老空水害事故的防治措施.docx
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老空水害事故的防治措施
山西长治羊头岭北峙峪煤业有限公司
老空水害防治专项措施
一、对老空水的认识
过去的老空水常指废弃小煤窑、巷道、采空区中赋存的地下水，因此又叫“老窑水”。
随着近几年来煤矿的规范管理和向深部开采，老空水防治对象不再是以前的“老窑水”了，而是本矿自身采空区中赋存的地下水，名称就变为现在的“老空水”。
二、老空水的特点
1、老空水的赋存与采空区的范围、形状有关，往往聚集在采空区的下部，一旦突水，往往来势凶猛，瞬间涌水量大。
2、一般以静储量为主，水量小到几十万立方，大到几百万立方，易造成人员伤亡事故和淹井。
3、突水过程携带煤块和石块，有时还可能含有有毒有害气体。
因此矿井防治水工作中，要把老空水的防治工作作为重中之重来抓。
三、我矿老空水的具体情况
我矿是经晋煤重组办发（2009）37号文件批复的兼并重组整合矿井。
是由原山西长治北峙峪煤业有限责任公司（2006年由原中村煤矿和北峙峪煤矿整合而成）、山西长治南峙峪煤业有限责任公司和井田东部新增资源区整合而成的。
该项目于2011年7月8日开工建设，2016年5月10日竣工投产验收，2016年6月27日颁发了《安全生产许可证》，编号为（晋）MK安许证字【2016】D155，有效期2016年6月27日至2019年6月27日，正式转为生产矿井。
2016年，我矿聘请212地质队编制了《资源整合矿井水患补充调查报告》，其中老空积水调查如下：
（一）物化探工作评述
2016年10-12月山西省地质勘查局212地质队对井田西南部2017-2020年15#煤层规划采区进行了瞬变电磁和激电测深物理勘探，10月20日至11月10日完成了野外地球物理勘探工作，完成物理点1357个，覆盖面积为1.12km2。
于2016年12月完成报告编制工作。
获得的成果：
1、探测区内分布许多3#煤层采空区，3#煤层采空积水区面积76934m2，积水量30986m3。
2、瞬变电磁勘探结果表明：
测区范围内地层分布较为简单，视电阻率纵向变化由浅到深基本呈低—中—高的变化规律，纵向分层清楚。
3#煤层位置存在的相对低阻异常区，分析为岩层裂隙发育充水或采空区积水等引起。
局部存在的高阻异常推测为3#煤层采空区或构造破碎带不含水引起。
3#煤层含水异常区5个，推测各异常区为岩层裂隙发育充水或煤层采空区充水引起。
异常推测富水性较强。
建议加强监测和探放水工作。
3、影响15#煤层的上部含水层：
（1）K5灰岩富水异常区6个，推测为裂隙破碎富水或岩溶发育充水引起。
该异常区位于3#煤以下约30m，采掘过程中如有构造导通，容易引起突水，对矿井有一定威胁。
（2）K2灰岩富水异常区7个，异常区面积较大，富水性较强，推测各异常区为断层破碎富水或岩溶发育充水引起。
（二）采空区积水调查成果
井田内煤层埋藏较浅，形成的采空区较多。
3#煤层资源已近枯竭，形成了大片的采空区，2013年10月已关闭；9#煤层局部可采，2014年开掘9101巷道，工作面回采70m停采，现矿井开采15#煤层，主要采空区分布在井田北部及南部。
采空区内均不同程度存在积水。
本次调查针对2017-2020年规划的二采区进行了瞬变电磁和激电测深物理勘探，共圈定了异常区5个3#煤层采空积水低阻异常区，计算公式采用《煤矿安全手册》第五篇矿井防治水，对本矿的3#煤层采空积水进行了估算。
式中：
K—充水系数，充水系数取0.25
M—回采部分按煤层厚度计算
F—采空区积水区的水平投影面积（m2）
a—煤层倾角，取5°
采空区积水量计算各参数选取采空区充水系数（K）取0.25，采厚（M）取5m。
采空区面积的计算用计算机CAD软件系统，在底板等高线图上通过图形造区，利用区属性中的面积值乘以相应倍数，求得块段的水平投影面积。
测定块断面积必须进行两次，两者误差不大于5%，采用两者平均值作为块断水平面积，否则进行重新测定。
对各个异常做了定量反演解释计算，根据异常视电阻率大小，对采空积水和地层富水进行了分析，确定了其面积富水性，各异常反演结果见表6-1富水异常区划分表。
表6-1采空积水富水异常区划分表
层位
异常编号
异常性质
异常面积（m2）
富水性强弱
异常评价
3号
煤层
3M-1
采空区积水
120737
强
实测
3M-2
采空区积水
62983
强
实测
3M-3
采空区积水
10702
强
实测
3M-4
采空区积水
10652
强
实测
3M-5
采空区积水
10860
强
实测
2014年《水文类型划分报告》叙述井田内3#煤层采空区存在2处较大的采空积水区和本次物探勘测的3M-1采空积水区基本重合，且钻探验证其积水深度达7.18m。
原②+③采空积水量为30986m3；212地质队钻机从地面垂直向下钻探验证，钻进至150.30m掉钻0.40m，151.40m又掉钻0.40m，153.10m掉钻0.30m，157.90m见3#煤底板，共掉钻4次，冒落带高度7.40m，终孔水位在150.72m，采空区水柱高度为7.18m。
详见表6-2。
表6-2北峙峪煤业有限公司采空区积水统计表
2014年水文类型划分报告
本次水患调查
备注
煤层
编号
积水区面积（m2）
积水量
（m3）
编号
积水区面积（m2）
积水量（m3）
15
11982
12706
Q15-1
11982
12706
远离规划采区，对近期煤层开采影响不大
15
78126
82845
Q15-2
78126
82845
15
8284
8784
Q15-3
8284
8784
15
33460
35481
Q15-4
33460
35481
15
Q15-5
26526
23411
M值取3.50m，a取7.5°
合计
158378
139816
158378
163227
9
Q9-1
2841
931
M值取1.30m，a取7.5°
3
无积水
Q3-1
无积水
3
16395
23208
Q3-2
16395
23208
探水孔验证积水深7.18m
3
5495
7778
Q3-3
5495
7778
3
无积水
Q3-4
无积水
合计
21890
30986
21890
30986
依据《兼并重组整合矿井水患补充调查报告》，周边矿井南部红旗煤矿存在3#煤层采空积水4处，其中3处距本矿距离近，生产中注意探放。
9#煤层采空积水1处，积水量931m3，距离未来开采区较远对本矿15#煤层开采影响小。
15号煤层存在采空积水5处，积水量163227m3，主要分布在井田北部及南部，其中Q15-5积水对未来15号煤层开采将产生影响，生产中加以探放。
四、老空水害事故的防治措施
（一）管理组织方面的措施
1、制定老空水害防治工作岗位责任制，上至矿长下至班组，建立健全一整套具有实际操作意义的岗位责任制，把责任落实到个人，落实到班组中的每一个工人，齐抓共管，在其岗，倾其心，谋其事，履其职，成其事；建立水害防治技术管理制度、水害预测预报制度、水害隐患排查治理制度、探放水制度、探掘分离制度、探放水作业优先制度、井下探放水工程验收考核制度、雨季巡查制度、重大水患停产撤人制度以及应急救援制度和隐蔽致灾地质因素普查制度。
2、认真学习领会《山西省煤矿老空水防治工作规定》【晋政办发（2017）36号】（以下简称《规定》）的内容，并根据《规定》，通过调查、物探、钻探、化探等手段，将井田内的老空区的位置、面积、积水量、水压、积水标高等探查清楚，聘请有资质的水文地质部门完成《老空水害“三区”管理论证报告》，并在采掘工程平面图、矿井充水性图上明确标出哪些区域是可采区（水文地质条件清楚、水害防治措施到位的区域），哪些地方是缓采区（矿井未达到水文地质条件清楚、水害防治措施到位的区域），哪些地方是禁采区（矿井经过安全论证和经济技术比较，目前治理措施难以达到安全开采或者经济上不合理的区域）。
3、坚持“预测预报，有掘必探，探掘分离，先探后掘，先探后采”的原则，摸清老空水的积水位置、范围、积水量和水压，标出积水线、探水线和警戒线，严格“三线”管理。
4、建立以总工程师为首的防治水工作体系，成立防治水科室，配备防治水副总（具有3年以上煤矿防治水工作经历）和不少于3名的防治水技术人员（地质、采矿、安全专业中专及以上学历），专业技术人员每3年至少接受一次技术培训；成立探放水专业队伍，探放水作业人员列入特种作业人员，每班探放水持证人员不少于3人；配备专业的探放水设备，对于我矿来说已经有ZDY-1200S型（200m）探水钻2台，ZYJ-380/210型（100m）探水钻4台，可满足本矿探水工作的要求，定期对探水设备进行检查维修，确保设备能够正常运转；我矿是水文地质类型复杂型矿井，要配备水质化验实验室；物探工作由山西长治羊头岭煤业有限公司为我矿进行物探。
5、严格执行停掘通知单、探水通知单、钻孔验收单、钻孔验收确认移交单和掘进通知单制度，严格执行谁验收、谁签字、谁负责。
每次探水后都要写出总结报告，预测预报在掘进过程中的水文地质情况，并记录在掘进通知单上，贯彻到掘进队员工及班组长中去。
6、雨季前，对排水设备和管路进行联合排水试验，要进行一泵一管、两泵一管、三泵两管不同的试验，并出具试验报告；雨季前，清挖井下的排水沟，每一个工作面除了有运行水泵以外，还必须有备用水泵；雨季前，必须对BQS220-220/220N型强排泵及强排管路进行检查维修，并进行一次排水试验，出具排水试验报告。
7、严格执行水害隐患排查治理制度，每月至少进行一次水害隐患大排查，对排查出的水害隐患必须制定防治措施，做到项目、资金、措施、时间、人员、责任六落实。
每月至少召开一次防治水工作专项会议，总结本月的防治水工作，对水害隐患进行分析、总结、预测预报，同时对下一月的防治水工作做出具体安排。
8、对赋水采空区留足防隔水煤柱。
隔离煤柱的尺寸应根据地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等，在采区设计或工作面设计中明确规定。
严禁越界开采，严禁开采破坏保安煤柱、防隔水煤柱。
9、根据水害普查论证资料或水文地质报告绘制水害预测图，其中3#、9#、15#煤层分别绘制，对能够准确判定的老空区用实线标注，对于资料不清、分析预判的老空区用虚线标注，将废弃的井筒、钻孔、废弃的巷道、硐室等在图上标清楚。
10、尽可能减少在积水老空区下方进行采掘活动。
若一定要在老空区下方回采，必须先将老空水疏放，使老空水减到可导致事故发生的临界量以下。
11、探放水时，根据水压安装套管、闸门，并对套管进行耐压试验。
对探放水地点巷道进行加固。
12、合理设计钻孔，分析放水量，并采取大钻探水，小钻补探的措施。
13、探水时，撤出可能收到谁还威胁的人员。
14、探放水地点设置安全标志，对职工加强培训，提高职工自我保安能力。
（二）采掘过程中的具体措施
1、2017年计划掘进巷道为：
15#煤层二采区轨道巷（807m）、二采区回风大巷（831m）、15号煤采区水泵房（65m）、15号煤二采区主副水仓（291m）、15201运输顺槽（1740m）、15201回风顺槽（1784m）、15201切眼（160m）；计划回采工作面为：
15102工作面（计划推进长度457m，完成原煤产量31万吨）。
9号煤层掘进9301运输顺槽387米，9301回风顺槽449.2米，9301切眼87.5米；9101回采211.6米，9301回采505.8米。
针对以上掘进和回采的具体工作面位置制定如下措施：
（1）15#煤层二采区轨道巷掘进措施
a、15#煤层二采区轨道巷已经过了F1断层，据现在掘进的情况看，顶板淋水比较大，应该采取钻孔疏水措施。
b、在顶板完好的巷道一侧掘进一临时水窝，紧靠水窝边安装钻机向顶板斜向上打一钻孔，钻孔深度约8-10m，将K2灰岩含水层的水疏放到水窝里，在水窝边上设置栅栏，防治人员误入造成事故。
c、在水窝里安装一台潜水泵，将水窝的水排到主水仓。
（2）15#煤层二采区回风大巷掘进措施
a、15#煤层二采区回风大巷掘进时要通过断层F1，在过断层时要编制专门的过断层安全技术措施。
b、在过断层时要加强巷道顶帮支护，采用半圆拱断面掘进。
c、过断层时要提前用物探、钻探等手段查明断层内的含水情况。
同时在掘进时工作面要配备潜水泵，排水管路要紧跟工作面。
d、掘进时，要采用边掘进、边支护、边喷浆的施工工艺，杜绝由于顶板由于裸露时间长风化严重而导致顶板落矸。
（3）掘进15201运输顺槽、15201回风顺槽和15201切眼时的措施
a、在掘进这三条巷道时，顶板的淋水会增大，这些水一般是K2灰岩含水层的水，统一采用顶板提前疏水的方法，在顶板钻孔疏水时，要做好套管和阀门，便于控制水量。
b、在巷道合适的位置提前掘进一临时水窝，将输出的水导入临时水窝，在临时水窝安装潜水泵，将水窝里的水排到采区水仓。
c、在掘进这三条巷道时，要特别注意原王坊煤矿的采空区积水，因为王坊煤矿层经向西面掘进了三条巷道，掘进距离根据调查大约有400m左右，此时向东掘进和开切眼一定要物探先行，严格执行有掘必探的原则。
d、在距离王坊采空区侧必须留有50m以上的保安煤柱，避免由于回采后顶板来压导致保安煤柱被压裂，采空区积水会瞬间涌入采煤工作面而导致事故的发生。
（3）15102和9301回采工作面的上覆3#煤层采空区内无积水，在回采过程中不必考虑采空区积水对回采的影响，只考虑回采顶板的管理和初次来压及周期来压。
2、2018年计划掘进巷道为：
15202运输顺槽（300m）、15202回风顺槽（303m）、15202切眼（156m）、15204运输顺槽（353m）、15204回风顺槽（307m）、15204切眼（160m）、15203运输顺槽（1742m）、15203切眼（160m）；计划回采工作面为：
15201工作面（计划推进长度950m，完成原煤产量72万吨）。
针对以上掘进和回采的具体工作面位置制定如下措施：
（1）15202运输顺槽、回风顺槽、切眼掘进
a、要充分考虑15101回采工作面采空区的积水，同时还要主意红旗煤矿采空区积水的影响。
利用物探方法探明采空区积水，严格执行探放水原则。
b、按规定留足保安煤柱的距离。
特别是15202切眼掘进时，要留足保安煤柱，至少留50m。
c、掘进时顶板淋水一定增大，此时要对顶板K2灰岩含水层水进行疏放。
d、这个回采工作面进行回采时，上面3#煤层采空区有积水，因此，在掘出这条顺槽后，在合理的位置向3#煤层采空区积水处钻孔疏水，钻孔时要做好套管和阀门，以备根据排水能力控制放水量。
e、具体疏水时要编制专门的安全技术措施，由总工程师组织审定，报羊头岭煤业有限公司备案。
（2）15204运输顺槽、回风顺槽、切眼掘进
由于这三条巷道和15202工作面掘进的三条巷道基本相同，按照15202掘进时的技术措施执行，这里就不再重复了。
（3）15203运输顺槽、切眼掘进
15203运输顺槽、切眼掘进的方向和15201回采巷道基本相同，其注意事项和安全措施按照15201工作面布置时巷道的安全技术措施执行，所不同的是，15203在掘进探水的过程中，钻孔布置有所不同，不得向15201工作面方向布置钻孔，因为15201标高比15203标高高，一但两个工作面的保安煤柱被钻通，15201工作面采空区的水就会涌入15203顺槽。
在具体的掘进中要编制专门的探放水设计方案和安全技术措施。
（4）15201回采工作面推进
a、15201回采工作面在掘进切眼时，一定要和王坊煤矿采空区积水之间留有不小于50m的保安隔水煤柱，防止由于推进后老顶来压压垮隔水煤柱而积水涌出造成事故。
b、在回采工作面推进2.4m时，要强制放顶，避免顶板悬顶面积大而不能自行垮落，而造成事故。
c、由于本工作面上覆岩层和表土覆盖较薄，回采后裂隙带可能会直达地面，因此要提前在地面做好防洪工程，避免地面会水灌入井下。
d、回采过程中要时刻注意观察地面裂隙的变化情况，及时进行疏导洪水，并建立台帐。
3、2019年计划掘进巷道为：
15203回风顺槽及绕道（1872m）；计划回采工作面为：
15201工作面（计划推进长度750m，完成原煤产量60万吨）、15202工作面（计划推进长度145m，完成原煤产量12万吨）。
针对以上掘进和回采的具体工作面位置制定如下措施：
（1）15203回风顺槽及绕道掘进
a、掘进15203回风顺槽和掘进15203运输顺槽的注意事项一样，因为它们的掘进方向相同，这里就不重复说了，
（2）15201工作面回采时安全技术措施已经在前面进行了描述。
（3）15202工作面回采技术措施
a、15202回采工作面临近的红旗煤矿采空区、15101采空区和上覆3#煤层都有采空区积水，因此要特别注意，制定专门的疏水、隔水措施方可进行回采。
b、红旗煤矿采空区积水的预防，要在掘进15202运输顺槽时留足防隔水煤柱（不小于50m），探水钻孔不得朝红旗煤矿方向布置。
根据具体情况要编制专门的探放水方案和安全技术措施。
c、15101采空区积水的预防，要在掘进15202切眼时留足防隔水煤柱（不小于50m），探水钻孔不得与15101采空区探透，提前采用物探的方法探明距离15101采空区积水区的距离，切眼探水钻孔不得朝15101采空区布置。
掘进探放水时要根据具体情编制专门的探放水方案和安全技术措施。
d、在回采15101工作面时，直接顶垮落后K2灰岩含水层的水会涌入工作面，这个工作面又是仰斜开采，涌水不会自行流出，一定要准备好潜水泵和备用潜水泵，时刻准备着排水。
e、15101上覆3#煤层采空区积水，在掘进这些回采巷道以前要进行疏水降压，具体要在掘进时编制切实可行的疏水降压安全技术措施，或者聘请有资质的部门来完成疏水降压工作。
4、2020年计划掘进巷道为：
15205运输顺槽（1775m）；计划回采工作面为：
15202工作面（计划推进长度125m，完成原煤产量10万吨）、15203工作面（计划推进长度750m，完成原煤产量62万吨）。
针对以上掘进和回采的具体工作面位置制定如下措施：
（1）15205运输顺槽掘进防治老空积水措施
a、15205运输顺槽掘进与15203回风顺槽掘进方向一致，既要和王坊煤矿留有足够的防隔水煤柱，又要在探放水钻孔布置时不能探透王坊煤矿的采空区，要提前进行物探，探明距离王坊采空区的距离，以便留设可靠的防隔水煤柱，同时在探放水钻孔布置时不得朝向15203回风顺槽布置钻孔，避免探透。
b、在掘进过程中，K2灰岩含水层的水会进入工作面，影响掘进，这时我们要对灰岩水提前进行疏水降压，通过在顶板钻孔疏水，钻孔前要安装套管和阀门，以便根据排水能力控制放水量。
（2）15202工作面回采时老空水防治在前面已经介绍了，这里就不重复了。
（3）15203工作面回采时防治老空积水的措施和15201回采工作面基本相同，在回采前要编制切实可行的安全积水措施。
（三）探放老空水注意事项
1、探水钻超前距和止水套管长度应符合相应要求。
探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但是最小水平钻距不得小于30m,止水套管长度不得小于10m。
2、探水钻空成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。
在超前距和帮距范围内，钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得小于1.5m。
3、煤层内探放水压高于1Mpa老空积水时，可以先建筑放水闸墙，并在闸墙外向内探放水。
4、上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。
双巷间每隔30—50m掘一个联络巷，并设挡水墙。
5、在探放水钻进过程中，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇报，派人检测水情。
发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。
6、探放老空水前，应当先分析查明老空水体的空间位置、水量和水压。
探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。
当钻孔接近老空时，应当设有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。
如果瓦斯或其他有害气体浓度抄过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室及时处理。
7、钻孔防水前，应当估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量，防治淹井；放水时，应当设有专人检测钻孔出水情况，测定水量和水压，作好记录。
如果水量突然变化，应当及时处理，并立即报告调度室。
（四）探放水施工安全措施
1、在有突然大量涌水情况下探水时，应在探水工作面附近设临时水闸门。
2、要经常检查探水工作面的瓦斯含量，发现有害气体喷出应在加强通风的同时，用预先准备好的木塞、黄泥封堵孔口；或停止工作，切断电源，将人员撤到新鲜风流地点。
3、预先规定好联络信号、涌水时的对策及人员避灾路线。
4、钻探过程中发现孔内显著变软或有水沿着钻杆流出时，应立即停钻检查。
孔内水压很大时，应马上将钻杆固定，严禁移动或拔出，钻机后面严禁人员正对钻杆站立。
补充：
中长期防治水规划
老空水害防治专项措施
山西长治羊头岭北峙峪煤业有限公司
2017年7月9日
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