小窑严重破坏井田区域防治水工作的成功实践

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2017年08月25日

  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,这次透水未造成人员伤亡。
    红会一矿多年未发生一起重大透水事故,其主要的成功之处在于严格执行了短钻探测,对隐患做到了提前预防和处理。但是,实践中也发现,短钻探测由于覆盖范围所限,对前方和两帮的空棚、空巷也有漏掉的情况,不过,只要严格执行“有疑必探、先探后掘”,漏掉的几率是非常低的。
2.1.3 泄排水措施
    凡掘进工作面探测出积水,如果距离近,钻孔周围、煤壁有渗水,且渗水有压力,有突出预兆时,不宜拔钻杆,及时撤人,预防透水伤人事故,待采取预防措施后,在附近巷道尽快打放水孔使积水逐渐得到泄排。如果积水距离远,在附近煤巷或底板岩巷中向积水区打放水孔或专门的泄水巷进行泄排。
2.2 综放工作面防治水
    综放工作面在掘进形成前,首先采用电法勘探技术对工作面巷道布置区域及毗邻区域进行探测,根据探测资料,圈定出小窑破坏区的大致范围,为工作面设计提供参考。工作面形成后,关键是对工作面内部(回采煤层区域)的小窑空棚、空巷情况不太掌握,如果不探明就做处理,在回采掘进中,势必存在一定的透水或其它危险。为此,采用无线电波坑道透视技术进一步掌握回采区域的异常区分布情况,同时,在工作面中部打探巷,对工作面内部的情况进一步用长短钻孔做以探明,如探到积水区,及时打钻孔或泄水巷予以泄排。如图4所示。
2.3 地面防治水
    洪水线以下的小窑井口及地面采空塌陷区是雨季期间季节性河流来水易导入井下造成灾害的重点防治区域。小窑井口已炸封关闭,但大部分井筒夯土不实,洪水冲开易导入。地面采空塌陷区到处是2m左右的裂缝,坑坑洼洼,雨水易积聚也易直接导入井下。
    对以上两种地面的水害因素,该矿采取了相应的措施,对已关闭的小窑井口,每年雨季期间都经常进行检查,用推土机对充填不实的井口重新再推填,对地面塌陷区全部做了填平处理,并筑做了泄洪沟、拦洪坝,确保雨水不积聚,洪水能够顺畅地流出矿区。
3 防治水管理措施
    在预防和处理煤矿各种灾害中,该矿把防治水放在了仅次于防灭火的重要位置。因为该矿属低瓦斯矿井,由于小窑开采破坏,煤层自燃发火和矿井水害成为威胁矿井安全生产的最主要的两大灾害。近年来,在防治水中,该矿每年都制定了“地测防治水”会战安排,成立了防治水领导小组,分地面防治和井下防治,制定了严密的防治措施,制定了年度水情水害预报,每月对防治水工作进行考评,同时,不断更新排水设备,提高矿井的预排水能力。井下每项工程的施工作业规程中,都要首先拿出防治水的措施。生产技术部门在工程开工前和施工过程中,都提前拿出钻探方案和设计,施工队按照钻探通知单严格做到超前钻探,落实“先探后掘”。
4 结   论
    小窑空棚、空巷积水近年来对红会一矿的安全生产构成非常严重的威胁,仅掘进工作面每年与小窑空棚、空巷贯通达120~180次,贯通维修通过的小窑空棚、空巷近千米,在贯通前因为采取较为先进的防治水技术和管理方法,未发生一起重大透水事故。红会一矿在水害严重区域的防治水经验在全省得到了提倡和推广应用。防治水的成功确保了该矿安全生产奋斗目标的顺利实现,自2002年以来,已实现安全生产1300多天。

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