小窯嚴(yán)重破壞井田區(qū)域防治水工作的成功實(shí)踐
摘 要:通過(guò)對(duì)紅會(huì)一礦在小窯嚴(yán)重破壞區(qū)區(qū)域這一特殊地質(zhì)條件下防治水經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，希望能給其它類似條件的煤礦在防治水害中提供借鑒。
關(guān)鍵詞:小窯嚴(yán)重破壞區(qū)；防治水；實(shí)踐
紅會(huì)一礦井田范圍內(nèi)原始探明儲(chǔ)量1.72億t。1974年礦井建成投產(chǎn)，目前設(shè)計(jì)年產(chǎn)120萬(wàn)t。從1983年礦區(qū)逐漸出現(xiàn)小窯到1993年，礦區(qū)小窯猛增到176個(gè)，1998年關(guān)井壓產(chǎn)政策實(shí)施后，至目前，井田范圍內(nèi)存有小窯16個(gè)。在多年的大礦與小窯爭(zhēng)資源、求生存競(jìng)相開采中，小窯對(duì)紅會(huì)煤田進(jìn)行了大面積、總體性的破壞開采。小窯采用房柱式采煤方法，留設(shè)大量煤柱，同時(shí)破壞大礦的防水保安煤柱，煤炭資源回收率僅為20％，超層越界、無(wú)規(guī)則的胡挖亂采，如螞蟻洞穴般的在本就完整的煤田中遺留了大量的空棚、空巷(每一空棚、空巷長(zhǎng)度少則達(dá)數(shù)十米，多則達(dá)數(shù)百米，高度從2～20多米，寬度有的達(dá)數(shù)十米，形狀、大小極為不規(guī)則)。這種開采造成80％左右的資源人為的遺留在災(zāi)害區(qū)。大礦要生存，只有按計(jì)劃整體復(fù)采井田資源。但是，在布置煤巖巷道和采煤工作面過(guò)程中，必然要揭露和通過(guò)這些隱藏著多種隱患(主要是火和水)的小窯空棚、空巷。而在揭露之前，沒有資料能夠準(zhǔn)確說(shuō)明小窯空棚、空巷的具體位置和積水情況，因而施工要冒很大的透水危險(xiǎn)，所以，防治小窯空棚、空巷的水患必然成為紅會(huì)一礦的防治水重點(diǎn)。
1 礦井充水因素和水情概況
紅會(huì)一礦礦井涌水量最大為439．5m3／h，正常涌水量368．8m3／h(不含小窯空棚、空巷出水意外水源)。井田范圍內(nèi)充水因素有：地表3條季節(jié)性河流，紅會(huì)三、四礦排放的工業(yè)廢水，含水層水，斷層水，灌漿水及小窯空棚、空巷積水。
3條季節(jié)性河流在雨季期間，山洪暴發(fā)易通過(guò)小窯井筒或采空塌陷區(qū)的地表裂縫導(dǎo)人井下。含水層水、斷層水涌出量都相對(duì)較小。小窯空棚、空巷因有一定的發(fā)火條件，為防止煤層自燃發(fā)火，唯一的手段就是采取大量的灌水、灌漿，全礦井每年灌漿約為25萬(wàn)m3，灌漿沉積中產(chǎn)生的脫水成為礦井的正常涌水。斷層水、灌漿水等各種水最易積聚到小窯采空區(qū)，積聚后便成為小窯空棚、空巷積水。由于小窯空棚、空巷積水的出現(xiàn)，使水文地質(zhì)條件原本就簡(jiǎn)單的紅會(huì)一礦礦井水情變得異常復(fù)雜起來(lái)。
2.1 掘進(jìn)工作面防治水
每一條巷道在設(shè)計(jì)前，都要利用掌握的小窯掘進(jìn)資料和附近已掘巷道揭露小窯的資料，對(duì)該巷道周邊小窯采掘破壞情況進(jìn)行分析和界定，大體上掌握小窯遺留空棚、空巷的位置、大小和分布情況。巷道開掘后，都必須堅(jiān)持落實(shí)長(zhǎng)短鉆結(jié)合的“有疑必探、先探后掘”措施。
2.1.1 長(zhǎng)鉆探測(cè)
新開口的巷道，在開口位置都必須先打一次長(zhǎng)鉆，探明前方空棚情況。長(zhǎng)鉆以巷道中心為中點(diǎn)，沿煤層頂?shù)装鍏^(qū)域成扇形布置，根據(jù)煤層賦存情況和掌握的空棚大體位置，設(shè)計(jì)5～10個(gè)孔，對(duì)巷道兩邊各15～20m范圍的煤層進(jìn)行探測(cè)，孔深一般為60～150m。巷道開掘后，為使打鉆不影響掘進(jìn)的正常進(jìn)行，每40m在巷幫打一個(gè)長(zhǎng)鉆鉆窩(規(guī)格：3.5 m×3 m×2 m)，設(shè)鉆機(jī)對(duì)掘進(jìn)工作面前方未探明區(qū)域接續(xù)進(jìn)行探測(cè)，探孔深度不小于60 m(以確保超前工作面掘進(jìn)位置的探距不小于20m)。如圖1，2所示。
鉆探實(shí)踐證明，通過(guò)打長(zhǎng)鉆，基本掌握清楚了工作面前方和巷道兩邊20m范圍的小窯采空區(qū)分布情況，初步探明了前方空棚內(nèi)的積水和有害氣體情況，做到了心中有數(shù)，避免了盲目冒險(xiǎn)掘進(jìn)。但是，實(shí)踐中不得不承認(rèn)，這種探法還存在一定的不足，鉆空數(shù)量少，密度小，覆蓋范圍小，僅僅幾米或幾厘米的差距，就可能探不到附近的隱患，造成鉆探失誤。然而，要達(dá)到全方位、高覆蓋探測(cè)要求，耗物、耗時(shí)的鉆孔施工將會(huì)大大拖延現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度，其存在的不足只有靠短鉆探測(cè)來(lái)彌補(bǔ)。
2.1.2 短鉆探測(cè)
長(zhǎng)鉆探測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，巷道每掘進(jìn)4個(gè)循環(huán)3.2m(每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)0.8 m)用5m長(zhǎng)的節(jié)式鉆桿探測(cè)一次。
長(zhǎng)鉆探測(cè)如發(fā)現(xiàn)異常情況，在距異常區(qū)域10m時(shí)，巷道每向前掘進(jìn)1.6m，用5m長(zhǎng)的節(jié)式鉆桿探測(cè)一次，距異常區(qū)域5m時(shí)，每前進(jìn)0.8m(一個(gè)循環(huán))，用5m長(zhǎng)的節(jié)式鉆桿探測(cè)一次。
短鉆探測(cè)時(shí)，探眼布置5個(gè)(巷道沿煤層底板掘進(jìn)不打底眼)，分別為一個(gè)正前探孔，兩個(gè)幫眼(孔口距底板1.5m，幫眼方位與巷道夾角40°)，一個(gè)探頂孔，一個(gè)探底孔(與巷道坡度夾角為±40°)。如圖3所示。
短鉆探測(cè)補(bǔ)充了長(zhǎng)鉆探測(cè)存在的不足，無(wú)論長(zhǎng)鉆探測(cè)前方有無(wú)異常，都必須堅(jiān)持短鉆探測(cè)，堅(jiān)持“先探后掘”。實(shí)踐中，為提高探測(cè)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高掘進(jìn)速度，在探測(cè)中，力爭(zhēng)減少不必要的重復(fù)探測(cè)，但是對(duì)前方情況每小班都必須做到清楚明了。
實(shí)踐證明，短鉆探測(cè)效果比較理想，通過(guò)對(duì)前方5m的距離進(jìn)行全方位的探測(cè)，基本避免了冒險(xiǎn)掘進(jìn)，尤其在預(yù)防水害中，有許多成功的例子。2004-01-02中班，該礦1490煤掘進(jìn)工作面就采取短鉆探出一小窯空棚，空棚內(nèi)儲(chǔ)存有大量積水，成功的預(yù)防了一起重大透水事故的發(fā)生。當(dāng)時(shí)，在已知前方有小窯空棚的情況下，繼續(xù)在巷道右拱部打短鉆，打到2.8m深時(shí)，孔內(nèi)有出水，水有壓力，孔周圍也有滲水。現(xiàn)場(chǎng)安監(jiān)員意識(shí)到情況異常，當(dāng)即命令不要拔鉆桿，撤出了工作面上的所有人員，隨后礦上命令暫時(shí)停掘該工作面。到1月5日中班，積水壓垮煤壁“轟隆隆”幾聲突然涌出，涌出水量約為1800m3。由于事前采取了短鉆探測(cè)、停拔鉆桿、停掘工作面、撤出人員、密切觀察等措施，這次透水未造成人員傷亡。
紅會(huì)一礦多年未發(fā)生一起重大透水事故，其主要的成功之處在于嚴(yán)格執(zhí)行了短鉆探測(cè)，對(duì)隱患做到了提前預(yù)防和處理。但是，實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，短鉆探測(cè)由于覆蓋范圍所限，對(duì)前方和兩幫的空棚、空巷也有漏掉的情況，不過(guò)，只要嚴(yán)格執(zhí)行“有疑必探、先探后掘”，漏掉的幾率是非常低的。
2.1.3 泄排水措施
凡掘進(jìn)工作面探測(cè)出積水，如果距離近，鉆孔周圍、煤壁有滲水，且滲水有壓力，有突出預(yù)兆時(shí)，不宜拔鉆桿，及時(shí)撤人，預(yù)防透水傷人事故，待采取預(yù)防措施后，在附近巷道盡快打放水孔使積水逐漸得到泄排。如果積水距離遠(yuǎn)，在附近煤巷或底板巖巷中向積水區(qū)打放水孔或?qū)ｉT的泄水巷進(jìn)行泄排。
2.2 綜放工作面防治水
綜放工作面在掘進(jìn)形成前，首先采用電法勘探技術(shù)對(duì)工作面巷道布置區(qū)域及毗鄰區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)探測(cè)資料，圈定出小窯破壞區(qū)的大致范圍，為工作面設(shè)計(jì)提供參考。工作面形成后，關(guān)鍵是對(duì)工作面內(nèi)部(回采煤層區(qū)域)的小窯空棚、空巷情況不太掌握，如果不探明就做處理，在回采掘進(jìn)中，勢(shì)必存在一定的透水或其它危險(xiǎn)。為此，采用無(wú)線電波坑道透視技術(shù)進(jìn)一步掌握回采區(qū)域的異常區(qū)分布情況，同時(shí)，在工作面中部打探巷，對(duì)工作面內(nèi)部的情況進(jìn)一步用長(zhǎng)短鉆孔做以探明，如探到積水區(qū)，及時(shí)打鉆孔或泄水巷予以泄排。如圖4所示。
2.3 地面防治水
洪水線以下的小窯井口及地面采空塌陷區(qū)是雨季期間季節(jié)性河流來(lái)水易導(dǎo)入井下造成災(zāi)害的重點(diǎn)防治區(qū)域。小窯井口已炸封關(guān)閉，但大部分井筒夯土不實(shí)，洪水沖開易導(dǎo)入。地面采空塌陷區(qū)到處是2m左右的裂縫，坑坑洼洼，雨水易積聚也易直接導(dǎo)入井下。
對(duì)以上兩種地面的水害因素，該礦采取了相應(yīng)的措施，對(duì)已關(guān)閉的小窯井口，每年雨季期間都經(jīng)常進(jìn)行檢查，用推土機(jī)對(duì)充填不實(shí)的井口重新再推填，對(duì)地面塌陷區(qū)全部做了填平處理，并筑做了泄洪溝、攔洪壩，確保雨水不積聚，洪水能夠順暢地流出礦區(qū)。
3 防治水管理措施
在預(yù)防和處理煤礦各種災(zāi)害中，該礦把防治水放在了僅次于防滅火的重要位置。因?yàn)樵摰V屬低瓦斯礦井，由于小窯開采破壞，煤層自燃發(fā)火和礦井水害成為威脅礦井安全生產(chǎn)的最主要的兩大災(zāi)害。近年來(lái)，在防治水中，該礦每年都制定了“地測(cè)防治水”會(huì)戰(zhàn)安排，成立了防治水領(lǐng)導(dǎo)小組，分地面防治和井下防治，制定了嚴(yán)密的防治措施，制定了年度水情水害預(yù)報(bào)，每月對(duì)防治水工作進(jìn)行考評(píng)，同時(shí)，不斷更新排水設(shè)備，提高礦井的預(yù)排水能力。井下每項(xiàng)工程的施工作業(yè)規(guī)程中，都要首先拿出防治水的措施。生產(chǎn)技術(shù)部門在工程開工前和施工過(guò)程中，都提前拿出鉆探方案和設(shè)計(jì)，施工隊(duì)按照鉆探通知單嚴(yán)格做到超前鉆探，落實(shí)“先探后掘”。
4 結(jié) 論
小窯空棚、空巷積水近年來(lái)對(duì)紅會(huì)一礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成非常嚴(yán)重的威脅，僅掘進(jìn)工作面每年與小窯空棚、空巷貫通達(dá)120～180次，貫通維修通過(guò)的小窯空棚、空巷近千米，在貫通前因?yàn)椴扇≥^為先進(jìn)的防治水技術(shù)和管理方法，未發(fā)生一起重大透水事故。紅會(huì)一礦在水害嚴(yán)重區(qū)域的防治水經(jīng)驗(yàn)在全省得到了提倡和推廣應(yīng)用。防治水的成功確保了該礦安全生產(chǎn)奮斗目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，自2002年以來(lái)，已實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)1300多天。
