常见几种水害防治方法及实施主要技术要求

3、缩小防水煤岩柱（提高上限开采） 主要安全技术措施
• （1）监测水体下采煤时相关含水层水位动 态； • （2）监测工作面回采中矿压显现动态； • （3）探测导水裂隙带的发育高度，掌握采 后覆岩破坏规律。
目前，探测导水裂隙带发育高度的手段仍主 要为钻探冲洗液消耗法，其它方法有巷探、水 力压裂法、物探（包括网络并行电法、震波CT、 声发射、孔内超声成像等方法），但因受现场 条件等多种因素制约，而难以广泛推广应用。 近年来，井下钻孔网络并行电法在淮南矿区试 验应用取得了较好结果。
Ⅲ
允许导水裂隙带 1．底界面下部为稳定的厚粘性土隔水 进入松散孔隙弱 顶板防塌安全 层的松散层，中、上部孔隙弱含水层水体；含水层，同时允 煤岩柱 2．已或接近疏干的松散层或基岩水体。许垮落带波及该 含水层。
另根据 “三下”开采规程附录六“近水 体采煤的安全煤岩柱设计方法”规定，Ⅰ 类水体下留设“防水安全煤岩柱”， Ⅱ类 水体下留设“防砂安全煤岩柱”，Ⅲ类水 体下留设“防塌安全煤岩柱”。各类水体 下煤岩柱留设尺寸计算，“三下”开采规 程附录六有较详细介绍，在此就不再叙述。
淮南矿区水害类型
• • • • • • • • 一、地表水 二、新生界松散层水 三、煤层底板灰岩岩溶水 四、煤层顶板砂岩裂隙水 五、老空水 六、岩溶陷落柱导（突）水 七、井筒破裂松散层出水 八、封孔不良钻孔导水
第一节、地表水害
1.1、地表水害事故
• 1960年11月6日，李一矿6#井开采B8槽煤层时将地 表新河溃入井下，死9人，伤9人。 • 1987年3月2日，位于新庄孜井田范围内的朱海甫 小井透地面塌陷区积水，透水量13万m3，造成12 人死亡，新庄孜南翼、谢三矿停产。 • 2006年9月29日，李一井田内已报废淮南乐方陶 瓷有限公司升平粘土矿，井筒未封，井盖被挖开， 李一塌陷塘4.2万m3积水溃入井下，李一矿停产。 • 2007年汛期，受持续强降雨影响，谢一矿北村塌 陷塘积水经东辰公司谢区新五矿八号井付斜井渗 入井下，谢一矿井下涌水量增加400m3/h；新庄孜 矿地面积水经老空区渗入井下，造成井下－412m 运输大巷积水，水深达0.6m。
பைடு நூலகம்
（1）搜集和分析掌握地表水体的有关水 文参数。 （2）煤系上覆新生界含(隔)水层赋存、 厚度与变化规律、岩性及组合特征，含水 层富水性和水位、水质、水温等特征。 （3）下部松散含（隔）水层水理性质。 （4）防水煤岩柱段岩性组合、厚度及变 化趋势，岩石物理力学性质。
（5）基岩面起伏变化及控制程度，风 化带含（隔）水性。 （6）根据新生界松散含（隔）水层赋 存、厚度、岩性及组合特征，富水性及水 质、水温、水理、物理、力学等指标，各 含水层地下水动力场等资料，评定各含水 层的补给、径流、排泄条件和隔水层的隔 水性，分析确定井田水体采动等级及允许 采动程度。
• 3、开采设计经集团公司审查后，在工作面准 备前2个月上报省煤炭主管部门（经信委）审 批； • 4、工作面试采结束后3个月内，编制提交试采 总结报告，经集团公司审查后，上报省煤炭主 管部门(经信委)审查。 • 未报省煤炭主管部门(经信委)批准，不得进入 矿井设计防水煤（岩）内进行采掘活动。 • 顺便说一下，煤层顶板岩溶水、基岩裂隙水防 治，其方法原则上可比照松散含水层下开采留 设防水煤（岩）柱。但当技术上可行、经济上 合理，应尽可能不留设防水煤（岩）柱，采取 超前疏干、建立工作面强排水系统措施。
谢一、新庄孜、李嘴孜矿三矿小井水害防治
• 1、谢一、新庄孜、李嘴孜矿要动态调查掌握 井田区各小煤矿井口标高、区内最高洪水位、 开采煤层、井田范围，建立资料；定期调查掌 握小煤矿采场分布与开采动态，每月小煤矿填 报交换图；动态分析排查各小煤矿充水水害隐 患，分析威胁大矿开采区域； • 2、制定防范小煤矿波及影响井下人员撤离应 急预案。 • 3、制定大矿与小井隔断方案。新谢李地区三 个大矿开始分析与小煤矿隔断的可能性，制定 了隔断方案，计划分步实施隔断，以提高抵御 小煤矿透水波及影响能力。
水体采动等级及允许采动程度
煤层位 置 水体采动等级 水 体 类 型 允许采动程度 要求留设的安 全煤岩柱类型
Ⅰ
1. 直接位于基岩上方或底界面下无稳 定的粘性土隔水层的各类地表水体； 2. 直接位于基岩上方或底界面下无稳 定的粘性土隔水层的松散孔隙强、中含水 层水体； 3. 底界面下无稳定的泥质岩类隔水层 的基岩强、中含水层水体； 4. 急倾斜煤层上方的各类地表水体和 松散含水层水体； 5.要求作为重要水源和旅游地保护 不允许导水裂隙 顶 板 防 水 安 全 带波及到水体。 煤岩柱 的水体。
第二节 新生界松散层水害防治
2.1 新生界松散层水害事故
• 1978年4月9日潘一东风井溃水（砂）量 5000 m3/h,4小时全部井巷被淹；2010年2月 18日，潘三矿西风井井壁破裂出水，井筒 被迫回填；潘一矿1111（3）、1402（3） 和潘三矿17110（3）工作面防水煤柱在留设 62.7～80m的情况下，回采中工作面压架出 水，下含水充入工作面，五套综采压架被 压，出水量18.6～40 m3/h，平均35 m3/h。
（一）留设防水煤柱的方法
• 1、防水煤（岩）柱的留设 根据“三下”开采规程第50条规定，近水体 采煤时，必须严格控制对水体的采动影响 程度。按水体的类型、流态、规模、赋存 条件及允许采动程度，将受开采影响的水 体分为不同的采动等级。对不同的采动等 级的水体，必须采用留设相应的安全煤 （岩）柱的措施。可见下表。
几种水害防治方法及实施 主要技术要求
生产部
刘满才
前 言
• 淮南矿区开采二叠系煤层，水害是煤矿生 产中第二大自然危害源，充水水源齐全， 防治水工作难度较大。但各矿以及在不同 的开采时期充水水源有所不同，有时多种 水源并存，有时仅有一、二种水源。如淮 河以南老区开采浅部煤炭资源时，存在着 地表水、松散层水、老空水；开采A组煤时， 还存在着底板岩溶水；已报废的原李一矿 开采-500m标高以下时，存在着倒转顶板岩 溶水；谢桥、潘三矿开采陷落柱影响区资 源时存在陷落柱导（突）水隐患等。
2.2 松散层水害防治技术
• 采取的主要防治措施是“隔”或“疏”两 种方法。其“隔”就是留设足够的防水煤 （岩）柱，隔断煤系与上覆含水层间的水 力联系；“疏”就是疏干煤系上覆新生界 松散含水层水，在含水层无水状态下开采。
一、留设防水煤（岩）柱下开采
• 根据开采顶板管理方式不同，可分为充填 开采、全部陷落法开采。充填开采可以少 留防水煤（岩）柱，全部陷落法管理顶板 开采则应严格按“三下”开采规程规定留 设防水煤（岩）柱。
为做到合理留设防水煤岩柱，尽可能多回收煤 炭资源，我们首先要对所在井田（矿区）内地质、 水文地质与工程地质资料等进行全面调查、收集 和综合分析，如果资料不足以正确分析判定井田 地质、水文地质条件，则应采用钻探、物探、化 探、试验、测试等综合手段进行必要的补充勘探。 其地质、水文地质与工程地质条件分析研究应着 重从以下方面开展：
水 体 下 Ⅱ
1.底界面下为具有多层结构、厚度大、 弱含水层的松散层或松散层中、上部为强 含水层、下部为弱含水层的地表中、小型 允许导水裂隙带 水体； 波及松散孔隙弱 顶板防砂安全 2.底界面下为稳定的厚粘性土隔水层 含水层，但不允 煤岩柱 或松散弱含水层的松散层中、上部孔隙强、许垮落带波及该 中含水层水体； 水体。 3.有疏降条件的松散层和基岩弱含水 层水体。
3、在平原区，主要是结合农田水利建设和 地理环境，开挖和延展主、支网状排洪渠， 加速向矿区外疏导水，必要时应建立排涝 站，防止内涝和河水倒灌。 4、在基岩裸露或表土覆盖层较薄，对河流、 水库、积水洼地等地表水体，除按规定严 格留设保护煤柱、严防波及破坏外，还要 对隐伏在地表水体下方的喀斯特溶洞，用 粘土(或黄土)、碴石等物进行充填、夯实。 对煤矿开采产生的塌陷坑、塌陷裂缝，用 粘土进行填平夯实；洪水或地表水有可能 流入塌陷区，进行筑坝截水隔离。
（4）积极采用有利于抑制冒落带、导水裂隙 带高度发育的采煤工艺方法 经数十年水体下开采实践证明，充填式、条 带式开采，分层间歇开采，人工强制放顶，急 倾斜厚煤层的“小阶段、长走向、间歇式正规 开采”及“按尺定产防止超限出煤”等开采工 艺方法，均有利于抑制导水裂隙带高度的异常 发育。 （5）建立健全工作面、采区及矿井排水系 统，并有足够的排水能力，保持工作面排水路 线通畅，明确避灾路线，加快工作面推进度等 。
1.2、地表水害防治技术
对地表水患的防治，一般采取以下技术措施： • 1、在矿井设计时，其井口及工业广场重要建构筑 物的室内地坪标高，要高于当地最高洪水位。若 低于当地最高洪水位，可通过回填加高措施；或 建筑拦洪坝、截水沟等防洪工程。 • 2、在近山区或丘陵区，在上游营造山坡植被、挖 截水沟、筑拦洪坝等，减慢洪水的流速，减少泥 砂的夹带量，避免泥石流的形成；开挖分洪道， 减少流经井田或井口区的水量。中游主要是加深、 拓宽主排洪道，加大和加速水流的通过能力。下 游主要是清淤、排障、加快水流的下泄速度。
（三）缩小设计防水煤岩柱开采审查与 报批程序
根据省经信委皖经煤炭〔2007〕110号文“关于印 发《安徽省煤矿含水层下开采若干规定》的通知” 要求，缩小矿井设计防水煤（岩）柱开采，必须 遵循以下要求： • 1、在工作面准备前，要编制开采可行性研究报告， 由集团公司组织专家论证； • 2、依据论证后的工作面开采可行性研究报告，在 工作面准备前，编制提交开采设计，报集团公司 审查；
（二）疏干煤系上覆含水层水下开采
• 拟采取疏干煤系上覆地表水体或含水层水开采 时，开采前，应查明煤系上覆含水层水文地质 条件，经分析，技术上可行、经济上合理时方 可采用。 • 采取疏干地表水体开采时，必须筑坝拦截周边 地表径流来水，及时排出降雨汇水，工作面回 采中必须保持上覆水体无水。 • 采取疏干煤系上覆含水层开采时，若疏干含水 层接受地表水补给时，还应筑坝拦截周边地表 径流来水，及时排出上覆地面降雨汇水；当疏 干含水层接受侧向径流补给时，应在开采区域 外采取施工集水井抽水或施工帷幕墙等截水措 施。
5、未封闭的钻孔，孔口应高出当地 最高洪水位，并加盖；报废的井筒和 钻孔应采用粘土、水泥等隔水材料进 行充填封闭。
1.3 淮南矿区地表水防治情况
• 淮南矿业集团所属煤矿因开采深、煤系上覆沉 积巨厚松散层，按规定严格留设了防隔水煤柱， 受地表水的威胁较小。 • 主要是谢一、新庄孜、李嘴孜矿受小煤矿透水 波及威胁。由于小煤矿开采浅，浅部防隔水煤 柱遭受了不同程度的破坏，且部分小煤矿井口 低于当地历史最高洪水位标高，已关闭的煤矿 井筒充填不实，存在着导透地表水体的可能， 一旦小煤矿导透地表水体，除淹没自身外，将 威胁大矿安全。
2、如何合理留设防水煤岩柱尺寸
• 一个矿井防水煤岩柱的留设一般在矿井初步设计 中进行了确定，但在编制矿井初步设计中，由于 受勘探程度低、资料有限的制约，为安全起见， 设计编制中往往确定的防水煤岩柱尺寸均偏大， 矿井投产后如果一直按其尺寸留设，将造成大量 的煤炭资源被呆滞。鉴于这种情况，在矿井投产 后的初期，即应对井田区水体下开采地质、水文 地质与工程地质条件进行分析研究，确定水体采 动等级，合理留设防水煤岩柱尺寸。
第三节、煤层底板灰岩岩溶水害 防治
3.1 底板灰岩水害事故
• 淮南老区1978年以前发生对生产有影响的A 组煤层底板灰岩出（突）水28次，其中最 大的一次1977年10月14日的谢一矿33113工 作面出水，瞬时出水量1002m3/h，稳定水 量772 m3/h，造成33采区和三水平被淹。
• 淮南矿区A组煤距底板石炭系灰岩含水层（组） 一般约16～20m，开采该组煤也受到底板灰岩 水的威胁。 • 截止目前，淮河以南老区A组煤最大开采深度 已达-850m，其中李一、谢一矿达到-660m， 新庄孜矿达到-850m，李嘴孜矿东部倾斜地层 达到-440m，西部急倾斜地层达到-250m； 1981年以来安全采出A组煤约3100万吨。 • 潘谢新区的潘二、潘北、张集矿A组煤，目前 正在开拓，潘北矿首采面于2012年5月份贯通， 具备了安全回采条件。