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煤礦采空區(qū)透水事故是煤礦主要水害事故。據(jù)國家礦山安全監(jiān)察局調(diào)查統(tǒng)計(jì)司發(fā)布的《2021年全國煤礦水害事故簡要分析》［1］，僅2021年度，全國共發(fā)生水害事故12起(其中死亡事故5起，涉險(xiǎn)事故7起)，死亡人數(shù)達(dá)50人，占全國煤礦事故死亡人數(shù)的28．1%。其中，2021年4月10日的新疆昌吉州呼圖壁縣白楊溝豐源煤礦重大老空透水事故，造成死亡21人的嚴(yán)重后果，老空水水害防治成為重中之重［2］。永煤公司所屬礦井受老空水害影響因素較大［3-5］，其中永城礦區(qū)各生產(chǎn)礦井主要是礦井范圍內(nèi)采煤工作面回采后形成的采空區(qū)積水。采空區(qū)范圍內(nèi)積水分布情況、積水范圍和水量均有動(dòng)態(tài)分析監(jiān)測，且建立有觀測臺(tái)賬。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)采空區(qū)沿空下山掘進(jìn)巷道，應(yīng)用“無煤柱沿空掘巷追排水技術(shù)”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“集中疏放、底板巷超前疏放、循環(huán)限壓疏放”等老空水防治技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了老空水治理的本質(zhì)安全，有效保障了企業(yè)老空水害治理“零透水”目標(biāo)。

1無煤柱沿空掘巷追排水技術(shù)

1．1應(yīng)用條件針對(duì)臨近采空區(qū)分布清楚、采空區(qū)積水范圍及水位等水文地質(zhì)資料可靠、下山掘進(jìn)巷道、臨近采空區(qū)采動(dòng)垮落穩(wěn)定的實(shí)際情況，采用無煤柱沿空掘巷追排水技術(shù)，即下山設(shè)計(jì)巷道直接沿采空區(qū)邊界不留設(shè)煤柱掘進(jìn)，使采空區(qū)積水直接流至掘進(jìn)工作面底板，隨掘進(jìn)進(jìn)度直接排水并逐漸降低采空區(qū)水位［6］。

1．2技術(shù)優(yōu)點(diǎn)采空區(qū)積水邊界可見，實(shí)現(xiàn)老空水隨掘隨排、老空水位隨排隨降;不留設(shè)煤柱能夠多回收煤炭資源，實(shí)現(xiàn)綠色開采，實(shí)現(xiàn)老空水害防治本質(zhì)安全［7］。

2無煤柱沿空掘巷追排水技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

2．1工程應(yīng)用永煤公司所屬某礦12604運(yùn)輸巷緊鄰12606采空區(qū)，其12606工作面動(dòng)水量約8m3/h，從12608回風(fēng)巷流出，采空區(qū)存在積水，積水面積約48110m2，水量28866m3，積水區(qū)邊沿標(biāo)高－496．0m，積水水位高差12．6m，最大水壓0．126MPa。12604運(yùn)輸巷煤層左高右低，巷道掘進(jìn)面右底板標(biāo)高較采空區(qū)積水外沿高，巷道掘進(jìn)時(shí)逐步揭露采空區(qū)積水，且老空區(qū)總體水量少，動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量小。在對(duì)老空區(qū)積水情況及在掘巷道煤層賦存情況充分分析的基礎(chǔ)上，確定在12604運(yùn)輸巷掘進(jìn)期間實(shí)施無煤柱沿空掘進(jìn)追排水技術(shù)［8］。12604運(yùn)輸巷掘進(jìn)到12606采空區(qū)積水外沿標(biāo)高時(shí)，積水線標(biāo)高為－496．0m，巷道采取邊掘進(jìn)邊排水的措施，排水管路直接連接到掘進(jìn)工作面，利用水泵直接排水，隨著巷道掘進(jìn)排水管路隨之逐步延伸［9］。根據(jù)管路延伸的長度、巷道下山底板標(biāo)高下落情況綜合考慮，在巷道下落10m左右施工排水水倉，水倉標(biāo)準(zhǔn)長×寬×深=3m×1m×1．5m。待接力水倉排水能力配足后，隨巷道掘進(jìn)再逐步延伸排水管路和排水水泵，以確保巷道安全掘進(jìn)及排水可靠。由此依次循環(huán)向前施工，具體施工如圖1所示。根據(jù)巷道掘進(jìn)、排水、老空區(qū)積水等情況綜合考慮，制定掘進(jìn)期間的安全技術(shù)措施:加強(qiáng)排水設(shè)備檢修及維護(hù)工作，確保排水能力與掘進(jìn)期間揭露老空區(qū)涌水量相匹配，并及時(shí)延伸排水管路和排水設(shè)備，循環(huán)施工接力水倉，確保排水可靠;加強(qiáng)巷道支護(hù)，尤其是靠近采空區(qū)側(cè)巷道幫部支護(hù);加強(qiáng)巷道靠近采空區(qū)側(cè)底煤回收管理，確保采空區(qū)積水有效流出不堵塞;做好掘進(jìn)工藝與排水系統(tǒng)完善、后巷標(biāo)準(zhǔn)化施工、膠帶巷延伸等配套工程的銜接工作，確保循環(huán)高效掘進(jìn)。

2．2應(yīng)用效果及創(chuàng)新點(diǎn)12604運(yùn)輸巷沿空掘進(jìn)期間共排放老空積水量27688m3(凈水量26110m3)，疏放水量與預(yù)計(jì)水量吻合，且實(shí)現(xiàn)巷道快速高效掘進(jìn)，水害“零”影響，為礦井生產(chǎn)接替提供有序保障。不同于傳統(tǒng)的“集中疏放、底板巷超前疏放、循環(huán)限壓疏放”等老空水害防治技術(shù)，無煤柱沿空掘進(jìn)追排水技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無探放、無老空積水水頭危害，從根本上消除因探放老空水帶來的安全隱患，在確保安全生產(chǎn)的同時(shí)，提高了掘進(jìn)施工效率。(1)減少疏放水次數(shù)，提高安全效果。按照傳統(tǒng)循環(huán)限壓疏放水技術(shù)(圖2)，12604運(yùn)輸巷于采空區(qū)之間留設(shè)6m煤柱方案掘進(jìn)，12606老空區(qū)積水量28866m3，掘進(jìn)面煤幫承受最大水壓0．126MPa，12604運(yùn)輸巷掘進(jìn)過程中需進(jìn)行6次探放水，煤柱較小，探放水期間安全壓力較大。采用無煤柱沿空掘進(jìn)追排水技術(shù)，12604運(yùn)輸巷無煤柱沿空掘進(jìn)無需施工各種鉆探工程，避免了疏放水鉆孔施工期間的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)，提高了對(duì)老空水水害的管控能力。(2)避免探放水施工，減少鉆探工程量，提高掘進(jìn)效率。留設(shè)6m煤柱沿空掘進(jìn)方案需在12604運(yùn)輸巷掘進(jìn)期間進(jìn)行6次階段探防水施工，共設(shè)計(jì)施工16個(gè)放水鉆孔，累計(jì)耗時(shí)28．5d。新方案無煤柱掘進(jìn)施工，不需施工放水鉆孔，只對(duì)老空區(qū)來水進(jìn)行抽排，對(duì)巷道掘進(jìn)幾乎無影響，提高了掘進(jìn)效率。(3)不留設(shè)巷道與采空區(qū)間煤柱，多回收煤炭資源。按照原有工作面設(shè)計(jì)，12604運(yùn)輸巷與12606回風(fēng)巷之間煤柱寬度約為6m，工作面的設(shè)計(jì)長度為1300m，煤層平均厚度為3．1m，采用無煤柱沿空掘巷可實(shí)現(xiàn)多回收煤炭資源3．55萬t。按照每噸600元計(jì)算，多回收煤炭資源價(jià)值2130萬元，平均每年增加效益約780萬元。

3結(jié)語

無煤柱沿空掘進(jìn)追排水技術(shù)已在永煤公司十余個(gè)工作面得到成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了無探放、無老空積水水頭危害，從根本上消除因探放老空水帶來的安全隱患，既確保安全也提高了巷道掘進(jìn)效率，同時(shí)能夠提高煤炭資源回收率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)(References):

［1］李少華，王云澤．“引避疏堵排五位一體”綜合防治水技術(shù)研究［J］．能源與環(huán)保，2019，41(1):44-47，69．

［2］陳酩知，王超偉．豫西重力滑動(dòng)構(gòu)造頂板水害及評(píng)價(jià)模型［J］．能源與環(huán)保，2019，41(2):32-36．

作者:張勝軍單位:永煤集團(tuán)股份有限公司