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煤层承压开采方案及安全技术措施 本文关键词：煤层，开采，措施，方案，技术
煤层承压开采方案及安全技术措施 本文简介：摘要：针对A煤矿3#煤层开采面临的承压水威胁问题，分别从威胁水源、底板隔水岩层特征和导水通道三方面分析了3#煤层承压开采的工程条件，确定了相应的承压开采方案，并提出了安全技术措施，这对于安全开采3#煤层具有重要的现实意义。关键词：承压开采；
防隔水煤柱；
技术措施晋城矿区A煤矿为生产矿井，井田面积为34
煤层承压开采方案及安全技术措施 本文内容：
摘要：针对A煤矿3#煤层开采面临的承压水威胁问题，分别从威胁水源、底板隔水岩层特征和导水通道三方面分析了3#煤层承压开采的工程条件，确定了相应的承压开采方案，并提出了安全技术措施，这对于安全开采3#煤层具有重要的现实意义。
关键词：承压开采；
防隔水煤柱；
技术措施
晋城矿区A煤矿为生产矿井，井田面积为34.2775km2，目前正在回采井田西部的3#煤层。在井田西部，奥灰水水位标高高于3#煤层底板标高，存在承压开采现象，即3#煤层面临奥灰承压水威胁问题。随着井田西部3#煤层的不断开采，煤层所承受的奥灰水水压越来越大，煤层底板突水的潜在危险性随之提升。
1A矿3#煤层承压开采的工程条件
1.1奥灰水对3#煤层开采的影响
该矿奥灰岩溶水水位标高为630～655m，岩溶地下水流向为北西向南东。3#煤层底板标高为460～890m，其中，井田东部3#煤层底板高于奥灰水水头，为不承压区，煤层开采不受奥灰水威胁；
在井田西部，奥灰水水头高于3#煤层底板，属于承压开采区，面积约10.2774km2。由井田西部3#煤层承压区内分布的水文孔和煤田孔资料可知，井田西部承压开采区3#煤层的底板隔水层厚124.69～141.73m，奥灰水水头压力为1.26～2.47MPa，底板突水系数为0.0099～0.0198MPa/m，且突水系数由东部向西部逐渐变大，西南部最大。正常条件下开采3#煤层是安全的，但是由于井田内断层和陷落柱等构造比较发育，奥灰岩溶水有可能沿断层陷落柱、裂隙密集带和底板薄弱地带等溃入矿井。
1.2煤层底板隔水岩层特征
根据钻孔资料，奥灰隔水岩层最厚点位于井田南部边界的中段附近，为150m左右；
最薄点位于井田北部边界附近的中部，为120m左右。岩层平均厚度为133.93m。钻探表明，3#煤层底板的奥灰隔水岩层主要为砂岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩，主要隔水层为山西组、太原组和本溪组隔水层。山西组、太原组隔水岩层主要为泥岩、砂质泥岩，但开采3#煤层会对底板岩层造成破坏，局部隔水层的隔水效果会减弱。本溪组隔水层厚度为5.46～18.20m，平均9.89m，主要隔水岩层为黏土或铝土质泥岩，裂隙基本不发育且透水性较差，因此该组隔水层是奥灰水上部的良好隔水层[1]。
1.3导水通道对3#煤层开采的影响
封孔质量不佳、揭露奥陶系灰岩的钻孔可能变成人为导水通道[2]，在井田西部承压开采区，当采掘工作面经过封闭不良的揭露奥陶系灰岩钻孔附近时，底板奥灰岩溶水可能会沿钻孔导水通道进入采掘空间，引发涌（突）水事故。因此，在3#煤层的回采过程中，应有计划地监测已揭露奥灰含水层钻孔的封闭止水情况，并观察其有无渗水情况，为西部承压区3#煤层安全开采提供依据。当采掘工作面接近封闭不良、废弃的揭露奥灰含水层钻孔时，应加强探放水工作。根据3#煤层采掘工程平面图和井田三维地震及瞬变电磁勘探成果可知，在井田西部承压开采区存在3条落差大于5m的断层，其中1条最大落差达400m，使该断层南盘的3#煤层与北盘的奥灰含水层直接对接。由于该条断层落差大，断层带岩石破碎，3#煤层底板有突水的可能。其他2条断层为逆断层，落差分别为16m和12.5m。由于逆断层具有阻水性质，底板突水的可能性很小。在井田西部3#煤层承压开采区发现了9个陷落柱，其中4个陷落柱经钻孔验证导水，其余5个陷落柱未经钻探验证。
2承压开采方案
承压开采区的奥灰岩溶水主要通过断层、陷落柱和揭露奥灰岩溶裂隙含水层封闭质量较差的钻孔进入3#煤层采掘工作面，对3#煤层开采造成影响。因此，需对井田西部承压区断层、陷落柱和揭露奥灰岩溶裂隙含水层封闭不良的钻孔采取留取保安煤柱或注浆加固等有效措施。
2.1防隔水煤柱留设宽度
受3#煤层底部奥灰水压力的影响，防隔水煤柱的宽度应大于煤层底板与断层面间的最小垂直距离。由已有研究可知[3]，断层防隔水煤柱边界与断层面之间的最小安全垂直距离H安可按式(1)计算，水平距离L可按式(2)计算：A矿3#煤层受到的最大水头压力达2.47MPa，根据式(1)得到井田西部承压区断层防隔水煤柱边界与断层面之间的最小安全垂直距离为51.2m。井田断层倾角为67°～75°，取70°，按照式(2)计算得到断层防隔水煤柱边界与断层面之间的最小安全水平距离为54.5m。图1为防隔水煤柱留设示意图。
2.2工作面承压区3#煤层承压安全开采方案
2.2.1断层及陷落柱安全开采方案对于与奥灰水不连通的不导水断层，不需要采取防治水措施，可以安全开采；
对于与奥灰水连通的不导水断层，需要对其注浆加固，否则禁止开采。对于3条落差大于5m的断层，其中最大落差400m的为导水断层，3#煤层承压安全开采方案为在该断层南盘留取宽度为55m的防隔水煤柱；
另外2条为弱导水断层，3#煤层承压安全开采方案为对该断层采取注浆加固措施。对于井田西部3#煤层承压开采区发现的9个陷落柱，若经钻探验证导水，应在该陷落柱周围留取宽度为45m的防隔水煤柱；
若经钻探验证不导水，应对该陷落柱注浆加固[4]。2.2.2封闭不良钻孔安全开采方案由于历史、技术等原因造成封闭质量不高的钻孔，可能成为奥灰含水层的导水通道，因此，煤矿在开采3#煤层时应对已有钻孔的封闭止水情况进行观测，并观察其有无渗水情况。根据钻孔情况，在见煤点位置周围留取宽度为45m防隔水煤柱。此外，在采掘过程中穿过3#煤层底板的薄弱地段时，应采用注浆加固方式提高隔水强度。
3承压开采安全技术措施
3.1物探与钻探相结合做好采掘前构造探测工作
在承压开采区采掘前进行地面三维地震勘探工作，查清采掘范围内的断层、陷落柱，为防治水工作提供依据。对于采掘工作面内已查明的断层、陷落柱，采用地面瞬变电磁法对其含（导）水性进行勘测，确定含（导）水性断层和陷落柱；
在采掘工作面前采用物探与钻探相结合的探测手段，进一步确定其位置以及含（导）水性，对已确定的含（导）水性断层和陷落柱采取注浆加固或留取保护煤（岩）柱措施。
3.2加强奥灰水防治
严格落实“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施[5]，确保掘进工作面的安全距离大于30m。加大对煤矿各采区的排查力度，对发现的隐患问题要及时处理；
对于出现的淋滴水及渗水现象且水源不明的，要及时处理，消除隐患威胁。加强工作面支护工作，降低矿压破坏程度，最大限度保护隔水层的完整性，避免突水事故发生。
4结语
分析了晋城矿区A矿3#煤层底板的突水特征，并确定了影响突水的主要因素为断层、陷落柱、封闭不良的钻孔、底板隔水层岩层强度等。理论分析并计算确定了井田西部承压区3#煤层采掘范围内断层、陷落柱留设的防隔水煤柱宽度，以及巷道掘进和回采工作面承压区3#煤层承压安全开采技术方案及保障措施。
参考文献：
［1］陈佩.煤矿采空区不同部位岩层裂隙率与其渗透性关系的实验研究［D］.太原：太原理工大学,2016.
［2］赵从胜，鲁亮.封闭不良钻孔导水性分析及处理方案［J］.山东煤炭科技，2019(8)：171-172.
［3］刘兵.断层防水煤柱的应力分析及留设宽度设计［J］.中国矿山工程，2019，47(3)：1-3.
［4］周锦涛.掘进条件下陷落柱活化导水数值模拟及探测研究［D］.青岛：山东科技大学，2017.
［5］刘贵卯.浅谈资源整合矿井防治水工作实践［J］.能源与节能，2013(3)：66.
作者：赵铁亮 单位：晋城市能源局
煤层承压开采方案及安全技术措施 来源：网络整理
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