受頂?shù)装咫p向承壓水威脅煤層開采

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1、受頂?shù)装咫p向承壓水威脅煤層開采技術研究姜華劉玉國（山東新查莊礦業(yè)有限責任公司山東肥城271612）摘要：8601面為查莊煤礦深部8層煤首采工作面，直接頂為四灰含水層，下距徐灰含水層32.8m，由于四灰、徐灰含水層巖溶裂隙發(fā)育，含水豐富，該煤層開采受頂?shù)装咫p向承壓水威脅，為此對該煤層安全開采進行了技術研究，通過綜合手段探查條件，制定了針對性的防治水措施，實現(xiàn)安全開采。該面為肥城礦區(qū)開采標高最深，受承壓水威脅最嚴重的工作面，它的成功開采，開創(chuàng)了肥城礦區(qū)8層煤大采深、高水壓開采的先河，為同類條件下其它煤層開采奠定了較好的基礎。關鍵詞：雙向承壓

2、水威脅煤層開采1概況查莊煤礦8600采區(qū)為-350m水平的下山采區(qū)，該采區(qū)北鄰F27斷層（H=30m）；西鄰F5（H=200m）和F5-1斷層（H=50～280m）；東鄰F40斷層（H=20～45m）。采區(qū)三面被斷層包圍，尤其是西部F5和F5-1斷層落差較大，使本采區(qū)下組煤煤系地層與對盤的奧灰含水層對口接觸，水文地質(zhì)條件復雜。該采區(qū)上覆7層煤實現(xiàn)了安全開采，開采最低高程-500m。8601工作面是查莊煤礦-350m水平以下第一個、也是肥城礦業(yè)集團公司開采高程最低的8煤層工作面，回采高程-365.4～-434.8m，工作面儲量11.5萬噸

3、，掘進揭露落差大于1.5m的斷層8條，工作面被分成上、中、下三個塊段。2水害威脅程度2.17煤層突水情況-350m水平以下7煤層共動用3個采區(qū)，開采11個工作面，其中4個工作面發(fā)生突水15～135m3/h，-350m水平以下7煤層開采受底板五灰承壓水害威脅。而8煤層開采較深，受礦壓水壓影響更大，突水系數(shù)明顯增加，出水幾率更高，威脅更為嚴重。2.2水文地質(zhì)條件8層煤下距徐灰（五灰）31.4～34.4m，平均32.8m，五灰厚2.7～10m，平均6.4m，五灰下距奧灰1.9～7.3m，平均5.1m。8601工作面共施工23個五灰鉆孔，單孔水

4、量0.5～63m3/h。8600帷幕巷、8601泄水巷共施工56個五灰鉆孔，單孔水量0.5～150m3/h，采區(qū)內(nèi)共施工8個奧灰孔，單孔水量1～35m3/h。根據(jù)該區(qū)鉆孔分析，底板五灰、奧灰含水層的富水性極不均一，個別塊段富水性較強，大部塊段富水性較弱，奧灰頂部10m左右富水性弱，五、奧灰導高不發(fā)育。因采區(qū)三面被斷層切割，構(gòu)造裂隙發(fā)育，且西部F5斷層致使對盤奧灰含水層與該區(qū)四灰、五灰含水層對口接觸，使水文地質(zhì)條件更加復雜。2.3突水系數(shù)利用公式Ts＝P/（M-Cp－Dg）6式中：P--隔水層底板承受的最大水頭壓力P五灰＝4.5791MP

5、a（工作面）～5.0161MPa（區(qū)域）P奧灰＝4.0401MPa（工作面）～5.1351MPa（區(qū)域）；M--隔水層厚度，五灰32.8m，奧灰43.2m；Cp--采動破壞深度，取12m；Dg--五灰含水層導高；代入公式得：Ts五灰＝0.2202MPa/m～0.2412MPa/mTs奧灰＝0.1295MPa/m～0.1646MPa/m通過計算可以看出，工作面開采的五灰突水系數(shù)為臨界突水系數(shù)0.06MPa/m的3.6～4.02倍；奧灰突水系數(shù)為臨界突水系數(shù)的2.16～2.74倍，工作面受五、奧灰水害威脅嚴重。3防治水工作鑒于8601工作面

6、的特殊性和復雜性，我們采取鉆探、物探、放水試驗等多種手段，探查了工作面水文地質(zhì)條件，取得合理有效的疏降方案，制定注漿改造、帷幕截流、疏水降壓，并輔以留設斷層煤柱、擴大排水能力、完善疏水系統(tǒng)等綜合治理措施。3.1水文地質(zhì)條件探查工程3.2.1頂板四灰水源補給條件由于西部F5斷層落差較大，使得對盤的奧灰含水層與本盤的四灰含水層對口接觸，奧灰水直接補給四灰含水層，為此施工了8601泄水巷對西部邊界水源補給情況進行了巷道探查。該巷道長180m，揭露0.8～15m斷層5條，裂隙發(fā)育地點8處，通過巷道揭露的四灰含水層情況看，頂板裂隙發(fā)育，淋水較大，

7、巷道淋水量為30m3/h。在泄水巷迎頭利用鉆機超前探查時揭露一條落差15m斷層，鉆孔揭露9層煤頂板泥灰?guī)r時鉆孔出水量35m3/h，該孔放水過程，巷道頂板淋水逐漸減小，最后全部消失，關閉該孔后頂板淋水恢復到初始水量。8601面放水時，穩(wěn)定放水量252m3/h，測得該孔水量10m3/h，將所有放水孔關閉以后，該孔水量增大到20m3/h，通過水量變化說明8601泄水巷頂板四灰淋水來源于底板五灰含水層，四灰、五灰水力聯(lián)系密切。8601泄水巷內(nèi)施工8個五灰放水孔，單孔水量5～150m3/h，其中水量大于100m3/h鉆孔三個，均靠近巷道西部，放水

8、時鉆孔水量降幅較小，分析認為可能與西部邊界構(gòu)造發(fā)育、奧灰水源補給充分有關。3.2.2鉆探情況為查清該區(qū)域五灰、奧灰含水層的富水性，在淺部施工了106個五灰、奧灰鉆孔，其中五灰單孔水量0.2～150m3/h，