.85m，根据上式，水平、采区煤柱设计沿倾向留设30m的水平或采区煤柱，各水平上下各留设15m。

参考文献

[1]林忠谦.煤矿防治水工作常见问题与对策分析[J].企业技术开发，2013，（3）.

[2]董书宁，虎维岳.中国煤矿水害基本特征及其主要影响因素[J].煤田地质与勘探，2007，（35）.