益新煤礦含水礫巖層下分層開采的可行性

張秉德（黑龍江龍煤鶴崗礦業有限責任公司益新煤礦，黑龍江鶴崗 154100）

益新煤礦含水礫巖層下分層開采的可行性

張秉德
（黑龍江龍煤鶴崗礦業有限責任公司益新煤礦，黑龍江鶴崗 154100）

益新煤礦最早前身為原鶴崗礦務局新一煤礦，礦井始建于1950年9月20日，1955年9月21日竣工投產，設計能力90萬噸。根據《煤礦防治水規定》計算出防水安全煤巖柱垂高，確保開采期間采空區冒落不波及頂板含水礫巖層，為防止頂板垮落斷層活化導通礫巖含水層，在頂板含水礫巖下開采的每個采煤工作面開采前在機道施工疏水巷或是施工臨時水倉，確保安全開采。

頂板礫巖 涌水量 導水裂隙帶

益新煤礦經過多次技術改造、擴大井田范圍、水平延深，2011年核定生產能力為130萬噸/年。礦井涌水主要來自裂隙導水，除3#層頂板礫巖層含水較豐富外，其他煤層頂板自身含水均不豐富。礦井開拓方式為立井多水平集中大巷分區石門開拓。益新煤礦礦井最大涌水量 1982 m3/h，正常涌水量1220m3/h，二水平最大涌水量 390 m3/h，正常涌水量190m3/h，三水平最大涌水量 602m3/h，正常涌水量500m3/h四水平最大涌水量 990m3/h，正常涌水量530m3/h。

益新煤礦2011年開采三水平北一石門3層左一段，該面為綜合機械化放頂煤開采（開采標高：-46.47～-87.56m），工作面走向180m，傾斜130m，平均煤厚5.0m，傾角平均20°。開采期間受采動影響，涌水量在7.65～138.4 m3/h，平均約為90 m3/h。開采約至140m時，涌水量達到最大值138.4 m3/h，其后涌水量平均110 m3/h。2012-2013年開采三水平北一石門3層右一段，該面為綜合機械化放頂煤開采（開采標高：-78.35～-134.30m），工作面走向180m傾斜130m，平均煤厚5.8m，傾角平均25°。開采期間受采動影響，涌水量在36.9--127.9 m3/h，平均約為50 m3/h。開采約至149m時，涌水量達到最大值127.9 m3/h，其后涌水量平均120 m3/h。2013年開采四水平南一石門3層C區一分段，該面為滑移支架放頂煤開采（開采標高：-277.65～-331.23m），工作面走向110m，傾斜100m，平均煤厚9m，傾角平均25°，開采期間受采動影響，涌水量在15.2--1438m3/h，開采前期平均約為40m3/h。開采約至38m時，采面初次來壓頂板垮落，使頂板斷層活化導通礫巖含水層，最大涌水量達1438m3/h，其后涌水量平均700m3/h。通過對出水原因、煤層上覆巖柱防隔水性的分析以及防水安全煤巖柱保護層厚度的計算等，得出結論三個工作面開采過程中采空區的冒落波及到了頂板含水礫巖層，為確保頂板含水礫巖層下采煤的安全，最終確定了后續工作面礫巖含水體下“分層開采”的原則。

2013年我礦開采三水平北一石門3層右一段，工作面走向長127m，傾斜長83--106m，煤層平均傾角18°，平均煤厚3.5m，儲量7. 8萬噸。采煤方法為走向長壁后退式分層采煤法。采煤工藝為滑移支架機采。采空區處理方法為全部跨落法。本區8號煤層上方存在F35斷層上盤為含水礫巖層，距礫巖層67--110m。

三水平北一石門3層右一段按《煤礦防治水規定》，煤厚取最大煤厚5m。分層開采導水裂隙帶高度按公式計算，結果為54.7m.分層開采防水安全煤巖柱保護層厚度按最大值計算為，結果為12m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧54.7m+12m=66.7米。如該煤層采用放頂煤開采，導水裂隙帶高度按公式計算放頂煤開采防水安全煤巖柱保護層厚度按最大值計算為4A，結果20m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧72.6m+20m=92.6米。本區煤層距南嶺礫巖含水層67--110m，由計算結果可以看出，分層開采不會波及到含水礫巖層，而放頂煤開采則會波及到含水礫巖層。

三水平北一石門3層左二段采煤工作面走向長203m，傾斜長135m，煤層平均傾角18°，該區內煤層厚度3.2--6m，平均煤厚5.5m，儲量20噸，工作面布置采用走向長壁后退式分層采煤法，采高2.2m。

三水平北一石門3層左二段按《煤礦防治水規定》，煤厚取最大煤厚6m。分層開采導水裂隙帶高度按公式計算結果為分層開采防水安全煤巖柱保護層厚度按最大值計算為，結果為18m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧8m+18m=76m。如該煤層采用放頂煤開采，導水裂隙帶高度按公式計算放頂煤開采防水安全煤巖柱保護層厚度按最大值計算為4A，結果為24m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧82.6m+24m=106.6m。本區煤層距含水礫巖含水層90--120m，由計算結果可以看出，分層開采不會波及到含水礫巖層，而放頂煤開采則會波及到含水礫巖層。為安全開采防止頂板垮落斷層活化導通礫巖含水層，益新煤礦在頂板含水礫巖下開采的每個采煤工作面開采前在機道施工疏水巷或是施工臨時水倉，確保排水設備運行正常，排水暢通。流水線路無雜物影響。

三水平北一石門3層右一段一分層、三水平北一石門3層左二段一分層已開采完畢，開采期間上下兩道及采空區均無出水現象。三水平北一石門3層右二段一分層還有100米開采完畢，開采期間上下兩道及采空區均無出水現象。分層開采可以減少煤炭資源的浪費，三水平北一石門3層右一段和三水平北一石門3層左二段減少浪費原煤2萬噸，按每噸煤500元計算，多增收1000萬元。3號煤層平均煤厚在4m以上，在益新礦屬于可采煤層，益新礦在近幾年準備開采三水平北一石門、南一石門3號煤層。但是3號煤層頂板上方為白堊系穆棱組礫巖層孔隙含水巖系對安全生產構成威脅。選擇正確的采煤方法與采煤工藝以及采取合理的疏排水措施可以保障安全生產，減少資源浪費。

［1］楊孟達.煤礦地質學［M］.煤炭工業出版社，2000.

［2］徐永圻.煤礦開采學［M］.中國礦業大學出版社，2000.