我国煤矿水体下安全采煤技术的发展及展望_图文

1、 年全国煤矿水害防治工作座谈暨技术研讨会论文集 度提供了理论依据。并逐步形成了覆岩破坏规律综 合研究技术体系【】和水体下采煤综合研究技术体系 【】。目前，进行综放开采条件下覆岩破坏高度探测 研究的矿井越来越多，但迄今为止还缺少对于大多 数矿区都普遍适用的预计综放开采条件下覆岩破 坏高度的计算公式，安全煤岩柱中的保护层尺寸的 选取也同样需要做进一步的工作。 （）水体下采煤的“三带”理论体系已逐步形 成。以“三带”为基础的水体下采煤预可研理论已 形成基本完整的体系，为不同地质、水文地质条件 的水体下采煤预可研的设计提供了方法。其中比较 典型的是露头煤柱设计理论与方法【】，已纳入铲三 下”采煤规程并

2、应用多年；放项煤开采条件下的 露头煤柱设计理论与方法也已初步形成，其中保护 层厚度的选取准则以及所采取的开采技术措施和 防水安全措施等都具有新的特点【】。此外，近年来 又研究了松散含水层条件下发生溃砂的临界条件 及其预计理论，为实现松散含水层条件下变防水煤 柱为防砂煤柱安全开采提供了理论基础。 （）提出并完善了水体下采煤覆岩分类的方 法【们。以往在水体下采煤的覆岩分类中，一般都是 根据经验来定性评价，其结果往往是因人而异，有 时也采用岩石单轴抗压强度分类法进行参考，但由 于其分类指标单一，常常不能正确判定覆岩的类 型。所以，远远满足不了水体下采煤的实际需要。 为此，提出了水体下采煤覆岩类型的多

3、因素多指标 分类法。它较充分地考虑了水体下采煤的特点和要 求，实现了覆岩分类的定量化，分类指标全面，代 表性强，而且还具有获取参数方便、分析结果可靠、 人为干扰因素少、实用性强等优点，能够较好地满 足水体下采煤的实际需要。该方法在山东兖州、龙 口矿区以及内蒙赤峰建昌营煤矿等得以验证。为水 体下采煤技术和成功经验的推广应用提供了便利。 （）放顶煤开采是一种高产高效的采煤技术， 近年来得到了迅速发展和普及，在水体下采煤领域 的应用也越来越广泛。但由于水体下放顶煤开采的 成功试验和推广应用仅局限于部分矿区，尚不足以 代表全国各类矿区的普遍情况，加之对放项煤开采 的特殊性所产生的某些变异规律及特点的研

4、究与 认识尚不全面，所以，在新修订的“三下采煤 规程中规定，放顶煤开采方法在水体下采煤领域 尤其是留设防砂及防塌煤柱条件下的应用还必须 要遵循试验开采的程序，放顶煤开采的覆岩破坏预 计及保护层选取方法等还都尚未纳入“三下”采 煤规程，对此仍需不断研究和丰富。鉴于在水体 下实现放顶煤安全开采较分层开采有更大的风险 和难度，所以，需要深入研究放顶煤开采的覆岩破 坏规律、不断加强预测理论与方法研究、优化水体 下放顶煤开采设计、规范水体下放顶煤开采工艺、 制定切实可行的水体下放顶煤安全技术措施以及 建立可靠的安全监测系统等，才可以有效地避免或 减少水体下放顶煤开采的风险和更加经济合理地 实现安全开采。

5、尤其是在采空区水体下采用综放开 采方法时，仍应进行充分的分析论证，如大同矿区 同忻矿侏罗系采空区水体下综放安全开采的可行 性分析论证。 涌水量预计理论及方法的探索 近年来开展了孔隙裂隙岩体与渗流特征研究 ，为促进工作面涌水量预计这一世界难题的解决 进行了必要的探索。此外，由于实践经验不断丰富， 在实际工作中应用类比法等计算方法所得出的预 计结果与实际情况的符合率更高。 特殊地质采矿条件下顶板水害问题的认知 程度及防治水平不断提高 我国地大物博，矿产资源十分丰富，煤层赋存 条件千变万化，除靠近灰岩强含水体尤其是奥陶系 灰岩强含水体开采时存在着较严重的安全威胁外， 某些特殊地质采矿条件下发生的突水

6、灾害则更让 人心有余悸。特殊地质采矿条件下发生的顶板水害 一般都有一个共同的特点，就是大都具有特殊性、 偶然性、隐蔽性、突发性，往往有背常理，不易被 人察觉，有时甚至超出现有技术、知识水平的认知 程度，较难预测，令人防不胜防。所以，更容易酿 成灾害，损失更加难以预测，后果常常触目惊心， 教训极为惨痛。因此，研究解决特殊地质采矿条件 下的水害问题，对于保证矿井安全有序开采具有十 分重要的现实意义，其技术难度也更大，任务更艰 巨。近年来，对该类条件下顶板水害的认知程度和 防治水平也在不断提高。 高水压松散含水层原生纵向裂隙发育覆岩的 异常突水及其防治 以往的松散含水层水体下采煤实践中，一般 开采深

7、度较浅，含水层水头压力较低，或者松散含 第页 年全国煤矿水害防治工作座谈暨技术研讨会论文集 水层底部赋存一定厚度的粘土隔水层，或者松散含 水层水体的富水性较弱，或者基岩风化带基本上是 隔水的，或者基岩中的原岩裂隙尤其是高角度纵向 原岩裂隙不发育，所以，在设计安全煤岩柱时一般 不考虑含水层水头压力作用问题。但近年来在松散 含水层水头压力达到以上和开采煤层上覆 煤系基岩中原生纵向裂隙发育条件下采用综合机 械化采煤方法开采时，留设的防水煤柱尺寸均是按 照“三下”采煤规程的规定选取的，却发生了 突水并淹没矿井的异常现象。如位于安徽省宿南矿 区的祁东煤矿就发生了首采工作面实际最小防水 煤柱垂高较原设计大

8、条件下十分罕见的异常突 水现象【。该类条件下采煤工作面突水淹井的惨痛 教训表明，随着采深加大，含水层水头压力增高， 尤其是覆岩中高角度裂缝发育、隔水性能较差等条 件综合作用下，覆岩破坏高度将异常加大，破坏程 度异常加剧，安全开采所需的实际保护层厚度也明 显增大，必须针对具体条件因地制宜地进行水体下 安全采煤设计，开展相应的研究观测，制定切实可 行的防水安全技术措施，以确保安全合理开采。 大面积老空积水区的突水危害及其防治途径 废弃矿井关闭或由于其它不得已的原因而导 致矿井关闭后，往往形成大面积的老空积水区，一 旦发生突水，其损失往往异常惨重。尤其是当面积 较大、水头压力较高的老空水体直接位于急

9、倾斜煤 层上方时，其所构成的水害威胁将更为严重。近年 来该类灾害发生较多，如广东大兴煤矿由于急倾斜 煤层发生抽冒引起防水煤柱失效而造成的老空积 水体突水淹井灾害就十分典型。防止该类水体突水 应从处理和隔离水体两个方面入手。设计新区开采 时，应充分认识该类水体的危害，采取可靠的、切 实可行的安全防范措旌，尤其是对于急倾斜煤层的 顺层抽冒问题应给予高度重视。 。离层带蓄水的危害及其防治途径 离层是指岩层顺层面脱开的现象。它是由于所 采煤层上覆岩层的非同步沉降而产生的¨。在某些 特定条件下，离层带会发育较明显并蓄积一定体积 的地下水，当受到采动破坏性影响波及时，往往会 发生突水灾害，如淮北

10、矿区海孜煤矿就发生了一例 十分罕见的瞬时突水量高达的顶板离层 带突水灾害【。离层带蓄水并发生突水灾变的现象 表明，随着采动覆岩内离层空间的形成，也存在着 离层带蓄水现象，当条件具备时还会引发突水灾 变，其水势凶猛，衰减较快，表现特征有如老空突 水，不易察觉，难以预测。防止离层带突水主要应 从防止离层带蓄水方面入手，应采取切实可行的安 全防范措施。 特殊地质采矿条件下顶板水害问题的思考 特殊地质采矿条件下项板水害的发生虽然有 其不易被人察觉和令人防不胜防等特征，但其人为 因素也不可忽视。这主要表现在基础工作不足、犯 经验主义的错误、相关知识不够、防范意识不强、 存在侥幸心理等几个方面。 项板水害

11、问题实际上就是水体下采煤的安全 问题。水体下采煤安全与否，不单纯是一个技术问 题，更是一个涉及到设计、生产、研究以及管理等 多个方面的综合性问题，并贯穿于矿井设计、建设、 生产甚至矿井报废后的整个过程中。所以，严把“三 关”，即在设计中严把技术关、在管理中严把审批 关、在生产中严把落实关，对于确保水体下压煤的 安全合理开采有着至关重要的作用。 设计环节、审批环节及贯彻落实环节在水体下 安全采煤中起着举足轻重的作用。这是因为，搞好 水体下采煤设计是正确解决水体下压煤问题和确 保矿井安全合理生产的基本前提。一个好的设计是 保障矿井安全合理建设和生产、防止发生灾害性事 故、确保水体下采煤工作顺利的最

12、基本保证，而一 个不合格的水体下采煤设计则后患无穷。因此，要 在设计环节严把技术关；有关上级在管理过程中把 好审批关是正确解决水体下压煤问题和确保矿井 安全合理生产的重要屏障。我国煤层赋存条件十分 复杂，地质采矿条件干变万化，从事水体下采煤技 术工作的专业人员对有关知识的掌握程度和处理 有关问题的能力大小不一，从事水体下采煤技术研 究及设计的有关单位和机构的资质和实际水平高 低有别，存在水体下采煤问题的煤矿企业的管理水 平、技术水平、生产规模、抗灾能力、井下作业人 员素质以及周围环境等存在着明显差异，煤矿管理 者自身的知识水平以及对水体下采煤问题的灾害 性后果和管理的重要性的认知程度等也参差不

13、齐， 面对如此复杂的局面和诸多问题，都需要上级管理 部门统协调和管理。因此，审批环节在水体下采 煤中的作用不容忽视；完善的生产管理、对安全隐 第页 年全国煤矿水害防治工作座谈暨技术研讨会论文集 患的充分重视和清醒认识以及切实可行的安全技 术措施等是确保矿井安全生产的重要保证和关键 环节。所以，贯彻落实环节在水体下安全采煤中的 作用是最直接的、最重要的。贯彻落实的关键是要 体现在行动上，而且要注意发现和解决新问题。 学技术年第卷（第期）：； 【】康永华等试论水体下采煤的综合研究技术体系煤矿 开采年第期（总第期）：； 【】幽天纠露头煤柱优化设计理论与技术北京：煤炭工 业出版社年： 【 ， ， 参考文献： 【】康永华等兴隆庄煤矿提高回采上限的试验研究煤炭 学报年第卷（第期）： 【】康永华等巨厚含水砂层下项水综放开采试验煤炭科 学技术年第卷（第期）：； 【】申宝宏等厚含水松散层下留设防砂煤柱综放开采方法 适应性研究煤炭科学技术年第卷（第 期）： 】康永华等煤矿井下工作面突水与围岩温度场的关 系北京：煤炭工业出版社年； 【】刘秀娥等程序在覆岩破坏规律研究中的应 用煤矿开采年第期（总第期）：； 【】康永华采煤方法变革对导水裂缝带发育