软岩含水砂砾层下采煤实践

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1、·软岩含水砂砾层下采煤实践·来源：煤炭科学技术编辑：文静时间：2008-9-310:13:32    摘　要　总结平庄矿务局五家煤矿二井在软岩含水砂砾层下开采的实践过程及成功经验；利用生产现场实际资料和理论分析，对防水煤岩柱的留设提出了建议。探讨分析了软岩条件下近距离水下安全开采技术的可行性。　　关键词　软岩　含水砂砾层　开采　　“三下”压煤在我国探明储量中占有相当的比例。“三下”开采技术在不同的国家、地域和地质条件下均获得实现，但复杂的工程地质问题往往造成“三下”开采安全技术参数难于合理确立，致使开采达不到预期效果。本

2、文通过平庄矿务局五家煤矿二井四区在松软岩层含水砂砾层下开采实践进行总结认识与分析，以期在软岩矿区实现合理的、安全有效的开采有所借鉴。1　采区地质概况1.1　矿井地质　　五家煤矿二井四区位于平庄煤田南端五家矿区中部，呈单斜构造，走向南北，倾向西，倾角8～14°。断层构造极少，落差均小于5m，煤层内有两组倾向斜交节理比较发育，不存在褶曲等其它地质构造，开采地质条件较好(图1)。图1　矿井开采平面图　　本区煤系地层属于上侏罗系(J33)，元宝山含煤组，总厚度为70～125m，是一以泥质砂岩、泥岩、细砂岩、煤层为主，以砂质页岩互

3、层、砂岩砾岩为辅的陆相沉积岩系，其可采煤层以复煤层形式赋存，煤中夹矸数量多，单一层厚度小于0.5m，单一煤层最大厚度不足2m。共有4个煤层组可分层对比，其中可采煤层为2个(图2)。煤种牌号为褐煤，煤层内在灰分为19%，发热量为16.74～18.83MJ／kg。图2　矿井开采剖面图1.2　水文地质　　地表属于丘陵河谷地貌，中部有一条季节性五家干河自西向东流过。第四系黄土、泥砂及含水砂砾层覆盖于煤层的顶部，厚度20～50m。含水砂砾层分布于干河河床及两岸，上游薄，下游厚，河床部位较厚，两岸变薄尖灭，厚度0.38～7.65m，

4、平均厚度4.5m(图2)。砾石岩性以变质粗、中岩砾为主，边缘地带常含有粘土，层内含水丰富，并有大气降水直接补给。由于干河与含水砂砾层的存在，形成了具体的、客观的水文和工程地质条件，也是合理、安全技术的开采本区煤炭资源所必须解决的主要问题。1.3　地质储量　　依据1984年该区地质及水文地质勘探报告提供地质储量如表1：表1　五家煤矿二井四区含水砂砾层下地质储量水　平储　量／万tABA+BCA+B+C+520m水平以上144.06-144.06251.63391.70+520m水平以下225.1939.85265.04266

5、.53535.56合　　计369.2539.85409.10518.16927.262　含水砂砾层下试采2.1　问题提出　　1985年由于矿井开采强度过大，实产超过设计生产能力，矿井生产提前萎缩，资源枯竭，生产接续出现了比较严峻的局面。经局矿工程技术人员的广泛论证，认为解放含水砂砾层下压煤，实施顶水开采势在必行，矿务局提请上级主管部门同意后，决定进行试开采，以期测得“三带”高度，确立防水煤岩柱的安全留设。2.2　试采工作面概况　　试采工作面选在二井三区的南翼，直接沿6-5煤层底板走向向含水砂砾层下延深，采用走向单一长壁采

6、煤法进行试采，其工作面参数：走向长340m，倾向宽90m，煤层倾角8～15°。地面标高：+607～+628m，回风巷标高+479m，运输巷标高+459m。顶部第四系黄土层厚度39.31～49.49m，含水砂砾层厚0～4.32m。平均实测采高2.59m，涌水量0.49m3/h。勘探结果，试采区砂质泥岩占52.7%，泥岩17%，砂岩21.3%，煤9%。岩层胶结程度差，极软易碎，遇水膨胀，具有软岩特征。2.3　“三带”高度测试　　“三带”高度测试，采用采前和采后的钻孔进行物探及冲洗液消耗方法。地震和超声波法委托水电部北京设计研

7、究院物探队进行，无线电波法委托地质部廊房物探所进行，漏失量仪法委托煤炭科学研究总院北京开采所进行，岩样委托煤炭科学研究总院北京开采所进行物理、力学和水理性质测试，其余为本局地质测量队完成。各家分别提出裂高测定的专题资料，工作于1986年11月完成，平庄矿务局提出了综合性报告，并向煤炭科学研究总院北京开采所提出咨询，测试期间进行了实地勘探。本次测试结果详见表2。2.4　试采及“三带”高度测试评价及结论　　试采工作面采后形成导水裂隙带，在各种测试方法和手段中均有所显示，其测试方法是有效的，但仍有不完善的地方，有待进一步的研究

8、和发展，以期达到更好的效果。　　综合分析测试的最后结果(表2)，选择导6孔冲洗液消耗法和注水试验30.66m为导水裂隙带高度，裂高与采高的比值按平均采高2.59m计算为12，其值较为合理，安全系数较大，为此确定五家煤矿二井含水砂砾层下开采上限为+520m水平(留设防水煤岩柱40m)，可分两幅均匀采出，最大累计采高不得