摘要：沙沟岔煤矿主要开采煤层为4-3、5-2煤层，其中4-3煤层已开采完毕，开采方式为房柱式，在开采下层5-2煤层时，导水裂隙带有可能发育到上覆煤层采空区，采空区积水将成为矿井直接充水水源对回采安全造成威胁。本文以520107工作面上覆采空区积水治理实践为例，通过分析上覆4-3煤采空区积水范围与积水量，合理布设钻孔进行探放，以确保工作面的安全回采。同时利用层间距较大与煤岩层倾角近水平的优势，在工作面开采前合理安排排水系统，以确保回采过程中的排水顺畅。
关键词：采空区；积水；探放水；治理实践
引言
沙沟岔煤矿为整合矿井，矿井于2013年1月23日开工建设，2017年3月28日进入联合试运转，2018年4月3日，正式转为生产矿井。矿井主采5-2和4-3煤层，煤岩层倾角近水平，其中4-3煤层已形成大面积采空区，开采方式为房柱式，现开采煤层为5-2煤层。
4-3、5-2煤层平均层间距77.8m，根据《陕西省府谷县沙沟岔煤矿地质勘探报告》“开采5-2号煤时，导水裂隙带不能达到4-3号煤底板，不会引起矿坑涌水量加大，造成地表不均匀沉降等工程地质现象的可能性很小”。然而未进行采动“两带”观测，实际开采5-2煤时，地表存在不同程度的塌陷与裂缝。因此在开采5-2煤时，需分析上覆4-3煤采空区积水范围与积水量，合理布设钻孔进行探放，以确保工作面的安全回采。同时利用层间距较大与煤岩层倾角近水平的优势，在工作面开采前合理安排排水系统，以确保回采过程中的排水顺畅。
1 520107工作面地质及水文地质特征概况
520107工作面位于5201盘区中部，开采煤层5-2煤，工作面东西走向，长1600m，宽240m，面内存在一小型向斜，位于工作面约600m处，无断裂构造。顶板岩性以中～细砂岩为主，次为粉砂岩和泥岩为主。根据工作面内及周边勘探钻孔，5-2煤与4-3煤平均间距为76.8m，岩层沉积连续，岩性以中、细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩和钙质砂岩为主，次为粉砂岩、泥岩，岩体较为完整，稳定性较好。
沙沟岔煤矿矿井水文地质类型划分为中等型矿井，根据含水层岩性、结构及其富水性的变化，地下含水层分为第四系全新统孔隙弱富水含水层、第四系中上更新统孔隙极弱富水含水层、新近系保德组红土隔水层、中侏罗统延安组碎屑岩类裂隙极弱富水含水层组、烧变岩裂隙弱富水含水层、下侏罗统富县组裂隙极弱富水含水层组及上三迭统延长群基底裂隙极弱富水含水层等七个含隔水层（组），含水层均为弱～极弱富水含水层，对工作面开采威胁较小。
520107工作面地表无水体，地表径流主要来源于雨季洪水，具有季节性特征，本地区常年降雨量小，雨季洪水时间短暂，雨后排泄快。直接充水含水层为5-2煤层顶板砂岩裂隙含水层，但其裂隙不甚发育，补给来源单一，导水性差，迳流滞缓，渗透系数、涌水量均很小，富水性弱，对520107工作面回采威胁不大。主要充水水源为4-3煤层采空区积水，520107工作面上部4-3煤已开采，为整合前原沙沟岔煤矿4-3煤开采范围，开采方式为房柱式，工作面以北为原沙沟岔煤矿4-3煤大巷保护煤柱，南为原西城沟煤矿开采4-3煤矿界煤柱，根据4-3煤开拓、生产资料，面内5-2煤小型向斜对应位置为4-3煤开采标高较低处。充水通道主要为煤层采空形成的冒落带和导水裂隙带。
2 上覆采空区积水分析
由于受勘探手段和先期4-3煤生产资料完整性的限制，需要推断出520107工作面受水害威胁疑问区，采取措施，加强防范。
520107工作面上部4-3煤开采范围位于原沙沟岔煤矿4-3煤大巷保护煤柱与原西城沟煤矿开采4-3煤矿界煤柱之间，受周边其他采空区积水影响小，主要受水害威胁疑问区为工作面内600m范围处小向斜发育位置，预测积水面积8.5万m2，积水量13.6万m³，该积水范围为重点探放区域，工作面其他地段遵循“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则均积极探放。
3 防治水治理措施
520107工作面防治水与治理措施采取钻探疏放与加强疏排相结合的方式进行治理。
为保证沙沟岔煤矿520107工作面回采期间防治水工作的安全可靠。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆严格按照“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”探放水工作原则，以《煤矿防治水细则》为基础，采用井下钻探的方式探放采空区积水，先疏干后回采，同时回采过程中加强日常巡视，合理安排排水系统，确保工作面排水能力满足生产要求，保证回采期间的生产安全。
3.1 探放水工程及其效果评价
根据上覆4-3煤采空区积水情况分析确定的重点探放区域，合理布设探放水钻孔，520107工作面共施工探放水钻孔33个（2个钻孔未揭露老空区），其中主要受水害威胁疑问区共施工21个钻孔，出水钻孔8个，均分布在主要受水害威胁疑问区，其余区域经探查未发现采空区积水。工作面上部采空区积水已基本疏放完，共放水13.5万m³，确保了520107工作面的安全回采。
通过合理布置钻孔，排空上覆采空区积水，节约探放水资金，效果明显。根据相关4-3煤层采空区相关资料，520107工作面上部4-3煤采空区大面积积水已基本疏放完，但不排除局部低洼点存在少量积水的可能，但由于4-3、5-2煤层存在77.8m的较大层间距的保护，虽导水裂隙带有可能发育至4-3煤层采空区，4-3煤层局部低洼点的少量可能积水不会在短时间内全部下渗，而是随520107工作面回采顶板自然垮落后，经裂隙缓慢渗入工作面。
3.2 加强防治水日常巡查
520107工作面回采前及回采过程中，沙沟岔煤矿坚持每周进行工作面涌水量观测，对工作面水文状况做到心中有数并合理安排排水系统，当发现工作面涌水突出的地段，及时暂停回采，补打探放水钻孔。
3.3 合理安排排水系统
520107工作面回采前在主运顺槽、辅运顺槽及回风顺槽各铺设一趟直径108mm的排水管路，利用5-2煤层巷道的近水平特点，通过自流及局部低洼点施工水仓，安装排水能力不低于100m³/h的排水泵2台，另外在工作面转载机处稳设一台45kw的水泵，随工作面的推进而移动，保持热备用，以备急用。这些设备的投入保证了工作面积水的快速排出，为工作面回采及标准化工作创造了良好条件。
4 结论与建议
4.1 结论
1）通过520107工作面上覆4-3煤采空区积水范围与积水量分析与积极疏放，使工作面在回采过程中采空区积水水患得以排除，释放受采空区积水威胁的煤炭资源120万吨；
2）经过上述实践治理方案的实施，为后期矿井煤炭资源的开采提供了可行的采空区水害治理方案；
3）实践证明对老空水的疏放是一种治理老空水患可行有效的方法。
4.2 建议
1）建议矿方用走访、探勘或地面“物探+钻探”等方式查明采空区积水范围及积水量，摆脱矿井生产受先期4-3煤生产资料完整性的限制。查明老窑井筒的封闭情况，查明开采范围内是否还存在无名小窑，若报废井筒处于沟壑底部，可能受到山洪威胁时，应提前采取重新封闭或开挖泄洪渠等措施。
2）加强井下探放水工作，采用“物探+钻探”的方式对4-3煤采空积水进行疏放，确保安全生产。开展采动“两带”观测，准确掌握冒落带和导水裂缝带的发育高度，指导安全生产。
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论文作者:韩立
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：工作面论文; 采空区论文; 积水论文; 煤层论文; 含水层论文; 裂隙论文; 煤矿论文; 《基层建设》2019年第15期论文;