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摘要：为了有效预防老空水对矿井的威胁，分析了来自4个方向补给水源的空间位置、积水范围、积水量、水位标高、导水通道及危害程度，分别采取充填碾压地表裂隙、疏通加固河床、疏通井下二水平一4煤挡水墙等技术措施，并在易受水害威胁区进行打钻疏放，防止了水害事故的发生，实现了矿井的安全生产。
关键词：采空区；老空水；防治水
中图分类号：TU57+2
一、矿井概况
郭庄井位于河南省汝州市寄料镇境内，矿井隶属中国平煤神马能源化工集团有限责任公司梨园矿。矿井始建于1970年，设计生产能力30万吨/年，2006年核定生产能力39万吨/年。
矿区井田面积4.498平方公里，井田南部与已报废的胜利煤矿相邻，西部与郭庄井已报废采空区相邻，北部与梨园矿赵庄井（已报废）相邻，二水平采区与寄料镇红旗煤矿相邻。煤系地层总厚度596米，含可采及局部可采煤层5层，煤层总厚度13.97米，煤层开采顺序由上到下依次为：五1、四2、二2、二1、一4，其中五1、四2、二2、一4煤层已开采结束，现开采煤层为二1、煤层。矿井开拓方式为斜井多水平开拓，共分两个水平，其中一水平已开采结束，二水平下山采区为矿井最后的生产采区。
二、水源分析
1、含水层水
郭庄井现生产采区为二水平下山采区，采区四周为断层所切割形成自然边界，开采煤层赋存在一个狭长的地堑内，主采煤层由上而下依次为：二2、二1、一4煤层，最大采深540米。二2、二1煤层顶板为砂岩和泥岩，底板均为泥岩，厚度小，分布不均，裂隙不发育、含水性差。一4煤顶板为太原组上段燧石灰岩，结构致密坚硬，被方解石脉充填，平均厚度5米。根据二水平下山采区二2-31010、二2-31030石门及一4煤泄水巷揭露情况分析，岩溶裂隙不发育，含水性差，储水能力小，对煤层开采无影响。一4煤底板为泥岩，距其下部的寒武系白云质灰岩含水层27米，白云质灰岩含水层厚度59米，寒武系灰岩顶部与太原组下段灰岩之间的铝土泥岩，部分夹泥岩，隔水良好，赋存稳定，称为“压盖隔水层”，厚度为1.50～22.01m，平均6.41m。寒武系灰岩顶部的风化裂隙大部被铝土泥岩、泥岩充填，起到了一定的隔水作用。2005年6月根据二水平下山采区—150水平大巷施工的水文观测孔（孔深86.5米）揭露情况，其最大水压为0.06MPa，流量0.5m3/h，2006年底该孔水位下降至—150水平以下已不带压，因此底板水对矿井生产已没有威胁。
2、断层水
郭庄井现生产的二水平下山采区四周为断层所切割，其中含水断层分别为F47和F36断层。
F36正断层：位于井田最南部，落差50米，郭庄井位于断层上盘，对盘与郭庄矿相对应的地层为寒武纪灰岩，属原胜利矿井田（已闭坑），郭庄井在+20标高揭露该断层时初期涌水量30m3/h，后逐渐干涸对生产已没有威胁。
F47正断层：位于黄连树井田北部，走向北750东，倾向南东，倾角500，落差30—40米，断层在井田内横贯全区，对黄连树井田的开采有重大影响，对该区煤层开采的连续性、对四2煤层直接顶板的隔水性起破坏作用，在黄连树井田开采过程中，布置在靠近F47断层的四2-21090工作面，溜子巷已揭露该断层，涌水量30m3/h，涌水量稳定，该水目前经排水管路流向二水平下山采区大巷。
3、老空水、小煤矿水
具备积水可能的老空区主要为二水平井底大巷已开采的二2、二1、一4煤层采空区以及原从井田内划分出去的小煤矿采空区。
其中以一4煤老空水为主，涌水量在200～350m3/h之间。涌水量较大。郭庄井受小煤矿水的影响主要有附近的高皇矿和红旗矿，属井田小煤矿越层越界开采影响，其积水可能渗入二水平大巷，导致矿井汛期二水平大巷涌水量增大，给二水平的排水工作造成巨大压力，同时也影响安全生产。
4、地表河水
受矿井采动影响，井田范围内部分地面地表出现裂隙，地表河水通过采动裂隙进入采空区内而流入二水平大巷，是造成二水平大巷涌水量增大的另一方面原因，其涌出量与地表河床过水面积成正比。涌水量的增大时间从河床过水以后48h左右开始，地表河水会造成大巷帮顶淋水严重，对矿井的安全生产已构成威胁。
以上分析表明：老空水、小煤矿水、地表河水涌入是该矿井亟待解决的问题。
三、水害防治措施
从井田内梨园河治理入手，井上下两方面治理，通过“防、堵、疏、排、截”综合措施，达到排除水患目的。
地面主要是梨园河及附近地表裂隙的治理，通过疏通河床，加固河堤，充填地表裂隙，对河床及地表的煤层露头地段充填、辗压并进行水泥灌浆处理，杜绝地表河水的下渗，防止了老空水二次积聚的可能。
井下方面：一是疏通二水平一4煤挡水墙内安装的排水管路，加大排水力度，彻底解决老空水对二水平运输大巷的威胁，实现对老空水的可控可防。二是对大巷顶板淋水地段U型钢支架进行加固联锁，防止因压力增大而造成冒顶事故的发生。三是在二水平大巷、皮带巷查清老空水积水范围，进行老空水探放，从根本上杜绝了水害事故的发生。
1、具体施工方案
（1）河床治理方案
在梨园河高庙桥以下至王庄桥1.5公里河段对二2煤层露头、四2煤层露头的采用黄土充填，水泥灌浆，铲车辗压的方式进行处理。小郭庄附近淤积区域进行清挖、摊平，对王庄附近损坏的河堤进行加宽加厚，减免了河水汛期对矿井的威胁。
（2）裂隙治理方案
对小郭庄、王庄附近采空区出现的3条裂隙，用黄土进行碾压和充填， 汛期可能出现积水地段进行清挖和改道。
（3）一4煤挡水墙疏通方案
采用专用疏放水设备不定期的对二水平一4煤挡水墙安装的排水管路进行疏通排放，保证排水管路的正常排水，防止因排水管路堵塞而造成老空水积聚现象的发生。
（4）二水平车场探放水方案
对二水平大巷淋水地段实施探放水作业，使二水平大巷淋水量减少，对老空水进行了有效疏放，消除了对二水平大巷威胁。
（5）二水平皮带运输巷探放水方案
根据红旗矿有关资料，该矿在二水平皮带运输巷下山右侧曾有采掘活动，通过在一4煤层布置钻孔3个，钻探56米，成功钻探到小煤矿老空水，通过疏放，减小了对二水平皮带运输巷的压力和威胁。
2、安全保障体系
鉴于防治老空水的复杂性，必须建立完善的安全保障体系。①建立健全水害防治机构；②配备专门的水害防技术人员和物探人员；③依靠科技进步，配备先进的钻机、钻具和物探设备；④完善矿井防治水有关管理制度，每年编制年度防治水计划和中长期防治水规划，做到心中有数；⑤由总工程师每月定期组织召开矿井防治水月度分析例会，根据月度采掘计划逐头逐面进行水害分析，地测部门根据分析结果下发月度水害分析预报，各区队根据预报结果制订相应措施，安监科负责跟踪监督落实；⑥加强培训，让各级管理人员和井下操作人员懂得各种水害类型的突水征兆及自救互救知识。
四、应用效果
1、通对梨园河及附近地表裂隙的治理，地面梨园河不仅得到了疏通，还对河床进行了加固，裂隙的填充，很大程度上减少了地表水下渗对矿井安全生产的威胁。2012年汛期矿井涌水量一直稳定在280 m3/h左右，较往年汛期1100 m3/h的涌水量减少了820m3/h，累计汛期减少排水量1770000m3，节约排水费用200多万元。
2、通过井下对一4煤挡水墙排水管路的疏通及加大排水力度，又彻底解决老空水对二水平运输大巷的威胁。对大巷顶板淋水地段U型钢支架进行加固联锁，防止因压力增大而造成冒顶事故的发生。在二水平大巷、皮带巷查清老空水积水范围，进行老空水探放工程，实现对老空水的可控可防，从根本上杜绝了水害事故的发生。
五、结论
针对梨园矿郭庄井井田内地表河水和小煤矿水易渗入矿井老空区的实际情况，通过充填碾压地表裂隙、疏通加固河床、疏通井下二水平一4煤挡水墙等技术措施，并对易受水害威胁区进行打钻疏放，防止了水害事故的发生，實现了矿井的安全生产，经济社会效益显著。
关键词：采空区；老空水；防治水
中图分类号：TU57+2
一、矿井概况
郭庄井位于河南省汝州市寄料镇境内，矿井隶属中国平煤神马能源化工集团有限责任公司梨园矿。矿井始建于1970年，设计生产能力30万吨/年，2006年核定生产能力39万吨/年。
矿区井田面积4.498平方公里，井田南部与已报废的胜利煤矿相邻，西部与郭庄井已报废采空区相邻，北部与梨园矿赵庄井（已报废）相邻，二水平采区与寄料镇红旗煤矿相邻。煤系地层总厚度596米，含可采及局部可采煤层5层，煤层总厚度13.97米，煤层开采顺序由上到下依次为：五1、四2、二2、二1、一4，其中五1、四2、二2、一4煤层已开采结束，现开采煤层为二1、煤层。矿井开拓方式为斜井多水平开拓，共分两个水平，其中一水平已开采结束，二水平下山采区为矿井最后的生产采区。
二、水源分析
1、含水层水
郭庄井现生产采区为二水平下山采区，采区四周为断层所切割形成自然边界，开采煤层赋存在一个狭长的地堑内，主采煤层由上而下依次为：二2、二1、一4煤层，最大采深540米。二2、二1煤层顶板为砂岩和泥岩，底板均为泥岩，厚度小，分布不均，裂隙不发育、含水性差。一4煤顶板为太原组上段燧石灰岩，结构致密坚硬，被方解石脉充填，平均厚度5米。根据二水平下山采区二2-31010、二2-31030石门及一4煤泄水巷揭露情况分析，岩溶裂隙不发育，含水性差，储水能力小，对煤层开采无影响。一4煤底板为泥岩，距其下部的寒武系白云质灰岩含水层27米，白云质灰岩含水层厚度59米，寒武系灰岩顶部与太原组下段灰岩之间的铝土泥岩，部分夹泥岩，隔水良好，赋存稳定，称为“压盖隔水层”，厚度为1.50～22.01m，平均6.41m。寒武系灰岩顶部的风化裂隙大部被铝土泥岩、泥岩充填，起到了一定的隔水作用。2005年6月根据二水平下山采区—150水平大巷施工的水文观测孔（孔深86.5米）揭露情况，其最大水压为0.06MPa，流量0.5m3/h，2006年底该孔水位下降至—150水平以下已不带压，因此底板水对矿井生产已没有威胁。
2、断层水
郭庄井现生产的二水平下山采区四周为断层所切割，其中含水断层分别为F47和F36断层。
F36正断层：位于井田最南部，落差50米，郭庄井位于断层上盘，对盘与郭庄矿相对应的地层为寒武纪灰岩，属原胜利矿井田（已闭坑），郭庄井在+20标高揭露该断层时初期涌水量30m3/h，后逐渐干涸对生产已没有威胁。
F47正断层：位于黄连树井田北部，走向北750东，倾向南东，倾角500，落差30—40米，断层在井田内横贯全区，对黄连树井田的开采有重大影响，对该区煤层开采的连续性、对四2煤层直接顶板的隔水性起破坏作用，在黄连树井田开采过程中，布置在靠近F47断层的四2-21090工作面，溜子巷已揭露该断层，涌水量30m3/h，涌水量稳定，该水目前经排水管路流向二水平下山采区大巷。
3、老空水、小煤矿水
具备积水可能的老空区主要为二水平井底大巷已开采的二2、二1、一4煤层采空区以及原从井田内划分出去的小煤矿采空区。
其中以一4煤老空水为主，涌水量在200～350m3/h之间。涌水量较大。郭庄井受小煤矿水的影响主要有附近的高皇矿和红旗矿，属井田小煤矿越层越界开采影响，其积水可能渗入二水平大巷，导致矿井汛期二水平大巷涌水量增大，给二水平的排水工作造成巨大压力，同时也影响安全生产。
4、地表河水
受矿井采动影响，井田范围内部分地面地表出现裂隙，地表河水通过采动裂隙进入采空区内而流入二水平大巷，是造成二水平大巷涌水量增大的另一方面原因，其涌出量与地表河床过水面积成正比。涌水量的增大时间从河床过水以后48h左右开始，地表河水会造成大巷帮顶淋水严重，对矿井的安全生产已构成威胁。
以上分析表明：老空水、小煤矿水、地表河水涌入是该矿井亟待解决的问题。
三、水害防治措施
从井田内梨园河治理入手，井上下两方面治理，通过“防、堵、疏、排、截”综合措施，达到排除水患目的。
地面主要是梨园河及附近地表裂隙的治理，通过疏通河床，加固河堤，充填地表裂隙，对河床及地表的煤层露头地段充填、辗压并进行水泥灌浆处理，杜绝地表河水的下渗，防止了老空水二次积聚的可能。
井下方面：一是疏通二水平一4煤挡水墙内安装的排水管路，加大排水力度，彻底解决老空水对二水平运输大巷的威胁，实现对老空水的可控可防。二是对大巷顶板淋水地段U型钢支架进行加固联锁，防止因压力增大而造成冒顶事故的发生。三是在二水平大巷、皮带巷查清老空水积水范围，进行老空水探放，从根本上杜绝了水害事故的发生。
1、具体施工方案
（1）河床治理方案
在梨园河高庙桥以下至王庄桥1.5公里河段对二2煤层露头、四2煤层露头的采用黄土充填，水泥灌浆，铲车辗压的方式进行处理。小郭庄附近淤积区域进行清挖、摊平，对王庄附近损坏的河堤进行加宽加厚，减免了河水汛期对矿井的威胁。
（2）裂隙治理方案
对小郭庄、王庄附近采空区出现的3条裂隙，用黄土进行碾压和充填， 汛期可能出现积水地段进行清挖和改道。
（3）一4煤挡水墙疏通方案
采用专用疏放水设备不定期的对二水平一4煤挡水墙安装的排水管路进行疏通排放，保证排水管路的正常排水，防止因排水管路堵塞而造成老空水积聚现象的发生。
（4）二水平车场探放水方案
对二水平大巷淋水地段实施探放水作业，使二水平大巷淋水量减少，对老空水进行了有效疏放，消除了对二水平大巷威胁。
（5）二水平皮带运输巷探放水方案
根据红旗矿有关资料，该矿在二水平皮带运输巷下山右侧曾有采掘活动，通过在一4煤层布置钻孔3个，钻探56米，成功钻探到小煤矿老空水，通过疏放，减小了对二水平皮带运输巷的压力和威胁。
2、安全保障体系
鉴于防治老空水的复杂性，必须建立完善的安全保障体系。①建立健全水害防治机构；②配备专门的水害防技术人员和物探人员；③依靠科技进步，配备先进的钻机、钻具和物探设备；④完善矿井防治水有关管理制度，每年编制年度防治水计划和中长期防治水规划，做到心中有数；⑤由总工程师每月定期组织召开矿井防治水月度分析例会，根据月度采掘计划逐头逐面进行水害分析，地测部门根据分析结果下发月度水害分析预报，各区队根据预报结果制订相应措施，安监科负责跟踪监督落实；⑥加强培训，让各级管理人员和井下操作人员懂得各种水害类型的突水征兆及自救互救知识。
四、应用效果
1、通对梨园河及附近地表裂隙的治理，地面梨园河不仅得到了疏通，还对河床进行了加固，裂隙的填充，很大程度上减少了地表水下渗对矿井安全生产的威胁。2012年汛期矿井涌水量一直稳定在280 m3/h左右，较往年汛期1100 m3/h的涌水量减少了820m3/h，累计汛期减少排水量1770000m3，节约排水费用200多万元。
2、通过井下对一4煤挡水墙排水管路的疏通及加大排水力度，又彻底解决老空水对二水平运输大巷的威胁。对大巷顶板淋水地段U型钢支架进行加固联锁，防止因压力增大而造成冒顶事故的发生。在二水平大巷、皮带巷查清老空水积水范围，进行老空水探放工程，实现对老空水的可控可防，从根本上杜绝了水害事故的发生。
五、结论
针对梨园矿郭庄井井田内地表河水和小煤矿水易渗入矿井老空区的实际情况，通过充填碾压地表裂隙、疏通加固河床、疏通井下二水平一4煤挡水墙等技术措施，并对易受水害威胁区进行打钻疏放，防止了水害事故的发生，實现了矿井的安全生产，经济社会效益显著。