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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,%%;属岩溶裂隙水害9起,死亡185人,%%;属地表水害4起,死亡81人,%%(表2-1)。由此可以看出,近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
5
5
100%
2001年
10
9
90%
2002年
9
8
89%
2003年
15
10
67%
2004年
6
4
67%
2005年
16
11
69%
2006年
7
7
100%
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,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。
(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(窑)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