北徐楼煤矿16煤底板带压开采的安全性分析

1、 北徐楼煤矿16煤底板带压开采的安全性分析 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2.807.08 m，平均4.73m。煤层厚度0.421.37m，平均1.00m。下与17煤层间距4.8412.62m，平均6.06m，下与奥灰间距41.9773.30m，平均59.08m， 奥灰静止水位按2021年9月1号孔水位标高为-73.68m，则正常状况下在回采标高-854.88m以下的16煤层时，将会受到奥灰水的严峻威逼。按临界突

2、水系数值取1.0，底板采动破坏深度取7m，计算求得开采16煤层的平安水头为520.80m，正常状况下在回采标高-594.48m以下的16煤层时，将会受到奥灰水的威逼。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逼。 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。生产巷道揭露证明，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(3

3、9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，小断层发育的缘由。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

4、/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试验（2021年1月份进行井下放水试验一次，2021年9月份进行地面抽水试验一次），四采区进行了一次奥灰水放水试验（2021年5月份进行井下放水试验一次，施工钻孔3个），依据三次抽放水试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，正常状况下，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（2021年1月份）、-73.8m（2021年9月份）、-129.5m、-99.7m（2021年5月份）。 三、16煤层底板隔水层状况分析 1

5、6煤层至奥灰间泥岩、铁铝质泥岩隔水岩组厚度41.9773.30m，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，正常状况下在回采标高-594.48m以上的16煤层时，不会受到奥灰突水威逼，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煤层的平安开采，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、裂隙向深部的延长发育状况，查明岩溶陷落柱的发

6、育分布状况及其导水性特征，对预防断层四周及裂隙密集带、隔水层较薄区或陷落柱四周发生奥灰突水，具有特别重要的实际意义。 四、16煤层底板奥灰突水性评价 （1）依据我矿精查地质报告及生产矿井地质报告供应资料，对开采煤16有威逼的奥灰含水层。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，依据公式计算：300水平和500水平的底板平安厚度分别为22.1m和36.03m，正常状况下不会对开采煤16有威逼，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

7、生威逼。 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2021、2021、2021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均不受奥灰水威逼。 （2）煤16下限计算 对开采16煤有威逼的奥灰含水层，虽有抽水试验资料。但由于间隔时间较长，水文地质参数已不够精确，为了精确获得水文地质参数、计算精确牢靠的平安水头值。本矿于2021年12月28日至2021年4月23日在西翼4#联络巷对三含水层进行了钻探放水试验。结果如下： 奥灰:静止水位:7

8、5.8m,水压:2.859MPa,流量:46.6m3/h。 终孔直径74mm。 依据公式 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53kgfcm 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逼。 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峻威逼，为防止底板突水事故，矿井在各采区开采前，进行下

9、组灰岩含水层探测，把握十二、十四、奥灰水的水头值，分析十二、十四、奥灰水之间水力联系状况；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。实行以下平安措施 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、为精确计算16煤的平安隔水厚度，方案采纳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开采有威逼，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5070m，分别进行一次奥灰水放水试验。 4、在平安区开采一般不会消失奥灰突水，但在工作面回采期间应加强工作面的水文地质观测工作，并准时记录归档，为将来深部16煤回采的防治水工作积累肯定的阅历，使矿井下一步的防治水工作能够有章可循