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[摘 要]针對新集煤矿开采时间长，近年来多为近距离煤层开采，老空积水区点多、量大的特点，分析了水害存在的原因，分类提出了防治老空区水害的技术措施，取得了明显的技术经济效果，对类似矿井老空区水害治理具有参考意义。
[关键词]矿井；老空区水；防治技术；实践
中图分类号：TD745+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0289-01
1 概况
新集煤矿由于矿井开采时间长，老空区范围大，老空区积水地点多、积水量大，尤其是6煤、8煤、9煤及下一步的7煤等近距离煤层开采，使得老空区水已成为影响采掘的主要水害隐患。老空区积水多以静储量为主，一般情况下水量有限，当留设的煤岩柱强度小于它的静水压力时，短时间内可能有大量积水涌入井巷，破坏性强，安全威胁大。由于矿井开采时间长，目前工作面多布置在构造相对复杂区域，且工作面上下巷均是控制中线施工，受构造影响，上下巷施工期间起伏较多，形成多处低洼段。工作面回采结束后，老空区除了大面积积水外，局部低洼段积水对下一区段的沿空掘进存在较大安全威胁，有动水量补给的老空区对矿井采掘的影响相对更大。
2 近距离煤层开采上部煤层老空水探放技术实践
新集煤矿为煤层群开采，开采煤层层数多，老空区范围广，老空区与采掘空间关系复杂。既有同一煤层相邻老空区积水影响，也有上部相邻煤层老空区积水影响，还有下部相邻煤层老空区积水影响。
近距离煤层开采对上部老空水的探放，施工过程中存在倾角大、水压大、孔深大等困难，有的需要穿过煤层，在一定程度上都增加了钻孔施工难度和成孔难度。新集煤矿的150608工作面，其上覆为150806面采空区，工作面范围6煤与8煤平均层间距为32m左右（工作面关系如图1所示），采用“经验公式法”计算工作面回采后的最大导水裂隙带高度为54.4m，即150608工作面回采后导水裂隙带将波及上覆8煤采空区。在150804切眼掘进接近150806面采空区进行停头探水时，已探明采空区内有大量积水并有40m3/h的补给水量，预计静储量积水在13万m3左右。
为确保150608工作面的安全回采，对上覆150806面采空区水的防治措施主要为：
（1）150608机巷掘进期间，在钻场内布置钻孔对上覆150806面采空区积水进行疏放，由于探放水钻孔倾角大、孔深大、水压大，且需穿过7-1煤、7-2煤，钻孔均是按高水压钻孔进行设计施工。
（2）由于上覆150806采空区积水静储量大，且有40m3/h的补给水量，为确保150608工作面的按期回采，采取了群孔疏放措施。共在150608机巷三个钻场内施工5个探放水钻孔，同时对老空区积水进行疏放，5个钻孔最大放水量近300m3/h。
（3）在机巷建立了强排水系统，实行双路供电。在机巷中部1#钻场附近施工一个容积为4×4×1.5（m）的1号水仓，水仓内安设2台55KW潜水泵与两路DN108×4.5排水管合茬排水至南东翼水仓，另设两台55KW多級泵与一路DN108×4.5排水管合茬排水至南东翼水仓；在机巷2#钻场附近施工一个容积为10×2×1.5（m）的2号水仓，水仓内安设3台11KW潜水泵与3路DN108×4.5排水管合茬排水至3号水仓，另设2台55KW潜水泵与一路DN108×4.5管合茬排水至1号水仓；在机巷3#钻场附近施工一个容积为4×4×1.5（m）的3号水仓，内设2台18KW潜水泵与两路DN108×4.5管合茬排水至1号水仓，另设两台90KW多级泵与一路DN159×6排水管合茬直接排水至南东翼水仓。
（4）采取飞管护孔技术，有效解决了深孔探放水成孔难题。放水后期随着单孔流量的减小、水压的降低，钻孔在进入采空区附近经常发生垮孔、堵孔现象，放水效率较低，需要经常进行透孔作业，加之钻孔深度大，起、下钻具需要时间较长，存在一定的安全隐患。为保持放水效果，选择在钻孔进入采空区附近下置一定长度的飞管，飞管加工成筛管，长度根据垮孔段深度确定，将易垮孔位置的孔壁支护好，保证钻孔正常放水。
实践证明穿层探放大储量、大补给量老空区积水采用大倾角、大孔深、群孔疏放的方案是可行的，历时58天，累计放水量约18万m3，及时完成了采空区积水的疏放工作，确保了回采工作面的正常接替及安全开采。
3 开展负压探放水实践，探索探放水本质安全途径
对下伏老空水的探放，积极开展老空区水抽放试验。2014年设计的210606工作面，南临210602工作面采空区，正上方为8煤层的210806工作面采空积水区，预计采空区积水静储量为9.5万m3左右，设计工作面范围内6煤层与上覆8煤层的平均层间距为32m。老空区积水将直接影响工作面系统巷道的安全施工。对于210602采空区积水的防治，主要采取“控制水压、循环疏放、先放后掘”的方法进行逐步疏水降压；对于210806采空区积水的防治，初期在老空区上方的-550m轨道石门，布置俯角钻孔，根据空气压缩机抽水原理，利用矿井压风进行抽水，兼具流量大、操作简便的特点。
钻孔抽水期间对水位降深数据进行了实测。自6月12日至7月20日，累计抽放采空区水量达3.8万m3（含210602面采空区补给量）。初期降幅较大，后期水位降幅明显减小，水位降深与时间的关系曲线下图所示，呈现出明显的对数曲线趋势。主要是由于对210806面采空区进行抽水时，210602面采空区积水与210806采空区积水形成水位差，210806面采空区积水受到210602面采空区积水的越流补给，同时随着水位降深加大，压风管的沉没深度减小，抽水量随之减少所致。
4 经验总结
（1）资料清楚是做好老空区水害防治的关键，尤其是工作面系统巷道外侧的车窝、硐室、钻场等辅助工程，对下一区段工作面的安全布置影响较大，要及时反映到图纸、台账上，便于查阅，稍有不慎，都可能造成事故。因此，必须加强基础技术管理工作。
（2）对于老空区积水量大、有动态补给、水害威胁大且探放水难度大的区域，调整采掘布局及开采顺序，采取“上行开采、底部疏放”的方式，能把老空区水害影响降至最低。
（3）在老空水疏放过程中，通过“前分析、中控制、后总结”的方法，结合各煤层顶底板岩性特征，基本上获取了矿井主采煤层采空区储水系数：13-1煤层在0.1左右；11-2煤层在0.21左右；8煤层在0.17左右；6煤层在0.13左右。为以后采空区积水量、放水工期的预计提供了依据。
作者简介
宋辉（1978—），男，安徽淮南人，本科学历，2011年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，从事矿井防治水技术管理工作。
[关键词]矿井；老空区水；防治技术；实践
中图分类号：TD745+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0289-01
1 概况
新集煤矿由于矿井开采时间长，老空区范围大，老空区积水地点多、积水量大，尤其是6煤、8煤、9煤及下一步的7煤等近距离煤层开采，使得老空区水已成为影响采掘的主要水害隐患。老空区积水多以静储量为主，一般情况下水量有限，当留设的煤岩柱强度小于它的静水压力时，短时间内可能有大量积水涌入井巷，破坏性强，安全威胁大。由于矿井开采时间长，目前工作面多布置在构造相对复杂区域，且工作面上下巷均是控制中线施工，受构造影响，上下巷施工期间起伏较多，形成多处低洼段。工作面回采结束后，老空区除了大面积积水外，局部低洼段积水对下一区段的沿空掘进存在较大安全威胁，有动水量补给的老空区对矿井采掘的影响相对更大。
2 近距离煤层开采上部煤层老空水探放技术实践
新集煤矿为煤层群开采，开采煤层层数多，老空区范围广，老空区与采掘空间关系复杂。既有同一煤层相邻老空区积水影响，也有上部相邻煤层老空区积水影响，还有下部相邻煤层老空区积水影响。
近距离煤层开采对上部老空水的探放，施工过程中存在倾角大、水压大、孔深大等困难，有的需要穿过煤层，在一定程度上都增加了钻孔施工难度和成孔难度。新集煤矿的150608工作面，其上覆为150806面采空区，工作面范围6煤与8煤平均层间距为32m左右（工作面关系如图1所示），采用“经验公式法”计算工作面回采后的最大导水裂隙带高度为54.4m，即150608工作面回采后导水裂隙带将波及上覆8煤采空区。在150804切眼掘进接近150806面采空区进行停头探水时，已探明采空区内有大量积水并有40m3/h的补给水量，预计静储量积水在13万m3左右。
为确保150608工作面的安全回采，对上覆150806面采空区水的防治措施主要为：
（1）150608机巷掘进期间，在钻场内布置钻孔对上覆150806面采空区积水进行疏放，由于探放水钻孔倾角大、孔深大、水压大，且需穿过7-1煤、7-2煤，钻孔均是按高水压钻孔进行设计施工。
（2）由于上覆150806采空区积水静储量大，且有40m3/h的补给水量，为确保150608工作面的按期回采，采取了群孔疏放措施。共在150608机巷三个钻场内施工5个探放水钻孔，同时对老空区积水进行疏放，5个钻孔最大放水量近300m3/h。
（3）在机巷建立了强排水系统，实行双路供电。在机巷中部1#钻场附近施工一个容积为4×4×1.5（m）的1号水仓，水仓内安设2台55KW潜水泵与两路DN108×4.5排水管合茬排水至南东翼水仓，另设两台55KW多級泵与一路DN108×4.5排水管合茬排水至南东翼水仓；在机巷2#钻场附近施工一个容积为10×2×1.5（m）的2号水仓，水仓内安设3台11KW潜水泵与3路DN108×4.5排水管合茬排水至3号水仓，另设2台55KW潜水泵与一路DN108×4.5管合茬排水至1号水仓；在机巷3#钻场附近施工一个容积为4×4×1.5（m）的3号水仓，内设2台18KW潜水泵与两路DN108×4.5管合茬排水至1号水仓，另设两台90KW多级泵与一路DN159×6排水管合茬直接排水至南东翼水仓。
（4）采取飞管护孔技术，有效解决了深孔探放水成孔难题。放水后期随着单孔流量的减小、水压的降低，钻孔在进入采空区附近经常发生垮孔、堵孔现象，放水效率较低，需要经常进行透孔作业，加之钻孔深度大，起、下钻具需要时间较长，存在一定的安全隐患。为保持放水效果，选择在钻孔进入采空区附近下置一定长度的飞管，飞管加工成筛管，长度根据垮孔段深度确定，将易垮孔位置的孔壁支护好，保证钻孔正常放水。
实践证明穿层探放大储量、大补给量老空区积水采用大倾角、大孔深、群孔疏放的方案是可行的，历时58天，累计放水量约18万m3，及时完成了采空区积水的疏放工作，确保了回采工作面的正常接替及安全开采。
3 开展负压探放水实践，探索探放水本质安全途径
对下伏老空水的探放，积极开展老空区水抽放试验。2014年设计的210606工作面，南临210602工作面采空区，正上方为8煤层的210806工作面采空积水区，预计采空区积水静储量为9.5万m3左右，设计工作面范围内6煤层与上覆8煤层的平均层间距为32m。老空区积水将直接影响工作面系统巷道的安全施工。对于210602采空区积水的防治，主要采取“控制水压、循环疏放、先放后掘”的方法进行逐步疏水降压；对于210806采空区积水的防治，初期在老空区上方的-550m轨道石门，布置俯角钻孔，根据空气压缩机抽水原理，利用矿井压风进行抽水，兼具流量大、操作简便的特点。
钻孔抽水期间对水位降深数据进行了实测。自6月12日至7月20日，累计抽放采空区水量达3.8万m3（含210602面采空区补给量）。初期降幅较大，后期水位降幅明显减小，水位降深与时间的关系曲线下图所示，呈现出明显的对数曲线趋势。主要是由于对210806面采空区进行抽水时，210602面采空区积水与210806采空区积水形成水位差，210806面采空区积水受到210602面采空区积水的越流补给，同时随着水位降深加大，压风管的沉没深度减小，抽水量随之减少所致。
4 经验总结
（1）资料清楚是做好老空区水害防治的关键，尤其是工作面系统巷道外侧的车窝、硐室、钻场等辅助工程，对下一区段工作面的安全布置影响较大，要及时反映到图纸、台账上，便于查阅，稍有不慎，都可能造成事故。因此，必须加强基础技术管理工作。
（2）对于老空区积水量大、有动态补给、水害威胁大且探放水难度大的区域，调整采掘布局及开采顺序，采取“上行开采、底部疏放”的方式，能把老空区水害影响降至最低。
（3）在老空水疏放过程中，通过“前分析、中控制、后总结”的方法，结合各煤层顶底板岩性特征，基本上获取了矿井主采煤层采空区储水系数：13-1煤层在0.1左右；11-2煤层在0.21左右；8煤层在0.17左右；6煤层在0.13左右。为以后采空区积水量、放水工期的预计提供了依据。
作者简介
宋辉（1978—），男，安徽淮南人，本科学历，2011年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，从事矿井防治水技术管理工作。