顾北矿井缩小防水煤柱开采的可行性探讨

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1、顾北矿井缩小防水煤柱开采的可行性探讨张五兵黄向红（淮南矿业集团股份有限公司顾北煤矿，安徽淮南232151）[摘要]:本文通过对顾北井田地质及水文地质条件的分析，阐明了提高开采上限的必要性和可行性，并对提高开采上限采取的相关措施进行了初步探讨。[关键词]：开采上限可行性探讨1概况顾北矿井是淮南矿业集团公司在建的六对矿井之一，是集团公司实施“建大矿、办大电、做资本”发展战略的重要组成部分。井田位于顾桥井田的西部，距离凤台县城以西23km，南北走向长7.5km，东西倾向宽4.5~5km，面积36km2，地质储量6.74亿吨，可采储量3.19亿吨，矿井设计年

2、产原煤4000kt，设主、副、风三口井筒，第一生产水平-650m，中央并列式通风，预计二00七年建成投产。矿井设计中针对新生界水体留设60m防水煤柱，煤柱压煤量51670kt。2地质及水文地质条件简述2.1地质条件2.1.1地层顾北井田经钻探揭露，地层除缺失志留纪、泥盆纪地层之外，从奥陶纪至新生界均有不同程度的发育。其中二叠系煤系地层被厚度较大的新生界地层所覆盖。2.1.2煤层井田含煤地层为石炭系和二叠系地层，主要含煤地层为二叠系上、下石盒子组和山西组，含可采煤层9层，平均总厚22.39m。其中13-1、11-2、8、6及1煤层为主要可采煤层，平均总

3、厚度20.33m，煤层属中灰~富灰，特低硫~低硫，特低磷~低磷，富油~高油，高熔~难熔灰分的气煤及1/3焦煤。2.1.3构造井田位于淮南潘谢矿区顾桥井田的西部，总体走向为南北~北北东，倾向东~南南东，倾角5~15°的单斜构造，浅部地层倾角较小。区内断层较发育，断层组总体走向均为东西方向，井田内共发现落差大于100m的断层3条，50~100m断层5条，10~50m断层18条，小于10m断层若干条，其中主要断层有F211、F84、F85、F86、F93断层等。井田构造见构造纲要图。2.2水文地质条件2.2.1含水层井田内的含水层从上而下依次为新生界孔隙松

4、散潜水-承压含水层、二叠系煤图1：顾北井田构造纲要图层顶板砂岩承压含水层、石炭系岩溶裂隙承压含水层及奥陶系岩溶裂隙承压含水层。其中，新生界二含、三含为主要含水层组，二含为矿区供水的主要水源。含水层的空间分布如图2。图2：井田含水层空间分布图2.2.2含水层的水力联系2.2.2.1第四系一含以大气降水和地表水补给为主。二含与一含之间有粘土层相隔，三含与四含在古地形隆起带缺失，两者之间因有良好的隔水层而不发生水力联系。四含富水性弱，且下部10~30m主要为灰绿、棕红色固结粘土，含钙质及结核，底部多分布含砾的“砾石层”，一般与基岩水力联系不密切，在七线以北

5、与基岩直接接触，对基岩发生渗入补给，是矿坑充水主要补给来源，但补给量受本身的富水性和基岩渗透性控制，对矿坑充水无直接影响。2.2.2.2砂岩裂隙含水层之间，因有泥质岩类及煤层相隔，无密切水力联系。2.2.2.3太原含水组距1煤一般为16～20m，正常的自然状态下无水力联系，但第一水平-650m的灰岩水头压力约67.5Kg/cm2，大大超过1煤底部岩层允许承受的最大水压值，因此，太原组灰岩是1煤底直接充水含水层，尤其是煤层与灰岩对口的断层带，往往是1煤底板进水的直接通道。在古地形隆起带，太原组灰岩接受新生界下部四含水渗入补给。从区域范围看，奥灰水也可因

6、断层或其它因素导致其直接与太灰含水组发生水力联系，奥灰水补给太灰含水组，补给水源丰富。3提高开采上限的必要性3.1顾北井田由于沉积环境的影响，部分主要可采煤层赋存不稳定，可采资源有限。如8煤层北一采区受冲刷变薄或尖灭，大部分成为不可采区；13-1煤层由于赋存较浅，北一采区仅可布置三个工作面，南一采区基本不能布置工作面，对开采布局和生产接替产生一定的影响；11-2煤层南一采区受赋存和构造条件，可采地质储量有限。因而合理提高开采上限，解放煤炭资源，成为矿井地质工作者的系统考虑和急待解决的重要任务。3.2矿井设计年产原煤4000kt，均为机械化综采工作面，

7、开采强度较大，生产接替较为紧张。因此，提高开采上限，合理地进行工作面的布置，可以缓解工作面接替紧张的局面，减少工作面综采机械设备的频繁搬家和巷道维修工程量，提高综合机械化采煤的效率，实现高产高效。4提高开采上限的可行性4.1国内在建筑物、水体、铁路下已有成熟的开采技术经验。相关矿区尤其是周边矿区如张集矿、谢桥矿已经在巨厚松散层、底部“砾石层”条件下成功地进行了缩小防水煤柱开采，为我矿缩小防水煤柱开采提供了宝贵的经验和借鉴。4.2顾桥勘探区采用地震、钻探、测井等多种手段进行了综合勘探，勘探程度相对较高，基本查明了地层的赋存特征和地质构造。新生界三含与四

8、含之间有巨厚的以钙质粘土为主的粘土层相隔，四含砂层厚度较小，富水性弱，水力联系程度差，即留设防水煤柱针对的含