断层防隔水煤(岩)柱留设研究与应用

断层防隔水煤(岩)柱留设研究与应用摘要：为最大限度开发煤炭资源，确保1315工作面安全回采，本研究对济宁支一断层1315工作面区域进行探查，评估断层对工作面的水害威胁程度，考虑地质因素变化，计算防隔水煤(岩)柱尺寸，综合评价1315工作面济宁支一断层防隔水煤(岩)柱留设的合理性和安全性#1315工作面设计位于-940m水平一采区开走向长度约230m切眼长度96.5m#工作面皮带顺槽及切眼已完成轨道顺槽及联络巷正在施工用工作面西、北部为济宁支一断层东、南部为1305采空区及老巷用工作面对应地面位置：京杭大运河西开南外环路以南开济鱼公路(251省道)下方龙拱河以北地面主要为鱼塘及田地开地面标高+34.0～+36.0m#工作面开采煤层结构简单开煤层平均厚度2.2m煤层倾角2～10°平均6°用工作面煤层整体倾向南地质条件简单用皮带顺槽掘进过程中揭露一条落差0.5m的正断层工作面无岩浆岩、古河流冲刷带、陷落柱、构造异常区等特殊地图11315工作面井上、下位置示意图对工作面开采有影响的含水层有3上煤层顶底板砂岩含水层和侏罗系砂岩含水层用巷道掘进过程中出现煤层顶板淋滴水最大出水量<2.0m/h后慢慢疏干#综合分析3上煤层顶底板砂岩含水性较弱根据附近X10地质钻孔资料开该区域侏罗系厚度约511.7m距3上煤层约220.14ml岩性主要由粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、辉长岩及泥岩组成用根据井田内检1号、检2号、J3-1和AJB-9钻孔抽水资料依据《煤矿防治水细则》附录一对井田内检1号钻孔抽水试验单位涌水量进行换算f单位涌水量0.217870~0.260832/s.m富水性弱-中等水位标高-92343~+365m水质类型以Cl-SO42--K+.Na+为主用侏罗系砂岩属裂隙承压含水层主要接受第四系根据1315皮带顺槽和切眼掘进期间涌水量观测资料分析预测1315工作面回采期间正常涌水量约200m/h最大涌水量40m/h主要涌水来源为煤层顶板砂岩水#2.1.1济宁断层正断层为区域性大断层位于井田中部走向近SN开倾向W倾角60~70°落差30～210m区内延展长度大于4660m落差由南往北逐渐变小开有济宁支一、层等多条附生断层纵向错断所有煤层断至上部岩浆岩以上由三维地震勘探控制日属查明断层用2.1.2济宁支一断层正断层位于井田中东部济宁断层东侧由济宁断层分出为其分支断层走向SN转NE倾向SWW倾角60～70°落差25～90ml区内延展长度4200m#东部集中回风大巷、轨道大巷、胶带大巷及1305工作面切眼、轨道中间巷、轨道顺槽揭露属查明断层1305工作面导硐时揭露济宁支一断层未出水开拓期间东部集中回风、轨道、胶带大巷掘进期间揭露断层时未出水开综合分析济宁支一断层不含(导)水用2014年1305工作面推采至40m位置时开采空区开始涌水最大涌水量为110m³h后稳定在70m/h用通过水质化验分析出水为侏罗系含水层水用水但整体受回采扰动影响大导致断层附近煤岩层活化、存在裂隙形成导水通道延伸到侏罗系含水层二是揭露断层后未及时对断层区域进行钻探探查未重2023年3～7月矿委托矿产资源勘查开发有限公司在回风1联络巷和1315切眼14#导线点处硐室内开对济宁支一断层进行钻探探查共施工8个探查钻孔累计完成钻探工程量772.00m#根据钻孔揭露资料分析济宁支一断层倾角65°落差H≈49m#切眼位置和三维地震勘探资料基本一致停采线附近向工作面偏移4.2m#所有钻孔揭露断层时未出水分析探查区域济宁支一断层为不含(导)水断层开断层含(导)水性未受1305工作面突水影响[2-3用2009年3月安居煤矿开始观测涌水量并建立涌水量观测制度矿井涌水量观测点主要分布在水仓入口处采用容积法测量矿井涌水量每月观测不少于3场2014年6月至今矿井进行正常采掘矿井涌水量大矿井涌水量平均值、最大值呈上升态势2014年下半年矿井涌水量明显增加开主要因1305工作面发生突水近三年开正常涌水量基本稳定在130m/h左右个别时段有增加也有减少主要是探矿井涌水量主要由井筒淋水、老空水和顶板淋水组成井筒淋水占比约25.8%老空水占比约63.3%(1305老空水占老空水总量的623%即从水质类型上分开侏罗系水占比约68.6%砂岩水占比约23.9%矿井出水点多发生断层附近裂隙发育区开正常情况下以淋滴水形式出现采后以老空区涌水形式出现开水源主要为3上煤层顶底板砂岩水开出水量较小从出水点水量变化规律可以看出开3上煤层顶底板砂岩是以静储量为主的含水层富水性弱开充水空间不发育补矿井突水点易发生在大断层附近主要为1305老与煤层的导水通道以断层为主且导水通道稳定水量关系曲矿井涌水量见表1#年123456789平均4断层防隔水煤(岩)柱留设分析1305工作面采空区突水为侏罗系砂岩水，侏罗系砂岩水是开采1315工作面预防水害主要对象。但钻探、物探结果及实际揭露均表明济宁支一断层此处为不含(导)水断层。侏罗系砂岩含水层位于3上煤层上方，正常间距约220m1315切眼探测该地段断层落差约49m,即断层上盘侏罗系砂岩含水层距本36.50m,导水裂隙带最高处与对盘侏罗系最小间距134.5m,正常情况下，侏罗系砂岩水不会突破3上煤层顶板进入采掘工作面。只要3上煤层开采后导水裂隙带不波及断层带，不对断层产生扰动，避免断层“活化”导水，上覆侏罗系砂岩水就不会对采掘工作面造成水害威胁。5断层防隔水煤(岩)柱留设计算对1315工作面来说，济宁支一断层位于3上煤层上方，对盘侏罗系含水层水是主要防范对象，最大导水柱留设与压煤开采规范”中附录4中附表4-2导水裂隙带最大高度计算公式，得到导水裂隙带最大高度为结合三维地震、实际揭露及钻探资料综合分析，此处济宁支一断层倾角取钻探结果65°,落差取探测分析值49m,岩层移动角取安居煤矿经验值75°。接触防隔水煤岩柱的留设：含水层顶面高于最高导水裂隔水煤(岩)柱各分段宽度，m;H一最大导水裂隙带高通过计算，1315工作面区域开采3上煤层过程中，不少于45m的防隔水煤(岩)柱，见表2。表2济宁支一断层防隔水煤(岩)柱留设计算表防范含水层侏罗系断层落差防范含水层侏罗系3上煤层底板最低标高断层倾角θ岩层移动角δ导水裂隙带高度H₁LL6断层防隔水煤(岩)柱留设评价通过对济宁支一断层在1315工作面区域探查成果资料分析，防隔水煤岩柱留设的研究与计算，开采1315工作面3上煤层济宁支一断层防隔水煤(岩)柱的留设情况与原初步设计及防隔水煤(岩)柱设计中留设防隔水煤(岩)柱，正常情况下对1315工作面开采无根据1315工作面济宁支一断层探查及防隔水煤(岩)柱留设计