西北矿区分层综放开采裂缝带高度探测研究.pdf

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1、第3期矿山测量No．32014年6月MINESURVEYINGJun．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014·03·16西北矿区分层综放开采裂缝带高度探测研究刁乃勤(中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山063012)摘要：陈家沟煤矿22m特厚煤层分2层综放开采，其覆岩破坏裂缝带高度具有典型的研究价值。文中在可借鉴经验较少的情况下，成功采用井下仰孔注水测漏法，测得覆岩导水裂缝带高度149m，是开采厚度的13．4倍。探测钻孔深度较深、施工和测漏技术难度较大，为今后分层综放开采时探测裂缝带高度提供了可靠的数据依据和实践经验。

2、关键词：特厚煤层；分层综放；裂缝带；探测中图分类号：TD327文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)03—0038—03陈家沟煤矿位于华亭煤田西部，井田除中西部家沟煤矿这种采深较大、山区粱峁沟壑地形时，具有和东南缘为带状冲积河谷区外，其余地貌皆呈黄土费用低、观测数据可靠、施工易于操作等优点。及岩石组成的低山丘陵。井下开采煤层为中下侏罗2井下仰孔注水测漏法原理统延安组含煤地层中的煤5层。开采探测区煤5层平均厚度22．2m，平均倾角15。，埋深约530m，赋存井下仰孔双端封堵测漏原理如图1所示，装置较为稳定。开采方法为厚煤层分层综合放顶煤法，由注

3、气和注水两套系统组成。注气系统负责为气囊共分为两个分层，全部垮落法顶板管理。充气，形成封闭空间。注水系统负责为密封段充水。矿井地表主要水体为北河，开采工作面靠近北井下探测钻孔既可以在巷道或峒室内向采空区河保护煤柱，采动产生的地表裂缝将会波及北河河上方打仰孑L探测，也可以在观测工作面上方专用巷床，这不仅会给周围的居民饮水和灌溉带来困难，还道内向下布置垂孔进行探测。可能威胁矿井的安全生产。因此，北河下压煤能否3探测钻孔施工及观测数据分析安全开采，取决于安全煤岩柱的尺寸(导水裂缝带最大高度+保护层厚度+地表裂缝深度)是否小于工3．1工程地质条件．作面上覆岩层的厚度

4、，而这其中的关键技术是准确工作面上覆岩层平均厚度530m，其中侏罗系约测定导水裂缝带的最大发育高度。270m，第三系和第四系260m；第三系、第四系属于极软岩一软岩，有的岩层不成型，呈半松散状态，且1探测方法的选择含有承压水层，第三系含有多层厚度较大的隔水层；目前国内外探测裂缝带采用的方法主要有：钻基岩段为侏罗系岩层，岩性硬度属于中硬一软岩，部孔冲洗液法；钻孔电视法；钻孔深部基点法；超声成分岩层含水，其中有几层隔水层。像及数字测井法；超声波穿透法；钻孔CT及电法；井总体来看，工作面上覆岩层岩性属于中硬偏软下仰孔注水测漏法等。型。工作面距北河河床法向距离约50

5、0m。根据煤通常钻孔冲洗液法、钻孔电视法、钻孔深部基点矿井下巷道现状及工作面上覆岩层特征，采用仰孔法仅在开采深度较小的条件下采用，成本相对较低。注水测漏法工程量比较小。超声成像及数字测井法、超声波穿透法、钻孔CT及3．2探测钻孔施工电法等属于利用声、电、磁场波在不同构造介质中物根据陈家沟矿3201(已开采)、3202(已开采)及性的变化来分析确定，这些方法分析误差较大，一般3203(准备)工作面现有回采巷道的位置，观测硐室仅用作辅助探测方法。选择在3203工作面回风平巷上方，新掘联络巷和观井下仰孑L注水测漏法是近几年在导水裂缝带探测硐室。测中使用较为广泛的一

6、种方法。特别是当用于像陈在硐室内向3201、3202工作面采空区上方不同38第3期矿山测量2014年6月漏失量继续增大，变化范围为19．8～27．6L／min，已观测数据以及钻孑L在钻进过程中孔口水的漏失经接近注水装置的最大注水量，同时在实际观测中量间断和卡钻等现象证实，在特厚煤层分层放顶煤该段水压无法上升，说明这一区段岩层空隙大、破坏开采条件下，总开采厚度大，覆岩断裂破坏比常规开严重，处于断裂导水裂缝极为发育区。采条件下要严重得多，而且有一定的离层空间存在。表1井下探测孔有效漏失量探测孔注水流量变化梯度图探测孔测试流量对比孑L测试流量孔深／m流量L／min

7、孔深／m流量L／rain一l60145．04．70110．O2．6-140143．54．10108．54．0142．05．70107．04．6一l20140．55．20105．53．9-1∞139．09．30104．02．9-80137．515．6102．53．7-'60136．016．0101．04．2134．519．299．54．1-40133．025．398．O3．3m131．526．596．53．40120l00806o4020IJl30．018．995．04．03．5导水裂缝带高度核算[J]．矿山测量，2001(3)．将探测孔流量减去对应的对比孔流

8、量，即为探[2]余学义，赵兵朝，易永忠，等．特厚煤层