煤礦水害防治若干技術(shù)研究
煤礦水害防治若干技術(shù)研究
吳維加
[福建省煤炭工業(yè)(集團)有限責任公司 福建 福州 郵編：350001]
摘 要：針對礦井水害防治工作存在的問題，提出了開采條件安全技術(shù)論證，合理確定冒落帶、冒落裂隙帶和探水線，編制礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察表，布置補充探水眼等技術(shù)措施，強化煤礦水害防治工作，做到安全開采。
關(guān)鍵詞：煤礦 水害 防治技術(shù) 研究
0 引言
礦井水害事故，是造成煤礦群死群傷的主要事故之一。水害事故的發(fā)生，大多數(shù)是由于思想麻痹、責任制不落實和防治技術(shù)措施缺陷等引起的。為提高煤礦水害防治工作績效，實現(xiàn)安全開采，必須加強煤礦水害防治技術(shù)工作。
1 實行開采條件安全技術(shù)論證
據(jù)統(tǒng)計，2006年全國煤礦發(fā)生的45起較大以上水害事故，都是老空（窯）透水事故。因此，對工作面開采條件，特別是周邊老空（窯）積水情況進行調(diào)查論證，是一項有效預(yù)防老空（窯）透水事故的技術(shù)措施。
1.1 開采條件安全技術(shù)論證內(nèi)容
開采條件安全技術(shù)論證，就是在采掘工作面開工前，組織采掘、地質(zhì)、測量等工程技術(shù)人員，通過查閱技術(shù)檔案、現(xiàn)場勘察等，對采掘工作面周邊情況，特別是水文地質(zhì)情況、老窯、采空區(qū)、廢棄巷道積水情況等進行調(diào)查論證，摸清其空間位置、積水量和水壓等。同時，分析確定頂板冒落裂隙塌陷邊界，尤其是急傾斜煤層的抽冒帶，摸清導水通道，并據(jù)此確定探水警戒線，制定防治水技術(shù)措施，防止溝通鄰近積水體，確保安全開采。
為了便于分析對比，應(yīng)將老窯、采空區(qū)、廢棄巷道積水情況、確定的探水警戒線、相鄰工作面情況等繪制在采掘工程平面圖等技術(shù)圖件上。
1.2 開采條件安全技術(shù)論證審批
建立開采條件安全技術(shù)論證審批制度。開采條件安全技術(shù)論證情況，必須經(jīng)各專業(yè)組長和煤礦技術(shù)負責人審查、礦長審批后方可組織實施。開采條件安全技術(shù)論證結(jié)果張貼在井口，讓工人了解和掌握作業(yè)地點的地質(zhì)構(gòu)造、周邊關(guān)系、老空（窯）積水情況和采取的探放水措施，確保礦井水害防治各項措施落到實處。開采條件安全技術(shù)論證項目及審批程序見表1。
為明確技術(shù)責任，應(yīng)建立開采條件安全技術(shù)論證資料存檔制度，將查閱的周邊采掘情況、地質(zhì)資料、論證結(jié)果及采取的對策措施等及時存檔，防止開采條件安全技術(shù)論證工作走過場，流于形式。
開采條件安全技術(shù)論證項目及審批表 表1
采用全部冒落法開采煤層時，采空區(qū)上覆巖層將形成冒落帶、裂隙帶和整體移動帶。其中冒落帶和裂隙帶合稱為冒落裂隙帶，或?qū)严稁?。由于煤層傾角、厚度、頂?shù)装鍘r性不同，這兩帶準確的最大高度只有通過實際觀測才能確定。
在生產(chǎn)過程中，當條件受限制，很難進行實測時，冒落帶和冒落裂隙帶最大高度，可根據(jù)礦井地質(zhì)采礦條件，選用《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》第六章第28條提出的經(jīng)驗公式進行預(yù)計。如冒落帶最大高度Hc（m）可按下式計算：
Hc=A.M
式中A表示巖層碎脹性及覆巖整體下沉的綜合系數(shù)，取0.5—5，覆巖越硬，取值越大，如堅硬覆巖A取4-5；M為煤層采厚（m）。
但必須注意的是，在生產(chǎn)過程中要加強觀測，分析研究采空區(qū)上覆巖層斷裂、變形、移動等規(guī)律，特別是了解冒落帶和冒落裂隙帶的最大高度，以驗證所選用經(jīng)驗公式的符合性，并對所選擇的相關(guān)參數(shù)進行修正，以科學測算冒落帶和冒落裂隙帶的最大高度，為制定水害防治技術(shù)措施提供依據(jù)。
3 重視研究煤層發(fā)生抽冒的規(guī)律
抽冒，即在淺部厚煤層、急傾斜煤層及斷層破碎帶和基巖風化帶附近采煤或掘巷時，頂板巖層或煤層本身在較小范圍內(nèi)垮落超過正常高度的現(xiàn)象。其抽冒高度稱為抽冒帶。
對于急傾斜煤層，當頂?shù)装鍘r石堅硬時，由于采空區(qū)頂板長期不能冒落，而采空區(qū)上邊所采煤層遭受破壞，造成抽冒，這種煤層本身抽冒可能在一定高度上停止，也可能一直發(fā)展到上水平或地表，如圖1所示，它給礦井帶來的危害是相當大的。但目前在生產(chǎn)過程中，人們對抽冒現(xiàn)象重視不夠，對抽冒規(guī)律分析研究得不夠深入。
鑒于此，在生產(chǎn)過程中，要高度重視抽冒現(xiàn)象，安排專業(yè)人員，加強觀測，分析研究并掌握各急傾斜煤層抽冒發(fā)生的規(guī)律，特別是研究提出抽冒帶最大高度的計算方法，為編制水害防治技術(shù)措施提供重要的技術(shù)依據(jù)。
4 合理確定探水線
探水線，即開始探水的邊界線?！兜V井水文地質(zhì)規(guī)程》規(guī)定，積水老空區(qū)探水線（警戒線）是采掘工程平面圖上標注的積水區(qū)及其最洼點的具體位置和積水外緣標高，向外推60 m所劃定的積水老空區(qū)的警戒線。工作面進入積水警戒線后，必須超前探放水，并在距積水實際邊界20m處停止采掘作業(yè)，進行打鉆放水，在確認積水已被基本放凈后，方可繼續(xù)進行采掘作業(yè)。如圖2所示。
但在生產(chǎn)過程中，有的煤礦根據(jù)“在老空積水區(qū)邊界位置準確，水壓不超過1MPa的情況下，探水線至積水區(qū)的最小距離，煤層中不小于30m，巖層中不小于20m?！贝_定探水線，且取下限值，這是不很可靠的。因為在現(xiàn)有手段下，對冒落帶和導水裂隙帶最大高度的計算，因受地質(zhì)條件變化等影響，得出的數(shù)據(jù)是不很精確的；對采空區(qū)的測量、填圖等由于受時空變化和計算時比例尺換算等因素影響，其采空區(qū)的邊界位置，尤其是最洼地是很難準確描述的。對此，必須心中有數(shù)，并根據(jù)實際情況合理調(diào)整確定探水線。
5 編制礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察表
為了給礦井水害防治工作提供技術(shù)支撐，解決技術(shù)人員開展礦井防治水技術(shù)監(jiān)察時憑經(jīng)驗，較少從技術(shù)層面進行監(jiān)察的情況，實現(xiàn)礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察工作規(guī)范化、程序化，應(yīng)編制礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察表（見表2），并通過定期開展水害防治技術(shù)監(jiān)察，及時了解掌握礦井防排水系統(tǒng)保障安全生產(chǎn)能力的技術(shù)狀況，從源頭上排查水害隱患，提高礦井安全技術(shù)保障水平。
礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察表（部分） 表2
礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察表，作為開展安全技術(shù)監(jiān)察活動和日常技術(shù)管理的重要依據(jù)，必須滿足國家有關(guān)安全生產(chǎn)法律法規(guī)、行業(yè)規(guī)范和技術(shù)標準的要求；必須滿足國家行業(yè)主管部門有關(guān)規(guī)章的要求；必須滿足礦井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計文件的要求，并具有針對性和可操作性。
6 利用風鉆（電煤鉆）進行淺孔補探
礦井必須堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則，工作面進入積水警戒線后，應(yīng)嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定，應(yīng)用坑道鉆等鉆探機具，做好超前探放水工作。
對于受海陸交互作用和后期構(gòu)造影響，成煤條件較差，倒轉(zhuǎn)地層、復(fù)式背向斜、褶皺發(fā)育等情況大量出現(xiàn)，且相當一部分呈“雞窩煤”和“三角煤”狀的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的礦井，以及遭受小煤窯侵入嚴重的礦井，可能存在積水范圍及積水量不大的積水體，對此可采取布置淺孔補探措施進行探放水，即在做好超前探放水工作的同時，利用風鉆或電煤鉆進行淺孔補探。
6.1 全巖巷道掘進工作面
全巖巷道掘進工作面補充探水眼至少布置4個（見圖3），眼間距等參數(shù)如圖示，每個探水眼深度至少6m，每個循環(huán)至少保持4.5m超前距。
6.2 全煤巷道掘進工作面
全煤巷道掘進工作面補充探水眼至少布置4個（見圖3），眼間距等參數(shù)如圖示，每個探水眼深度至少10m，每個循環(huán)至少保持6m超前距。
6.3 采煤工作面
采煤工作面補充探水眼至少布置4個（見圖4），1、3號眼與2、4號眼間距等參數(shù)如圖示，每個探水眼深度至少10m，每個循環(huán)至少保持6m超前距。
圖3 掘進面補充探水眼示意圖 圖4 采煤面補充探水眼示意圖
工作面補充探水情況必須做好記錄，記錄內(nèi)容見表3。記錄表一式三份，一份報地質(zhì)技術(shù)員，以便進行水文地質(zhì)情況分析；一份報井口安全信息中心，以便加強監(jiān)督指導；一份交接給下一班。
工作面補充探水情況記錄表 表3
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地點 |
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隊別 |
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日期 |
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班次 |
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班長 |
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當班安監(jiān)員 |
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分管技術(shù)員 |
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探水眼情況 |
眼數(shù) |
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長度 |
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出水量 |
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記錄人 |
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7.1 建立健全礦井水害防治技術(shù)工作責任制
礦井水害防治技術(shù)工作，是一項系統(tǒng)工程，環(huán)節(jié)多，涉及面廣。為了確保礦井水害防治工作有效開展，應(yīng)建立健全礦井水害防治技術(shù)工作責任制，做到分工明確、職責分明，配合密切，工作扎實有序。
7.2 廣泛開展技術(shù)培訓，提高職工防治水害綜合技能
井下透水一般都有征兆。要廣泛開展水害防治知識培訓，使井下從業(yè)人員識別透水征兆，在發(fā)現(xiàn)突水征兆時，能及時撤退，避免災(zāi)害發(fā)生；掌握探放水技能，按照探放水技術(shù)措施要求，做好探放水工作。開展典型水害事故案例警示教育和應(yīng)急預(yù)案演練，提高職工水害防治意識和應(yīng)急自救能力。
7.3 完善防排水系統(tǒng)，提高抗災(zāi)能力
煤礦應(yīng)加強防治水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善礦井防排水系統(tǒng)，確保井下排水設(shè)備及其配套設(shè)施滿足安全生產(chǎn)需要。定期檢修礦井排水設(shè)備，備好應(yīng)急堵、排水設(shè)備和材料，提高礦井應(yīng)急防排水能力。
8 結(jié)束語
礦井水害防治工作，是一項綜合性工作，必須認真貫徹落實《煤礦安全規(guī)程》、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定。同時，要結(jié)合煤礦實際情況，認真開展開采條件安全技術(shù)論證、礦井水害防治技術(shù)監(jiān)察等技術(shù)工作，有效提高礦井水害防治工作績效，實現(xiàn)安全開采。
作者簡介：吳維加，男，高級工程師，福建省煤炭工業(yè)（集團）有限責任公司安全生產(chǎn)監(jiān)察處副處長，在CN級刊物上發(fā)表多篇文章。聯(lián)系電話：13506995061
