关于楠木寺井水体和断层共同压煤开采技术的运用与实践

1、    关于楠木寺井水体和断层共同压煤开采技术的运用与实践    杨显明 钟发彬摘要：根据采空裂隙发育规律，本文分析并研究了楠木寺矿井水体和断层共同压煤上覆岩层破坏的实际规律，研究了二郎水库上覆岩层的破坏高度，解决了矿井水体和断层共同压煤开采技术难题，从而优化了矿井巷道布置，为矿井节省煤炭资源17920吨，企业创造经济效益1575.2万元。关键词：水体;断层;压煤开采;实践引言双鹰楠木寺矿井水体压煤开采难度就很大，加之在断层横贯水体和煤层走向就更为加大了压煤开采难度，如果留煤柱开采不但损失数十万吨煤炭资源，且不能实现倾斜长壁采煤法，大大增加准备和回采巷道

2、的工程量。因此，研究水体和断层共同压煤开采法对矿井的发展具有非常重要的意义。1、楠木寺井水体断层开采现状楠木寺矿区地质为侏罗系下统珍珠冲组、侏罗系下中统自流井组以及第四系地层，开采的硬岩煤层赋存于三叠系上统须家河组等六段，井田内有一个二郎水库位于矿区中，且有逆断层f1横贯整个水库，二郎水库及断层所压覆资源开采标高为+220+260m埋深237233m，（详见下图）。2、楠木寺硬炭煤层开采上覆岩层破坏规律研究2.1 覆岩破坏规律楠木寺硬炭煤层在开采过程中，围岩原始的应力平衡受到破坏，根据岩层的变形和破坏理论，划分为“三带”，即垮落带、裂缝带、弯曲下沉带。垮落带为回采工作面放顶后引起煤层直接顶板岩

3、层产生破坏的范围，因岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度，产生断裂、破碎成块而垮落，其导水性极强。裂缝带为在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂缝带，其透水性好。2.2 覆岩破坏高度预计根据岩层的变形和破坏理论，覆岩破坏情况主要与采高和采煤方法有关。楠木寺矿井回采工作面采用倾斜长壁采煤法，普通机械化采煤工艺，全垮落法控制采空区顶板。覆岩破坏高度预计的方法有很多种，本次研究采用经验公式预计覆岩破坏高度。3 水体和断层压煤开采设计3.1 水体和断层下采煤的安全煤（岩）柱设计：安全煤岩柱留设合理与否将直接关系到矿井的安全生产以及煤炭资源的合理回收，是确保矿井安全生产

4、所不可缺少的重要环节。安全煤岩柱的类型一般有三种，分别是防水、防砂、防塌安全煤岩柱，其留设目的和构成主要如下：3.1.1防水安全煤岩柱留设防水安全煤岩柱的目的是不允许导水裂缝带波及到水体。其垂高（hsh）应大于或等于导水裂缝带的最大高度（hli）加上保护层厚度（hb），即：hshhli+hb+hd3.1.2防砂安全煤岩柱留设防砂安全煤岩柱的目的，是允许导水裂缝带波及松散弱含水层或已疏降的松散强含水层，但不允许垮落带接近松散层底部。其垂高（hs）应大于或等于垮落带的最大高度（hk）加上保护层厚度（hb），即：hshk+hb3.1.3防塌安全煤岩柱留设防塌安全煤岩柱的目的，是不仅允许导水裂缝带波及

5、松散弱含水层或已疏干的松散含水层，同时允许垮落带接近松散层底部。其垂高（ht）应等于或接近于垮落带的最大高度（hm），即： hthm结合本次可行性论证的要求及目的，为确保矿井生产安全，水体下开采安全煤岩柱的类型确定为防水安全煤岩柱，不允许导水裂缝带波及到水体。3.2 保护层厚度（hb）选取：根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范对保护层厚度的选取作了专门的规定：防水安全煤岩柱的保护层厚度，可根据有无松散层及其中粘性土层厚度进行选取，结合煤层覆岩的实际情况，保护层厚度可按下式选取：经上式计算，防水安全煤岩柱保护层厚度应选9.1m。3.3防水安全煤岩柱的留设防水安全煤岩柱垂高（hs

6、h），根据上图可知，hli导水裂隙缝最大高度，一般取为采高的2030倍，本矿采高1.3m，hli取39m。hd水体下断层裂隙深度，d为水体断层宽度，a断层倾角经上式计算，工作区防水安全煤岩柱垂高应大于或等于85m。3.4 水体下开采防水安全煤岩柱厚度确定矿区水库下煤炭资源开采标高为+220+226m，埋深237233m，最小煤岩柱垂高为233m，远大于所需要的85m防水安全煤岩柱垂高，导水裂缝带不会波及地表水体，工作区煤层的回采不会导致水库水直接充入矿井。4 效果与结论根据后期对井下涌水与二郎水库水体及周边建筑的观测，得出如下结论：4.1、效果：经井下水文观测，二郎水库和其大断层下压煤开采后该

7、区域顶板无明显滴水，釆空区无异常涌水其采空区涌水量与邻近的采空区涌水量相似。经地面地质观测：地表坝体和库区无位移、下沉，地面建筑物无变形，村民安居樂业。这证明二郎水库和断层下压煤开采对地面和井下无影响。4.2、结论：二郎水库和断层对矿井煤炭开采无充水影响，其下压煤开采对地表水体和坝体村庄鸶建筑也无影响。经二郎水库和其大断层下压煤开的研究与实践，横穿矿区的水体和大断层共同压煤下对开采无影响，那么其他水体和建筑物下压煤开采是非常安全的。参考文献：1煤矿安全规程（2016年版）.2煤矿防治水细则（煤安监调查201814号）.3建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范（安监总煤装201766号）.（作者单位：内江市双鹰煤炭有