山西省煤矿隐蔽致灾因素普查治理典型经验材料汇编.pdf

前言 煤矿隐蔽致灾因素普查治理是加强煤矿安全生产工作的一 项重要举措，是实现预防为主、源头治理的治本之策，是有效防 范各类灾害事故的根本途径。2021 年 9 月2022 年 6 月，全省 煤矿认真落实国家矿山安全监察局、省应急管理厅要求，深入开 展了煤矿隐蔽致灾因素普查治理工作，形成了典型经验和成果。 为充分发挥先进典型示范引领作用， 推进煤矿隐蔽致灾因素普查 治理常态化，提升煤矿灾害防治能力和安全保障能力，省应急管 理厅（地方煤矿安全监督管理局）向全省征集了煤矿隐蔽致灾因 素普查治理经验材料，经各市、县应急管理局和省属国有重点煤 炭集团公司积极组织编制并严格审核，报送了 53 篇典型经验材 料。现将典型经验汇编成册（排名不分先后） ，以资借鉴。 二二二年十一月 目录 山西焦煤集团煤矿隐蔽致灾因素普查治理技术应用与实践..........................................................1 西山煤电集团煤矿地表水害综合治理实践................................................................................12 霍州煤电集团汾源煤业隐蔽致灾因素治理经验底板注浆加固改造................................19 柳湾煤矿老空水治理工程应用........................................................................................................30 李雅庄煤矿断层超前注浆治理工程................................................................................................38 华阳新材料科技集团基于多方法融合的工作面透明化探测技术研究........................................44 华阳新材料科技集团被动源地震对主动源地震约束处理在采空区探测中的应用研究............53 新元六采区地应力地震预测方法的应用........................................................................................62 亮“两创三重”举措 强“共判共治”联动王庄煤矿隐蔽致灾因素普查治理经验......71 和善煤矿音频大地电磁法在断层导水性探测中的应用................................................................82 石泉煤业 X5 陷落柱地质结构特征及导水性研究..........................................................................89 寺河煤矿煤与瓦斯突出矿井隐蔽致灾因素调查和治理的研究与应用......................................101 晋能控股煤业集团奥灰水隐蔽致灾因素探测与治理经验..........................................................112 晋能控股煤业集团地煤大同公司综采工作面采空积水和补给水综合隐蔽致灾因素治理经验121 长平公司定向钻机疏放顶板含水层水治理经验..........................................................................129 赵庄煤业隐蔽致灾地质因素普查治理经验..................................................................................138 潞阳祥升煤业地表水隐蔽致灾因素分析与治理经验..................................................................151 大同市煤矿隐蔽致灾因素普查治理典型经验..............................................................................165 朔州市煤矿隐蔽致灾因素普查治理典型经验..............................................................................171 太原市煤矿隐蔽致灾因素普查治理典型经验资源整合矿井近距离煤层群老空水综合探 测技术的创新实践..........................................................................................................................176 龙泉煤矿地下水体隐蔽致灾因素治理..........................................................................................180 东河煤矿 2231 工作面隐蔽致灾因素普查与治理经验................................................................194 华阳新材料科技集团矿井钻孔瞬变电磁超前前向探测技术......................................................208 华阳新材料科技集团煤矿隐蔽致灾因素地震勘探现状与发展方向..........................................214 蒲县开拓煤业水害隐蔽致灾因素综合防治技术及经验..............................................................237 潞安矿区漳村矿隐蔽致灾因素综合调查及分析..........................................................................244 慈林山煤业隐蔽致灾因素的普查与防治经验..............................................................................251 夏店煤矿隐蔽致灾因素普查治理典型经验..............................................................................258 霍尔辛赫煤业隐蔽致灾因素普查治理典型经验.........................................................................266 马军峪煤焦公司矿山智能化建设和煤矿隐蔽致灾因素普查治理经验......................................274 浅谈阳辿煤业有限公司隐蔽致灾因素普查治理经验..................................................................282 沁源县煤矿隐蔽致灾因素普查及防治水经验..............................................................................300 襄垣县煤矿隐蔽致灾因素普查治理工作经验..............................................................................305 马堡煤业采空积水隐蔽致灾因素探测与治理经验......................................................................309 巍山矿构造区域带压开采隐蔽致灾因素探查与治理论述..........................................................317 忻州神达能源集团煤矿隐蔽致灾因素普查治理典型经验..........................................................328 荣康煤业奥灰水隐蔽致灾因素探测与治理经验材料..................................................................334 石丘煤业地裂缝、塌陷区隐蔽致灾因素探查与治理经验..........................................................345 晋普山煤业浅埋深煤层隐蔽致灾因素普查与治理经验..............................................................349 庄旺煤业 201 采区西北部隐蔽致灾探测与防治技术研究..........................................................361 固庄煤业15709工作面水害隐蔽致灾因素普查与治理经验材料....................................................368 荫营煤业防治水隐蔽致灾因素普查与治理经验..........................................................................381 晋能控股装备制造集团煤矿隐蔽致灾地质因素普查治理典型经验..........................................387 南阳煤业隐蔽致灾因素普查治理典型经验..................................................................................394 晟泰青洼煤业隐蔽致灾因素普查治理经验..................................................................................399 雄山煤炭集团浅析煤矿隐蔽致灾因素精准探测与灾害防控技术..............................................404 胡底煤业隐蔽致灾地质因素普查治理经验..................................................................................411 长治市煤矿隐蔽致灾地质因素普查之实践..................................................................................418 新建煤业隐蔽致灾因素普查典型经验确认采空积水异常区几点见解......................................426 新村煤业老空水隐蔽致灾因素探查与治理经验..........................................................................430 下合煤业隐蔽致灾因素普查治理经验..........................................................................................434 上党区开展煤矿补勘和隐蔽致灾检查工作情况..........................................................................444 三元煤业隐蔽致灾因素普查防治方法..........................................................................................450 1 煤矿隐蔽致灾因素普查治理技术应用与实践 山西焦煤集团山西焦煤集团 摘要摘要本文介绍了山西焦煤集团水害和瓦斯致灾因素普查治理体系， 叙述了山西焦煤集团在地表水、采空区积水、含水层水、断层水治理的成 功案例和瓦斯抽采技术与综合利用， 为其他煤矿隐蔽致灾因素普查治理提 供可借鉴经验。 关键词关键词隐蔽致灾因素；地表水；采空区积水；瓦斯抽采 山西焦煤集团公司现有煤矿 151 座，井田面积 2811 平方公里，保有 储量 254 亿吨。主要分布在山西省 9 个地市的 34 个县区。山西焦煤 151 座矿井中水文类型复杂矿井有 23 座， 煤与瓦斯突出矿井有 10 座， 高瓦斯 矿井有 23 座。 山西焦煤集团公司矿井分布范围广，涉及山西六个煤田十四个矿区， 水文地质单元有晋祠泉域、 郭庄泉域、 柳林泉域、 雷鸣寺泉域、 天桥泉域、 龙子祠泉域，水文地质条件复杂，煤矿隐蔽致灾因素呈多样化。 按照国家矿山安全监察局 关于全面开展煤矿隐蔽致灾因素普查治理 工作的通知 要求， 集团公司所有 114 座生产建设煤矿均开展了隐蔽致灾 因素普查治理工作， 并编制了隐蔽致灾因素普查报告。 重点对煤矿采空区， 废弃老窑（井筒） ，封闭不良钻孔，断层、裂隙、褶曲，陷落柱，瓦斯富 集区，冲击地压、导水裂缝带、地表水体、地下含水体、井下火区、古河 床冲刷带、 天窗不良地质体等方面进行普查， 开展了主要致灾因素治理工 作。 1.1.建立了隐蔽致灾因素普查治理管理体系建立了隐蔽致灾因素普查治理管理体系 山西焦煤在多年安全生产过程中， 已形成一整套安全管理和技术管理 2 体系， 特别是在水害和瓦斯隐蔽致灾因素普查治理方面， 形成了较为科学 的治理理念和工作方法，也取得了一些有效治理经验。 1.11.1 水害防治水害防治 坚持落实国家有关规定， 严格执行 “预测预报、 探掘分离、 有掘必探、 先探后掘、先治后采”原则和“探、防、堵、疏、排、截、监”综合防治 措施，并紧密结合焦煤集团水害防治类型多、区域差异大等特点，逐步形 成了具有自身特色的“二十四字”防治水工作原则、 “一矿一策”和“一 面一策”防治水工作理念，总结出了“有掘必探”与“水害隐患和重点防 治水工程”闭合管理、采掘两面防治水安全许可评价、冬春季地质灾害排 查等行之有效的基本抓法， 坚持定期开展防治水安全技术会诊、 对防治水 重点头面进行预警预报、 重点盯防等的具体工作方法， 确保集团公司防治 水安全管理长治久安。 1.21.2 瓦斯防治瓦斯防治 山西集团在瓦斯治理工作上牢固树立四个理念，即 “瓦斯超限就是 事故” 、 “只有打不到位的钻孔，没有抽不出的瓦斯” 、 “应抽尽抽，多措并 举” 、 “以抽保用，以用促抽” ；形成了一套完整的“1886”瓦斯综合治理 工作体系。提出了“安全全面反思、理念根本改变，瓦斯彻底治理，大打 安全生产翻身仗”瓦斯治理思路。引入采煤、采气一体化的先进思维，提 出时空联动的瓦斯治理思路， 即时间上打造采前、 采中、 采后全过程抽采， 空间上构建井上、 下联合立体抽采。 通过在瓦斯治理工作中十年的探索及 与科研院所、 专业单位合作研究， 逐步实现了瓦斯治理由局部治理向区域 治理、过程治理向超前治理、 “措施型”向“工程型”的三个战略性转变， 努力将瓦斯治理从“治的住”向“治的快、治的省”全面推进，最终达到 高瓦斯煤层在低瓦斯状态下开采。 2.2.夯实水文地质致灾因素普查与治理夯实水文地质致灾因素普查与治理 2.12.1 地表水治理地表水治理 由于历史原因， 山西焦煤所属煤矿及周边分布 4900 余个小煤窑井口， 3 而且开采了河床下部资源， 严重威胁矿井安全。 集团公司采取针对性措施 加强井田内及周边小煤矿管理，对地表小煤窑、废弃井筒、河流沟谷、煤 层露头、地表裂缝、塌陷坑和浅埋区开展定期巡视检查；及时组织地表踏 勘工作，利用冬季天气寒冷、地下与地表温度差异、地表有冒气结冰现象 或存雪的有利时机，对小窑废弃井筒、采空区、地表裂缝等地点容易快速 消融的特点， 抓住机遇； 对人工无法到达的地点应用无人机进行巡视检查， 发现问题及时安排工程治理；提前进行河道进行改造治理。 2.22.2 河道治理河道治理 图 1西铭矿冀家沟河道采用水泥毯方式治理前后 针对不同地质条件和采掘情况， 地表河道治理采用片石砌坝混凝土铺 底、柔性材料治理、涵洞（管）治理、钢筋混凝土整体硬化、地面注浆治 理等多种方式。采用柔性材料加防冲击坝，柔性材料选择土工布、强夯加 粘土铺底或水泥毯等， 主要用于河道下煤层部分开采的临时治理， 减少地 表水下渗； 强夯加粘土铺底用于防止小窑老空滞后塌陷灌井， 也可用于沟 谷宽缓、坡度较小的区域防渗治理。柔性材料可有效抵抗采动变形影响， 成本较低。 2.32.3 小窑井口封堵与塌陷坑填埋治理小窑井口封堵与塌陷坑填埋治理 小窑井口和采动塌陷坑是地表水进入矿井的主要通道， 为做好矿井范 围内及相邻小窑老空的精细化管理， 山西焦煤专门制定了小窑老空分级管 4 控办法，根据小窑老空对矿井安全生产的影响程度分为 A、B、C、D 四级， 对小窑老空实行分级管控，把巡查、治理重点放在河道附近小窑井口、沟 谷老空塌陷等对矿井威胁大的隐患点。对小窑井筒、大矿废弃井筒、采空 塌陷坑均实施工程治理，小窑井筒、大矿废弃井筒封堵工程执行煤矿防 治水细则第五十七条规定。 截止 2022 年 6 月，集团公司各矿共治理河道 82966 米，封堵小窑井 口 1362 个，治理塌陷坑 36 个，基本杜绝了地表洪水灌井隐患。 井筒名称充填前影像充填后影像 柳湾贺家 庄村西 主井 图 2柳湾小窑井筒治理前后对比 2.42.4 老空积水治理老空积水治理 2.4.1 山西焦煤汾孝矿区受老空水影响严重，工作中严格执行井上下 物探综合探查， 开掘工作面采用物探和钻探相结合的方法。 开采厚煤层且 受小煤矿威胁严重的矿井，采用“长、短探”相结合的探放水工艺，部分 工作面采取“物探钻探巷探化探”的综合探测手段。手段上应用钻孔 窥视仪、钻孔轨迹仪，引进长距离疏放水定向钻机，确保钻孔打到预定位 置、准确有效的探放水，彻底做到“放净” 。同时做好相关验收和采掘两 面防治水安全评价工作。 正帮煤业针对近距离上覆 9 号煤层破坏严重情况， 严格执行 “有掘必 探、先探后掘” 、 “探掘分离、审核确认”和“长、短探” 相结合制度， 坚持“长探控制大水，短探控制小水的水害预警”制度。在 11104 材料巷 5 掘进时，制定了专项探放水措施，在工作面扇形设计布置了 40 个钻孔， 累计钻孔深度 1460m。 放水期间钻孔最大放水量约为 125m/h，共计放水 约 13 万 m。 图 3钻孔布置图 2.4.22.4.2 利用探巷侦查实测利用探巷侦查实测 正帮煤业小窑积水通过施工 3 条探巷侦查主动排放。 在救护队配合下， 采取边侦查小窑巷道边排水的措施对 9 号煤岩庄小煤矿积水进行排放， 累 计实测小窑巷道约 10010m，侦查 9 号煤层破坏区面积 32.2 万 m 2，排水量 144.9 万 m 3，水位下降 38.8m。把被动探查变主动排水，有效提高了小窑 探放水工作效率。 图 4 正帮煤业井下小煤窑巷道实测图 2.52.5 应用井下钻孔测井技术探测积水情况应用井下钻孔测井技术探测积水情况 通过钻孔测井分析，解决了诸如采空区、地质构造、超前探测等方面 的技术问题。 利用测井分析确定了钻孔的偏移方向和终孔位置， 为下一步 打钻指明了方向，如对贺西矿超前探测钻孔进行测井分析，确定了钻孔 6 的偏移方向和终孔位置；通过测井分析确定了采空区范围；对正旺煤业 101 工作面切眼 94m 处钻孔进行测井分析， 确定了上覆 9 号煤采空区范围， 通过测井分析确定了钻孔出水层位， 为探放水工作提供了指导性意见； 对 灵北煤矿 5904 轨道巷 G24 导线点前 108m 迎头钻孔测井分析， 确定了钻孔 出水层位。 图 5 钻孔测井视频 2021 年山西焦煤集团所属煤矿施工超前探测钻孔 41517 个，钻探进 尺 300.5 万米；疏放水钻孔 3989 个，探放水钻探进尺 246109.7 米，探放 水量 620.5 万 m 3；超前物探7553 次；水质化验1341 次，确保了安全 生产。 2.62.6 地下含水层治理地下含水层治理 针对奥灰水威胁严重的双柳矿、两渡矿、紫晟煤业、辛置矿、汾源煤 业、 凌志达煤业等煤矿， 加强构造导水性探测， 推广奥灰地表区域治理 （目 前正在汾源煤业进行试点） ， 应用矿井水监测预警系统实时监控矿井水害。 汾源煤业目前全力推进以地面区域治理为主， 井下辅助验证为辅的方 法开展安全绿色保水开采工程。工程共设计 3 个主孔，46 个分支孔，钻 探进尺 31658m，注浆 14.48 万吨；重点对奥灰含水层顶部 30m 进行注浆 改造，消除底板承压水隐患，做到安全绿色保水开采。汾源煤业地面区域 治理工程（一期）对矿井二采区北翼 4 个工作面进行区域注浆，设计钻孔 18 个，进尺 12675m，水泥注浆量 61454 吨；截止目前 1-14 号钻孔已施工 完成；工程累计施工进尺 1789.17m，累计注浆量 16462 吨。 7 图 6汾源煤业地面注浆奥灰水工程平面图 2.72.7 构造导水通道的治理构造导水通道的治理 李雅庄矿 F2 正断层位于井田中西部，井田内断层总长 4920m，断层 走向 NE，倾向 NW，落差 3560 m，倾角 70。巷道穿过该断层前，巷道 顶板标高390m，奥灰水带压值 0.65Mpa。开掘巷道通过大型断层，存断 层破碎带导水风险。治理方案如下1）利用五采区地面二维地震勘探资 料数据，预判五采区大巷揭露位置。2）实施超前钻探验证工作。根据井 巷瞬变电磁法物探成果，设计探测钻孔，收集分析钻孔涌水情况、岩屑， 分析出断层破碎带位于掘进前方 30m 位置。 在五采区左回风巷迎头采用直 流电法进行超前探测，发现一处明显的低阻异常区，异常区位于迎头前 36-72m，影响范围约 36m。3）大巷超前帷幕注浆。鉴于断层导水的特性， 为确保大巷安全通过， 决定对断层破碎带影响区域超前帷幕注浆， 从巷道 周围封堵裂隙，加固围岩。目前五采区皮带巷顺利通过 F2 断层破碎带， 破碎带无明显涌水现象。 8 图 7李雅庄五采区左回风巷直流电法探测成果图 3.3.多种方式治理瓦斯致灾因素多种方式治理瓦斯致灾因素 3.13.1 形成了瓦斯抽采技术体系形成了瓦斯抽采技术体系 3.1.13.1.1 总结出总结出““33N33N””瓦斯治理模式瓦斯治理模式 通过瓦斯治理探索攻坚， 集团公司瓦斯治理水平不断提高， 具体表现 为“三升一降” ，即瓦斯抽采量、瓦斯钻孔进尺量、瓦斯利用率大幅提升， 瓦斯超限次数大幅下降。高、突矿井吨煤瓦斯治理费用提高到 37.5 元， 每立方瓦斯投入治理费用达到 2.45 元（不含地面钻井投入费用） 。 在瓦斯治理过程中，总结归纳出“三区联动”指导 ，三种核心方法 支撑，多种措施综合保障，简而言之为“33N”瓦斯治理模式。 图 8“33N”瓦斯治理模式 3.1.23.1.2 采用五项先进技术治理瓦斯采用五项先进技术治理瓦斯 即可控冲击波增透技术、地面多分支水平井对接钻孔瓦斯抽采技术、 9 高位走向大孔径长钻孔群抽采技术、 大直径采空区钻孔替代联络巷埋管抽 采技术、新型“堵-注-排”封孔工艺等有效提高了瓦斯抽采效果。 3.23.2 对瓦斯进行综合利用对瓦斯进行综合利用 山西焦煤集团本着治理煤矿瓦斯、 开发清洁能源的理念和 “以用促抽、 以抽保用”的原则，加大瓦斯综合利用的力度。以“分质利用，效率优先” 为根本宗旨， 根据瓦斯浓度高低， 确定瓦斯综合利用方法及项目工艺技术 路线，实现瓦斯资源的充分利用。 图 9 瓦斯梯级利用示意图 煤矿瓦斯利用分为两大部分煤矿瓦斯利用分为两大部分 地面钻井抽采煤层气利用 主要与晋煤蓝焰煤层气公司、 中联煤层气 等公司合作开发利用，在古交、离柳、左权、乡宁四个主要矿区开展地面 钻井预抽煤层瓦斯工作，累计施工地面钻井 2123 口，其中压裂 1616 口， 投运 1490 口，年产气量在 3.4 亿 m 3；一部分作为压缩天然气和管道燃气 用于汽车燃用和城市居民民用， 另一部分经 20MPa 压缩后， 装入运输槽车 实现销售（经公路运输至太原市各汽车加气站，作为汽车清洁燃料） ，年 供气量为 1000 万 m 3。还有管道煤层气通过集输管网输送至下游企业管路 实现销售，年供气量为 2.9 亿 m 3。地面煤层气利用率在 90左右。 井下瓦斯抽采利用由集团公司负责利用和管理，年抽采瓦斯量 5 10 亿 m 3。主要利用途径有瓦斯发电站、瓦斯锅炉，还有乏风氧化处理项目。 山西焦煤共建成瓦斯发电站 12 座，装机容量 123.32MW，年发电量 4.8 亿 度，年利用瓦斯量为 1.5 亿 m 3。建有瓦斯锅炉燃烧供热利用项目 3 个，装 机容量 98t/h，年利用瓦斯量为 2000 万 m 3。建有东曲矿羊圈港风井乏风 氧化利用、 屯兰矿石家河风井乏风氧化利用、 双柳矿回风井乏风氧化利用 项目，年利用瓦斯量为 1295 万 m 3。 4.4.保证隐蔽致灾因素治理投入保证隐蔽致灾因素治理投入 2022 年山西焦煤集团地测防治水项目拟投入 6.2 亿元，其中排水 系统 5651 万元，防水闸墙 462 万元，河床治理 4226 万元，废弃井筒封堵 437 万元，钻孔封堵 151.8 万元，注浆堵水工程 11887 万元，地质勘探工 程 6766 万元，物探工程 10979 万元，探放水超前探测 7376 万元，钻机 5853 万元，物探仪器 883 万元，测量仪器 513.6 万元，其他设备 11236.1 万元， 水样检测 118.6 万元， 报告编制 6546.9 万元， 科研项目 6674 万元， 培训 456.6 万元。 5.5.存在的问题存在的问题 5.15.1 小煤窑采空破坏区治理手段需要完善小煤窑采空破坏区治理手段需要完善 由于历史原因， 部分整合煤矿井下分布有大量小煤窑破坏区， 而且巷 道不规整， 给安全生产带来较大威胁。 目前主要采取摸清采掘工作面前进 方向 300m 立体范围内老空区分布状况， “物探钻探”方式，做到“一面 一图、一矿一策” ，治理手段需要更加科学化。 5.25.2 矿井抗灾能力差矿井抗灾能力差 2021 年秋汛期间，个别矿井涌水量异常增大，排水系统吃紧，给矿 井造成较大威胁。今年重新核定矿井最大涌水量，改造排水系统，增设应 急排水系统，以增强矿井抗灾能力，同时对井下防水密闭进行改造，期望 消除这一致灾因素。需要接受考验。 11 5.35.3 瓦斯抽采效果需要加强。瓦斯抽采效果需要加强。 由于瓦斯吸附性差异，个别煤矿瓦斯抽采效果不佳，浓度“两头靠” 效果较差。需要探索更加有效的抽采方式。 12 煤矿地表水害综合治理实践 西山煤电西山煤电 集团集团 有限责任公司有限责任公司 摘要摘要针对大气降水与地表水集中下渗、地表水灌井隐患，以太原西 山西铭矿地表水害综合治理为例， 通达地表水害形成形式分析， 采用地表 河道治理、小窑井筒封堵、地表巡查与塌陷坑填埋等综合治理工程，达到 减少下渗、杜绝集中灌井灾害的目的。 关键词关键词地表水害；浅埋区；综合治理 西山煤田各主采煤层均有露头区， 历史上露头区及浅埋区均有不同程 度的小窑采掘活动， 部分小窑老空区位于河床沟谷下部， 地表水通过塌陷 坑、位于沟底的小窑井筒、导水裂隙等方式进入井下，是威胁矿井安全的 主要水害之一。 西铭矿区内沟谷纵横，切割甚剧，地形复杂，属中低山区。较大沟谷 自东向西依此有玉门沟、卧龙沟、磺厂沟、冀家沟、随老母沟、娄烦滩 沟等，多为季节性冲沟，平时流量小或无水，汛期流量较大。地表水主要 为大气降水在沟谷冲积层形成的潜水及汛期沟谷内短期洪流， 是下部采空 区及含水层补给的主要水源。每年 7、8、 9 三个月的降雨量占全年的 60。由于大 气降水在时间分布上的不均匀性和不确 定性，当集中或长时间降雨时，会给矿井 安全和生产带来影响。 对地表河床、 裂缝、 塌陷区、滑坡等日常巡查与工程治理，能 有效地防止地表水进入井下，防治煤矿地 表水水害事故。 13 1 1 地表水害主要形成形式地表水害主要形成形式 1.11.1 河道下渗河道下渗 由于流水下切作用， 地表河道一般与煤层间距较小， 形成煤层浅埋区。 一方面， 煤层浅埋区往往是历史上小煤窑开采较多的地段， 形成大量的浅 埋小小窑老空破坏区，地表水可通过采动力裂隙源源不断的补给老空区； 另一方面， 浅部开采的小窑老空区一般为以掘代采， 其形成的采空区不易 垮落，但经过长时间水力、地应力等作用下，具有突然塌陷可能，从而导 致地表洪水集中灌井； 三是本矿煤层通过该区域时， 更易形成采空塌陷与 裂隙，地表水严重威胁矿井安全。 2017 年 10 月 13 日，西铭矿 43108 工作面回采至 377m，作业人员发 现机头处落山出水， 并逐渐增大至 70m/h。 该工作面盖山厚度 121328m， 工作面上覆 2 号煤采空区层间距 816m，切眼上覆 2 号煤曾与原巨成矿 老空区贯通。由于 10 月上旬连续降雨，地表水对小窑老空补给量大，经 沟底小窑老空补给矿井采空区，导致工作面落山涌水异常增大。 图 143108 工作面涌水示意图 1.21.2 小窑井筒进水小窑井筒进水 由于河道附近小窑采掘活动多， 历史上形成大量的小窗井筒， 部分井 筒位于最高洪水位以下。 据统计， 西铭矿井田及周边范围内小煤窑 74 座， 私开口 38 处，古窑 91 个，目前均已关闭，小窑之间相互连通，部分小窑 与矿井有贯通。 如小窑井筒封堵不良， 地表水可能通过小窑井筒灌入井下。 1.31.3 浅埋区老空塌陷进水浅埋区老空塌陷进水 浅埋区老空塌陷具有时间、 空间的不确定性， 其塌陷位置常常位于沟 谷底部附近，如不能及时发现治理，将成为地表水进入井下的良好通道。 1988 年 7 月 30 日，由于连续降雨，西铭矿磺厂沟东河小窑违法开采 磺厂沟 2 号煤矿界煤柱 （巷道穿越季节性河床， 河床下煤层距河床底面仅 1.5m） ，引起地面塌陷，河床水溃入井下。该小煤矿与西铭矿西五盘区 32501、32502 工作面连通，洪水经西五采区注入玉门平硐，事故造成全 14 矿停产七天。 图 2西铭矿五采区地表洪水灌井示意图 2 2 地表水综合治理方式地表水综合治理方式 2.12.1 河道治理河道治理 针对不同情况， 地表河道治理采用片石砌坝混凝土铺底、 柔性材料治 理、涵洞（管）治理、钢筋混凝土整体硬化、地面注浆治理等多种方式。 一、片石砌坝混凝土铺底 前期河道治理重点考虑河道泄洪能力， 大部分采用了就地取材的片石 砌坝混凝土铺底方式，如西铭矿黄厂沟（图 3） 。通过治理，河道畅通， 提高了泄洪能力。 图 3西铭矿磺厂沟河道治理前后对比图 二、柔性材料加防冲击坝 柔性材料选择土工布、 强夯加粘土铺底或水泥毯等， 主要适用于于河 道下煤层部分开采的临时治理， 减少地表水下渗； 强夯加粘土铺底用于防 15 止小窑老空滞后塌陷灌井， 也可用于沟谷宽缓、 坡度较小的区域防渗治理。 如西铭矿冀家沟（图 4） 。 图 4西铭矿冀家沟河道采用水泥毯方式治理 柔性材料可有效抵抗采动变形影响，成本较低，依据采动力后破坏、 变形情况，可进一步选择修复或钢筋混凝永久治理。 三、涵洞（管）治理 对受山体滑坡影响，易堵塞、 积水的河道采用涵管引流的方式进 行治理，可保证正常行洪，减小井 下入渗量。主要用于地表沉降大面 积积水、山体滑塌形成堰塞湖的治 理。如西铭矿磺厂沟（图 5） 。 图 5西铭矿磺厂沟滑坡段河道治理（涵洞） 四、钢筋混凝土治理 受地表水影响较大的小窑破坏区、 浅埋区、 煤层风氧化带附近以及渗 漏量大的河床， 采用钢筋混凝土刚性材料进行治理， 河床强度高， 抗变形、 防渗漏效果好。 主要用于各煤层已采完或小窑老空区沟谷永久治理， 投资 成本较大，但使用寿命长。 16 平整夯实河道钢筋水泥混凝土铺底 和筑坝 峻工后的人工河床 图 6西铭矿冀家沟河道钢筋混凝土治理方式治理 五、地面注浆治理 对于沟谷窄、坡度大、植被发育等施工条件差，无法进行河道开挖的 区段，采用注浆治理，封堵基岩导水裂隙。一般以河道中央为中心线，部 分河道变宽处采用补钻方式进行注浆加固。 截止 2022 年，西铭矿累计治理河床 11008 米，其中人工河床 9705 米、涵洞 803 米、水泥毯 500 米 2.22.2 小窑井筒封堵小窑井筒封堵 小窑井口和采动塌陷坑是地表水进入矿井的主要通道， 西铭矿高度重 视小窑井口封堵工作。 开展小窑资料专项整治活动， 主要是完善各小窑 “一 表一图一调查报告” （即填写小煤矿基本信息表、 调查收集小煤窑采掘图、 调查编制调查报告） ，并建立档案。西铭矿对所有未封堵小窑井筒均进行 了封堵（图 7） ，对原封堵不合格的进行了重新封堵，对由于地形地貌变 化不可直接观测的井口设置统一标识（图 8） 。历年共封堵小窑井筒，基 本杜绝了地表洪水由小窑井筒封灌井隐患。 17 图 7小窑井筒封封堵图 8小窑井口设置统一标识 2.32.3 地表巡查及塌陷坑治理地表巡查及塌陷坑治理 为做好矿井范围内及相邻小窑老空的精细化管理， 开展小窑老空分级 管控，根据小窑老空对矿井安全生产的影响程度分为 A、B、C、D 四级， 把巡查、 治理重点放在河道附近小窑井口、 沟谷老空塌陷等对矿井威胁大 的隐患点。 采动塌陷坑具有随机性， 重点是要加强地表日常巡查， 特别是汛期雨 前、雨中和雨后巡查，及时发现及时治理。同时利用冬季草木枯萎、塌陷 坑气温较高（冒气）的特点，排查隐蔽区域塌陷坑。治理时应用水泥浆全 部浇灌（图 9） 。 图 9西铭矿地表塌陷坑与治理 2.42.4 井下防水闸墙构筑井下防水闸墙构筑 与小窑老空区有贯通， 受小窑老空水、 地表水灌井威胁的工作面或采 18 区； 由于煤层埋藏浅或位于煤层露头附近， 与地表水水力联系密切的工作 面或采区均构筑了防水闸墙， 主要用于突发涌水情况时能够有效控制涌水 量，避免发生水害事故。 防水闸墙由有资质单位设计， 上级公司审批。 矿井对墙体前后加固支 护、掏槽、浇铸、注浆等关建设键环节进行检查验收，防水闸墙完工后， 由上级公司进行验收。 3 3 结论结论 通过地表工程综合治理， 减少了地表水通过采动裂隙下渗补给量， 从 而降低了矿井涌水量，进而减少了生产中老空积水疏放量。 通过地面综合治理，特别是小窑井筒封堵、地表巡查与塌陷坑治理， 排除了地表洪水集中进入井下的通道， 基本杜绝了地表洪水灌井隐患， 西 铭矿近 5 年未发生地表水灌入井下事件。 地表水综合治理实施难度较小， 治理效果显著， 在类似水文地质条件 矿井可推广应用。 19 煤矿隐蔽致灾因素治理经验 底板注浆加固改造 霍州煤电集团汾源煤业有限公司霍州煤电集团汾源煤业有限公司 摘摘 要要 通过对煤层底板及奥灰含水层顶面往下30m范围进行注浆加固 改造，实现了“由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理 向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合” ，并采 取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施，做到对地下含水体的综 合治理，确保安全绿色高