【关于对矿井缩小防水煤柱开采现状的思考】煤矿矿井边界煤柱留设

时间：2019-05-11 03:19:07　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：针对淮北矿区松散砂层水体下开采存在的问题进行分析，根据对该矿井新生界水文地质条件的初步认识,对该矿井设计留设的垂高防水煤柱大部分区域具有进一步缩小的可能。作者根据多年的煤矿开采工作经历，对缩小防水煤柱开采进行探讨。
　　关键词：煤矿开采缩小防水煤柱水体下开采
　　1、企业概况
　　安徽淮北矿业是以采掘业为基础，以煤电化、煤炭物流、非金属材料开发为支撑的大型国有能源企业，是中国企业500强、安徽省属12户重点企业集团之一。淮北矿区是国家确定的十个大型煤炭基地大煤电一体化基地之一，是目前中国东部和南部地区煤炭资源最好、储量最大、最后的一块整装煤田。现有生产矿井17对。矿区规划2012年生产规模达到3000万吨
　　2、淮北矿区地质资源量概况
　　淮北矿区位于淮北平原，矿区内煤系压覆沉积巨厚的新生界松散含水层，松散层厚一般为100-200m，最大达到300m以上，作用在煤层露头上方松散含水层水头达到3—5MPa，属巨厚松散层高水头条件下开采水文地质条件。为防范煤系上覆新生界松散含水层水的危害，矿井设计采用留设垂高20--60m防水煤柱作为防范上覆松散含水层水害的主要安全措施。
　　3、设计防水煤柱资源解放和回收情况
　　为减少矿井设计防水煤柱呆滞的煤炭资源，提高资源回收率和矿井投资效益，淮北矿业先后对新矿区新生界水文地质条件，新生三界底部第三系固结紫红色砂砾岩(俗称“红层”)含隔水性开展了专门的验证性补助和分析研究，在基本查明新生界水文地质条件的基础上，依据“建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程(以下简称“三下”开采规程)”的相关规定，经过全面科学分析论证，在保障安全的前提下，合理缩小了设计防水煤柱的距离。
　　4、矿井水煤柱资源面临的问题和任务
　　虽然淮北矿区设计防水煤柱资源，做了不少的水文、工程地质条件的分析和研究，以及验证性水文、工程地质补勘，实现了一些工作面不同幅度的缩小设计防水煤柱的安全开采，取得了巨大的经济与社会效益。但要使5亿多的风氧化带以下防水煤柱资源获得最大解放和实现安全回收，还面临着很多新情况、新难题。
　　4.1煤矿井田开展了验证性新生界水文地质补勘外，以往资源勘探和生产性补勘施工的新地层全取芯钻孔，平均每个井田不超过5个，每平方千米不超过 1个；新地层底部含水层抽水试验一般不超过3次；新生界水文地质勘探程度低，还不能科学评价水体下开采新生界水文地质条件，缩小设计防水煤柱开采缺乏资料依据。
　　4.2基岩面控制程度差，煤层露头附近孔距一般多在500m以上，达不到水体下开采规程要求。
　　4.3受构造和岩层组合影响，局部区域风氧化带异常增高，造成已施工的综采工作面上风巷，降低标高重掘巷道，影响了工作面的正常接替，并造成工程浪费。
　　4.4类松散含水体下的井田，在防水煤柱留设垂高20m以上、甚至40m的情况下也不能凑效，综采支架被压，工作面发生充水，造成了重大经济损失，其出水原因、机理还需要进一步探究。
　　5、矿井面临的主要努力方向
　　针对淮北矿区松散砂层水体下开采存在的上述问题，为了合理解放和实现设计防水煤柱的资源安全高效回收，最大提高资源回收率和矿井投资效益，应着重从以下几个方面开展工作。
　　5.1以《矿区水文地质工程地质勘探规范》和“三下”开采规程要求为指导，对未进行系统勘探等井田新生界水文地质和近松散层下煤系地层工程地质条件进行全面补勘，对临井田，根据需要适量补充少量勘探验证钻孔和试验、测试工作。通过补勘，完成以下主要任务：查明新地层赋存特征、岩性、厚度及岩性结构组合特征及变化，分析对比划分各个含隔水层(组)；查明可采煤层露头基岩面起伏变化；查明新生界各含水层单位涌水量、渗透系数等水文地质参数，以及水质、水温及变化特征；建立新生界及相关含水文水动态观测网，定期开展观测工作。
　　5.2在查明开采水文地质条件的基础深化开展缩小防水煤柱、提高卜限试验开采研究，着重研究和解决以下技术关键：研究在巨厚松散层高承压水作用下、近松散层不同煤系岩层组合条件下岩层含水规律、含水下限深度和高度，即研究确定“下渗带”深度，；通过对煤层采后顶板变形、矿压现场观测与室内顶板变形、破坏模拟试验分析研究，煤层顶板结构类型分类，典型工作面综采离层裂隙、导高发育过程数值模拟，选取适当位置留设80m、60m、40m、20m等不同防水煤柱高度工作面进行试验开采，研究掌握近松散层下煤层顶板采后变形破坏规律；综合采用“导高”计算矿区经验公式、“井下”开采规程公式、《矿井水文地质规程》公式预计结果以及与实测“导高”结果进行对比分析，并考虑不同水文工程地质条件下“下渗带”深度，合理确定保护层厚度及开采上限值，从而合理确定不同水体类型条件下安全开采。
　　6、初步认识与建议
　　根据对淮北矿区新生界水文地质条件的初步认识，矿区矿井设计留设的垂高20—60m的防水煤柱大部分区域具有进一步缩小的可能，为实现矿井设计风氧化带以下4亿t以上防水煤柱资源的最大解放和安全回收，特提出以下建议；煤矿应将提高上限开采纳入矿井正常生产接替计划，在编制采区各煤层采场布置时，应充分考虑提高上限工作面布置；新建矿井投产初期，应依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》和“三下”开采规程要求，对矿井新生界水文地质与近松散层下煤系地层工程地质条件开展补勘，为提高上限开采提供资料依据；建立一支稳定的高素质防治水专业技术人员队伍，为解放和开采受松散层水和岩溶水威胁的煤炭资源提供人员保障；针对淮北矿区水体下提高上限扩大开采技术关键和难点要不断开展技术攻关和创新。
　　参考文献：
　　[1]张晓雯，浅谈煤矿安全开采需要注意的技术问题，《中国煤炭》2011、6
　　[2]李建民，煤矿如何实现高效开采，《企业技术开发》，2011、9

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