对受水威胁煤层带压开采的几点认识.pdf

对受水威胁煤层带压开采的几点认识 解振伟1, 袁 威2 1. 峰峰矿务局, 河北 邯郸 056201; 2. 北京煤炭工业学校, 北京 102300 摘 要 介绍了受水威胁煤层带压开采的情况, 以及带压开采过程中底板突水的条件。 关键词 带压开采; 煤层; 突水; 涌水量 中图分类号TD163 文献标识码A 文章编号 1007- 1083 2001 03- 0003- 02 Views on mining of coal threatened by mine water XIE Zhen- wei1, YUAN Wei2 1. Fengfeng Coal Administration, Handan 056201; 2. Beijing Coal Technology School, Beijng 102300, China Abstract The history of mining of coal threatened by water andthe conditions of water outburst from the floor inmining under pressure are in troduced. Key words mining under pressure; coal seam; water outburst; water capacity 1 概 况 带压开采受水威胁煤层, 在淄博、 焦作、 井陉、 峰峰等煤矿都有较长的历史。如淄博矿务局夏庄 矿二井开采深部十层 2煤, 开采标高达- 357m, 带 奥灰水压 5. 5MPa; 井陉矿务局三矿带 2. 5MPa 压力 开采五层煤, 面积达 5km2; 地处峰峰煤田的邯郸矿 务局王凤矿在 1976 年以前不疏放大青水, 带 1. 3MPa 压力开采小青煤, 面积达 1. 25km2。在采出受 水威胁煤炭资源的同时, 也积累了大量带压开采的 经验和资料, 对指导条件相近矿井的带压开采具重 要意义。 2 带压开采过程中底板突水条件的分析 带压开采关键要解决开采过程中是否突水的问题。 据国内外有关资料研究, 煤层底板突水与否取决于 底板承受的静水压力大小、 隔水层厚度、 地质构造、 采煤方法、 矿山压力及含水层岩溶裂隙发育程度等 多种因素综合作用的结果。其中, 煤层底板承受含 水层静水压力和地质构造为主导因素。以峰峰二 矿开采山青煤层为例, 1965 年以前主要开采- 90m 水平以上山青煤层底板承受大青含水层静水压力 为 2. 4MPa, 开采 9 年之多, 面积达 2km2, 底板未突 水。1965 年以后, 开采- 90 - 170m 水平的山青 煤层, 山青煤层底板承受大青含水层静水压力增至 2. 4 3. 2MPa, 开采 5 年左右, 面积不到 0. 6km2, 底 板突水 6 次。上述实例说明, 随着开采水平的加 深, 煤层底板承受含水层静水压力越大, 突水机率 标高差, 人员撤离走高处巷道。 突水时水流路线 工作面下顺槽采区轨道上 山采区轨道石门2300 采区轨道上山- 300m 水平 井底车场主水仓。 人员避灾路线 工作面上顺槽 采区胶带输送 机上山胶带输送机下山- 100m 回风大巷 南 风井 地面。 4 建立防治水领导机构和办事机构。建立分 专业的防治水队伍, 如钻探组、 注浆组、 物探组、 水文 观测组。制定严格的防治水安全措施及各种规章制 度。 在9煤- 150m 以下绝大多数部位处于突水 发生区、 突水多发区及严重突水区, 底板有效隔水 层厚度已不能抵抗奥灰水的强大水压。此时, 除采 用上述措施外, 应采用灌浆帷幕截流和疏水降压的 方法治理矿井水。在技术条件允许、 经济合理的条 件下, 针对矿井煤层厚、 储量大、 产量高以及奥灰水 不大的实际情况, 也可采取逐层分水平局部疏水降 压的方法, 解放 9煤。 作者简介 孔征军 1968- ,男, 河北沙河人, 煤炭工业邯 郸设计研究院工程师。 收稿日期 2001- 03- 01; 编辑 冯玉静 32001年第 3期 河 北 煤 炭 就越大。 据统计, 淄博矿务局开采十层煤, 底板突水 108 次, 因构造出水占 80 ; 峰峰煤田突水 26 次, 因构造出水占 90 以上, 多数突水部位均沿断层 破碎带、 断层交叉点、 褶皱的轴部、 产状急剧变化带 及急倾斜地带等地应力造成的破碎带。不难看出, 水压和地质构造与突水有着极为密切的关系, 而且 是突水诸因素中的主要因素。 目前, 有人主张利用突水系数公式作为带压开 采的理论根据, 其计算公式为 Ts P M- CP 式中 Ts 为突水系数; P 为隔水层承受水压, MPa; M 为隔水层厚度, m; CP 为矿压破坏底板导水深 度, m。 该公式存在以下问题 1 式中仅考虑了水压、 矿压和隔水层厚度三 个因素, 抛开了在突水中起主导作用的地质构造因 素。 2 公式中矿压破坏深度值仅是个别试验所 得的数据, 由于不同开采工作面顶底板岩性、 构造、 采煤方法、 开采深度及煤层厚度等具体条件与试验 点不可能完全相同, 因此矿山压力对底板的破坏深 度不是一个定值, 而是因地而异。 3 突水系数公式是一条简单的直线关系M P Ts CP , 它将煤层底板隔水层厚度与承受静水 压力机械的规定为正比关系。事实上淄博、 峰峰煤 田多年带压开采实践结果证明都是曲线关系。 4 如利用突水系数公式将大量的突水点资 料进行统计计算, 确定峰峰煤田带压开采突水临界 值为 0. 6, 亦即当计算出Ts 值 0. 6 时不能带压开 采,Ts 值 025.96130203 0 - 10019.98230156 227 - 100 - 3002. 6243036 68 - 300 - 4500. 8358021 29 各矿井最大排水能力可按大青灰岩含水层正 常涌水量加该水平奥灰含水层可能突水量设计。 3. 2 分区隔离开采 为控制水害的影响范围, 及时有效的处理突水 点, 在带压开采时, 要进行分区隔离开采。 1 利用山青或小青集中开拓大巷, 用分区或 采区石门开拓下三层煤。采区或分区之间留设隔 离煤柱, 分区或采区石门内设防水闸门, 山青与小 青、 小青与大青、 下架煤层的隔离, 采区与采区之间 无自然断层边界时, 要沿隔离煤柱对大青灰岩含水 层进行井下预注浆, 切断过水通道。 2 下三层煤开采应由浅到深, 大青、 下架可 联合布置。 3 各分区或采区要有可靠的安全出口, 以备 突水后及时撤出人员和关闭水闸门。 作者简介 解振伟 1965- ,男, 河北沙河人, 峰峰矿务局 水文地质测量处工程师。 收稿日期 2000- 11- 27; 编辑 冯玉静 4 河 北 煤 炭 2001年第 3期