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1、厚松散冲积层下防水煤柱的留设方法第2期2010年6月水力采煤与管道运输HYDRAULICCOAL1VIINING&PIPELINETRANSP0RTAT10NNo.2Jun.20l0厚松散冲积层下防水煤柱的留设方法安秀清(开滦钱家营矿业公司,河北唐山063301)摘要:为了合理确定厚冲积层下开采时防水煤岩柱的高度,以开滦钱家营矿业公司八采区287l西工作面为例,对松散冲积层厚度与防水安全煤岩柱高度的关系进行了综合分析,定义了"松散含水层透水系数"的概念,提出了厚松散层条件下的防水安全煤岩柱留设方法.该方
2、法的应用使287l西工作面防水煤柱降低约13.0m,实现了煤柱的合理留设.关键词:冲积层煤柱导水裂隙带中图分类号:TD823.83文献标识码:B文章编号:1006—0898(2010)02—0067—030前言钱家营矿业公司地层结构显着特点是第四纪松散冲积层厚度大,例如在八采区松散层的厚度达到460m以上.钱家营矿区的松散冲积层可以划分为4个含水层和4个隔水层,其中含水层往往是细砂层或者是粗砂层,含水丰富.而隔水层是粘土层或亚粘土层,平面分布不够稳定,有的区域缺失.冲积层底部为第四含水层,对浅部煤层的安全开采构
3、成威胁,必须留设防水安全煤岩柱.在《建筑物,水体,铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》("三下采煤规程")和《煤矿测量规程》中,对防水安全煤岩柱的留设尺寸有着明确规定.开滦矿区针对矿区自身的特点,结合《矿井水文地质规程》于1989年制定了《开滦矿务局矿井水文地质及防止水工作细则》("细则"),多年来开滦矿区一直按该细则留设含水冲积层下采煤的防水安全煤岩柱.在留设含水冲积层下采煤的防水安全煤岩柱问题上,该细则与"三下采煤规程"的主要差别是:"细则"中提出"松散层底部粘土层厚度小于累计采厚和无粘土层,当冲积层厚度
4、大于200m时,冲积层厚度每增加10m,保护层的厚度Hb要增加1m抗水压厚度".在厚冲积层条件下,与"三下采煤规程"相比,开滦矿区的"细则"偏于安全与保守.对钱家营矿业公司这种巨厚冲积层的矿井,就要多留设大量的防水安全煤岩柱,致使煤炭资源损失严重.如何更科学合理地留设防水安全煤岩柱,在既保障开采安全的条件下,又不造成煤炭资源的浪费,这就提出"厚松散冲积层下防水煤柱留设方法"的问题,该问题初步研究工作具体落实为钱家营矿业公司八采区2871西综采工作面开采上限的确定.12871西综采工作面地质条件2871西综采工作
5、面位于八采区西翼,开采7层煤,工作面煤层埋深544～663m.工作面走向长平均1650m,倾斜长208m,煤层平均厚度4m,地质储量约192.2万t.在2871西综采面开切眼端上顺槽处,与冲积层防水煤柱相邻.该冲积层防水煤柱是按照细则划定的,防水煤柱高度在切眼上口处为88ITI.工作面顶板为砂岩裂隙含水层,上覆煤5不可采,煤5顶板含水层含水丰富,目前水位一441nl,对煤7顶板水补给充分,工作面所承受煤5顶板含水层最大水压1.98MPa,煤5顶板含水层水是该工作面主要充水水源.2工作面覆岩导水裂隙带高度观测采用
6、井下仰斜钻孔实测的方法,选用2871西邻近工作面1672东作为导高观测点.1672东综采面覆岩导水裂隙带上界面为5煤层底板.实测结果1672东综采面导水裂隙带高度H,i=39.77m一40m.该观测剖面处煤层采厚为2.8—3.2m,平均采厚为3.0m,所以导水裂隙带高度是采厚的13.3倍.3松散冲积层厚度与防水安全煤岩柱高度的关系3.1防水安全煤岩柱的地层结构力学模型672010年6月水力采煤与管道运输第2期力学模型如图1所示.松散冲积层为"四含三隔"结构,厚度为h.,四含水头高度为h.煤层为缓倾斜,导水裂隙带
7、高度为H¨保护层厚度为H,防水安全煤岩柱高度为H.图1防水安全煤岩柱地层结构力学模型3.2防水安全煤岩柱阻隔水性能影响因素对于图2所示的地层结构力学模型,当煤层倾角较小时,则煤柱长度很大.例如钱家营矿业公司八采区的条件,煤层倾角l4.一21.,则所留设的煤柱长度L是岩柱高度H的3.42倍,若取H=56m,则L=191.52m.所以煤柱具有良好的稳定性,不可能失效成为突水通道.那么,对于图2所示的模型,冲积含水层的涌水途径就只有导水裂隙带.导水裂隙带是否会成为涌水途径,则完全取决于基岩保护层(厚度为H)的阻隔水能
8、力.3.3松散层厚度与防水安全煤岩柱高度的关系首先,根据图3所示的模型,防水安全煤岩柱的阻隔水能力仅与基岩保护层厚度H有关,与其它因素,如松散层的总厚度无关.其次,在"三下开采规程"中的附录六,近水体采煤的安全煤岩柱设计方法,给出的导水裂隙带高度H预计公式和保护层厚度H计算公式,Hi和H也仅考虑覆岩岩性的强弱,煤层的开采厚度以及松散冲积层底部是否有隔水层,所以,在"三下采煤规程"中导水
