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小煤窑防治水安全技术措施

在我国许多老矿区的浅部，老采空区〔包括被淹没的井巷〕星罗棋布，且其中充满大量积水，它们大多积水范围不明，连通复杂，水量大，酸性强，水压高。假设现在生产井巷接近或崩落带达到老采空区，便会造成突水，给人民的生命财产带来庞大的危害，且酸性老窑水的存在直接损害四周的环境，开采的机械设备及工作人员的身体健康。
1、老窑水及其水源
老窑水是指在已采掘的旧巷及空硐内含有的大量积水，又称为老空水。
老窑水依旧参加着地下水系统的循环，主要来自大气降水，部分来源于地下水常年累月地渗透积聚；另外矿区临近地带的河湖在某些特定条件下也可以大规模瞬时补给老窑水。总的来说，老窑水充水水源有以下几种形式：一是只有通过大气降水地表渗透补给而聚集形成的；二是与地表水体、地下含水层或储导水断裂带有水力联系的，一旦勾通，老窑采空区压力变化，这些水可能补给；三是与临近其它老窑水体有水力联系的。
2 、老窑、老空水的充水特征
我国煤矿开采历史悠久，许多矿区浅部都有废弃的老窑，矿井范围内也分布有废弃了的采空区。
大部分废弃的老窑没有留下较为具体的地质开采资料，其开采边界、分布范围、积水空间均不清楚，甚至很不清楚。必须做到及时收集小煤窑开采位置，或询问当地老工人在小煤窑工作过的，然后经过井下钻探验证，最后经过地面巡查准确判断出小煤窑的位置及开采范围及开采标高。巷道在开采前就要求我们在施工中必须保持"猜测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采'的探放水原则，全面落实日常探放水工作。
废弃的老窑、老空积水后便形成老窑、老空水，它们象小型水库一样，分布于生产矿井周边，对矿井安全生产威胁很大，因此我们必须了解老窑、老空积水充水的特征。老窑、老空积水的充水特征如下：
2.1 、老窑、老空水积存于生产、开拓水平四周，虽然水量不是很大，一般不会造成淹井事故，但水量集中、来势凶猛，一旦掘透隔水层予以揭露，就会以"有压管道流'形式突然溃出，迅猛异常，具有很大的冲击力和破坏力，同时伴有大量煤〔石〕块、炭泥涌出而堵塞巷道，对人身安全危害极大。
2.2 、因开采图件的缺失，老窑、老空积水区的空间位置一般都很隐蔽，形状很不规则，深度和层位不一，大小各异。既有连成一片，较易探明的较大积水区，也有深入腹地孤立存在，很难用钻探查找的较小积水区。老窑、老空积水区的位置、深度不易准确确定。
2.3 、有的老窑、老空积水补给缺乏，是一坑死水，有的可以得到大气降水的补给，并以泉的形式排泄，有的相邻老窑、老空中的水可能互相连通。没有补给水源的老窑、老空水，短期内即可排干，但当老窑、老空水突然溃入矿井，而且与地表水连通或者因暴雨中大量雨水注入老窑、老空渗入井下时，则可造成淹井事故。如2007年8月17日山东新泰华源煤矿"8?7'溃水事故，死亡172人，是建国以来的最大一起煤矿透水事故。事故原因是当地连降大暴雨，导致紫汶河水暴涨并漫溢，冲垮了约65m紫汶河河岸，东部河床被冲垮发生溃口，洪水进入西部沙坑后溃入华源煤矿井下，造成矿井被淹，透水量多达1260万m3之多。
2.4 、由于老窑、老空中煤层及顶、底板岩层中黄铁矿的氧化作用，老窑、老空水可能形成酸性的强腐蚀水，对矿山机械、电气设备破坏大，特别是那些顶、底板磷酸盐岩类较少而以砂页岩为主，交替循环条件较差的老窑、老空水更易形成强酸性地下水。老窑、老空水的化学成分很复杂，主要取决于老窑、老空水的补给、排泄条件，老窑、老空水的深度，老窑、老空所开采煤层的煤质及顶、底板岩性和气候条件。老窑、老空积水之所以呈酸性，一般均为黄铁矿氧化所致。在煤层开采以前，处于还原条件下的黄铁矿，是比较稳定的矿物，但在煤层开采后，老窑、老空中的这些黄铁矿将会碰到溶有氧气的水，从而使黄铁矿被氧化，而且老窑、老空积水的氧化条件不同，黄铁矿氧化的结果也不同。这种水质特征可以作为突水后判断水源的一个主要标志。
2.5 、老窑、老空积水除了突然溃入矿井外，在采区接近老窑、老空时，老窑、老空水也会以淋水、渗水、滴水等形式进入矿井。一旦误穿隔水层就会造成淹井事故。
2.6 、老窑、老空水突水过程中瞬时的大量涌出，能量大，携带煤块和石块，甚至炭泥，有时还可能会有大量的有毒、有害气体，危及工人生命安全。
3 、老窑、老空积水水害原因
通过对老窑、老空积水事故的分析，发现造成这类事故的主要原因有如下几个方面：
3.1 、水文地质状况不清。有些井田范围内水文地质状况不清楚、资料不全，对老窑、老空水心中无数，就盲目开采或采掘；有的积水巷道位置测量有误或资料遗漏；有的知道有水源，但对其赋存状态及补给关系不清楚；有的对老窑、老空分布较广的地区，对水源位置、水情不清却盲目掘进，结果酿成突水事故。如1998年5月15日内蒙古赤峰市碾坊乡第三煤矿"5?5'透水事故，即为地质资料不清，老塘位置及积水状况不清时，工人在打眼放炮时将积水老塘打透，导致透水发生，死亡17人，直接经济损失150多万元。
3.2 、没有树立"安全第一、预防为主'的思想，没有保持"猜测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采'的探放水原则。有些企业领导或业主和作业人员存在侥幸心理，也有人图省事、怕麻烦，更有甚者严重超强度、超能力乱采滥挖，不惜采掉矿界煤柱〔隔水煤柱〕，结果造成抽、冒透水事故。如2005年8月7日13时，广东省梅川市大兴煤矿发生特别重大透水事故，造成121人死亡，直接经济损失4700多万元。事故的直接原因就是超强度、超能力违规开采，34个采煤工作面、12个掘进工作面同时作业，致使-290m水平至-180m水平防隔水煤柱抽冒，导通了-180m水平至+262m水平的水淹区〔积水区〕，水淹区积水大量溃入矿井以下，导致事故发生。
3.3 、煤矿职工技术素养差，安全意识淡薄。有的矿井发生突水事故前已有显然的征兆，但职工安全意识淡薄或经验不够，没有引起业主和职工的足够重视和采用相应的措施，更有甚者为了赶工期赶进度，作业人员过度集中作业。如2021年3月28日山西王家岭特大透水事故，就是基建矿井在施工中存在着严重违规违章行为。该矿井下施工的202112工作面的回风巷掘进工作面探放水措施不落实，工作面出现透水征兆后未按规定及时撤人和采用有效的应对措施掘进导通采空区积水，致使+583m水平以下巷道被淹，153人被困，幸好经过八天八夜的抽水救援，4月5日成功救出115人，38名工人遇难。
3.4 、许多矿井四周大量的小煤窑给矿井防排水带来许多困难。有的在矿井保安煤柱、防水煤柱上采煤，有的与大矿采通，一到雨季山洪爆发，山洪从小煤窑灌入井下，使矿井造成透水事故。如1989年6月20日贵州遵义煤矿三号井"6?0'透水事故，造成11人死亡。位于三号井29-Ⅱ采区南西方向的陈家湾煤窑，由于不执行协议和法院裁决，把原划定的28m隔离煤柱偷采去27m，形成了容积9840m3的采空区，为大量积水创造了条件，为这起事故的发生埋下了祸根。
4 、老窑、老空积水事故的预防措施
从近几年来，特别是2005年水害事故的统计分析看〔见2005全国煤矿水害特大以上事故状况表〕，老窑、老空水事故在透水事故中占第一位。老窑、老空水事故发生的原因有：不能真正地严格执行《煤矿安全规程》《煤矿防治水规定》；缺乏水文地质及防治水工作人员，对地质状况不清楚；煤矿职工安全技术素养不高，乱采滥挖〔掘〕等。因此，对老窑、老空水害应遵循预防为主、防治并举的原则，必须采用如下具体的预防措施：
4.1 、必须严格执行《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》，必须坚决贯彻执行"猜测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采'的探放水原则，严格落实"防、堵、疏、排、截'的综合治理措施，必须制定切合实际的探放水措施。对需要排除的积水，必须预先排出。鲁能煤矿近几年成功地探出老窑、老空积水无数次，其中重要的一条就是保持了探放水的十六字方针，贯彻探放水的五字综合治理措施，在此基础上切实贯彻了"逢掘必探'的原则，较之原先"逢煤必探'更进了一步。
4.2 、必须配备从事水文地质及防治水工作的专业技术人员，真正强化水文地质工作，做好防治水的基础工作。对矿井水文地质状况进行具体的调查研究，用钻探或物探技术等手段查清矿井充水水源和涌水通道，明确划出积水区域，编制好完整的水文地质资料，做到心中有数。
4.3 、建立健全防治水管理制度，需要审批的，必须严格按程序进行审批，必须认真执行相关的管理制度。
4.4 、除了配备从事水文地质和防治水工作人员外，还必须对全员强化安全及技术培训，真正掌握透水前的各种预兆及其规律，并掌握发生透水事故时的避灾路线和方法。
4.5 、对矿井四周的水患状况进行认真地摸底排查，定期收集、调查和核对相邻矿井和废弃的老窑、老空状况，及时填绘采掘工程平面图。接近积水区域掘进前必须编制探放水制定，保持"有疑必探、先探后掘'的探放水原则，采用切实可行的措施。
4.6 、严禁超层越界开采，严禁开采矿井防隔水煤柱，认真制定雨季"三防'具体措施并认真组织实施，建立完善的井下排水系统。
5 、结语
煤矿井下生产必须强化突水风险预控的管理，应保持"猜测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采'的原则，落实"防、堵、疏、排、截'的综合治理措施，必须深入熟悉到生产是动态的，生产条件是不断变化的，各种复杂状况不断出现，不安全因素伴随而生，必须要对事故致因有一个充分的熟悉，严格做好老窑、老空积水的防治措施，有效地避免老窑、老空积水对矿井安全生产的不利影响，进一步合理地开采煤炭资源，提升矿山企业的经济效益。