孟巴礦1207工作面安全開采及涌水規(guī)律分析

代少磊

摘 要：1207工作面是孟巴礦中部采區(qū)南翼第一個放頂煤工作面，存在局部為一分層未采區(qū)，相鄰工作面涌水量大，上覆基巖厚度局部變薄等復(fù)雜條件，通過采取一系列防治措施，使得該面安全完成回采，新增涌水量在預(yù)計可控范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：分層開采;頂板基巖厚度;分區(qū)分段限高開采;涌水量預(yù)計及監(jiān)測

中圖分類號：TD742 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0178-02

1 礦井概況

孟巴礦位于孟加拉國西北部，是孟加拉國第一個開發(fā)興建的大型現(xiàn)代化礦井，設(shè)計年原煤產(chǎn)量100萬t。主采煤層為石炭～二疊系Ⅵ煤，煤層平均厚度37.3m，采用分層開采方式。

礦井自2005年8月開始正式生產(chǎn)至2017年9月，共回采22工作面，其中一分層綜采工作面12個，一分層綜放工作面2個，二分層綜采工作面3個，二分層綜放工作面5個。

該礦井充水水源豐富，一分層工作面開采結(jié)束后-430水平涌水量在1400～1600m3/h，二分層工作面開采當(dāng)前-430水平涌水量2100～2200m3/h，-430水平泵房最大排水能力2721m3/h，應(yīng)急排水能力2400m3/h，防治水工作尤為重要。

2 水文地質(zhì)概況

主要含水層為：

（1）UDT組含水層。本組地層厚平均108m。巖性以灰白色中～粗砂及含礫粗砂為主，夾薄層砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖。為礦井主要含水層，富水性極強(qiáng)，是礦井涌水的最終補(bǔ)給水源，受季節(jié)性降水影響較大。

（2）基巖風(fēng)氧化帶含水層：含石英粗礫石，磨圓度較差，厚約6.0m。富水性強(qiáng)。

（3）Ⅳ煤至風(fēng)氧化帶下部巖組裂隙含水層：以中～粗砂巖、含礫粗砂巖為主，含Ⅳ～Ⅲ煤及粉砂巖、泥巖，厚0～84.7m，張性垂直裂隙發(fā)育。富水性較強(qiáng)。該面切眼上部及軌道順槽南段一分層未采區(qū)缺失，向北逐漸增厚。

（4）Ⅴ煤～Ⅳ煤底板巖組含水層：以中～粗砂巖、含礫粗砂巖為主，厚0～31.0m，張性垂直裂隙較發(fā)育。富水性弱。該面切眼上部缺失，向北逐漸增厚。

（5）VI煤頂板砂巖含水層：該層巖石為灰白色中～粗粒長石砂巖及含礫粗砂巖，平均厚94.8～135.9m，張性垂直裂隙發(fā)育，富水性弱。

（6）VI煤含水層：黑色，半暗型煤，塊狀，局部煤層較松軟，裂隙發(fā)育，厚39.0m，張性垂直裂隙發(fā)育，富水性弱。

主要隔水層為：

LDT隔水層：位于UDT底部，有效地阻隔了UDT含水層與煤系地層的水力聯(lián)系。

依據(jù)西安科技大學(xué)《孟加拉國Brapukuria煤礦水體下厚煤層二分層安全開采技術(shù)研究報告》，二分層開采的防治水原則是以防為主的技術(shù)思路，嚴(yán)格控制采高，以工作面開采頂板冒落導(dǎo)水裂隙帶不波及LDT隔水層及以上地層為前提。

3 工作面概況

1207工作面位于井田南翼采區(qū)下山南側(cè)。工作面平均可采走向長647m，平均傾斜長151.5m。根據(jù)工作面層位及周邊一二分層開采情況，可分為北段和南段兩部分：

北段位于1109面切眼到停采線之間的塊段，除1105切眼向里66m外其余位于一分層1105、1109面采空區(qū)下方（南部含小塊段一分層未采塊段），西側(cè)與1205面采空區(qū)相鄰，東側(cè)為二分層未采區(qū)，一分層平均采厚3.0m。

南段位于1109面切眼到1207面切眼之間的塊段，一分層未采區(qū)。西側(cè)除切眼向外28m緊靠1205面膠帶順槽（1205跳面未采區(qū)）外，其余均與1205面采空區(qū)相鄰，東側(cè)為二分層未采區(qū)。

4 安全開采方案

根據(jù)資料繪制了1207面沿走向軌道順槽和膠帶順槽剖面，由剖面圖及及基巖厚度統(tǒng)計資料可知：沿走向方向，1207面由切眼至停采線上覆基巖厚度逐漸增大;沿傾向方向從軌道順槽至膠帶順槽逐漸增大（見表1）。

依據(jù)西安科技大學(xué)《孟加拉國Brapukuria煤礦水體下厚煤層二分層安全開采技術(shù)研究報告》中提出的頂板冒裂帶發(fā)育高度規(guī)律及安全煤巖柱留設(shè)原則，結(jié)合該面情況，確定一下原則：

（1）安全開采煤巖柱厚度確定：模擬、探測的導(dǎo)水裂隙帶高度+保護(hù)層厚度;

（2）一分層開采的導(dǎo)水裂隙帶高度按25倍采高計算;二分層開采的導(dǎo)水裂隙帶高度按累計采厚的20倍計算;保護(hù)層厚度按分層開采厚度的5倍計算。

一分層開采安全防水煤巖柱厚度：25M1+5M1

二分層開采安全防水煤巖柱厚度：20∑Mi+5M2

式中：M1一分層開采高度;∑Mi累計開采高度;M2二分層開采高度;單位：m。

（3）按對基巖風(fēng)化帶含水層保護(hù)留設(shè)安全煤巖柱，同時該面靠近切眼存在變薄去，冒落導(dǎo)水裂隙帶高度限制在Ⅳ煤以下。

按照安全開采煤巖柱計算公式計算，制定了分區(qū)分段限高開采的方案，并在現(xiàn)場嚴(yán)格按方案實(shí)施，實(shí)際回采塊段及采高情況如下（見表2）。

5 1207面涌水情況及分析

5.1 回采前涌水情況

該面回采前兩道涌水量210m3/h，相鄰采空區(qū)涌水總量1052m3/h，預(yù)計該面正常新增涌水量189m3/h，最大新增314涌水量m3/h，預(yù)計該面回采過程中正常涌水量1274m3/h，最大涌水量1576m3/h。

5.2 回采過程中涌水情況

開始回采時采高2.7～2.9m，只采不放，推進(jìn)至229m，工作面涌水量576m3/h，相鄰采空區(qū)涌水量合計678m3/h，無新增水量。

隨后工作面開始放煤，開始出現(xiàn)新增水量，并隨著工作面推進(jìn)逐漸增大，推進(jìn)至357.5m，工作面涌水量804m3/h，相鄰采空區(qū)涌水量合計598m3/h，新增水量141m3/h。工作面新增水量第一次達(dá)到峰值，隨后新增水量有所衰減并維持在110m3/h左右，工作面涌水量保持穩(wěn)定800m3/h左右。

推進(jìn)至417.4m，工作面涌水量962m3/h，相鄰采空區(qū)涌水量合計447m3/h，新增水量148m3/h。工作面新增水量第二次達(dá)到峰值，隨后新增水量一直維持在150m3/h左右至回采結(jié)束。

該面嚴(yán)格按照制定的方案回采，控制冒落導(dǎo)水裂隙帶在IV煤以下，新增涌水量150m3/h，低于預(yù)計值，其涌水量變化情況有以下規(guī)律：

（1）一分層區(qū)域采高較低，其上下一分層工作面已經(jīng)回采，頂板水量得到一定的疏放，所以該區(qū)域基本無新增水量。

（2）隨著工作面推進(jìn)，涌水量不斷增加，但新增涌水量小于工作面涌水增加量，同時相鄰工作面涌水量減小，說明相鄰工作面采空區(qū)與該面采空區(qū)連通，涌水進(jìn)入該面。

（3）進(jìn)入二分層，隨著工作面采高增加，一二分層累計采厚增加，冒裂帶向上發(fā)育，工作面開始出現(xiàn)新增涌水，推進(jìn)至259m，進(jìn)入二分層后“一次見方”前后，新增水量明顯增加，達(dá)到最大值后趨于穩(wěn)定;繼續(xù)向前推進(jìn)，回采區(qū)域不斷擴(kuò)大，新增水量也有所增加，推進(jìn)至417m，“二次見方”前后，新增水量第二次達(dá)到最大值，隨后趨于穩(wěn)定至回采結(jié)束，說明頂板砂巖水以靜儲量為主，順層間補(bǔ)給為輔，垂直向?qū)娱g的補(bǔ)給很小。

6 結(jié)論

該面順利完成回采，新增涌水量也在預(yù)計范圍內(nèi)，未出現(xiàn)突水及其他水害，說明制定的回采方案及防治水措施是合理的。針對該種情況應(yīng)對冒裂帶發(fā)育的實(shí)際高度還有待進(jìn)一步探查，以便得到二分層開采后的真實(shí)數(shù)據(jù)，為二分層未采工作面及三分層回采提供。

里段一分層區(qū)域回采過程中未出現(xiàn)新增水量，所以以前探查的該區(qū)域基巖厚度可能存在一定誤差，還應(yīng)在以后的工作面中繼續(xù)探查。

礦井排水能力還有待進(jìn)一步提高，為礦井的安全、高效生產(chǎn)提供保障。同時還能回收更多煤炭資源。