王心强
中北煤化工有限公司地测通防部
摘要：近年来随着对能源需求量的不断增加，矿产资源开采质量和开采效率厚道了社会各界的高度重视，但由于在某些区域环境中，矿井老空地质水文条件存在一定的不足，而在实际作业前相关企业忽视了对其可疏降性的综合评析，导致安全事故增加的同时，也给开采人员的生命财产埋下了巨大的安全隐患，为此本文主要以西部地区的矿产为例，阐述了矿井老空水文地质条件的基本内容，并对其可疏降性进行了全面探析，就老空水治理流程展开了系统化剖析。
关键词：矿井老空；水文地质；水治理；治理流程
引言：由于西部地区地质条件的特殊性，东部地区的开采方式在一定程度上并不适合西部的开采，尤其是底板水害问题的存在，从某方面来讲不仅极大地降低了煤矿开采质量和开采效率，与此同时给国民经济的发展也造成了极为不利的影响，究其原因主要是因为在进行开发前，相关产业机构和主管部门未对开采地区的水文地质条件进行深入分析下，增加水害问题发生的同时，也极大地降低了企业的经济效益和社会效益。
一、地质水文条件研究的基本概述
（一）工作面位置、四邻采掘情况及巷道规格
12402工作面位于第8勘探线，东部主要在勘探线南侧，天燃气厂东胜分输站的东南侧，本矿工业广场西部。工作面东起4-1煤层胶带机大巷（南），西至井田边界保护煤柱线；南侧贴近12401工作面采空区，与12401采空区煤柱34.4m，北侧贴近12403工作面采空区，煤柱10m，上下部煤层均未有采动。 12402工作面为“刀把”式回采，外段回采长度（倾向长）1685m，切眼长（走向长）246m；里段回采长度472m，切眼长160m。本工作面顺槽断面设计为矩形，胶带顺槽净断面尺寸为5.6×3.5m，回风顺槽净断面尺寸为5.0×3.5m。
（二）煤层
本工作面自切眼向外4-1煤层由合并逐渐变为分叉，回风顺槽退尺0-1806m为合并区，胶带顺槽退尺0-1555m为合并区,合并区煤厚3.60-4.15m，平均3.90m，多含一层砂质泥岩或细砂岩夹矸，厚度0-0.8m；外部分叉区4-1上煤层厚度1.6-2.3m，平均1.95m，距下部4-1煤层间距0.8-3.85m。4-1煤层黑色，褐黑色，光泽暗淡，以暗煤为主，含丝炭,夹镜煤线理，为半暗型煤。其直接顶板为砂质泥岩，厚度1.44-12.10m，有时为细砂岩。
（三）构造情况
12402工作面4-1煤层为近水平煤层，地质条件较为简单。煤(岩)层产状: 倾向211～291°，倾角0～5°,平均1°。根据12402工作面两巷掘进时实际揭露，回风顺槽揭露5条正断层，落差在0.8～2.6m之间。
二、工作面水文地质条件评价
12402工作面水文地质条件中等，主要水害为侏罗系中下统煤系地层4-1煤层顶、底板砂岩水、断层水、钻孔水及老空水，上部侏罗系中统、白垩系及第四系含水层为间接充水含水层。分述如下：
（一）4-1煤层顶底板砂岩水水害分析
根据地勘资料，4-1煤层顶底板岩性以砂质泥岩为主，有时为粉砂岩或细砂岩，含导水性较差，回采过程中主要出水形式是局部滴淋水，对安全生产影响不大。
（二）钻孔水害分析
工作面内有B34、B35、B36、B37四个钻孔，均为全孔素水泥封闭，封孔良好，预计不影响本工作面正常回采，但在回采期间应编制过钻孔安全技术措施，加强过钻孔期间的技术管理工作。
（三）断层水水害分析
本工作面共揭露五条断层，分别为Fsc-13、Fsc-14、Fsc-16、Fsc-36、F402-1，落差在0.8～2.6m之间。根据巷道掘进期间揭露情况，断层均不含导水，预计不会威胁安全生产。
（四）老空水水害分析
影响12402安全生产的老空水主要有两个来源，分别是12402工作面北侧的12403老空水和南侧的12401老空水。
1、12403老空水：12402工作面回风顺槽北侧为12403采空区，煤柱10m。根据5#定向长钻孔观测情况，目前水压0.03Mpa，补给水量40m3/h；根据12403工作面校检孔情况，三个孔均无出水，有进风现象。综合分析目前采空区静积水已疏放净，不威胁12402工作面安全回采。为了防止12403采空区水位上升影响12402安全回采，需要对12403老空水持续疏放。
2、12401老空水：12402工作面与12401采空区煤柱34.4m，根据在胶带顺槽施工的探测孔，计算12401老空水初始水位标高1116.81m，经过疏放目前 12401积水标高1098.99m，积水量约36.15万m3。利用《煤矿防治水细则》附录六之二公式：
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式中 L—煤柱留设的宽度，m；取34.4m；
K—安全系数，一般取2～5；
M—煤层厚度或者采高，m；
p—实际水头值，MPa；
Kp—煤的抗拉强度，MPa。
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图1 含水或者导水断层防隔水煤（岩）柱留设图
现知12401与12402工作面之间煤柱留设的宽度L为34.4m；煤层厚度M为1.6－4.0m，取最大值4.0m；4煤抗拉强度根据深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室（安徽理工大学实验室）测定，我矿4-1煤层抗拉强度Kp为1.13－1.3MPa，平均值1.22Mpa，取最小值1.13；安全系数K取最大值5。
将上述数据代入公式，可计算12402工作面34.4m煤柱可以抵抗水头值P为4.46MPa。现12401工作面采空区积水线标高为1098.99m，12401工作面靠近切眼最大水压0.42MPa，远小于34.4m煤柱最大抵抗水压值4.46Mpa。（即使按照抗拉强度经验值0.1-0.8Mpa取最大值0.8Mpa计算，34.4m煤柱也可以抵抗3.15Mpa水压）
即12401采空区老空水不威胁12402工作面安全开采。
二、安全高效探放水技术在矿井老空水治理中的应用试验[工作面涌水量预计（只选择老空水部分）
]
12402工作面主要水害为侏罗系中下统煤系地层煤层顶、底板砂岩水及断层水、钻孔水、老空水（12403、12401），上部侏罗系中统、白垩系及第四系含水层为间接充水含水层。经过综合分析，考虑到本工作面具有多种充水因素，预测本工作面初采阶段（回采至退尺50m前）正常涌水量1.1-13.4m3/h，最大93.2m3/h；回采至退尺100m时最大涌水量163.8 m3/h，水文地质条件中等。在完善排水系统的情况下，能够保证工作面安全开采。
三、安全高效探放水技术在矿井老空水治理中的应用[12402工作面采取的防治水措施及效果评价
（选取老空水防治措施部分）]
12403工作面回采长度为1569m，12404回采前在回风顺槽里段施工了8个探放水钻孔，对12403老空水进行疏放，共疏放31.5万m3。由于12403采空区补给水量40 m3/h左右，又注入12309和12308老空水进入采空区，采空区积水标高1103.96m，积水量为41.5万m3。受12403老空水影响，12402工作面回风顺槽在施工940m后停头，停头位置附近110m范围内施工了3组16个钻孔，详见图3、表1。
图3.12402回风顺槽疏放12403老空水钻孔布置平面图
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表1 12402回风顺槽疏放12403老空水钻孔参数
四、结语
总而言之，近年来随着西部煤田的建设与开发，其逐渐取代东部地区成为主要的矿产资源开发区，但在实际作业过程中可知，东部的开采方式难以满足西部开采的基本要求，这主要是由于东西部地质条件不同所导致的，因此要想从根本上提高西部地区煤矿的开采效益，对其开采区域进行水文地质条件分析可可疏降性评析是极为必要的，也只有如此才能在明确其水文地质条件的基础上，通过采取有效地疏降工程消除底板水害隐患，为产业可持续发展目标的实现打下坚实基础。
参考文献：
[1]孙玉民，郑艳青.钻探技术在复杂地质条件下探放老空水及探明未知采空区范围中的应用[J].山西煤炭管理干部学院学报，2019,12(2)：122-123.
[2]杨天兵.采空区探放水技术的应用研究[J].企业技术开发，2018,12(20):111-113.
[3]刘元洪，田锡平，姚矿山.三面受老空水威胁的炮采工作面防治水实践[J].中州煤炭，2019，12(4)：166-169.
[4]毕伟，陈超，石小蒙.盛平煤矿老空水害分析与探放水实践[J].能源技术与管理，2018，12(6)：166-169.