浅谈煤层群开采老空水防治实例

张兴

山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司 山西朔州036000

摘要：山西茂华白芦煤业有限公司原韩佐沟小窑房柱式开采4-1#采空区积水威胁我矿9#层91102工作面的回采。在分析了这两个工作面地质及水文地质的基础上，采取物探、钻探相结合的方法，针对调查疑是采空区域集中探放水并缩面，有效消除了积水威胁，确保了矿井的安全生产。

关键词：房柱式；老空水；防治水技术；探放水

1、91102工作面概况

经调查工作面北部为白芦煤业原韩佐沟矿老窑4-1号煤采空区；南部为91101采空积水区（2016-2018）；西部20m为与白芦煤业矿界，东部为二水平主、辅运大巷和二水平回风大巷；工作面上部有1205P、4101（2008年）、4201（2011-2012年）采空区。

工作面走向长1032m，工作面长143-76m，两巷沿9#煤底板掘进，煤层呈现东北高，西南低。工作面位于石炭系上统太原组中下部，煤层厚度10m，全区发育稳定，与4-1煤层的层间距为19.8-41m，平均26m。

2、原韩佐沟老窑调查资料

通过交换图纸得知，原韩佐沟煤矿开采4-1号煤层，开采方式为房柱式开采，矿井涌水量24m3/h，其采空区紧邻本井田西北部（91102辅运顺槽北部），井田内采空区积水面积约6.6万m2，积水量约5.3万m3。其中Q12（1998-2002）距本矿边界可能为20m，由于开采历史较长，此数据有待进一步考证。

通过对原韩佐沟煤矿技术员（现同煤圣厚源总工程师）范枝茂进和原兴陶煤矿通风科科长寇永艳（现陶村乡安监站副站长）走访调研，结合工程的实际情况，得出结论如下：

2.1佐沟F2断层以南到我矿边界大部分为疑似实体煤；

2.2韩佐沟F2断层以西确实存在一个回采工作面，但回采工作面距我矿边界距离有待证实；

2.3按照防治水“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针，充分分析原小煤矿开采特点，对我矿西部与原韩佐沟煤矿接壤处（即韩佐沟F2断层以南及F2断层以西的回采工作面）需要进行探放水，以确保91102工作面安全回采。

3、原韩佐沟老窑积水威胁性评价

原韩佐沟老窑古采空区，为典型的老窑式开采，分布有4-1#、4-2#、9-1#炮采采空区，采煤工艺均为房柱式开采，且开采历史较长，由于冒落裂隙发育高度已沟通顶板多层主要含水层，加之地表王货郎沟大气降水会对其形成一定的补给，其西北部采空区积水采空区进行持续性补给。我矿于2016年先后在靠近此处布置了2个4-2#煤层综采工作面42301、42302，在工作面掘进及回采前针对上部古采空区施工了大量的探放水钻孔，疏放了大量古空积水，表明上部地层采空区整体富水性较强。通过以往部分钻场钻探施工数据分析调查采空区即现有图纸标定采空区位置与实际位置存在偏差，进一步说明现有图纸采空区标定范围存在异议。考虑到老窑炮采采煤工艺采空区可能为封闭空间部分区域未联通、厚煤层开采以往采煤工艺可能未沿煤层底板位置进行布置及调查图纸测点标高位置标定较少的特点，这就对其实际低洼积水点的判断造成了一定困难，使其很难准确掌握其具体实际积水位置，该区段为采区开拓布置的防治水重点区域，防治水难易程度评价为较困难，水害威胁较大。

茂华白芦煤业自兼并重组以来未对其原韩佐沟煤矿采空区进行过放水工作，交换图积水量多年且其煤层呈西北高、东南底趋势，原韩佐沟煤矿采空区内的积水随时间的推移增多并向其南部、东南部汇集，分析认为其实际积水量远远大于充水性图上标定的积水量，且大于10万m3。

由于原韩佐沟矿采用房柱式开采，且技术力量薄弱、图纸可靠性低，采煤极不正规、随意性大，有意外开采边界保煤柱的可能。

按调查水压计算防隔水煤柱：

方法一：参照本地区的塌陷影响经验参数，表土层塌陷影响倾角45°，煤、岩层塌陷影响倾角70°计算。

91102工作面煤厚10m，按采全高、70°垮落角计算，其回采工作面安全防隔水煤柱宽度为回采后垮落带达到积水标高时垮落距离（平距）18.6m+ 20m（一级保护），则91102综放工作面的安全防隔水煤柱为38.6m。

方法二：防隔水煤柱留设可参照公式L=0.5KM

L--煤柱留设的宽度，m;

K--安全系数，一般取2-5;

P--水头压力，Mpa;

Kp--煤的抗拉强度，Mpa；

经计算L=5m取20m。

最后确定安全距离取二者最大值38.6m。

在原韩佐沟矿老窑井田保护煤柱完整未受破坏、积水标高1075m的情况下。调查的91102综放工作面与老窑积水区的防隔水煤柱为40m，大于安全防隔水煤柱的宽度，在原韩佐沟矿老窑井田保护煤柱完整未受破坏、积水标高1075m的情况下，开采91102工作面不受其积水威胁。

经本矿相关技术人员分析，认为原韩佐沟矿老窑井田保护煤柱不完整、受破坏的可能性极大，且同时认为该老窑积水量远远大于图纸上标定的积水量、积水标高也远高于1075m，因此认为该老窑积水威胁91102综放工作面的回采安全，必须将其井田边界附近采空区积水放净后方可回采。

4、探放韩佐沟老窑积水技术方案

针对白芦煤业老窑积水区制定了91102辅运顺槽探白芦老窑积水设计，91102辅运顺槽探白芦老窑积水共施工了5个探放水钻场，累计施工34个探放水钻孔，累计进尺3835m，共有8个钻孔贯通白芦老窑采空区，确定老窑积水标高为1090.9m，累计放水量83767m3。由于原韩佐沟矿采用房柱式开采，且技术力量薄弱、图纸可靠性低，采煤极不正规、随意性大，有意外开采边界保安煤柱的可能。虽然通过施工探放水钻孔对该处积水进行了探放，但由于不能确定放水点为积水最低点，如若越界巷道超过安全距离则会对91102工作面的回采造成极大威胁，因此必须钻探验证足够的安全距离，针对这种情况补充了91102辅运顺槽钻探验证白芦老窑积水安全线设计。本设计共计施工完成72个钻孔均未见空。

5、安全保障措施

由于白芦老窑韩佐沟矿开采情况的不确定性及钻孔穿层较多偏斜严重未能达到施工要求等原因，本着“安全第一，以防万一”的思想，为确保安全针对白芦煤业原韩佐沟老窑采空区经计算论证我矿提出了缩面收巷方案。

6、结语

通过施工探放水孔和缩面收巷，消除了韩佐沟老窑积水威胁，为91102工作面的回采提供了安全保障。积累了煤层群针对上部煤层老窑积水现场操作经验，为下一步水害的防治打下了坚实基础。

老空水的问题在我国许多煤矿尤其是浅埋深、煤层群开采越发突出，因此，在矿井防治水害工作中，要把老空水的防治做为重中之重。因此，在矿井下一步的水害防治工作中，要把煤矿老窑积水防治作为天字号工程进行管理，我们在处理老空水问题时也要结合矿井实际情况认真分析慎之又慎，做到“晴带雨伞，饱带干粮”，预防为主，防患于未然，才能真正从源头上消除老窑水透水的安全隐患。

参考文献:

[1]《煤矿防治水细则》.煤炭工业出版社，2018（7）

[2]狄效斌.《山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司煤矿生产地质报告》.山西地宝能源有限公司,2007（1）

[3] 胡炳南、张华兴.《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》.煤炭工业出版社，2017（8）