不同条件下采空区积水情况分析

高庄矿己四采区涌水分析及水患防治措施摘要:采空区积水是影响安全生产的一大水害,如何避免水害事故的发生,做到安全生产,是矿井生产中的大事。

通过对高庄矿己四采区水文地质条件全面系统的分析与评估,制定了相应防治措施,经工作面实施,使工作面安全、有效地完成了排水,顺利地、保质保量地使工程贯通。

关键词:水文地质;采空区积水;防治措施1矿井概况平煤集团公司高庄矿于1968年12月底投产,分两个水平开采戊、己煤层,一水平开采戊组煤层,设计生产能力0145Mt/a,于1991年报废。

二水平开采己组煤,在一水平井筒基础上延深,开拓方式为立斜联合开拓,中央并列压入式通风,设计生产能力为0145Mt/a。

二水平共分四个生产采区,分别是己一上山采区,己一下山采区,己三采区和己四采区,其中己一上山采区,己一下山采区,己三采区己经停采,现主采区为己四采区,该采区正规采面基本回采完毕,采掘工作面为下分层。

矿井大面积为采空区,来自顶板砂岩水,断层水,底板水及火成岩裂隙水,形成大面积采空区积水。

高庄矿存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板等诸多的自然灾害中,水患问题是高庄矿采掘生产所面对的首要问题,现高庄矿所有采掘工程均为下分层开采,如何解决上分层采空区老空水对下分层开采的水害威胁,避免水害事故的发生,确保安全生产,为高庄矿在生产中要解决的头等大事,采空区积水是影响安全的水害因素,具有一定的静储量,水量大,并伴有大量的有害气体,一旦透水来势猛且破坏力极大,其经济损失是无法估算的。

因此,了解矿水来源,制定水害防治措施,解放采空区积水下的呆滞煤炭资源,延长矿井服务年限是一项当务之急的工作。

2采空区积水充水因素（1）大面积采空区积水在采动产生的矿山压力与地应力共同作用下,采动破坏加剧,破坏力加大,采动后产生顶板冒落带、裂隙带、沉降带和底板破坏带、完整岩层带、原始导高带。

顶板砂岩裂隙水下渗到工作面。

在采面局部地段,由于受构造影响,在地应力作用下,局部底板隔水层变薄,底板水涌出。

采空区积水、积气及火区调查报告山西阳泉盂县辰通煤业有限公司由原盂县古咀接替井煤矿、盂县南娄煤矿和盂县东方振兴煤业有限公司及盂县东星煤业有限公司重组整合而成。

重组整合前，各煤矿对各原井田内9、15号煤层已进行了大片开采。

为了详细了解各煤矿的实际开采情况，本次工作在煤矿有关人员的积极配合下，对各煤矿的生产情况进行了详细调查。

一、各煤矿生产情况1、古咀接替井煤矿：于1984年建井，1986年投产，采用斜井开拓，矿井生产能力150kt/a，批准开采8、9、15号煤层，其中9、15号煤层为可采煤层，8号属零星可采煤层。

该矿重组整合前已对原井田范围9、15号煤层进行了部分开采。

该矿井下涌水量10-20m3/h，先用水泵由工作面抽至井底东场附近水仓，再用水泵由水仓抽排至地面。

主水仓处水泵房安装有三台型水泵，一台工作，一台检修，一台备用。

沿主斜井铺设有二趟排水钢管至主井井口。

2、南娄煤矿：于1985年建井，1988年投产，采用一对斜井开拓，矿井生产能力150kt/a，批准开采9、15号煤层，重组整合前原井田内9号煤层已全部采空，并已在原井田范围对15号煤层进行了大片开采。

该矿井下涌水量3-5m3/h，先用水泵由工作面抽至井底主水仓，再由主水仓向地面抽排。

主、副水仓设在回风斜井井底。

在水仓附近设有水泵房，安装3台水泵，一台工作，一台备用，一台检修。

沿回风斜井铺设有排水钢管至井口。

3、东方振兴煤业有限公司：1983年建井，1984年投产，采用一对斜井开拓，矿井生产能力150kt/a，批准开采15号煤层。

本次重组整合前已在原井田范围对9、15号煤层进行大片开采。

该矿风井底设有主、副水仓，主水仓容积250 m3，副水仓容积200 m3，水仓北侧设有水泵房，安装有三台潜水泵，一台向地表抽排，一台备用，一台检修。

回风斜井井筒内铺设有排水管道直通地表。

4、东星煤业有限公司：1984年建井，批准开采15号煤层，采用一对斜井开拓，矿井生产能力150kt/a。

G2-3101工作面采空区积水量说明
一、概况
高头窑煤矿G2-3101工作面位于2-3煤大巷南翼，煤层倾角0～5°，平均煤厚3.1米。

该工作面2013年5月13日回采完毕。

二、G2-3101工作面采空区积水量估算
根据G2-3103工作面运输顺槽内密闭流水情况分析：G2-3101工作面采空区积水线位置在G2-3103工作面1500米附近。

根据采空区积水量计算公式计算该段积水范围内水量：
Q 积=K•M•F/cosα
Q 积采空积水区静储量，m3。

K 采空区充水系数，0.3-0.5。

M 采厚，m。

F 采空积水面积，m2。

α煤层倾角，（°）。

根据我矿煤层顶板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，遇水膨胀，充水性相对较小，所以K值取0.3。

M取4.0米。

由于该段积水范围内煤层属于简单的单斜煤层所以该段采空积水面积等于该段采空区面积F值为115360m2。

该段积水范围长412米，高差6米，所以α取0.83°。

经计算对G3-1101工作面采空区内积水量约为
138445m3。

1502采空区积水探放水设计说明一、目的依据1504回风顺槽迎面左帮，距1502采空区留有12米的煤柱，1502采空区内有存积水。

对施工的1504回风槽掘进构成威胁。

为消除这一威胁，要求巷道在掘进过程中采用探放水方法，超前探明掘进工作面前方和左帮的水情，并根据水量、水压大小有控制地将水放出，而后再进行采掘作业，以保证安全生产。

二、概况（一）探放水工作面周围地质及水文地质情况概述1、积水范围1502采空区积水上线标高：+1427米，下线标高：+1381米。

东以1502切眼为界，西以1502停采线为界。

2、积水量由上积水范围得出1502采空区积水量为12629m3。

具体积水量计算如下：积水范围上为1502回风顺槽下帮，下为1502运输顺槽下帮，右为切眼，左为1410m水平。

平均煤厚2.3，倾角10°，平面积21630m2。

积水计算公式：Q采=αcos FMK⨯⨯（m3）；式中Q采——采空区积水量；K——采空区的充水系数，取值0.25；M——采空区的平均采高线或煤厚（m）；F——采空积水区的水平投影面积（m2）；——煤层倾角（°）；当K取0.25时，将上述参数代入公式得：12629m3。

3 水头高度1502采空区积水上界限为1410m标高，1502运输顺槽最低点底板标高为1381m，水头高度为29m。

4、积水水源积水水源为1502工作面采空区及顶、底板水。

5、出水量及正常涌水量1502采空区在原临时水仓密闭前留设反水槽，反水槽涌水量较小；在1502工作面回采过程中，1202采空区水已基本疏干，预计有较小的淋滴水。

（二）探放水方案、方法选择及依据探放1502采空区积水采取在煤巷中施工探放水工程，即在1504回风顺槽（风4号导线点）前20m处开始在里帮施工钻孔，按垂高每5米施工一个钻孔，进行打钻探放水（具体位置见附图），1504回风顺槽距原1502运输顺槽煤柱13m，在1504回风顺槽施工过程中，巷道里帮煤层干燥，未出现水珠及淋水现象。

前言根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》和《煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法》(试行)的有关规定，我矿每季度结合本矿实际采掘布置情况，对矿井的水文地质、排水设施、涌水点情况、水源井、井筒、矿井采空积水、积气以及火区情况进行调查分析并提出了切实可行的安全技术措施。

对井田周边矿井（关闭或生产矿井）情况调查时充分利用查阅资料、图纸分析、走访调查等手段进行分析是否对我矿有威胁。

将调查结果形成书面报告，报告编写人、地测防治水科长、地测副总、矿总工程师、矿长签字后，存档备查。

并将调查结果标注在矿井充水性图和采掘工程平面图上。

井田范围内及周边矿井采空区位置和积水情况调查分析报告及安全技术措施一、基本概况山西柳林xxxxxx焦煤有限公司是山西xxxx焦煤集团有限公司所属的主体矿井之一，位于柳林县城东南方向，距县城***km的**村，行政区隶属于柳林镇。

柳（林）—石（楼）公路从井田内工业广场边通过，和1.5公里外的307国道连接。

工业广场距孝（义）—柳（林）铁路穆村站约3km，交通便利。

矿井井田面积*******平方公里，地理坐标：东经*********，北纬**********。

批准开采4-10号煤层，现开采4号、5号煤层。

生产能力120万吨/年。

为证照齐全有效的合法生产矿井。

二、矿井采掘布置情况目前，我矿采掘布置主要集中在轨道下山大巷北翼及南行人大巷以东。

矿井在4号煤层集中轨道下山北翼布置一个*****综采工作面；5号煤层三采区布置一个******综采工作面和两个掘进工作面。

三、水文地质简述1、水力性质井田边界为人为划定，地表大部被黄土覆盖，沟谷有上石盒子组零星出露。

井田地质构造简单，沿边界无自然河流及构造，采掘揭露的F1断层，落差约8m，近东西走向，东延伸到东边界，并且沿西南方向落差逐渐减小，并逐步消失。

因其落差小，不致沟通各含水层之间水力联系。

地表水系属黄河水系。

三川河是区内最大的一级黄河支流，它的上游是北川河、东川河和南川河，据井田以西的后大成水文站1956～1980年观测资料，三川河平均年径流量2.88亿m3，平均径流模数2.23L/s·km2，洪水期最大流量为2260m3/s。

煤矿采空区积水疏放措施背景和意义煤矿采空区是指煤矿开采中所留下的空洞区域，随着采煤的进展，煤矿采空区的体积会逐渐增大。

在开采过程中，如果处理不当，煤矿采空区会给矿井安全生产带来极大的威胁，甚至可能引起矿井灾害。

煤矿采空区的一个突出问题，就是积水问题。

为了保证矿井的安全生产，煤矿必须采取适当的措施解决煤矿采空区积水问题。

这篇文章将介绍煤矿采空区积水疏放措施。

疏放措施1.自然疏放法自然疏放法是指通过自然地引流或渗漏来实现煤矿采空区的疏水。

这种方法需要选用地形落差较大，地下水位高的地段进行排汇，并通过对采空区域周边岩体的强化治理，利用岩层的分层结构和地质构造形成地下水自然向下流动的通道。

此方法具有成本低、维护简单、安全可靠的优点，但是受地质条件和天气等自然因素影响较大。

2.人工疏放法人工疏放法是指通过人工开挖疏管、挖防渗沟等手段来疏通、排放采空区的积水。

在人工疏放方法中，首先需要挑选适宜的放水区域，通过开挖、钻孔等手段在煤矿采空区域的高处，修建集水井、放水沟等排水设施，将采空区内的积水收集到集水井内，通过封闭式水封进行自流式放水，也可使用泵站将积水输送到地面对其进行集中处理。

此方法方式较为灵活，适用于不同地质条件和不同形状的采空区，但是施工和设备投入成本较高，要求施工人员具有一定的专业知识。

3.储煤废弃采空区技术对于已有储煤废弃采空区的煤矿，可以采用这种方法。

储煤废弃采空区技术是将高机能储煤和采空区治理有机结合，为积水处理提供空间。

通过煤矿采空区的深度挖掘充填和加固，形成废弃采空区储煤，利用储煤动态平衡原理达到储煤的效果，同时疏通排放采空区积水。

此方法可以节约土地资源，而且可以与煤层气开发相结合，可谓一举多得，但是需要高超的填筑技术和资金投入大。

结论在采煤过程中，必须对煤矿采空区积水问题进行妥善的处理，以确保矿井的安全生产。

根据煤矿所处地质背景、水文地质条件和煤层拱稳定性等方面的差异，选择适合自己煤矿的疏放措施是非常关键的。

收稿日期:2005-07-20 作者简介:张军工(1960-),男,硕士,高级工程师,中国矿业大学(北京校区)在读博士,现在济宁二号煤矿主要从事矿压方面的研究。

采动影响区老空积水原因分析张军工1,2(11中国矿业大学(北京校区),北京　100011;21兖矿集团济宁二号煤矿,山东济宁　272072) 摘　要:水害是煤矿的主要灾害之一,老空水又是煤矿防治水的重点对象,受矿山压力的影响,老空区的积水呈动态变化,规律很难掌握。

论文根据济宁二号煤矿二采区3上、3下煤层4个工作面的探放水情况,分析了上层煤老空区积水变化原因,总结了矿山压力在防治水中的重要影响,为防治水工作积累了经验。

关键词:矿山压力;防治水;工作面;老空区积水 中图分类号:TD32;TD74 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2005)1020035203 水害是煤矿的主要灾害之一,严重威胁矿井的安全生产,老空水又是煤矿生产建设中最危险的水害之一,老空水积水区的空间位置一般都很隐蔽,在开采中由于受矿山压力的影响,老空积水量以及范围是动态变化的,故掌握动压区的积水情况难度更大。

本文通过济宁二号煤矿二采区四个工作面的探放水情况,分析了矿山压力在防治水工作中的作用,查明了积水原因及规律,为做好矿井的防治水工作积累了经验。

1　概　况111矿井简介济宁二号煤矿位于山东省济宁市境内,是一对设计生产能力400万t/a 的特大型矿井,于1997年11月8日投产,现开采3上和3下煤层,其中二、九采区开采3上、3下两层煤,其余采区只开采3下煤层,3上煤层不可采。

目前矿井已有28个工作面回采结束,其中3上煤层2个,3下煤层26个。

由于煤层褶曲多、工作面起伏变化大,因此老空区积水情况复杂。

112　水文地质3煤层直接充水含水层主要为3煤顶底板砂岩,由3上煤层顶板砂岩、3下煤层顶板砂岩及3下煤底板砂岩组成,为粗、中、细粒长石石英砂岩,硅质、泥质胶结,局部钙质胶结。