1、工程概况
禹州枣园煤业有限公司始建于1973年1月，2010年被河南能源永城煤电控股集团有限公司整合，隶属河南能源永煤公司。矿井位于禹州市西25km的文殊镇马寨村，开采二1煤层，属云盖山井田的一部分，位于云盖山井田东北部。井田上部以二1煤层露头线为界，下部以下白峪断层为界，东邻平禹煤电公司白庙煤矿，西邻河南永锦能源云盖山煤矿一矿，井田走向长2.3～3.3km，倾斜宽2.25～2.70km，面积约7.26km2。枣园煤业位于颍河、汝河分水岭地带，属淮河流域汝河水系。矿井内地表水系不发育，仅有季节性小河(马寨河)和贺庙水库。该小河经贺庙水库接引河汇入乌江河。乌江河经陈庄、文殊、畅鸿、冢头注入汝河，liuliang0.00163～0.80300m3/s，洪峰期间每秒可达数立方米。河流曲折、河谷坡降大、流速快、地表水不易下渗。枣园煤业主采二1煤层，上下各含水层之间均有稳定隔水层阻隔，水力联系较弱。北部以二1煤层露头为界，为地下水补给边界；东部、西部为人为边界，南部以下白峪断层为界，接受地下水的侧向补给，南部边界至二1煤底板标高－560m等高线。对矿井安全生产威胁大的水源是寒武系岩溶含水层和临近矿井老空水。
白庙煤矿停产关闭后，该矿井水位上升，老空水通过22071切眼上部其工作面采空区涌入枣园煤业22071工作面，导致枣园煤业矿井涌水量增大。白庙矿正常涌水量220m3/h，大涌水量270m3/h，矿井22071工作面正常涌水量由原来的10m3/h增大到280m3/h。根据掌握资料分析，白庙煤矿水水压为0.58MPa，水量为15万m3，且在不断上涨，突水威胁系数为0.23，对矿井22071工作面安全生产造成严重威胁。
2、综合防治措施
首先对老空区进行地质及水文地质分析，包括老空区内积水范围、充水水源、开采技术条件及充水系数。经矿井走访和调查，确定白庙老空水水源主要为开采二1煤层期间，顶底板隔水层遭到破坏，S9、S10砂岩含水层裂隙涌水以及二1煤层底板L1-4灰岩和白云质寒武系灰岩涌水，充水水源稳定，水量稳定，需长期进行疏放工作。同时考虑枣园煤业和白庙煤矿同属一个地质单元，同采一层二1煤，而枣园煤业又属三软煤层即底板软、煤层软、顶板伪顶软，特别是二1煤遇水泥化严重，因此煤巷或者穿煤巷道不能作为良好的老空水疏放通道，临近矿井就曾发生在二1煤层中出现探放出老空水但由于煤层遇水泥化后，通道拥堵，疏水量由大快速变小直至停止流出，老空水疏放少量，大量仍旧留在老空区内，在勘察老空水是否疏放完毕期间，发生溃水事故；煤层底板为炭质泥岩，同样遇水泥化，只可作为小量水的流水通道，不能作为疏放老空水的主要通道，且白庙煤矿在回采过程中是沿顶板回采，回采后采空区内存有积煤，故而从底板疏放老空水时，疏水通道依然可能被拥堵，只可作为老空水辅助疏放通道。针对以上种种困难，枣园煤业经技术攻关采取疏堵结合，采用疏水钻孔从煤层顶板钻探只采空区的冒落带，作为老空水疏放主要通道的疏放水技术，全面疏排白庙煤矿老空水，整个防治水工作严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，主要从5个方面研究治理老空水:自上而下建立可靠多点排水阵地技术；追排水技术；顶底板穿层钻孔在采空区冒落带疏放老空水技术；挡水围堰及预埋管疏放技术；V字形巷道应急排水技术。
2.1 自上而下建立可靠多点排水阵地技术
在22071轨道巷适当位置向22071运输巷施工排水巷，在22071运输巷环形水仓附近与22071运输巷贯通；对贯通点附近的巷道进行维修加固，对巷道内的水进行疏排，对22071环形水仓进行维修、清理、扩容；对－150m水平水仓扩容泵房变电所等排水系统改造施工，增加矿井主排水泵房排水能力；通过建立多级排水阵地，逐步实现老空水水位控制及下降，从而具备开展其他工作的条件。
2.2 追排水技术
追排水技术是使用满足排水能力的可移动水泵通过108mm的软管连接原工作面铺设的108mm排水管路进对低洼或者其他汇存水地点进行排水，排水泵始终连接排水管路，排水管路紧跟排水泵，使工作面残余老空水能及时排水。
2.3 穿层钻孔在采空区冒落带疏放老空水技术
在22071排水巷内施工22071顶板泄水巷，在顶板泄水巷内设计施工了1组顶板穿层冒落带疏水钻孔，实际施工钻孔6个，累计探放采空区积水42万m3，钻孔初始压力由0.58MPa下降至0.06MPa。实现了白庙老空水水位的下降，白庙矿老空水对22071运输巷顶板泄水巷以上区域构不成突水威胁。在22071运输巷里段追排水截流成功后，施工22071运输巷底板泄水巷，并在距白庙矿21061切眼底板巷西40m处布置疏水钻场对白庙矿下部积水进行疏放。在钻场内施工了1组疏水钻孔，累计探放采空区积水34.42万m3，通过施工钻孔情况分析，所有钻孔经过反复顺孔，压力表显示0.1MPa，可以判定白庙煤矿采空区内的积水已疏放至标高－150m以下，低于22071综采工作面低标高，现钻孔的出水量约260m3/h，可以判定为白庙煤矿动态活水量，将白庙水疏放至稳定水位，经验证，威胁工作面安全生产的老空积水已经基本疏放完毕，工作面具备生产条件。
2.4 挡水围堰及预埋管疏放技术
在22071运输巷原止水墙处，对巷道进行加固，构筑两道挡水堰，预埋2趟无缝钢管，利用三通合二为一，待与22071运输巷敷设的排水管对接；白庙矿水位下降至－150m以下时，开始恢复施工22071运输巷里段至切眼下口段。巷道恢复后，在白庙矿底板抽放联络巷上口、21061切眼上口设置滤网3道，防止积水上升过程中携带杂物将巷道封堵。在22071运输巷全线修复后，从轨道暗斜井风门处开始，沿轨道暗斜井石门、22071运输巷，由外向里敷设355mm无缝钢管作为疏水管直至挡水围堰处，与此处预埋的2根无缝钢管使用三通连接，22071胶带巷挡水围堰以里的涌水直接经355mm无缝钢管沿22071运输巷排自流至－150m水平车场水沟，然后自流至－150m水平水仓。355mm疏水管路采用预埋式，使用法兰连接，日常需加强管路的保护，以防后期疏水路受压堵水、漏水等。回采期间在管路埋设地点对排水管主要部位进行防护，防止因管路损坏影响疏放水效果。
2.5 V字形巷道应急排水技术
V字形巷道应急排水技术是在工作面巷道每个V字形低点设置排水阵地，安装排水设备和管路，排水阵地进水口处挖设沉淀池，防止煤泥过多损坏水泵，水窝内安装排水能力60m3/h、160m3/h排沙泵各1台，用于日常排水。每排水阵地外高于低点底板1.2m位置准备2台排水能力合计不低于200m3/h的排水泵用于应急排水。每台水泵使用倒链吊挂，并保证倒链完好。为防止水泵淤积，排水点双泵采取高低吊挂的措施避免2台泵同时淤积，2台泵吊挂高度错差1m，预防老空水或者疏水管路漏水突然涌出造成巷道低点封顶，引起风流短路，水淹巷道事故。
3、综合水害治理效果评价
(1)针对老空水实际水位情况，通过施工22071工作面多级排水阵地工程，控制了老空水水位，为矿井寻找老空水来源分析制定水害防治方案做了准备，为水害综合治理工作打下了基础。
(2)通过对－150m水平水仓扩容泵房变电所等排水系统改造施工，形成了水仓容量为3900m3(其中内仓容量为900m3，外仓容量为1600m3，辅助水仓容量1400m3)。主排水系统形成五泵四管，实现2台工作、2台备用、1台检修；使矿井正常排水能力达到600m3/h，大排水能力1080m3/h。各项测试均满足规程规定，tigao了矿井的抗灾能力。
(3)通过施工22071轨道巷顶板泄水钻孔、22071运输巷顶板泄水钻孔、22071运输巷底板板泄水钻孔，实现了22071工作面分级泄水，确保了22071工作面水害治理的安全施工。施工22071轨道巷顶板泄水巷钻场、22071排水巷、22071运输巷顶板泄水巷、22071运输巷底板泄水巷等工程后，白庙煤矿水位降至－150m以下，22071工作面回采水害威胁已消除。
(4)通过敷设疏水管路、施工挡水墙、安装水泵、管路自流试验等工程，根据白庙矿积水的疏放情况，所施工的工程均满足疏放和自流要求。