礦井水害是威脅礦井安全生產的五大災害之一，老空水透水是礦井水害中的一個主要方面。據不完全統計，我國煤礦發生的老空水透水事故約占煤礦水害事故的30%左右。老空水來勢兇猛，短時間內潰水量大，極易造成工作面停產和人員傷亡。禹州棗園煤業有限公司22071綜采工作面東鄰白廟煤礦，受白廟煤礦停產關閉和原礦井防隔水煤柱被破壞的影響，其礦井水位上升后通過采空區進入22071綜采工作面，嚴重威脅棗園煤業的安全生產。同時棗園煤業對白廟煤礦與棗園煤業涌水通道處的地質資料掌握有限，不能對白廟煤礦老空水情況做到心中有數，治理白廟礦老空水特別困難。
1、工程概況
禹州棗園煤業有限公司始建于1973年1月，2010年被河南能源永城煤電控股集團有限公司整合，隸屬河南能源永煤公司。礦井位于禹州市西25km的文殊鎮馬寨村，開采二1煤層，屬云蓋山井田的一部分，位于云蓋山井田東北部。井田上部以二1煤層露頭線為界，下部以下白峪斷層為界，東鄰平禹煤電公司白廟煤礦，西鄰河南永錦能源云蓋山煤礦一礦，井田走向長2.3～3.3km，傾斜寬2.25～2.70km，面積約7.26km2。棗園煤業位于潁河、汝河分水嶺地帶，屬淮河流域汝河水系。礦井內地表水系不發育，僅有季節性小河(馬寨河)和賀廟水庫。該小河經賀廟水庫接引河匯入烏江河。烏江河經陳莊、文殊、暢鴻、冢頭注入汝河，流量0.00163～0.80300m3/s，洪峰期間每秒可達數立方米。河流曲折、河谷坡降大、流速快、地表水不易下滲。棗園煤業主采二1煤層，上下各含水層之間均有穩定隔水層阻隔，水力聯系較弱。北部以二1煤層露頭為界，為地下水補給邊界；東部、西部為人為邊界，南部以下白峪斷層為界，接受地下水的側向補給，南部邊界至二1煤底板標高－560m等高線。對礦井安全生產威脅最大的水源是寒武系巖溶含水層和臨近礦井老空水。
白廟煤礦停產關閉后，該礦井水位上升，老空水通過22071切眼上部其工作面采空區涌入棗園煤業22071工作面，導致棗園煤業礦井涌水量增大。白廟礦正常涌水量220m3/h，最大涌水量270m3/h，礦井22071工作面正常涌水量由原來的10m3/h增大到280m3/h。根據掌握資料分析，白廟煤礦水水壓為0.58MPa，水量為15萬m3，且在不斷上漲，突水威脅系數為0.23，對礦井22071工作面安全生產造成嚴重威脅。
2、綜合防治措施
首先對老空區進行地質及水文地質分析，包括老空區內積水范圍、充水水源、開采技術條件及充水系數。經礦井走訪和調查，確定白廟老空水水源主要為開采二1煤層期間，頂底板隔水層遭到破壞，S9、S10砂巖含水層裂隙涌水以及二1煤層底板L1-4灰巖和白云質寒武系灰巖涌水，充水水源穩定，水量穩定，需長期進行疏放工作。同時考慮棗園煤業和白廟煤礦同屬一個地質單元，同采一層二1煤，而棗園煤業又屬三軟煤層即底板軟、煤層軟、頂板偽頂軟，特別是二1煤遇水泥化嚴重，因此煤巷或者穿煤巷道不能作為良好的老空水疏放通道，臨近礦井就曾發生在二1煤層中出現探放出老空水但由于煤層遇水泥化后，通道擁堵，疏水量由大快速變小直至停止流出，老空水疏放少量，大量仍舊留在老空區內，在勘察老空水是否疏放完畢期間，發生潰水事故；煤層底板為炭質泥巖，同樣遇水泥化，只可作為小量水的流水通道，不能作為疏放老空水的主要通道，且白廟煤礦在回采過程中是沿頂板回采，回采后采空區內存有積煤，故而從底板疏放老空水時，疏水通道依然可能被擁堵，只可作為老空水輔助疏放通道。針對以上種種困難，棗園煤業經技術攻關采取疏堵結合，采用疏水鉆孔從煤層頂板鉆探只采空區的冒落帶，作為老空水疏放主要通道的疏放水技術，全面疏排白廟煤礦老空水，整個防治水工作嚴格堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，主要從5個方面研究治理老空水:自上而下建立可靠多點排水陣地技術；追排水技術；頂底板穿層鉆孔在采空區冒落帶疏放老空水技術；擋水圍堰及預埋管疏放技術；V字形巷道應急排水技術。
2.1 自上而下建立可靠多點排水陣地技術
在22071軌道巷適當位置向22071運輸巷施工排水巷，在22071運輸巷環形水倉附近與22071運輸巷貫通；對貫通點附近的巷道進行維修加固，對巷道內的水進行疏排，對22071環形水倉進行維修、清理、擴容；對－150m水平水倉擴容泵房變電所等排水系統改造施工，增加礦井主排水泵房排水能力；通過建立多級排水陣地，逐步實現老空水水位控制及下降，從而具備開展其他工作的條件。
2.2 追排水技術
追排水技術是使用滿足排水能力的可移動水泵通過108mm的軟管連接原工作面鋪設的108mm排水管路進對低洼或者其他匯存水地點進行排水，排水泵始終連接排水管路，排水管路緊跟排水泵，使工作面殘余老空水能及時排水。
2.3 穿層鉆孔在采空區冒落帶疏放老空水技術
在22071排水巷內施工22071頂板泄水巷，在頂板泄水巷內設計施工了1組頂板穿層冒落帶疏水鉆孔，實際施工鉆孔6個，累計探放采空區積水42萬m3，鉆孔初始壓力由0.58MPa下降至0.06MPa。實現了白廟老空水水位的下降，白廟礦老空水對22071運輸巷頂板泄水巷以上區域構不成突水威脅。在22071運輸巷里段追排水截流成功后，施工22071運輸巷底板泄水巷，并在距白廟礦21061切眼底板巷西40m處布置疏水鉆場對白廟礦下部積水進行疏放。在鉆場內施工了1組疏水鉆孔，累計探放采空區積水34.42萬m3，通過施工鉆孔情況分析，所有鉆孔經過反復順孔，壓力表顯示0.1MPa，可以判定白廟煤礦采空區內的積水已疏放至標高－150m以下，低于22071綜采工作面最低標高，現鉆孔的出水量約260m3/h，可以判定為白廟煤礦動態活水量，將白廟水疏放至穩定水位，經驗證，威脅工作面安全生產的老空積水已經基本疏放完畢，工作面具備生產條件。
2.4 擋水圍堰及預埋管疏放技術
在22071運輸巷原止水墻處，對巷道進行加固，構筑兩道擋水堰，預埋2趟無縫鋼管，利用三通合二為一，待與22071運輸巷敷設的排水管對接；白廟礦水位下降至－150m以下時，開始恢復施工22071運輸巷里段至切眼下口段。巷道恢復后，在白廟礦底板抽放聯絡巷上口、21061切眼上口設置濾網3道，防止積水上升過程中攜帶雜物將巷道封堵。在22071運輸巷全線修復后，從軌道暗斜井風門處開始，沿軌道暗斜井石門、22071運輸巷，由外向里敷設355mm無縫鋼管作為疏水管直至擋水圍堰處，與此處預埋的2根無縫鋼管使用三通連接，22071膠帶巷擋水圍堰以里的涌水直接經355mm無縫鋼管沿22071運輸巷排自流至－150m水平車場水溝，然后自流至－150m水平水倉。355mm疏水管路采用預埋式，使用法蘭連接，日常需加強管路的保護，以防后期疏水路受壓堵水、漏水等。回采期間在管路埋設地點對排水管主要部位進行防護，防止因管路損壞影響疏放水效果。
2.5 V字形巷道應急排水技術
V字形巷道應急排水技術是在工作面巷道每個V字形最低點設置永久排水陣地，安裝排水設備和管路，排水陣地進水口處挖設沉淀池，防止煤泥過多損壞水泵，水窩內安裝排水能力60m3/h、160m3/h排沙泵各1臺，用于日常排水。每排水陣地外高于最低點底板1.2m位置準備2臺排水能力合計不低于200m3/h的排水泵用于應急排水。每臺水泵使用倒鏈吊掛，并保證倒鏈完好。為防止水泵淤積，排水點雙泵采取高低吊掛的措施避免2臺泵同時淤積，2臺泵吊掛高度錯差1m，預防老空水或者疏水管路漏水突然涌出造成巷道最低點封頂，引起風流短路，水淹巷道事故。
3、綜合水害治理效果評價
(1)針對老空水實際水位情況，通過施工22071工作面多級排水陣地工程，控制了老空水水位，為礦井尋找老空水來源分析制定水害防治方案做了準備，為水害綜合治理工作打下了基礎。
(2)通過對－150m水平水倉擴容泵房變電所等排水系統改造施工，形成了水倉容量為3900m3(其中內倉容量為900m3，外倉容量為1600m3，輔助水倉容量1400m3)。主排水系統形成五泵四管，實現2臺工作、2臺備用、1臺檢修；使礦井正常排水能力達到600m3/h，最大排水能力1080m3/h。各項測試均滿足規程規定，提高了礦井的抗災能力。
(3)通過施工22071軌道巷頂板泄水鉆孔、22071運輸巷頂板泄水鉆孔、22071運輸巷底板板泄水鉆孔，實現了22071工作面分級泄水，確保了22071工作面水害治理的安全施工。施工22071軌道巷頂板泄水巷鉆場、22071排水巷、22071運輸巷頂板泄水巷、22071運輸巷底板泄水巷等工程后，白廟煤礦水位降至－150m以下，22071工作面回采水害威脅已消除。
(4)通過敷設疏水管路、施工擋水墻、安裝水泵、管路自流試驗等工程，根據白廟礦積水的疏放情況，所施工的工程均滿足疏放和自流要求。
4、結論
對老空水的水源和積水成因進行了綜合分析和探討，確定了礦井22071綜采工作面白廟老空水水害治理技術方案，并提出了疏堵結合、在冒落帶內疏放老空水的治理技術，最終順利完成了22071工作面白廟老空水水害治理工作，達到了預期的治理效果。在水害治理過程中，取得了豐富的水害治理經驗，為以后其他受臨近老空水威脅的礦井治理老空水工作提供借鑒。（來源：河南永錦能源有限公司 棗園煤業）
