周边重组煤矿停排水后老空水害分析与防治.pdf

2 0 1 2年第 1 1 期 中州煤炭 总第2 0 3期 周 边重组煤矿停 排水后老 空水害分析与防治 徐 洪涛 ， 黄 金。 ， 刘 新杰 ( 1 ． 中国平煤神马 集团 许平煤 业公 司， 河 南 平顶 山4 6 7 0 0 0； 2 ． 中国平煤神马集 团 夏店矿 ， 河南 汝州4 6 7 5 0 0 ) 摘要 ： 大庄矿周边重组煤矿停排水 后， 原重组煤矿老 空水 通过不 同形 式进入 大庄矿 ， 给矿井安全 生产 带来威 胁。通过 对大庄矿老 空水害分析 ， 探 明 了周边老 空水 的补给通道、 补给量 ， 制订 了强排措施和防溃水预案 ， 确 保 了矿井的安全生产。 关键词 ： 重组煤矿 ； 老空水害 ； 过水通道 ； 涌水量 ； 防治水 中图分类 号 ： T D 7 4 5 ． 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 3— 0 5 0 6 ( 2 0 1 2 ) 1 1— 0 0 9 7一O 3 大庄 矿位 于 平顶 山市 石 龙 区境 内 的韩 梁 矿 区 ， 目前 已经进入残采阶段 。矿井剩余可采储量约 1 8 0 万 t ， 生产 区域 主要 集 中在 己一 采 区 煤 柱 、 己三采 区 煤柱和 己 四采 区煤 柱 ， 目前 生 产 能力 4 5万 t ／ a 。 2 0 0 9年 以来 ， 根据《 河南省人 民政 府印发关 于加 强 煤矿安全生产若干规定》、 《 河南省人 民政府关于批 转省煤炭企业兼并重组实施意见 的通知》 等文件要 求 ， 韩梁 矿 区的重 组煤 矿陆 续关 闭或停 止 通风 排水 。 韩梁 矿 区矿 井 数 量 最 多 时达 到 1 0 0 0多对 ， 此次 重 组前 为 6 0多对， 这些煤 矿经过几 十年的大规模 开 采 ， 矿井边界煤柱均遭到了不同程度破坏 ， 井下采空 区完全 处于 连 通状 态 。 这些 煤 矿 停 止 通 风 排水 后 ， 原 老空 水积 水将 不 断增 加 ， 并 通过 不 同形 式 的 过 水 通道进入周边大矿 ， 严重影响周边大矿的安全生产 。 大 庄矿 位于 韩梁 矿 区 西部 ， 煤层 埋 深 正 处 于 该 区 域 的较低 位置 ， 最低 点 为 一1 7 0 m， 是 受 韩 梁 矿 区 老 空 水害威胁最大的矿井。对韩梁矿区老空水害进行分 析 预计 ， 并采 取有 效措 施进 行 防治 ， 对确 保大 庄矿 安 全 生产 意义 重大 。 1 过 水通道分 析及涌水量预测 1 ． 1过水通 道 分析 重组煤矿停止排水后 ， 老空积水将通过矿井间 的破坏 煤柱 进入 大庄 矿 。根据 大庄 矿水 文地 质 图和 采掘工程平面图进行分 析： 大庄矿北部与高庄矿相 邻 ， 高庄矿二 煤层埋藏相对较深 两矿之 间防水煤 柱保护 良好 ， 且有断层阻水 ， 高庄矿附近的重组煤矿 收 稿 日期 ： 2 0 1 2一l 0一 O 7 作者简介 ：徐洪 涛 ( 1 9 7 4 一 ) ， 男 ， 河南 平顶 山人 ， 工程师 ， 1 9 9 6年毕 业于 中国矿业大学 ， 现任许平煤业地测处副处长 。 老空 水不 会进 入 大庄 矿 ； 大 庄 矿 西 部 为青 草 岭 隔水 逆 断 层 外部 煤 层 不 可 采 ， 不 会 有 老空 水 进 入 。 因 此 ， 能使重组煤矿老空水进人大庄矿的过水通道主 要在大庄矿东部和南部 ， 另外 ， 大庄矿井 田范围内的 重组煤矿老空水也会进入大庄矿。大庄矿东南部边 界 为老 沟逆 断层 ， 该 断层 落差 0— 9 0 m， 正 常情 况 下 可起到阻水作用 ， 外部老空积 水不会进入大庄矿 。 但 由于小 煤矿 乱采 乱挖 ， 越界 开采 严重 ， 断层 上下 盘 通过 井筒 、 老 巷导 通 ， 已经 完 全 不 能起 到 阻 水作 用 。 经过分析 ， 大庄矿东部有 3个通道可以导通韩梁矿 区的老空积水 ： ①通过伟煤煤业附近的一个废弃井 筒进入。该井筒贯穿老沟逆断层上下盘煤层 ， 当外 部 水位 达到 一 2 9 m， 老 空积 水 由煤层下 盘进 入上 盘 ， 进而进入大庄矿采空区。②通过裕隆竹 园矿进入。 竹 园矿 老空 区与 大庄 矿 己 四采 区 老 空 区连 通 ， 如 果 该 矿井 有老 空 积 水 ， 则 直 接 进 入 大 庄 矿 己 四采 区 。 ③通过大庄矿东部 的裕隆宇龙矿进入。宇龙矿采空 区与大庄矿己一采空区连通 ， 当老空水位达到 一5 6 m 时 ， 老 空积 水可 以通 过破 坏 的老 沟 逆 断层 上 下 盘 进 人大 庄 矿 己一 采 区 ； 当水 位 达 到 一 4 4 m 时 ， 宇 龙 矿 老 空 水 可 直 接 进 入 大 庄 己一 采 区。另 外 ， 大 庄 井 田范围内的裕隆三泰矿井停排水后 ， 当水位达到 一 7 2 m时 ， 该矿及其附近小煤矿的老空积水将进人 大 庄矿 己三 采 区 ( 图 1 ) 。 1 ． 2涌 水量 预测 大 庄矿 原矿 井涌 水 量 为 2 2 0 m ／ h ， 其 中一 水 平 4 0 m ／ h ， 二水平 1 8 0 m ／ h 。根据大庄矿东部外围原 来 5个 排水 井历 年 的排 水 量 预 测 ， 大 庄 矿东 部 韩 梁 矿 区 的老空 区涌 水 量 约 1 2 0 0 m ／ h ， 最 大 涌水 量 为 2 4 0 0 m ／ h 。随着重组煤矿停止 排水 ， 这些老空水 在充满韩梁矿区老空区后， 逐步通过过水通道进入 9 7 2 0 1 2 年第 1 1 期 中,k ltI 煤炭 总第 2 0 3 期 大庄矿己四采区。大庄矿井 田范围内裕隆三泰矿附 近 的 3个 矿井 正 常 涌水 量 为 1 7 5 11 "1 ／ h ， 3个 矿 井 停 止排 水后 ， 这些 老 空水 将 进 人 大 庄 矿二 水 平 己三 采 区。综合以上分析， 周边重组煤矿停止排水后 ， 预计 大 庄矿 的正 常涌 水 量 将 最终 增 加 至 1 8 5 5 m ／ h ， 其 中一水 平 为 6 0 m ／ h ， 二水 平 为 1 7 9 5 m ／ h ( 己一 采 区 为1 0 0 m ／ h ， 己 三采 区为 1 9 5 m ／ h， 己 四采 区 为 1 2 0 0 m ／ h ， 己四保边 3 0 0 m ／ h ) ， 预计最大涌水量 将 可 能增 加至 3 7 1 0 m ／ h 。 井 l 山 高 矿 裕 隆 金 井 ＼ 临 ／ L 1 大 墨隆 宇 龙 矿 ＼ f ＼ 格 降 = 袁 舻 ＼ 上 ④ 大 ⋯ ＼ ● l 、 ＼ 裕隆蓝翔矿 l 竹园矿 ＼ 祥露 矿／＼ ＼ ● ／ ＼’ 图 1 大庄矿周边小煤矿老空水流通道示意 1 ． 3 矿 井排 水能 力 与预 计 涌水量 对 比 大庄矿 目前有 2套排水系统 ： 一水平排水系统 和二水平排水系统。其中一水平排水 系统联合试运 转排水能力为 l 4 4 6 m ／ h ， 二水平联合排水能力为 1 6 8 0 m ／ h ， 矿井 总排 水 能力 为 3 1 2 6 m ／ h ( 表 1 ) 。 但 由于涌 水量 主要 集 中在 二水 平 ， 这样 使 得 一 水 平 排水 能力 明显 过 剩 ， 二 水 平 排水 能 力 明显 不 足 。 因 此 ， 必须采取有效防治水措施 ， 确保矿井安全生产。 表 1 矿 井 涌 水 量 与 排 水 能 力 对 比 m ／ h 2防治水措施 2 ． 1 建立 周边 重组 煤 矿水位 观测 系统 正常情况下 ， 伟煤煤业附近水位上升到 一 2 9 m、 9 8 宇龙 矿水 位上 升到 一4 4 m、 三 泰矿 水 位 上 升 到 一7 2 m、 竹 园矿水 位上 升 到 一1 0 0 m 时 ， 重 组 煤 矿 老 空 水 才 能大 量进入 大 庄 矿 老 空 区 。因此 ， 这 几 个 矿 井 附 近水位 观测结 果 ， 是 预测 大庄 矿 涌 水 量增 加 程 度 的 重要依据。根据周边矿实际情况 ， 分别在老沟井 、 鲁 兴矿 、 伟煤 副井 、 宇龙矿 、 竹 园矿 、 天顺 矿建 立 了老空 水位 观测 系统 ( 表 2 ) 。 表 2梁 洼 矿 区水 位 动 态 监测 m 观测 位置 井底标高 初始水位标 高 警戒水位标高 2 ． 2实施强 排措 施 由于 大庄矿 周边 过水 通道较 多 ， 开采 复杂 ， 无法 确定过 水通 道具 体位 置 ， 不 具有 堵水 和疏水 可行 性 ， 只能进行强排。强排有 以下 2个方案 ： ①利用大庄 矿外 围废 弃井筒 进 行 截 流排 水 ， 这 样 可 以避 免 老空 水直接进入大庄矿 ， 减轻该矿井排水压力 ； ②在大庄 矿 直接 建立排 水 阵地 ， 待 老 空 水 进 入大 庄 矿 后 进行 强 排 。外 围截 排 虽然 有 利 于 本 矿井 生 产 ， 但 外 围无 配套电源 ， 工农关 系复杂 ， 管理困难且投入大 ， 综合 比较认为 ， 在大庄矿直接建立排水阵地更为合适。 根据 以上 涌水 量 分析 ， 一 水 平 预计 最 大 涌水 量 1 2 0 m ／ h ， 最 大排水 能力 1 4 4 6 m ／ h ， 完 全能 满 足要 求 。二水 平 预计 最 大 涌 水量 3 5 9 0 m ／ h ， 最 大 排水 能力 1 6 8 0 m ／ h ， 不 能 满 足 需 要 ， 必 须 提 高 排 水 能 力 。 由于二水 平 中 央水 泵 房 没 有位 置 再 安 装水 泵 ， 己一 、 己 三 采 区预 计 最 大 涌 水 量 为 5 9 0 m ／ h ， 可 直 接 进入 二水平 中央水 仓 后 排 至 地 面 ， 二水 平 己 四采 区预计最大涌水量为 2 8 0 0 m ／ h ， 不能完全排 至二 水平中央水仓 ， 可在己四采区建立新的排水阵地， 排 水能 力不 能低 于 Q=Q 2 4 ／ 2 0， 即 3 3 6 0 m ／ h ( Q 。 为最大涌水量 ) ， 并直接排 至地面。经过综合分析 论证 ， 在 己 四 采 区 安装 1 1 0 0型 排 水 泵 2台 ， 7 2 5型 排 水 泵 1 台 ， 2 0 0型 排 水 泵 3台 ， 总 排 水 能 力 为 3 5 2 5 IT I ／h。 2 ． 3坚 持“ 有 掘必探 、 有 修必 探” 考 虑 到 大庄 矿 周边 重 组 煤 矿老 空 水 的 复杂 性 、 不 确定 性 ， 为保证 安全 生产 ， 凡 大庄矿 范 围 内的采掘 维修 活动 ， 都 必 须 坚 持 “ 有 掘 必 探 、 有 修 必 探 ” 的 措 2 0 1 2年 第 1 1期 徐 洪涛 ， 等 ： 周 边重 组 煤矿停 排水 后老 空水 害分 析与 防治 总第 2 0 3期 施 。探 水方 法 以钻探 为 主 ， 辅 助 以物探 和化 探 。 2 ． 4制订矿 井 防溃水 应 急预 案 大庄矿周边重组煤矿 ， 特别是梁洼矿区的水位 上 升后 ， 与 大庄 矿 的老空水 位有 一定 的落 差 ， 这些水 位落差产生的水压极有可能压坏矿井防水煤柱的某 一 部位 ， 造成 瞬 间溃水 。经过分 析认 为 ， 溃水 地点 可 能 出现 在 己一采 区与 宇龙 矿 的边界 附近 。针 对此情 况 ， 制订 了专 门的防溃水应急预案 ， 并进行 了演练。 大庄矿己四采区排水阵地于 2 0 l 2年 6月 2 0日 建成并投入 使用 ， 现在 每 天排水 量均超 过 1 0 0 0 0 m 。矿井内各采掘工作面均严 格执行“ 有掘必探 、 有修 必 探 ” 措 施 ， 确 保 了矿 井 安 全 生 产 。如 己 三 煤 柱 Ⅱ采面风巷维修 掘进 过程 中， 坚决执行 “ 有掘必 探 、 有修必探” 措施 ， 探放 出从三泰矿进入的老空水 2 0 0 0 0 m 。8月 3 0 日， 大庄矿 进行 防溃水 应 急预 案 演 练 ， 提 高 了矿井 应对 老空水 害 的应急 处置 能力 。 3 措施 实施情 况分析4 经济效 益比较 根 据 大庄 矿 周 边 老 空 区水 位 监测 情 况 ， 周 边 重 组煤 矿 停排水 后 ， 老空 水位 一直 在不 断上 升 ， 初期水 位上 升 速度 比较 快 ， 后 期 比较 慢 。 随着 水 位 不 断上 升 ， 大庄矿的涌水量也在不 断增加 ， 截至 2 0 1 2年 9 月底 ， 涌 水 量 已 经 由 原 来 的 2 0 0 m 。 ／ h上 升 到 9 2 0 m ／ h 。其 中 己一 采 区涌水 量 已超 过 2 0 0 m 。 ／ h ， 己四 采 区涌 水量 已超 过 5 0 0 m ／ h ( 图 2 ) 。 一3 0 -3 5 -40 —45 辩 一6 0 -6 5 -70 -75 1 0 o 0 9o 0 80 0 7 0 o 6 0 0、 三 5 0 0 面 4 0 0 藿 3 o 0 2 o 0 日 期 图 2大 庄 矿 涌 水 量 与 周 边 老 空水 位 动 态 曲 线 己四采区排水阵地建设投入资金 1 5 7 9万元 ， 解放 出己四采区可采煤量 9 6 ． 7 9万 t 。从直观经济 效益 比较 ， 解放出的可采煤量可实现产值 5 ． 8 亿元 ， 考虑 到各项成本支 出， 矿井还可多实现利润 1 0 0万 元 以上 。延长 了矿 井 服 务 年 限 ， 为 矿 井转 型 安 置 职 工争 取 了时 间 ， 保 持 了职工 队伍 的稳定 。 同时 ， 保 证 了矿 井安 全生 产 。 5 结 语 老空水的不确定性 、 突发性 、 复杂性一直是水害 防治 的难 题 。通过 大庄 矿老 空水 防治 ， 笔 者认 为 ， 老 空水 情况 不清 楚 的 地方 ， 极 易 出现 溃 水 。加 强水 文 系统观测 、 查清水文地质情况 ， 是水害防治的基础。 结合实 际情况 ， 制订符合该矿井实 际的防、 疏、 堵 、 截 、 排措施 ， 是老空水害防治的关键 。坚持 “ 有掘必 探、 有修必探” 老空水防治措施 ， 是保证施工安全 的 重 中之重 。加 强应 急 预 案 演 练 ， 是 提 高 矿 井 灾 害应 对 能 力有效 途 径 。 ( 责任编 辑 ： 刘欢 欢) ( 上接 第 9 6页) 4 结 语 在公路 、 铁 路 、 管 线 施工 放 样 中 ， 对 于 复 杂 地 区 ( 即 G P S信号 受 到 影 响 地 区 ) ， 可 采 用 R T K图 根 控 制测量方法建立控制点 ， 利用全站仪常规方法放样 。 此时 ， 为了提高控制点精度 ， 可采用脚架架设测站， 利 用 R T K测 定控 制点 数据 。 R T K差分测量技术打破了传统测量模式， 建立 了空 间测量 概 念 ， 改 进 了控制 测量 程序 ， 对测 绘从 控 制测量到基础数据采集、 到 内业数据处理进行 了集 成 化处 理 ， 从 而 减少人 为 操作 与干 预 ， 大 大提 高 了测 绘工作效率 ， 保证了测量成果的正确性与精确性 。 参考 文献 ： [ 1 ] 李英 冰 ， 徐 绍铨 ． 利 用 R T K进 行数字 化测 图的经验 总结 [ J ] ． 全球定位系统 ， 2 0 0 5 ， 3 0 ( 5 ) ： 2 8 ． 3 0 ． [ 2 ] 韩伟 清 ， 邓迪祥 ． R T K技术在数字测图中的应用研究 [ J ] ． 人 民 长 江 ， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 5 ) ： 8 3 — 8 4 [ 3 ] 吴东亮 ， 尚颖娟 ， 谷达华 ， 等． R T K系统、 全站仪及 C AS S软件在 地形测绘 中的应用探讨 [ J ] ． 测绘科学 ， 2 0 0 9， 3 4 ( 2 ) ： 1 9 4 ． 1 9 6 ． [ 4] 王小花 ， 贾静霞． 义 煤集 团 c级网测量 技术总 结报告 [ R] ． 义 马 ： 义煤集 团永兴工程有 限责任公司 ， 2 0 1 1 ． ( 责任 编辑 ： 刘欢 欢 ) 9 9