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小窯嚴重破壞井田區(qū)域防治水工作的成功實踐

  
評論: 更新日期:2017年08月25日

  紅會一礦井田范圍內(nèi)原始探明儲量1.72億t。1974年礦井建成投產(chǎn),目前設(shè)計年產(chǎn)120萬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,1998年關(guān)井壓產(chǎn)政策實施后,至目前,井田范圍內(nèi)存有小窯16個。在多年的大礦與小窯爭資源、求生存競相開采中,小窯對紅會煤田進行了大面積、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、空巷長度少則達數(shù)十米,多則達數(shù)百米,高度從2~20多米,寬度有的達數(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程中,必然要揭露和通過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,沒有資料能夠準確說明小窯空棚、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,所以,防治小窯空棚、空巷的水患必然成為紅會一礦的防治水重點。
1 礦井充水因素和水情概況
    紅會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)條件原本就簡單的紅會一礦礦井水情變得異常復(fù)雜起來。
2 防治水技術(shù)措施
2.1 掘進工作面防治水
    每一條巷道在設(shè)計前,都要利用掌握的小窯掘進資料和附近已掘巷道揭露小窯的資料,對該巷道周邊小窯采掘破壞情況進行分析和界定,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,都必須堅持落實長短鉆結(jié)合的“有疑必探、先探后掘”措施。
2.1.1 長鉆探測
    新開口的巷道,在開口位置都必須先打一次長鉆,探明前方空棚情況。長鉆以巷道中心為中點,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5~10個孔,對巷道兩邊各15~20m范圍的煤層進行探測,孔深一般為60~150m。巷道開掘后,為使打鉆不影響掘進的正常進行,每40m在巷幫打一個長鉆鉆窩(規(guī)格:3.5 m×3 m×2 m),設(shè)鉆機對掘進工作面前方未探明區(qū)域接續(xù)進行探測,探孔深度不小于60 m(以確保超前工作面掘進位置的探距不小于20m)。如圖1,2所示。

    鉆探實踐證明,通過打長鉆,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),避免了盲目冒險掘進。但是,實踐中不得不承認,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,要達到全方位、高覆蓋探測要求,耗物、耗時的鉆孔施工將會大大拖延現(xiàn)場的施工進度,其存在的不足只有靠短鉆探測來彌補。
2.1.2  短鉆探測
    長鉆探測未發(fā)現(xiàn)異常情況時,巷道每掘進4個循環(huán)3.2m(每個掘進循環(huán)0.8 m)用5m長的節(jié)式鉆桿探測一次。
    長鉆探測如發(fā)現(xiàn)異常情況,在距異常區(qū)域10m時,巷道每向前掘進1.6m,用5m長的節(jié)式鉆桿探測一次,距異常區(qū)域5m時,每前進0.8m(一個循環(huán)),用5m長的節(jié)式鉆桿探測一次。
    短鉆探測時,探眼布置5個(巷道沿煤層底板掘進不打底眼),分別為一個正前探孔,兩個幫眼(孔口距底板1.5m,幫眼方位與巷道夾角40°),一個探頂孔,一個探底孔(與巷道坡度夾角為±40°)。如圖3所示。

 


    短鉆探測補充了長鉆探測存在的不足,無論長鉆探測前方有無異常,都必須堅持短鉆探測,堅持“先探后掘”。實踐中,為提高探測效率,減輕勞動強度,提高掘進速度,在探測中,力爭減少不必要的重復(fù)探測,但是對前方情況每小班都必須做到清楚明了。
    實踐證明,短鉆探測效果比較理想,通過對前方5m的距離進行全方位的探測,基本避免了冒險掘進,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煤掘進工作面就采取短鉆探出一小窯空棚,空棚內(nèi)儲存有大量積水,成功的預(yù)防了一起重大透水事故的發(fā)生。當(dāng)時,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,孔內(nèi)有出水,水有壓力,孔周圍也有滲水。現(xiàn)場安監(jiān)員意識到情況異常,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、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格執(zhí)行了短鉆探測,對隱患做到了提前預(yù)防和處理。但是,實踐中也發(fā)現(xiàn),短鉆探測由于覆蓋范圍所限,對前方和兩幫的空棚、空巷也有漏掉的情況,不過,只要嚴格執(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
    凡掘進工作面探測出積水,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,不宜拔鉆桿,及時撤人,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,在附近煤巷或底板巖巷中向積水區(qū)打放水孔或?qū)iT的泄水巷進行泄排。
2.2 綜放工作面防治水
    綜放工作面在掘進形成前,首先采用電法勘探技術(shù)對工作面巷道布置區(qū)域及毗鄰區(qū)域進行探測,根據(jù)探測資料,圈定出小窯破壞區(qū)的大致范圍,為工作面設(shè)計提供參考。工作面形成后,關(guān)鍵是對工作面內(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,在回采掘進中,勢必存在一定的透水或其它危險。為此,采用無線電波坑道透視技術(shù)進一步掌握回采區(qū)域的異常區(qū)分布情況,同時,在工作面中部打探巷,對工作面內(nèi)部的情況進一步用長短鉆孔做以探明,如探到積水區(qū),及時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)性河流來水易導(dǎo)入井下造成災(zāi)害的重點防治區(qū)域。小窯井口已炸封關(guān)閉,但大部分井筒夯土不實,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。
    對以上兩種地面的水害因素,該礦采取了相應(yīng)的措施,對已關(guān)閉的小窯井口,每年雨季期間都經(jīng)常進行檢查,用推土機對充填不實的井口重新再推填,對地面塌陷區(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。因為該礦屬低瓦斯礦井,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,在防治水中,該礦每年都制定了“地測防治水”會戰(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,制定了嚴密的防治措施,制定了年度水情水害預(yù)報,每月對防治水工作進行考評,同時,不斷更新排水設(shè)備,提高礦井的預(yù)排水能力。井下每項工程的施工作業(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程中,都提前拿出鉆探方案和設(shè)計,施工隊按照鉆探通知單嚴格做到超前鉆探,落實“先探后掘”。
4 結(jié)   論
    小窯空棚、空巷積水近年來對紅會一礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成非常嚴重的威脅,僅掘進工作面每年與小窯空棚、空巷貫通達120~180次,貫通維修通過的小窯空棚、空巷近千米,在貫通前因為采取較為先進的防治水技術(shù)和管理方法,未發(fā)生一起重大透水事故。紅會一礦在水害嚴重區(qū)域的防治水經(jīng)驗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)的順利實現(xiàn),自2002年以來,已實現(xiàn)安全生產(chǎn)1300多天。

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