煤矿采空区水防治的相关技术分析

杨亚强

(平顶山天安煤业香山矿有限公司,河南平顶山 467000)

煤矿采空区水防治的相关技术分析

杨亚强

(平顶山天安煤业香山矿有限公司,河南平顶山 467000)

我国煤矿受水文地质类型的影响,在采空区经常发生各类水害事故,尤其是在部分煤矿的老采空区,水防治的难度更大。在老采空区,受水文地质类型的影响,水灾害对安全生产造成很大威胁,严重者将导致采区停工停产。本文对采空区的充水特征和探访原则进行分析,在此基础上,探究了煤矿工程设计内容和安全事项,最后提出若干采空区水防治对策,以期对采空区水防治的相关技术提高有所帮助。

煤矿采空区 水防治 技术

据相关部门数据统计,全国每年煤矿由于水害事故造成的伤亡令人震惊,其中大部分水害事故发生在老采空区。频频发生的水害事故引起了相关部门的重视,纷纷加强对采空区水防治相关技术的研究,希望通过提高技术减少或避免水害事故的发生。综合以往水害事故发生的特征来看,水害事故主要发生在规模较小的煤矿,小煤矿的规章制度、管理方法以及技术水平等与正规煤矿相比有很大差距,发生事故的几率因此大大提高。此外,水害事故的集中爆发地位于采空区,并且在雨季来临时水害事故最多。水害事故一旦发生不仅给煤矿造成巨大的经济和人员损失,而且给社会造成不良影响,因此,加强对煤矿采空区水防治相关技术的研究,对煤矿采空区的安全运作具有十分重要的意义。

1 采空区水的充水特征分析

采空区水是由早前开采过的煤矿留下的,前煤矿遗留下的采空区在积水后就形成了采空区水,采空区水水量虽然不大,但相对集中,一旦受到外力重压就会以巨大的力量流出,其破坏力不容小觑,将对矿区工作人员的人身安全造成巨大危害。采空区水的面积不一,形状各异,深浅难以判断,在煤矿开采过程中很难确定。部分采空区所处位置较深,外界难以补水,采空区水就是一潭死水,有的采空区由于有外界活水供给,再加之与内部积水区相连,则容易造成淹井事故。采空区水由于地底每层和岩石的氧化作用,水质一般呈酸性,部分采空区水甚至呈现强酸性,强酸性水对地下矿山设备具有较大的破坏性。煤矿采空区水之所以为酸性主要是由黄铁矿受氧化导致的,黄铁矿一般条件下性质稳定,但如果遇到溶有氧气的水,就会被氧化,根据氧化条件不同的水质,黄铁矿受氧化的程度也不同,鉴于此,可以根据不同水质特征判断水源。

2 采空区水的探放

采空区水防治的关键在于水的探放,水的探放不是随便进行的,需要严格按照相关规定和要求进行,必须遵循必要的原则。

2.1 采空区探放水的原则

由于煤矿作业是在地下进行,受地质条件和水文状况影响较大。煤矿已经开采将会形成采空积水区,有些地方由于受地质构造的影响形成各种各样的含水体,这些含水体在施工过程中难以被有效探测,而这些含水体往往会造成水害事故,因此,必须加强探测技术,准确掌握煤矿开采区的含水体,积极采取有效措施,不影响后期煤矿的开采。

2.2 采空区探放水工程设计

探放水工程设计是十分必要的,能够科学防范不必要的潜在危险,如瓦斯爆炸和地下有害气体泄漏等,因此,在开挖采空区水之前和排放积水之前都要进行探放水工程设计。探放水工程设计时一项系统工程,需要综合考虑采空区的积水量、积水面积大小、积水区水压、该积水区与周围积水区的距离和高度、积水区以上的地表水体等等众多因素。在分析与积水区有关的各种因素之后,还要考虑探放水巷道在开始施工后的施工顺序,巷道的规格大小以及巷道以何种形式进行支撑保护。探放水的主要工具钻孔的使用数量、钻孔的角度和方向、钻孔的深浅以及在施工中使用钻孔应该注意的其他要求等也需要提前进行设计。此外,还要设计施工过程中的通风情况,检查瓦斯是否符合作业要求,水闸门以及水闸墙的设计要求。如果发生水灾水害,还要设计及时的汇报联系方案,在最短时间内进行水灾水害的处理。总之,探放水工程设计要在施工全过程落实每一项工作相关安全规定,为探放水工程的顺利进行保驾护航。

2.3 探访采空区水作业安全注意事项

探放采空区积水区作业在地下进行,地下施工情况千变万化且较为复杂,在打钻过程中要随时留意不明和突发状况,要随时做好应急措施。由于采空区常年与外界隔绝,采空区内空气质量严重不合格,混合有各种一氧化碳等多种有害气体,为防止这些有害气体对作业人员的伤害,在钻孔即将打通采空区时要做好防护措施以免瓦斯事故发生。首先,要检查探测设备的功能良好,尤其是电器设备的防爆功能,要做好通风准备,确保通风机能够将瓦斯及时吹散不影响人身安全;其次,要利用先进技术设备掌握瓦斯的确切含量和分布区,有条件的情况下,最好提前安装瓦斯探测仪,一旦瓦斯泄漏可以在第一时间采取防护措施,如果探测到有害气体已经严重超标,则要及时疏散作业人员,待有害气体散发完全后方可作业;最后,在探水过程中,如果送水正常,则证明采空区已经钻透,如果送水不正常,则要做好防护措施以免有害气体泄漏。

3 对采空区水害防治的建议

对于采空区水害防治,最重要的是掌握充足且科学的第一手资料,在认真分析和综合这些地质水文资料的基础上,应用新技术新方法,因地制宜的勘探地质状况以及采空区分布情况,在多次的探查中掌握采空区以及采空区水的存在规律。其次,在探放水过程中,最重要的进行探放水工程设计,该设计直接关系到探放水的成功与否,在探放时要严格遵守相关规定和要求,采取各种有效的水害防范措施。最后,作业人员要具备扎实的水害防治知识和技能,深刻了解水突的危害和征兆,在有条件的前提下可以加强对相关工作人员的培训和再教育。

4 结语

煤矿采空区水防治总体来说是一项综合工程,要坚持防治结合,以防为主的基本原则,在施工过程中,最重要的是做到有疑必探,预测预报,先治后采和先探后掘,不能怕施工过程繁琐麻烦而偷工减料的缩减正常工作量,否则对防治水来说是巨大的隐患。对采空区水害防治要采取综合防治水措施,在实际工作中要切实落实好这些措施并提高防治水技术。

[1]国家煤矿安全监察局事故调查司,2005-200煤矿水害防治文件资料汇编,内部资料,2007.

[2]刘国林,刘国兴.矿井水灾防治与监察[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005.

[3]中国煤炭工业劳动保护科学技术学会,2007北方十省煤矿水害防治研讨会论文资料汇编,内部资料,2010.

杨亚强(1965.02-),男,河南鲁山人,焦作矿业学院,现就职于平顶山天安煤业香山矿有限公司。研究方向:煤炭工程。