北徐楼煤矿16煤底板带压开采的安全性分析

北徐楼煤矿北徐楼煤矿 1616 煤底板带压开采的安煤底板带压开采的安 全性分析全性分析 北徐楼煤矿自 1999 年试生产以来 动用的 16 煤集中在一 采区 二采区 三采区 目前一采区回采完毕 二采区正在开 采 三采区考虑到今后村庄搬迁 已停止开采 北徐楼煤矿开采的 16 煤 位于太原组下部 直接顶板为 十下灰 厚度 2 80 7 08 m 平均 4 73m 煤层厚度 0 42 1 37m 平均 1 00m 下与 17 煤层间距 4 84 12 62m 平均 6 06m 下与奥灰间距 41 97 73 30m 平均 59 08m 奥 灰静止水位按 2003 年 9 月 1 号孔水位标高为 73 68m 则正常 情况下在回采标高 854 88m 以下的 16 煤层时 将会受到奥灰水 的严重威胁 按临界突水系数值取 1 0 底板采动破坏深度取 7m 计算求得开采 16 煤层的安全水头为 520 80m 正常情况下 在回采标高 594 48m 以下的 16 煤层时 将会受到奥灰水的威胁 而北徐楼煤矿 16 煤埋藏深度在在 280 530m 因此开采 16 煤 层时不会受到奥灰水德威胁 一 地质构造对底板水的影响分析 北徐楼井田位于滕县背斜北翼的中西部 总体为一由北徐 楼断层与大刘庄断层组成的近 ne 向的地垒构造 总体构造形态 为大致以 35 勘探线为轴的宽缓背斜构造 西翼地层向 nw 倾斜 东翼地层向东倾斜 西部发育有宽缓褶曲 生产巷道揭露证实 井田内中 东部采区落差大于 10m 的断层不发育 一般多为落 差小于 5 m 的小断层 西部采区 39 线以西奎子断层的上盘 落 差大于 10m 的断层较发育 井田内由东至西 断层越来越多 井田内共发育落差 20m 的断层 29 条 其中 落差 100m 的断层 4 条 100m 落差 50 的断层 4 条 50m 落差 30 的断层 16 条 30m 落差 20 的断层 5 条 这些断层对工作面底板水的影响较 大 是工作面出水的通道 矿井已开采 16 煤层多年 含水层多已充分揭露或波及 涌水量已基本趋于稳定 顶板十下灰涌水量一般在 10m3 h 在 施工 21605 运输顺槽时 遇到顶板十下灰涌水量达到 30m3 h 主要是此区域灰岩裂隙发育 小断层发育的原因 回采工作面 底板没有发生过出水 主要是顶板跨落时 十下灰岩水进入工 作面 一般在 10 15 m3 h 断层发育地段 顶板水较大 二 16 煤层底板奥灰含水层的探测 16 煤层在二采区进行了两次奥灰水抽放水实验 2003 年 1 月份进行井下放水实验一次 2004 年 9 月份进行地面抽水实 验一次 四采区进行了一次奥灰水放水实验 2006 年 5 月份 进行井下放水实验一次 施工钻孔 3 个 根据三次抽放水实 验结果可得出如下结论 奥灰含水层与 16 煤层之间的隔水层能承受的水头值大于 实际水头值 正常情况下 奥灰水对开采 16 17 煤开采无影响 奥灰水静止水位分别为 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 煤层底板隔水层情况分析 16 煤层至奥灰间泥岩 铁铝质泥岩隔水岩组厚度 41 97 73 30m 平均 59 08m 其间主要由泥岩 铁铝质泥岩 粉砂岩 细砂岩及 3 层薄层石灰岩所组成 钻探取芯岩芯完整 裂隙不发育 无漏水层位 加权平均抗拉强度为 26 22kg cm2 加权平均容重为 2 72g cm3 正常情况下在回采标高 594 48m 以上的 16 煤层时 不会受到奥灰突水威胁 但由于断层错动 局部可形成侧向补给条件或因岩溶陷落柱形成奥灰水垂向上升 通道 使奥灰与十四灰 十二灰 甚至十下灰产生水力联系 因此 为确保 16 煤层的安全开采 今后应加强对煤系底部岩层 岩性 厚度的探测分析 查明断层 裂隙向深部的延伸发育情 况 查明岩溶陷落柱的发育分布情况及其导水性特征 对预防 断层附近及裂隙密集带 隔水层较薄区或陷落柱附近发生奥灰 突水 具有非常重要的实际意义 四 16 煤层底板奥灰突水性评价 1 根据我矿 精查地质报告 及 生产矿井地质报告 提供资料 对开采煤 16 有威胁的奥灰含水层 单位涌水量为 0 111l sm 静止水位标高 6 99m 上距煤 16 平均 65m 左右 本段地层的加权平均抗拉强度为 26 22kg cm2 加权平均容重为 2 73 根据公式计算 300 水平和 500 水平的底板安全厚度 分别为 22 1m 和 36 03m 正常情况下不会对开采煤 16 有威胁 但局部地段由于断层或裂隙使十二灰 十四灰及奥灰成为一个 统一的含水层组 近而对开采煤 16 产生威胁 由于十二灰 十四灰水无抽水试验资料 奥灰水抽水试验 资料较早 我矿于 2003 2004 2006 年初对此三含水层进行了 三次抽放水试验 结果表明 十二灰基本不含水 十四灰静止 水位 126 6m 奥灰静止水位 75 8m 单位涌水量 0 013l s m 经计算 目前二 三采区开采煤 16 均不受奥灰水 威胁 2 煤 16 下限计算 对开采 16 煤有威胁的奥灰含水层 虽有抽水实验资料 但由于间隔时间较长 水文地质参数已不够准确 为了准确获 得水文地质参数 计算准确可靠的安全水头值 本矿于 2002 年 12 月 28 日至 2003 年 4 月 23 日在西翼 4 联络巷对三含水层 进行了钻探放水实验 结果如下 奥灰 静止水位 75 8m 水压 2 859mpa 流量 46 6m3 h 终孔直径 74mm 根据公式 ts p m cp 式中 ts 突水系数 kgf cm2m 取 ts 1 0 隔水层承受的水压 kgf cm 底板隔水层厚度奥灰取 60 十四灰 41m 采矿时底板隔水层的扰动破坏厚度 m 取 cp 7 0m 经计算 奥灰 53kgf cm 奥灰静止水位 75 8m 正常区段 开采标高在 605 8m 以上煤层均不受奥灰水威 胁 五 16 煤层底板奥灰水防治措施 井田内断层较多 部分断层可能使十二 十四 奥灰含水 层联通成为同一含水体 对下组煤开采构成严重威胁 为防止 底板突水事故 矿井在各采区开采前 进行下组灰岩含水层探 测 掌握十二 十四 奥灰水的水头值 分析十二 十四 奥 灰水之间水力联系情况 另外应合理选择 16 17 层煤开采对底 板的破坏深度 要正确确定底板有效隔水层厚度 采取以下安 全措施 1 进一步探测底板含水层的水力联系 以及底板含水层 水对第 16 层煤开采的影响 2 为准确计算 16 煤的安全隔水厚度 计划采用钻探注水 辅以物探的方法 对开采煤 16 的底板破坏深度进行探测 3 实测奥灰水文地质参数 奥灰水对煤 16 开采有威胁 在不同的水文地质单元 受 断层影响的地垒或地堑构造带 向斜的核部 采掘标高每下 降 50 70m 分别进行一次奥灰水放水实验 4 在安全区开采一般不会出现奥灰突水 但在工作面回 采期间应加强工作面的水文地质观测工作 并及时记录归档 为将来深部 16 煤回采的防治水工作积累一定的经