老空水防治方法

本文格式為Word版，下載可任意編輯——老空水防治方法老空水透水機(jī)理及防護(hù)措施、預(yù)兆、現(xiàn)象

及防探水技術(shù)要點(diǎn)

1老空水概述

老空水的防治技術(shù)老空是指采空區(qū)、老窯和已經(jīng)報(bào)廢井的總稱，在上述區(qū)域和積水，統(tǒng)稱為老空水。老空水積存于生產(chǎn)開拓水平以上，以靜儲(chǔ)量為主，水量集中，一旦揭露突然潰出，具有很大的沖擊力和破壞力，對(duì)人身安全危害極大。對(duì)排水能力較小的礦井，還簡(jiǎn)單造成淹井。防治的原則是“預(yù)計(jì)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采〞，堅(jiān)持不探明、不放凈、不回采。

礦井要定期收集、調(diào)查和核對(duì)相鄰煤礦和廢棄老窯狀況，并在井上、下對(duì)照?qǐng)D和礦井充水性圖上標(biāo)出其井田位置、開采范圍、開采年限、積水狀況。在采掘工程平面圖和礦井充水性圖上必需標(biāo)繪出積水的井巷及采空區(qū)的積水范圍、底板標(biāo)高和積水量等。在水淹區(qū)域應(yīng)當(dāng)標(biāo)出探水線的位置。

首先分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓，進(jìn)行探放水設(shè)計(jì)。

探放水鉆孔的布設(shè)，應(yīng)當(dāng)鉆入老空水體，成組布設(shè)，并在巷道前方的水平面和豎直面內(nèi)呈扇形，鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準(zhǔn)，厚煤層內(nèi)各孔終孔的垂距不得超過1.5m。探放老空積水的超前鉆距，根據(jù)水壓、煤（巖）層厚度和強(qiáng)度及安全措施等狀況確定，但最小水平鉆距不得小于30m，止水套管長(zhǎng)度不得小于10m。

要監(jiān)視放水全過程，設(shè)專人臨測(cè)鉆孔出水狀況，測(cè)定水量和水壓，做好記錄，并核對(duì)放水量，直到放完為止。切實(shí)把握積水水位下降緩慢或只放不降等異常，必需查找原因。對(duì)另有水源補(bǔ)給者，必需先封堵水源，今后再進(jìn)行放水，對(duì)可能存在的“孤立區(qū)〞或“滯流區(qū)〞應(yīng)通過分析補(bǔ)打鉆處理。

老空水探放應(yīng)當(dāng)估計(jì)積水量，根據(jù)礦井排水能力和水倉(cāng)容量，控制放水量，防止淹井。

按采空區(qū)形成與礦井開拓在時(shí)間上的先后關(guān)系，井田范圍內(nèi)的采空區(qū)分為兩類，開拓前已存在的老窯和本礦正常回采形成的采空區(qū)。

1.1老窯

指在本礦井開拓前已存在的煤層采空區(qū)或由于涌水量過大等原因而停采已久的老井或巷道。其主要特征是：因缺乏相應(yīng)的地質(zhì)、開拓圖件等資料，造成老窯分布狀況及積水狀況不明；空間形狀不規(guī)則；多數(shù)廢棄已久，積水量大，且酸性很強(qiáng)；限于小煤窯的開采技術(shù)，老窯多數(shù)位于井田淺部，易與地表水體或松散層水體發(fā)生聯(lián)系。

1.2本礦井正?；夭尚纬傻牟煽諈^(qū)

采面正常推進(jìn)后形成的采空區(qū)。其主要特征是：分布狀況明確，能在礦井充水性圖上直接反映；空間形狀多數(shù)為規(guī)則的薄板狀長(zhǎng)方體；可位于井田淺部或深部。

2老空積水的原因

煤礦開采的主要作業(yè)環(huán)節(jié)為開掘井巷和回采煤層，在此過程中必然形成一定的地下空間。同時(shí)由于采掘工程不可避免地要接近、揭露某些含水層（體），因此當(dāng)這些

作業(yè)場(chǎng)所處于含水層（體）的水位以下而承受一定的靜水壓力時(shí)，水就會(huì)失去原有的平衡條件而涌入井巷或采場(chǎng)。待采動(dòng)過后一定時(shí)間，就形成了老采空區(qū)積水。煤層開采后，工作面采空區(qū)上覆巖層將產(chǎn)生移動(dòng)、破壞。按巖層破壞后巖塊的塊度、排列方式、連續(xù)性及透水透泥砂能力等，可將其分為三帶：自下而上依次為冒落帶、裂縫帶、彎曲帶。大量觀測(cè)及生產(chǎn)實(shí)踐說明，彎曲帶巖層基本不具有導(dǎo)水性且一般狀況下還可作為水體下采煤時(shí)的保護(hù)層。而裂縫帶與冒落帶巖層由于具有大量裂隙或破碎成塊，當(dāng)其聯(lián)通上覆含水層時(shí)，易成為水體下滲的良好通道。故常把此兩帶合稱為導(dǎo)水裂隙帶。

A—煤壁支撐影響區(qū)B—離層區(qū)C—重新落實(shí)區(qū)Ⅰ—冒落帶Ⅱ—裂隙帶Ⅲ—彎曲下沉帶

圖一采動(dòng)覆巖三帶

當(dāng)煤層開采后形成的導(dǎo)水裂隙帶波及甚至進(jìn)入上覆含水層（體）時(shí)，就可能使水體向下流入采空區(qū)而使其大量積水。同時(shí)在采動(dòng)的影響之下，地表往往發(fā)生沉陷，特別是煤層賦存較淺又有地下水作用時(shí)更為明顯。由于沉陷導(dǎo)致的塌陷和裂縫往往是降雨或河水灌入井下的通道，易造成采空區(qū)的積水。早期的小井或老窯多位于井田淺部，因而易于通過地表裂縫溝通水體，形成老窯積水。

采動(dòng)引起頂板巖層移動(dòng)只是采空區(qū)積水的成因之一，也是水體下采煤時(shí)的主要障礙。其他因素如工作面進(jìn)入導(dǎo)水鉆孔區(qū)域范圍或生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)有未查明的含水?dāng)鄬?、陷落柱也能造成采空區(qū)大量積水。此外，采動(dòng)造成煤層底板破壞也會(huì)使含水層的水沿一定的導(dǎo)水構(gòu)造充入采空區(qū)而形成大量積水。

3老空水的特點(diǎn)

老空積水征兆比較明顯。由于積水多年，水量補(bǔ)給量較差，一般屬于“死水〞，并且水中溶解了大量雜質(zhì)。含鐵雜質(zhì)能使水變成紅色，含硫化氫的水就能發(fā)出臭雞蛋味，含酸性雜質(zhì)的水就發(fā)澀，所以，老空積水透水前一般都出現(xiàn)煤壁或巷道“掛紅〞、酸性大、水味發(fā)澀和臭雞蛋味。

目前，我國(guó)煤礦常見的透水事故多為老空積水所致。其特點(diǎn)如下：

①老空積水雖然在一般狀況下水量補(bǔ)給量較少，但由于其范圍廣，采掘工作經(jīng)常與其接觸，并多在采掘作業(yè)地點(diǎn)的上方，因此具有水量多、壓力大的特點(diǎn)，而且不簡(jiǎn)單覺察出來。

②透水時(shí)往往伴隨著大量硫化氫、二氧化碳和瓦斯等有害氣體逸出，發(fā)生使人窒息、中毒甚至死亡的意外事故。

③老空積水一般酸性大，對(duì)金屬制品具有猛烈的腐蝕作用，能腐蝕鋼軌、鋼纜繩、水泵、水管和金屬支架等，嚴(yán)重時(shí)使部分機(jī)電設(shè)備無法使用。

④目前大量個(gè)體小煤窯在國(guó)有礦區(qū)、大煤礦淺部常年開采，亂采亂掘，有的甚至超層越界非法進(jìn)行采掘活動(dòng)，造成大量采空區(qū)，積聚大量積水，而這些狀況往往又無技術(shù)資料可查。所以，近幾年大礦區(qū)采掘工作面透小煤窯遺留的老空積水造成的透水事故經(jīng)常發(fā)生，或者各個(gè)小煤窯相互貫穿，一礦透水殃及他礦。4老空水水害的防治

3.1留設(shè)防隔水煤（巖）柱

①巷道在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下掘進(jìn)時(shí)，巷道與水體之間的最小距離，不得小于巷道高度的10倍。

②在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行開采時(shí)，若水淹區(qū)或老窯積水區(qū)的界限已基本查明，防隔水煤（巖）柱的尺寸應(yīng)當(dāng)按可參照以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

L?0.5KM3p?20mKP式中L--煤柱留設(shè)的寬度，m；K--安全系數(shù)，一般取2-5；M--煤層厚度或采高，m；p--水頭壓力，MPa；

Kp--煤的抗拉強(qiáng)度，MPa。

③在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下的煤層中進(jìn)行回采時(shí)，防隔水煤（巖）柱的尺寸，不得小于導(dǎo)水裂縫帶最大高度與保護(hù)帶高度之和。

3.2老空水探放

老空水的探放應(yīng)當(dāng)使用專用鉆機(jī)、由專業(yè)人員和專職隊(duì)伍進(jìn)行施工。嚴(yán)禁使用煤電鉆等非專用探放水設(shè)備進(jìn)行探放水。3.2.1探放老空水的原則

探放老空水前，應(yīng)當(dāng)確定探水線并繪制在采掘工程平面圖上，并遵循下述探放老空水的具體原則。

(1)積極探放:當(dāng)老空區(qū)不在河溝或重要建筑物下面、排放老空區(qū)內(nèi)積水不會(huì)過分加重礦井排水負(fù)擔(dān)、且積水區(qū)之下又有大量的煤炭資源急待開采時(shí)，這部分積水應(yīng)千方百計(jì)地放出來，以完全解除水患。

(2)先隔離后探放:與地表水有密切水力聯(lián)系且雨季可能接受大量補(bǔ)充的老空水；老空的積水量較大，水質(zhì)不好（酸性大），為避免負(fù)擔(dān)長(zhǎng)期排水費(fèi)用，對(duì)這種積水區(qū)應(yīng)先設(shè)法隔斷或減少其補(bǔ)給水量，然后再進(jìn)行探水，若隔斷水源有困難無法進(jìn)行有效的探放，則應(yīng)留設(shè)煤巖柱與生產(chǎn)區(qū)隔開，待到礦井生產(chǎn)后期再進(jìn)行處理。

(3)先降壓后探放:對(duì)水量大、水壓高的積水區(qū)，應(yīng)先從頂、底板巖層打穿層放水孔，把水壓降下來，然后再沿煤層打探水鉆孔。

(4)先堵后探放:當(dāng)老空區(qū)為強(qiáng)含水層水或其它大小水源水所吞噬，出水點(diǎn)有很大的補(bǔ)給量時(shí)，一般應(yīng)先封堵出水點(diǎn)，而后再探放水。3.2.2探放老空水

小煤窯、老窯、本礦井采空區(qū)及廢巷中的積水，其幾何形狀極不規(guī)則，積水量大者可達(dá)數(shù)百萬立方米，一旦采掘工作面接近或揭露它們時(shí)，往往造成突水淹井及人身傷亡事故，故必需預(yù)先進(jìn)行探放老空水。采掘工作面探水前，應(yīng)當(dāng)編制探放水設(shè)計(jì)，

確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。3.2.2.1探放水工程設(shè)計(jì)內(nèi)容

(1)探放水巷道推進(jìn)的工作面和周邊的水文地質(zhì)條件，如老空積水范圍、積水量、確鑿的水頭高度（水壓）、正常涌水量，老空與上、下采空區(qū)、相鄰積水區(qū)、地表河流、建筑物及斷層構(gòu)造的關(guān)系等，以及積水區(qū)與其它含水層的水力聯(lián)系程度。

(2)探放水巷道的開拓方向、施工次序、規(guī)格和支護(hù)形式。

(3)探放水鉆孔組數(shù)、個(gè)數(shù)、方向、角度、深度和施工技術(shù)要求及采用的超前距與幫距。

(4)探放水施工與掘進(jìn)工作的安全規(guī)定。

(5)受水要挾地區(qū)信號(hào)聯(lián)系和避災(zāi)路線的確定。(6)通風(fēng)措施和瓦斯檢查制度。

(7)防排水設(shè)施，如水閘門、水閘墻等的設(shè)計(jì)以及水倉(cāng)、水泵、管路和水溝等排水系統(tǒng)及能力的具體安排。

(8)水情及避災(zāi)聯(lián)系匯報(bào)制度和災(zāi)難處理措施。(9)附老空位置及積水區(qū)與現(xiàn)采區(qū)的關(guān)系圖、探放水孔布置的平面圖和剖面圖等。3.2.2.2探放老空水鉆孔布置

⑴探放老空水鉆孔成組布設(shè)，并在巷道前方的水平面和豎直面內(nèi)呈扇形，鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準(zhǔn)，厚煤層內(nèi)各孔終孔的垂距不得超過1.5m。

⑵探放老空積水的超前鉆距，根據(jù)水壓、煤（巖）層厚度和強(qiáng)度及安全措施等狀況確定，但最小水平鉆距不得小于30m，止水套管長(zhǎng)度不得小于10m。

⑶探水鉆孔除兼作堵水或者疏水用的鉆孔外，終孔孔徑一般不得大于75mm。3.2.2.3探放老空水鉆孔孔口安全裝置

探放水鉆孔應(yīng)安設(shè)孔口安全裝置?？卓诎踩b置由孔口管、泄水測(cè)壓三通、孔口水門和鉆桿逆止閥(必要時(shí)安裝)等組成。

⑴孔口管的安裝與固定：開孔孔徑應(yīng)大于孔口管直徑1～2級(jí)，鉆至預(yù)定深度后，將孔內(nèi)沖洗清白。注漿使孔口管(管周邊應(yīng)焊扶正肋骨片)與孔壁間允滿水泥漿。待孔口管周邊水泥漿凝固后掃孔，掃孔深度應(yīng)超過孔口管長(zhǎng)度0．5m。掃孔后對(duì)孔口管必需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力應(yīng)大于預(yù)計(jì)水壓并穩(wěn)定30min后，孔口管周邊不漏水時(shí)，方可鉆進(jìn)?？卓诠荛L(zhǎng)度不得小于10m。節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石松軟或破碎，無條件另選放水地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注漿加固后，再安設(shè)孔口管。

⑵需要收集放水時(shí)的水量、水壓等資料，在孔口管上安裝水壓表、水門(閘