无煤柱沿空掘巷追排水防技术研究

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煤矿采空区透水事故是煤矿主要水害事故。据国家矿山安全监察局调查统计司发布的《2021年全国煤矿水害事故简要分析》［1］，仅2021年度，全国共发生水害事故12起(其中死亡事故5起，涉险事故7起)，死亡人数达50人，占全国煤矿事故死亡人数的28．1%。其中，2021年4月10日的新疆昌吉州呼图壁县白杨沟丰源煤矿重大老空透水事故，造成死亡21人的严重后果，老空水水害防治成为重中之重［2］。永煤公司所属矿井受老空水害影响因素较大［3-5］，其中永城矿区各生产矿井主要是矿井范围内采煤工作面回采后形成的采空区积水。采空区范围内积水分布情况、积水范围和水量均有动态分析监测，且建立有观测台账。在此基础上，针对采空区沿空下山掘进巷道，应用“无煤柱沿空掘巷追排水技术”代替传统的“集中疏放、底板巷超前疏放、循环限压疏放”等老空水防治技术，实现了老空水治理的本质安全，有效保障了企业老空水害治理“零透水”目标。

1无煤柱沿空掘巷追排水技术

1．1应用条件针对临近采空区分布清楚、采空区积水范围及水位等水文地质资料可靠、下山掘进巷道、临近采空区采动垮落稳定的实际情况，采用无煤柱沿空掘巷追排水技术，即下山设计巷道直接沿采空区边界不留设煤柱掘进，使采空区积水直接流至掘进工作面底板，随掘进进度直接排水并逐渐降低采空区水位［6］。

1．2技术优点采空区积水边界可见，实现老空水随掘随排、老空水位随排随降;不留设煤柱能够多回收煤炭资源，实现绿色开采，实现老空水害防治本质安全［7］。

2无煤柱沿空掘巷追排水技术应用实例

2．1工程应用永煤公司所属某矿12604运输巷紧邻12606采空区，其12606工作面动水量约8m3/h，从12608回风巷流出，采空区存在积水，积水面积约48110m2，水量28866m3，积水区边沿标高－496．0m，积水水位高差12．6m，最大水压0．126MPa。12604运输巷煤层左高右低，巷道掘进面右底板标高较采空区积水外沿高，巷道掘进时逐步揭露采空区积水，且老空区总体水量少，动态补给量小。在对老空区积水情况及在掘巷道煤层赋存情况充分分析的基础上，确定在12604运输巷掘进期间实施无煤柱沿空掘进追排水技术［8］。12604运输巷掘进到12606采空区积水外沿标高时，积水线标高为－496．0m，巷道采取边掘进边排水的措施，排水管路直接连接到掘进工作面，利用水泵直接排水，随着巷道掘进排水管路随之逐步延伸［9］。根据管路延伸的长度、巷道下山底板标高下落情况综合考虑，在巷道下落10m左右施工排水水仓，水仓标准长×宽×深=3m×1m×1．5m。待接力水仓排水能力配足后，随巷道掘进再逐步延伸排水管路和排水水泵，以确保巷道安全掘进及排水可靠。由此依次循环向前施工，具体施工如图1所示。根据巷道掘进、排水、老空区积水等情况综合考虑，制定掘进期间的安全技术措施:加强排水设备检修及维护工作，确保排水能力与掘进期间揭露老空区涌水量相匹配，并及时延伸排水管路和排水设备，循环施工接力水仓，确保排水可靠;加强巷道支护，尤其是靠近采空区侧巷道帮部支护;加强巷道靠近采空区侧底煤回收管理，确保采空区积水有效流出不堵塞;做好掘进工艺与排水系统完善、后巷标准化施工、胶带巷延伸等配套工程的衔接工作，确保循环高效掘进。

2．2应用效果及创新点12604运输巷沿空掘进期间共排放老空积水量27688m3(净水量26110m3)，疏放水量与预计水量吻合，且实现巷道快速高效掘进，水害“零”影响，为矿井生产接替提供有序保障。不同于传统的“集中疏放、底板巷超前疏放、循环限压疏放”等老空水害防治技术，无煤柱沿空掘进追排水技术实现了无探放、无老空积水水头危害，从根本上消除因探放老空水带来的安全隐患，在确保安全生产的同时，提高了掘进施工效率。(1)减少疏放水次数，提高安全效果。按照传统循环限压疏放水技术(图2)，12604运输巷于采空区之间留设6m煤柱方案掘进，12606老空区积水量28866m3，掘进面煤帮承受最大水压0．126MPa，12604运输巷掘进过程中需进行6次探放水，煤柱较小，探放水期间安全压力较大。采用无煤柱沿空掘进追排水技术，12604运输巷无煤柱沿空掘进无需施工各种钻探工程，避免了疏放水钻孔施工期间的安全隐患和风险，提高了对老空水水害的管控能力。(2)避免探放水施工，减少钻探工程量，提高掘进效率。留设6m煤柱沿空掘进方案需在12604运输巷掘进期间进行6次阶段探防水施工，共设计施工16个放水钻孔，累计耗时28．5d。新方案无煤柱掘进施工，不需施工放水钻孔，只对老空区来水进行抽排，对巷道掘进几乎无影响，提高了掘进效率。(3)不留设巷道与采空区间煤柱，多回收煤炭资源。按照原有工作面设计，12604运输巷与12606回风巷之间煤柱宽度约为6m，工作面的设计长度为1300m，煤层平均厚度为3．1m，采用无煤柱沿空掘巷可实现多回收煤炭资源3．55万t。按照每吨600元计算，多回收煤炭资源价值2130万元，平均每年增加效益约780万元。

3结语

无煤柱沿空掘进追排水技术已在永煤公司十余个工作面得到成功应用，实现了无探放、无老空积水水头危害，从根本上消除因探放老空水带来的安全隐患，既确保安全也提高了巷道掘进效率，同时能够提高煤炭资源回收率，经济效益显著。

参考文献(References):

［1］李少华，王云泽．“引避疏堵排五位一体”综合防治水技术研究［J］．能源与环保，2019，41(1):44-47，69．

［2］陈酩知，王超伟．豫西重力滑动构造顶板水害及评价模型［J］．能源与环保，2019，41(2):32-36．

作者:张胜军单位:永煤集团股份有限公司