引言
当前，煤炭依然是工业生产及人们生活中常用的主要能源类型，实现安全有效的开采，关系着国家健康发展、建设。伴随着煤矿的开采深度、强度、速度及规模的增加与拓展，浅部容易开采到的煤层已开采结束或剩余储量较少，各地矿区陆续进入到深部煤层的开采中，因深部煤层埋藏较深、水文地质条件复杂，底部高承压水对开采活动形成的影响较大，若不采取有效措施治理，可能发生矿井突水灾害[8]。当下，针对近距离煤层开采施工活动的研究以围岩控制、瓦斯整治等为主，防控老空区积水是防治水害现象的常用手段。本文基于某采取近距离煤层开采行为，较为详细的探究水害防治技术方法。
1工作面概况
某煤矿10-104工作面上方是9-102、9-202、9-206采空区，其北部是实体煤，南是9-40皮带大巷、一采区回风大巷及轨道巷，西是10-102采空区；东则是实体煤。
10号煤层，倾角5°~10°，平均为7°。顶板岩层属于中硬类型，直接顶是泥岩，呈灰黑色，致密细腻且顺滑，平坦样、参差样断口；老顶是灰白色、致密、质地中等的细粒砂岩，局部区夹杂着泥岩，厚度范围1.65~9.05m。工作面全长300m，采用综合机械化进行开采。
实测10-104回采工作面顶板和9#煤层底板的距离2.85~13.2m，平均值7.52m。层间距最薄区处于副巷距离切巷130m位置，层间距2.8~4.1m。巷道揭露长轴长、短轴长的陷落柱直接影响该处层间距，造成10-104工作面地表土质以侵蚀性黄土梁峁为主，黄土沟谷地貌的冲沟工作面上方的含水层以碳酸岩岩溶水、砂岩裂隙水、砂砾层孔隙水等为主，上方9-102, 9-202, 9-205, 9-207及临近的10-106采空区低洼位置残存积水影响着回采施工过程。
2近距离煤层开采的分析
在既有规范内，近距离煤层被定义成煤层群，是层间距偏小，开采过程中相互形成较大影响的煤层类型。本课题研究时综合多方面，以实现水害有效防治为目标，对近距离煤层做出调整：两个相毗邻的上下煤层间距小于煤层开采实践中引起的导水裂缝带高度的最大值，此时将上、下煤层定义成近距离煤层。
实测10-104作业区煤层厚度6.60~8.98m，平均值8.12m，整个煤厚实现综放开采，按如下公式计算导水裂缝带的最大高度[2]：
在上式内：M代表的是累计开采厚度，取本采区最大厚度8.96，为使安全性、稳定性得到更大保障，取+值，那么10-104煤层全煤厚综采的导水裂缝带最大高度（）是74.59m。
10-104、9-102煤层间距16.47~38.61m，平均值25.41m。由此可见，10-104煤层全煤厚综采的明显大于10-104、9-102煤层间距的最大值，由此确定10-104、9-102煤层是近距离煤层。
3探究含水层的富水性
1）确定煤层顶底板含水层段
分析该项指标时，着重分析开采后水裂缝带高度、底板破损深度与含水层厚度。综合近距离煤层的值与实际煤层间距确定顶板的含水层段。
利用如下公式计算9-102煤层的导水裂隙带[3]：
9-102煤层的可开采范围厚0.71~1.90m，平均值0.97m，本文取1.90m。计算得开采9-102煤层的导水裂缝带高是37.82m,确定煤层顶部含水层段是40m。段中含水层厚9.08~25.96m，均值13.82m。
研究决定先开采9-102煤层，随后开采10-104煤层，因以上两煤层是近距离煤层，所以先要计算出10-104煤层的垮落带高度，随后确定综采厚度，最后计算出导水裂缝带的实际高度。可用下式计算垮落带高度：
M代表的是综放采厚（m），取10-104煤层的最大厚度8.96m，那么该煤层的垮落带高度是31.36m，多数所采区域的垮落带高度在10-104、9-102煤层间距之上。
用下式计算上、下层煤的综采厚度[4]：
在本式内，
分别是综合、上层煤、下层煤的开采厚度（m）。
是上、下层煤的法线距离（m）；代表的是下层煤的冒高与采后的比值。
结合以上规定测算，10-104煤层的综采厚度4.18m，据此计算的是50.80m。因9-102煤层开采施工时已疏放了其顶板砂岩水，所以依照10-104、9-102煤层间距确定10-104煤层的顶板含水量。段内含水层厚度范围0.80~21.43m，平均值13.55m。
已知10-104煤层采动破坏的高度是24.46m，确定该煤层顶板含水层段是25m，段内含水层厚0.88~21.64m，均值9.28m。
2）含水层富水性的分析
到2017年年底时，矿井范围内共施工地面钻孔16个，结合钻孔的柱状图以及施工归纳，分别统计测算了10-104、9-102煤层顶板的累计厚度、砂岩岩性系数、漏水孔率等因素及分布状况。统计发现，10-104、9-102煤层顶板的砂岩含水层与10-104煤层底板砂岩含水层的富水性呈极弱到中等，以弱至中等为主导；9-102煤层顶板砂岩含水层中等富水区集中在矿井东部边界及西南部，而10-104煤层以矿井北半部及南部东侧为主[5]。
4预测老空积水区
结合10-104、9-102煤层既有的资料，以上两煤层底板整体变化趋向是南高北低，西高东低。由于采区中地质构造情况以中等偏复杂为主，断层及次级褶曲均较发育，以致作业面及巷道起伏较大，故而本课题主要探讨煤层底板起伏样态，规划并圈出积水区域，预测不同作业面采空区积水量，依照老空水聚集以后沿巷道自然外流条件，用如下公式计算实际积水量[6]：
上式内；W、M、L、h代表的分别是老空积水量、综采厚度或采高、老空积水区走向长度、积水区宽度；
是煤层的倾斜角度；K代表的是充水系数，取值范围0.25~0.5.
预测结果做出如下统计：
9-102煤层综采施工后共形成了4处积水区，积水区标高依次是-525m、-522m、-488m、-541m。积水最大深度依次是19m、15m、19m、20m。预计积水总面积34.52万㎡，积水量40.38m3。
10-104煤层综采后形成了6处积水区，其中南半部最大积水深度9~23m；北半部的两处采区有积水，积水面标高依次是-517m、569m，积水最大深度依次是12m、10m。预测积水总面积73.78万㎡，积水量96.27m3。
5预测采区涌水量
一、计算顶板砂岩裂隙水涌水量。掘进10-104煤层巷道过程中，K8砂岩涌水量4~25 m3/h ,回采环节，K8+K9砂岩涌水量25~45 m³/h , 9-102煤层开采阶段，砂岩含水层内静储量已疏干，其于地表露头接受补给量偏小，砂岩含水层的富水性整体被弱化，预测9-102煤层开采阶段顶板砂岩涌水量低于45 m3/h[7]。
二、为掌握上覆采空区的积水量。参照9-102煤层工作面对采空区积水的疏放状况，放水量约为1740 m3。
三、对于地表渗水问题。在雨季，回采作业面的地表沟谷位置会产生季节性溪流，地表水和大气降水可能经采空区裂隙涌进作业面，也可能经地层渗透进到作业面。
6防治措施
首先，对10-104、9-102煤层水文地质开展的勘测研究活动较少，多通过少许钻孔的方式进行混合注水试验分析。故而，后期应进一步探查以上两煤层顶底板含水层富水性情况，针对可能富水的回采工作面加大井下水文地质物探力度，针对圈出的富水区，要辅助应用钻探进行超前探放水施工，以确保回采作业的安全性。
其次，开采10-104煤层时，要先科学分析9-102煤层采空区的积水状况，结合9-102煤层底板起伏状态及回采施工后老空水排放通道情况，圈出可能存在的老空积水区，针对同层或上方煤层老空积水区要超前采用探放水措施，排出顶板老空积水的隐患因素。
再者，对于9煤层内预测可能存有积水的作业面，可以尝试在采区准备巷道中朝9煤层回采后作业面两顺槽，通过超前施工出放水孔，将顶板积水进行外排，借此方式降低积水实际高度，减少积水对10煤层综采施工中构成的威胁[8]。
最后，认真做好排水工作。一是在作业面回采环节中，建议将排水装置安设在作业面中的主要排水巷道低洼位置，在巷道较为平缓的位置可以建造集水沟，巷道起伏较大位置要挖出集水池，便于安装排水装置。二是针对回采后的各个作业面，临近采区东部的低洼点可布置放水钻孔，用于长时间排放老空区涌水。三是煤层主要低洼区段可以布设泄水巷，便于涌水的集中排泄。管理部门应加大对作业面排水系统的管理力度，确保作业面排水装置备用到位，针对排水设备每个班次均要进行定时检查与维护，确保系统完好；定期清理作业面水沟与水仓，以确保水沟的顺畅性与水仓仓容的有效性。
参考文献：
[1]蔡正华、徐学文、骆黄艳. 急倾斜煤层群开采水害防治技术探讨[J]. 山东煤炭科技, 2020, No.240(08):70-72.
[2]高田娃. 推覆构造带下伏煤层无煤柱开采水害防治技术与工程实践[J]. 河北化工, 2019, 042(007):67-70.
[3]宋业杰, 甘志超. 榆神矿区烧变岩水害防治技术[J]. 煤矿安全, 2019, 050(008):92-96,99.
[4]闫左峰. 不良地质条件下承压开采工作面底板水害防治技术研究[J]. 煤炭与化工, 2019, 42(005):73-76.
[5]王皓. 含水煤层水害形成机理及防治技术[J]. 煤田地质与勘探, 2019, 047(003):117-123.
[6]和发新, 赵辉. 门克庆煤矿3102综采工作面水害防治技术[J]. 科技风, 2019, 000(005):114-115.
[7]王洋, 武强, 丁湘,等. 深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术[J]. 煤炭学报, 2019, 44(008):2449-2459.
[8] 刘钰鑫, 孙建. 水力压裂顶板控制技术在矿井水害防治中的应用[J]. 煤炭与化工, 2019, v.42;No.282(10):62-63+66.
