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1、老空老窑水害1 前言我国煤矿开采历史悠久，许多矿区浅部都有废弃的采空区及小煤 窑，这些废弃的采空区及小煤窑积水后便形成老空（窑）水，这些老 空（窑）水对煤矿安全生产威胁很大。据国家煤矿安全监察局统计资 料，2005 年全国煤矿共发生水害事故 109 起、死亡 605 人，其中一 次死亡 3-9 人水害事故33起、死亡158人；一次死亡10 人以上特大 水害事故13 起、死亡360 人；一次死亡3 人以上重特大水害事故48 起中，属老空（窑）透水42起。2006 年全国煤矿共发生水害事故99 起、死亡417 人，其中一次死亡3-9人水害事故40起、死亡213人； 一次死亡 10 人以上特大水害事
2、故 5 起、死亡 124 人；一次死亡 3 人 以上重特大水害事故45 起中，属老空（窑）透水36起。而2007年 全国煤矿发生水害事故63起，死亡255人，而31 起较大以上水害事 故中，属老空（窑）透水29 起，死亡186 人。在 2000-2006年发生 的 61 起特大水害事故中，按水害类型划分，其发生数量及死亡人数 分别占总事故及总死亡人数的比例为：属老空（窑）透水 48 起，死 亡 929 人，占 78.7%和 77.7%；属岩溶裂隙水害 9 起，死亡 185 人， 占 14.8%和 15.5%；属地表水害4 起，死亡81 人，占6.5%和 6.8%（表 2-1）。由此可以看出，近
3、年来我国煤矿水害事故透水水源主要是老空 （窑）水，因此防范老空（窑）水仍然是当前最重要的防治水任务22,23。表2-1 2000-2006年全国煤矿死亡10人以上水害事故统计表时间10人以上水害事故起数10人以上老空（窑）水害事故起数所占比例2000 年55100%2001 年10990%2002 年9889%2003 年151067%2004 年6467%2005 年161169%2006 年77100%2 老空（窑）水充水特征积存在煤层采空区及废弃井巷中的水，尤其是年代久远缺乏足够 资料的老空（窑）积水，是煤矿生产中最危险的水患之一。虽然老空 窑）水一般存储量较少，只有几十或成百上千立方米
4、，但一旦意外 接近而突然溃出，往往造成人身伤亡并摧毁溃水所流经的井巷工程， 造成巨大的经济损失。老空（窑）水的充水特征如下：（1）老空（窑）水积存于生产、开拓水平以上，以静储量为主且 储量与采空区分布范围有关；虽然水量不很大，一般不致于造成淹井 事故，但水量集中，来势凶猛，一旦揭露，就会以“有压管道流”的 形式突然溃出，迅猛异常，具有很大的冲击力和破坏力，对人身安全 危害极大。（2）老空（窑）积水区的空间位置一般都很隐蔽，形状很不规则， 深度和层位不一，大小各异，既有连成一片，较易探明的较大积水区； 也有深入腹地孤立存在，很难用钻探查找的较小积水区。老空（窑） 积水区的位置、深度不易准确确定。
5、（3）有的老空（窑）积水补给缺乏，是一坑死水，有的可以得到 大气降水的补给，并以泉的形式排泄，有的相邻老空（窑）中的水可 能相互连通。没有补给水源的老空（窑）水，短期内即可排干，但当 老空（窑）水突然溃入矿井，而且与地表水连通或者因暴雨大量雨水 注入老空（窑）渗入井下时，则可能造成淹井事故。如湖南马田煤矿 高泉矿井，因老窑积水突然溃入造成淹井事故。（4）由于老空（窑）中煤层及顶底板岩层中黄铁矿的氧化作用， 老空（窑）水可以形成酸性的强腐蚀性水，对矿山设备破坏甚大，特 别是那些顶底板碳酸盐岩类较少而以砂页岩为主，交替循环条件较差 的老空（窑）水更易形成强酸性地下水，并含有大量H2S气体。老空2窑
6、）水的化学成分很复杂，主要取决于老空（窑）水的补给、排泄 条件，老空（窑）的深度，老空（窑）所开采的煤层的煤质及顶底板 岩性和气候条件。老空（窑）水之所以呈酸性，一般均为黄铁矿氧化 所致。在煤层开采以前，处于还原条件下的黄铁矿，是比较稳定的矿 物，但是煤层开采后，在老空（窑）中，这些黄铁矿将会遇到溶有氧 气的水，从而使黄铁矿被氧化，而且老空（窑）水的氧化条件不同， 黄铁矿氧化的结果也不同。这种水质特征可以作为突水后判断水源的 一个重要标志24，25。（5）老空（窑）水除了突然溃入矿井外，在接近老空（窑）时， 老空（窑）水也会以淋水、渗水、滴水等形式进入矿井26。3 老空（窑）水防治老空（窑）积
7、水隐患，不仅地方小煤矿多的矿井存在，而且在国 有大型煤矿自采自掘的废巷老塘，由于种种原因在本该无水的地点也 意外积存了或多或少的水体，它们意外的溃出也会伤人毁物。因此， 对于所有地下开采的矿井，不分东南西北不同地域和水文地质条件的 异同，均会遇到老空（窑）水害问题。实践经验和教训表明，老空（窑）积水的主要防治对策就是严格 执行探放水制度以根除水患。在特定条件下可先隔后放，如老空（窑） 水与地表水体或强充水含水层存在密切的水力联系，探放后可能给矿 区带来长期的排水负担和相应的突水危险时，则可先行隔离，留待矿 井后期处理，但隔离煤柱留设必须绝对可靠，煤层顶底板岩层为隔水 层，不会出现沿煤层顶底板岩
8、层的裂隙水绕流问题。防治老空（窑）水要解决好以下方面的问题：3.1克服麻痹侥幸心理，避免疏忽大意由于老空（窑）水的分布规律不易掌握，又有突然溃出的特点， 如果没有防范意识及措施，原本简单处理可以解决的问题也会酿成惨 痛的水害事故。因此，必须采取严肃慎重和一丝不苟的工作态度，坚 持“全面分析，逐头逐面排查，多找疑点，有疑必探”的基本原则。 老空（窑）水害严重矿区的防治经验是：（1）探放水工作必须专门设备、专人负责、专题培训；（2）坚持有疑必探，没有把握的采掘工程必须进行探水，如探 水工作影响了采掘工程，可采取其他补救措施，但决不能放松探放水；（3）老窑积水水体小、水量小也不可大意，应严格按照规章
9、制 度施工，疏水后或者采取其他措施后方可生产27。3.2老空（窑）水调查老空（窑）水的调查，一定要全面，严肃认真，深入细致，记录 要清楚，并且要反复分析核实，判别可靠程度，指出疑点和问题。许 多实例说明，老空（窑）水的调查有多少线索尽量访问多少，并且要 询问清楚被访对象在现场的起止年月，当时的工种和现场情况，以便 仔细分析和相互对证。对于老图纸，一定要注意核定成图或填图的截 止时间，要充分估计有关误差。即使资料被认为是相当可靠，使用时 也要随时警惕，不能绝对化。一般说，老空（窑）水调查时，要特别 注意以下几点：（1）井口的确切位置、井深和开采层别。有无“窝口”或“暗 井”、“反上（下）山石门或
10、穿层石门”、因断层对接原因而开采相 邻的其他煤层等，要防止“张冠李戴”把井位弄错。（2）煤厚和煤层特征，确切判定实际开采层别，防止把老空（窑） 水圈错层。并要分析了解丢顶煤、撇底台或分层开采情况。（3）井巷开拓方向，前进距离，确定开采范围，画出示意图， 作出详细记录，说明分析审核意见，指出不清楚的疑点，引起利用资 料者的注意。（4）积水量和水位标高，老窑之间或同一老窑各片积水之间隔 水煤柱的宽度及上下层的重叠情况。（5）积水区与上下煤层充水含水层之间的关系，与地表建筑物 及河沟洼地之间的关系，断层及岩浆岩分布和积水被切割位移情况 等。（6）积水区区域的正常涌水量、最大涌水量、补给水源和水质情况
11、等28。3.3认真分析应用老空（窑）水调查资料缺乏老空（窑）和地方小煤矿开采的积水范围原始资料或者测绘 资料，是老空（窑）水防治难度大且易于发生水害的主要原因。即使 是自采自掘有准确测绘资料的国有矿山的老塘废巷积水，也存在巷道 长度记录不准、漏记小盲洞、意外冒顶阻水、下层采动沉陷重新积水 等情况。因此，系统分析和正确使用老空（窑）水的调查资料，是老 空（窑）水害事故防治的一个重要关键环节。当前，不论大井、小井，只要地下掘进采煤，就必须要求积累准 确系统的测绘资料，并做好校对审核工作，标明填图测绘日期，长期 存档保管，这是治理此类水害事故的基础，必须引起各级煤矿生产管 理部门的高度重视，把它作为
12、一项安全战略措施来抓，防止忽视“准 确测绘填图”而遗留后患。依据老空（窑）水调查资料，慎重确定“三线”并明确标定在有 关图纸上。必须依据资料的可靠程度，本着“留有余地，以防万一” 的原则，在有关图纸上圈出积水线，积水线外推 50m-150m 划定探水 线，采掘工程进入探水线必须超前探水，对于大片积水区，必要时还 要沿探水线外推50m-100m，作为警戒线。采掘工程进入警戒线，必 须向不同方向打警戒性探孔，初步控制层位、构造和积水的可能性。 对于有测绘资料作依据的积水区，也要划定积水线，外推30m-60m圈 出探水线。上述资料和“三线”，如同水文地质勘探资料，要经过逐 级审定，然后作为老空（窑）
13、水防治的依据。但即使有了资料和“三线”分布图，应用时仍要随时警惕，不能 绝对化、盲目自信，而要根据现场的新情况，及时重新分析判断或补 充调查29。3.4制订合理有效的老空（窑）水防治对策老空（窑）和地方矿井多的复杂矿区，分管安全的领导和技术负 责人要用相当的精力来千方百计地了解掌握本矿井周围的老空（窑） 积水分布情况、各片积水与本矿井各采区之间的隔离情况。要组织有 关人员编制有关图件，全盘安排开拓部署和采掘工程。简单地讲，老 空（窑）水的主要防治方法就是“探放”。但放与不放？何时探放？ 怎样探放？这些均是很值得探讨研究的课题，需要从安全生产的全局 出发，根据矿井和老空（窑）水的具体条件，权衡利
14、弊，作出战略性 决策和安排。具体包括以下几个方面：（1）当老空（窑）水与地表水、强充水含水层存在水力联系且 有较大的经常性补给水量时，采取“先隔后放”的策略，避开地表水 和强充水含水层的威胁，留待矿区后期处理，以减轻矿井长期的排水 负担。留设的防隔水煤柱要适当加大，绝对可靠，应防止绕流和渗漏， 并在整体开拓部署上创造后期合理回收煤炭资源的有利条件。（2）在必须采用探放水方法才能查明老空（窑）水条件的情况 下，应该清楚地意识到探放水的区域就是危险区域，因此，必须全盘 考虑设置水闸门（墙）、人员安全撤离通道和通向地面的两个以上安 全出口，考虑流水和排放瓦斯的具体路线与措施；加强和维护排水系 统，以
15、保证足够的排水能力；确定适当的放水量和放水时间，以避开 雨季和其他原因形成的矿井涌水高峰期；加强地面防洪、防止隐蔽古 井筒或采动裂隙突然塌陷溃水；预计地表可能出现的沉陷裂缝情况， 分析对建筑物的影响等。（3）因地制宜，提出科学合理、安全的探放水设计。井巷工程 和采区设计要从有利于探放水角度考虑，对水量大、水头高的积水区， 一定要设计采用隔离式的探放水措施，在专用的石门峒室、地面或井 下打穿层钻孔至积水区，利用专用疏水巷放水，把大部分积水放出、 水头降低之后，再沿煤层探放残留的小片积水。隔离式放水必须要有 足够的岩柱，有防止冲刷扩大和控制水量的具体措施，安装套管、水 门时，要根据水质情况制订防腐
16、措施。远探远放，是防止此类水害事 故的一个战略原则。采取积极措施做好探放老空（窑）水的工作是老空（窑）水防治的关 键环节，探放老空（窑）水必须遵循相关的探放水原则、必须做好探放 水工程设计、必须制定好探放老空（窑）水作业安全注意事项，并真正 抓好各项工作的落实。 探放水原则煤矿生产是地下作业，地质及水文地质条件错综复杂，由于早期 开采形成老空（窑）积水区，或地质构造因素及其它原因形成各种形式 的含水体。当采掘工作面遇到这些含水体时，往往导致矿井突水事故。 在很多情况下，由于受勘探手段和对客观认识能力的限制，对地下含 水条件的掌握还不是那么清楚，不能确保没有水害威胁，这样就需要 推断出水害威胁疑问区，并采取措施加以防范。多年来的实践经验证 明，“预测预报，有疑必探，先
