北徐樓煤礦16煤底板帶壓開采的安全性分析

1、北徐樓煤礦16煤底板帶壓開采的安全性分析 北徐樓煤礦自1999年試生產(chǎn)以來，動用的16煤集中在一采區(qū)、二采區(qū)、三采區(qū)，目前一采區(qū)回采完畢，二采區(qū)正在開采，三采區(qū)考慮到今后村莊搬遷，已停止開采。 北徐樓煤礦開采的16煤，位于太原組下部、直接頂板為十下灰，厚度2.807.08 m，平均4.73m。煤層厚度0.421.37m，平均1.00m。下與17煤層間距4.8412.62m，平均6.06m，下與奧灰間距41.9773.30m，平均59.08m， 奧灰靜止水位按2003年9月1號孔水位標(biāo)高為-73.68m，則正常情況下在回采標(biāo)高-854.88m以下的16煤層時，將會受到奧灰水的嚴(yán)重威脅。按臨界突水

2、系數(shù)值取1.0，底板采動破壞深度取7m，計算求得開采16煤層的安全水頭為520.80m，正常情況下在回采標(biāo)高-594.48m以下的16煤層時，將會受到奧灰水的威脅。而北徐樓煤礦16煤埋藏深度在在-280-530m。因此開采16煤層時不會受到奧灰水德威脅。 一、地質(zhì)構(gòu)造對底板水的影響分析 北徐樓井田位于滕縣背斜北翼的中西部，總體為一由北徐樓斷層與大劉莊斷層組成的近ne向的地壘構(gòu)造?？傮w構(gòu)造形態(tài)為大致以35勘探線為軸的寬緩背斜構(gòu)造，西翼地層向nw傾斜、東翼地層向東傾斜。西部發(fā)育有寬緩褶曲。生產(chǎn)巷道揭露證實，井田內(nèi)中、東部采區(qū)落差大于10m的斷層不發(fā)育，一般多為落差小于5 m的小斷層。西部采區(qū)(39

3、線以西奎子斷層的上盤) 落差大于10m的斷層較發(fā)育。井田內(nèi)由東至西，斷層越來越多。井田內(nèi)共發(fā)育落差20m的斷層29條，其中：落差100m的斷層4條、100m落差50的斷層4條、50m落差30的斷層16條、30m落差20的斷層5條。這些斷層對工作面底板水的影響較大，是工作面出水的通道。 礦井已開采16煤層多年，含水層多已充分揭露或波及，涌水量已基本趨于穩(wěn)定。頂板十下灰涌水量一般在10m3/h，在施工21605運輸順槽時，遇到頂板十下灰涌水量達(dá)到,30m3/h，主要是此區(qū)域灰?guī)r裂隙發(fā)育，小斷層發(fā)育的原因?；夭晒ぷ髅娴装鍥]有發(fā)生過出水，主要是頂板跨落時，十下灰?guī)r水進(jìn)入工作面，一般在10-15 m3/

4、h，斷層發(fā)育地段，頂板水較大。 二、16煤層底板奧灰含水層的探測 16煤層在二采區(qū)進(jìn)行了兩次奧灰水抽放水實驗（2003年1月份進(jìn)行井下放水實驗一次，2004年9月份進(jìn)行地面抽水實驗一次），四采區(qū)進(jìn)行了一次奧灰水放水實驗（2006年5月份進(jìn)行井下放水實驗一次，施工鉆孔3個），根據(jù)三次抽放水實驗結(jié)果可得出如下結(jié)論： 奧灰含水層與16煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實際水頭值，正常情況下，奧灰水對開采16、17煤開采無影響，奧灰水靜止水位分別為-75.8m（2003年1月份）、-73.8m（2004年9月份）、-129.5m、-99.7m（2006年5月份）。 三、16煤層底板隔水層情況分析 16

5、煤層至奧灰間泥巖、鐵鋁質(zhì)泥巖隔水巖組厚度41.9773.30m，平均59.08m。其間主要由泥巖、鐵鋁質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖及3層薄層石灰?guī)r所組成。鉆探取芯巖芯完整，裂隙不發(fā)育，無漏水層位。加權(quán)平均抗拉強(qiáng)度為26.22kg/cm2，加權(quán)平均容重為2.72g/cm3，正常情況下在回采標(biāo)高-594.48m以上的16煤層時，不會受到奧灰突水威脅，但由于斷層錯動，局部可形成側(cè)向補給條件或因巖溶陷落柱形成奧灰水垂向上升通道，使奧灰與十四灰、十二灰，甚至十下灰產(chǎn)生水力聯(lián)系。因此，為確保16煤層的安全開采，今后應(yīng)加強(qiáng)對煤系底部巖層巖性、厚度的探測分析，查明斷層、裂隙向深部的延伸發(fā)育情況，查明巖溶陷落柱的發(fā)育

6、分布情況及其導(dǎo)水性特征，對預(yù)防斷層附近及裂隙密集帶、隔水層較薄區(qū)或陷落柱附近發(fā)生奧灰突水，具有非常重要的實際意義。 四、16煤層底板奧灰突水性評價 （1）根據(jù)我礦精查地質(zhì)報告及生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告提供資料，對開采煤16有威脅的奧灰含水層。單位涌水量為0.111l/sm，靜止水位標(biāo)高+6.99m，上距煤16平均65m左右。本段地層的加權(quán)平均抗拉強(qiáng)度為26.22kg/cm2，加權(quán)平均容重為2.73，根據(jù)公式計算：300水平和500水平的底板安全厚度分別為22.1m和36.03m，正常情況下不會對開采煤16有威脅，但局部地段由于斷層或裂隙使十二灰、十四灰及奧灰成為一個統(tǒng)一的含水層組，近而對開采煤16產(chǎn)生

7、威脅。 由于十二灰、十四灰水無抽水試驗資料，奧灰水抽水試驗資料較早，我礦于2003、2004、2006年初對此三含水層進(jìn)行了三次抽放水試驗，結(jié)果表明：十二灰基本不含水，十四灰靜止水位126.6m，奧灰靜止水位75.8m，單位涌水量0.013l/s.m，經(jīng)計算，目前二、三采區(qū)開采煤16均不受奧灰水威脅。 （2）煤16下限計算 對開采16煤有威脅的奧灰含水層，雖有抽水實驗資料。但由于間隔時間較長，水文地質(zhì)參數(shù)已不夠準(zhǔn)確，為了準(zhǔn)確獲得水文地質(zhì)參數(shù)、計算準(zhǔn)確可靠的安全水頭值。本礦于2002年12月28日至2003年4月23日在西翼4#聯(lián)絡(luò)巷對三含水層進(jìn)行了鉆探放水實驗。結(jié)果如下： 奧灰:靜止水位:75

8、.8m,水壓:2.859mpa,流量:46.6m3/h。 終孔直徑74mm。 根據(jù)公式 ts=p/（m-cp） 式中： ts-突水系數(shù)（kgf/（cm2m）取ts=1.0 -隔水層承受的水壓（kgf/cm） -底板隔水層厚度奧灰取60，十四灰41m -采礦時底板隔水層的擾動破壞厚度（m）取cp=7.0m 經(jīng)計算：奧灰53kgfcm 奧灰靜止水位：75.8m 正常區(qū)段，開采標(biāo)高在-605.8m以上煤層均不受奧灰水威脅。 五、16煤層底板奧灰水防治措施 井田內(nèi)斷層較多，部分?jǐn)鄬涌赡苁故⑹?、奧灰含水層聯(lián)通成為同一含水體，對下組煤開采構(gòu)成嚴(yán)重威脅，為防止底板突水事故，礦井在各采區(qū)開采前，進(jìn)行下組

9、灰?guī)r含水層探測，掌握十二、十四、奧灰水的水頭值，分析十二、十四、奧灰水之間水力聯(lián)系情況；另外應(yīng)合理選擇16、17層煤開采對底板的破壞深度，要正確確定底板有效隔水層厚度。采取以下安全措施 1、進(jìn)一步探測底板含水層的水力聯(lián)系，以及底板含水層水對第16層煤開采的影響。 2、為準(zhǔn)確計算16煤的安全隔水厚度，計劃采用鉆探注水輔以物探的方法，對開采煤16的底板破壞深度進(jìn)行探測。 3、實測奧灰水文地質(zhì)參數(shù) 奧灰水對煤16開采有威脅，在不同的水文地質(zhì)單元（受斷層影響的地壘或地塹構(gòu)造帶，向斜的核部），采掘標(biāo)高每下降5070m，分別進(jìn)行一次奧灰水放水實驗。 4、在安全區(qū)開采一般不會出現(xiàn)奧灰突水，但在工作面回采期間應(yīng)加強(qiáng)工作面的水文地質(zhì)觀測工作，并及時記錄歸檔，為將來深部16煤回采的防治水工作積累一定的經(jīng)驗，使礦井下一步的