劉東煤礦西二（10）下煤柱開采綜合防水技術探究

吳義北

摘要：本文以井下實際水文地質條件為依據，對礦井西二（10）下煤柱山西組10煤層開采所受的周邊采空水及斷層構造水害進行了綜合分析及防水方案選擇比較，提出了可行性開采思路，最終實現了工作面安全開采的目的。

關鍵詞：防水煤巖柱;導水裂隙帶;治理

1.引言

新光集團劉東煤礦西二（10）下采區位于我礦井田西翼，于2002年進行采區設計，采區施工中采用了10、7煤層巷道聯合布置，二層煤層巷道相通，7煤層由于煤層賦存不穩，局部煤層較薄，構造較多，基本未能形成較為完整的工作面。西二（10）下采區于2011年進行了封閉，現積水面積246594m²，總積水量7煤47547m³+10煤98770m?=146317m³，（最大靜水壓力1.5Mpa）?，F西二煤柱正常進行回收工作，采空區的積水水泵進行自動排水，采空區積水水位標高-275m，對工作面回采影響最大水壓1.2Mpa。開采塊段南側為采空區、西側為F203斷層保護煤柱線，北側為-460西皮帶機巷保護煤柱線，由于四周為斷層和采空區，由于此段煤層一直沒有采動，造成資源浪費，為保證資源有效利用。所以對此塊段進行了專項開采方案設計，其中水害綜合治理尤為重要。

2.工作面地質概況

西二（10）下采區，10煤層與72煤層間距為70～75m，可分為上、中、下三部分。上部平均厚度25m，主要由灰綠、灰色、雜色泥巖、粉砂巖、鋁質泥巖及含礫中粗砂巖組成，含薄煤層1～2層。中部平均厚度20m為雜色泥巖，灰色粉砂巖夾灰綠色中細砂巖組成，一般不含煤層。下部平均厚度30m，巖性主要為灰白或淺灰色的中細粒砂巖，深灰色的粉砂巖及灰黑色的泥巖和煤層組成。西二（10）下采區10煤層頂板為穩定的淺灰色，泥質結構的泥巖和灰色的粉砂巖和灰白色，砂質結構的中細砂巖，此塊段煤層傾角為22—32°，平均28°，煤厚2.2m～3.0m，平均2.6m，工作面走向長350m，傾向最大寬度80m，儲量12萬噸。

3、防水方案設計選擇

3.1方案一：從西二（10）下軌道下山進行排水，將西二（10）下積水全部排清，從西二7煤層軌道巷施工巷道進入工作面回采巷道施工。

3.2方案二：從-460西皮帶機巷進入進行施工回采巷道，對西二（10）下采空區積水留設煤柱。

3.3方案選擇對比

方案一優點：A、可以將對西二（10）下采空區積水全部排掉，釋放儲量約1.8萬t;B、減少開采水害危險性;

方案一缺點：A、對西二（10）下采空區積水全部排掉，排水費用約20萬元，且施工巷道、回采期間長期進行排水，增加排水費用;B、從西二7煤層軌道巷施工巷道，進入回采巷道施工，下部有構造FZ2斷層。與下部無法形成完整的一個工作面;C、對西二（10）下采空區積水和淤泥，需要清理和維護原西二（10）下采區軌道下山和皮帶下山，巷道失修嚴重，預計工程較大;D、生產環節多，不利于安全管理

方案二優點：A、從-460西皮帶機巷進入進行施工回采巷道，時間短，工程速度快。無需要過斷層;B、無需要過FZ2斷層;C、對西二（10）下采空區積水不需要排清，減少排水費用;D、不需要進行對西二（10）下采區系統重新維修。減少工程量和時間;E、生產系統較簡單，生產環節減少，增加安全可靠性。

方案二缺點：A、FZ2斷層上部的煤層無法進行回采，損失部分儲量;B、施工約50m進風巷巖巷，增加生產成本。

故通過安全性、技術性和經濟性綜合比較分析，最終選擇方案二科學留設防水煤巖柱的防水開采方案。

4、西二（10）下采空區及斷層防水煤柱設計

留設依據《煤礦防治水細則》相關規定留設。在水淹區下或老窯積水區下的煤層中進行回采時，防隔水煤柱的尺寸，不得小于導水裂隙帶最大高度與保護帶高度之和。

計算公式一：Hli=100∑M÷（1.6∑M+3.6）±5.6

Hli—導水裂隙帶高度 ??????∑M—采厚取2.5m

得Hli=27.3—38.5m，取最大值38.5m。

計算公式二：Hli=20∑M+10 ??????得Hli=41.6m

根據以上兩個計算公式導水裂隙帶取最大值41.6米。

L= Hli+10 ??????????????L—煤柱留設的寬度，m

Hli—裂隙帶最大高度，取41.6m;保護帶高度—一般取10m

結果計算得西二10下老空區防水煤柱留設應不得小于51.6米，加上Fz2斷層放水煤柱留設的20m煤巖柱，考慮安全開采原則，故最終留設放水煤巖柱不得小于75m。

5、水體受采動影響的分析和預計

（1）、我礦沒有實測的采動影響的資料，參考附近礦井資料，采動后塌陷角按60°計算，西二（10）下采空區煤柱按75m留設，原采空區積水對工作面回采不會產生影響。

（2）、7煤層與10煤層層間距約70～75m，根據上述《本礦井實測導水裂隙帶最大高度》和《煤礦防治水規定》計算最高導水裂隙帶高度為41.6m+10m保護層10m，留設51.6<70～75m（煤層采厚2.5m）。

（3）參考《采礦工程設計手冊》上冊第1298頁表3-5-37基巖含水層和其它水體下采煤實例第5個，煤層傾角13～20°，采高2.5m，裂采比26：1，采空區積水層間法距65～70m，回采時工作面涌水量正常，安全回采。本礦此工作面采高2.5m，煤層傾角為22—32°，平均28°，煤厚2.2m～3.0m，平均2.6m，裂采比12.4：1，與上部7煤層采空區層間距為70-75米，同樣可實行安全回采。

6、結論

通過對采前開采塊段的開采狀況及水文地質條件分析，進行了防水方案比較選擇，最終確定了正確的開采方法，科學留設了采空和斷層構造防水煤巖柱。西二（10）下工作面開采綜合水害治理技術，符合《煤礦安全規程》和《煤礦防治水規定》相關要求，最終實現工作面的安全回采。

參考文獻

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