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小窑严重破坏井田区域防治水工作的成功实践
2019-04-29  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   人气:0   

红会一矿井田范围内原始探明储量1.72亿t。1974年矿井建成投产,目前设计年产120万t。从1983年矿区逐渐出现小窑到1993年,矿区小窑猛增到176个,1998年关井压产政策实施后,至目前,井田范围内存有小窑16个。在多年的大矿与小窑争资源、求生存竞相开采中,小窑对红会煤田进行了大面积、总体性的破坏开采。小窑采用房柱式采煤方法,留设大量煤柱,同时破坏大矿的防水保安煤柱,煤炭资源回收率仅为20%,超层越界、无规则的胡挖乱采,如蚂蚁洞穴般的在本就完整的煤田中遗留了大量的空棚、空巷(每一空棚、空巷长度少则达数十米 ,多则达数百米,高度从2~20多米,宽度有的达数 十米 ,形状、大小极为不规则)。这种开采造成80%左右的资源人为的遗留在灾害区。大矿要生存,只有按计划整体复采井田资源。但是,在布置煤岩巷道和采煤工作面过程中,必然要揭露和通过这些隐藏着多种隐患(主要是火和水)的小窑空棚、空巷。而在揭露之前,没有资料能够准确说明小窑空棚、空巷的具体位置和积水情况,因而施工要冒很大的透水危险,所以,防治小窑空棚、空巷的水患必然成为红会一矿的防治水重点。

1 矿井充水因素和水情概况

红会一矿矿井涌水量最大为439. 5m3 /h,正常涌水量368. 8m3 /h(不含小窑空棚、空巷出水意外水源)。井田范围内充水因素有:地表3条季节性河流,红会三、四矿排放的工业废水,含水层水,断层水,灌浆水及小窑空棚、空巷积水。

3条季节性河流在雨季期间,山洪暴发易通过小窑井筒或采空塌陷区的地表裂缝导人井下。含水层水、断层水涌出量都相对较小。小窑空棚、空巷因有一定的发火条件,为防止煤层自燃发火,唯一的手段就是采取大量的灌水、灌浆,全矿井每年灌浆约为25万m3,灌浆沉积中产生的脱水成为矿井的正常涌水。断层水、灌浆水等各种水最易积聚到小窑采空区,积聚后便成为小窑空棚、空巷积水。由于小窑空棚、空巷积水的出现,使水文地质条件原本就简单的红会一矿矿井水情变得异常复杂起来。

2 防治水技术措施

2.1 掘进工作面防治水

每一条巷道在设计前,都要利用掌握的小窑掘进资料和附近已掘巷道揭露小窑的资料,对该巷道周边小窑采掘破坏情况进行分析和界定,大体上掌握小窑遗留空棚、空巷的位置、大小和分布情况。巷道开掘后,都必须坚持落实长短钻结合的“有疑必探、先探后掘”措施。

2.1.1 长钻探测

新开口的巷道,在开口位置都必须先打一次长钻,探明前方空棚情况。长钻以巷道中心为中点,沿煤层顶底板区域成扇形布置,根据煤层赋存情况和掌握的空棚大体位置,设计5~10个孔,对巷道两边各15~ 20m 范围的煤层进行探测,孔深一般为60~ 150m 。巷道开掘后,为使打钻不影响掘进的正常进行,每 40m 在巷帮打一个长钻钻窝(规格: 3.5 m × 3 m × 2 m ),设钻机对掘进工作面前方未探明区域接续进行探测,探孔深度不小于 60 m (以确保超前工作面掘进位置的探距不小于 20m )。如图1,2所示。

钻探实践证明,通过打长钻,基本掌握清楚了工作面前方和巷道两边 20m 范围的小窑采空区分布情况,初步探明了前方空棚内的积水和有害气体情况,做到了心中有数,避免了盲目冒险掘进。但是,实践中不得不承认,这种探法还存在一定的不足,钻空数量少,密度小,覆盖范围小,仅仅几米或几厘米的差距,就可能探不到附近的隐患,造成钻探失误。然而,要达到全方位、高覆盖探测要求,耗物、耗时的钻孔施工将会大大拖延现场的施工进度,其存在的不足只有靠短钻探测来弥补。

2.1.2 短钻探测

长钻探测未发现异常情况时,巷道每掘进4个循环 3.2m (每个掘进循环 0.8 m )用 5m 长的节式钻杆探测一次。

长钻探测如发现异常情况,在距异常区域 10m 时,巷道每向前掘进 1.6m ,用 5m 长的节式钻杆探测一次,距异常区域 5m 时,每前进 0.8m (一个循环),用 5m 长的节式钻杆探测一次。

短钻探测时,探眼布置5个(巷道沿煤层底板掘进不打底眼),分别为一个正前探孔,两个帮眼(孔口距底板 1.5m ,帮眼方位与巷道夹角40°),一个探顶孔,一个探底孔(与巷道坡度夹角为±40°)。如图3所示。

短钻探测补充了长钻探测存在的不足,无论长钻探测前方有无异常,都必须坚持短钻探测,坚持“先探后掘”。实践中,为提高探测效率,减轻劳动强度,提高掘进速度,在探测中,力争减少不必要的重复探测,但是对前方情况每小班都必须做到清楚明了。

实践证明,短钻探测效果比较理想,通过对前方 5m 的距离进行全方位的探测,基本避免了冒险掘进,尤其在预防水害中,有许多成功的例子。 2004-01-02 中班,该矿1490煤掘进工作面就采取短钻探出一小窑空棚,空棚内储存有大量积水,成功的预防了一起重大透水事故的发生。当时,在已知前方有小窑空棚的情况下,继续在巷道右拱部打短钻,打到 2.8m 深时,孔内有出水,水有压力,孔周围也有渗水。现场安监员意识到情况异常,当即命令不要拔钻杆,撤出了工作面上的所有人员,随后矿上命令暂时停掘该工作面。到 1月5日 中班,积水压垮煤壁“轰隆隆”几声突然涌出,涌出水量约为 1800m3 。由于事前采取了短钻探测、停拔钻杆、停掘工作面、撤出人员、密切观察等措施,

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