刘东煤矿西二（10）下煤柱开采综合防水技术探究

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　　摘要：本文以井下实际水文地质条件为依据，对矿井西二（10）下煤柱山西组10煤层开采所受的周边采空水及断层构造水害进行了综合分析及防水方案选择比较，提出了可行性开采思路，最终实现了工作面安全开采的目的。
　　关键词：防水煤岩柱;导水裂隙带;治理
　　1.引言
　　新光集团刘东煤矿西二（10）下采区位于我矿井田西翼，于2002年进行采区设计，采区施工中采用了10、7煤层巷道联合布置，二层煤层巷道相通，7煤层由于煤层赋存不稳，局部煤层较薄，构造较多，基本未能形成较为完整的工作面。西二（10）下采区于2011年进行了封闭，现积水面积246594m2，总积水量7煤47547m3+10煤98770m?=146317m3，（最大静水压力1.5Mpa）。现西二煤柱正常进行回收工作，采空区的积水水泵进行自动排水，采空区积水水位标高-275m，对工作面回采影响最大水压1.2Mpa。开采块段南侧为采空区、西侧为F203断层保护煤柱线，北侧为-460西皮带机巷保护煤柱线，由于四周为断层和采空区，由于此段煤层一直没有采动，造成资源浪费，为保证资源有效利用。所以对此块段进行了专项开采方案设计，其中水害综合治理尤为重要。
　　2.工作面地质概况
　　西二（10）下采区，10煤层与72煤层间距为70～75m，可分为上、中、下三部分。上部平均厚度25m，主要由灰绿、灰色、杂色泥岩、粉砂岩、铝质泥岩及含砾中粗砂岩组成，含薄煤层1～2层。中部平均厚度20m为杂色泥岩，灰色粉砂岩夹灰绿色中细砂岩组成，一般不含煤层。下部平均厚度30m，岩性主要为灰白或浅灰色的中细粒砂岩，深灰色的粉砂岩及灰黑色的泥岩和煤层组成。西二（10）下采区10煤层顶板为稳定的浅灰色，泥质结构的泥岩和灰色的粉砂岩和灰白色，砂质结构的中细砂岩，此块段煤层倾角为22—32°，平均28°，煤厚2.2m～3.0m，平均2.6m，工作面走向长350m，倾向最大宽度80m，储量12万吨。
　　3、防水方案设计选择
　　3.1方案一：从西二（10）下轨道下山进行排水，将西二（10）下积水全部排清，从西二7煤层轨道巷施工巷道进入工作面回采巷道施工。
　　3.2方案二：从-460西皮带机巷进入进行施工回采巷道，对西二（10）下采空区积水留设煤柱。
　　3.3方案选择对比
　　方案一优点：A、可以将对西二（10）下采空区积水全部排掉，释放储量约1.8万t;B、减少开采水害危险性;
　　方案一缺点：A、对西二（10）下采空区积水全部排掉，排水费用约20万元，且施工巷道、回采期间长期进行排水，增加排水费用;B、从西二7煤层轨道巷施工巷道，进入回采巷道施工，下部有构造FZ2断层。与下部无法形成完整的一个工作面;C、对西二（10）下采空区积水和淤泥，需要清理和维护原西二（10）下采区轨道下山和皮带下山，巷道失修严重，预计工程较大;D、生产环节多，不利于安全管理
　　方案二优点：A、从-460西皮带机巷进入进行施工回采巷道，时间短，工程速度快。无需要过断层;B、无需要过FZ2断层;C、对西二（10）下采空区积水不需要排清，减少排水费用;D、不需要进行对西二（10）下采区系统重新维修。减少工程量和时间;E、生产系统较简单，生产环节减少，增加安全可靠性。
　　方案二缺点：A、FZ2断层上部的煤层无法进行回采，损失部分储量;B、施工约50m进风巷岩巷，增加生产成本。
　　故通过安全性、技术性和经济性综合比较分析，最终选择方案二科学留设防水煤岩柱的防水开采方案。
　　4、西二（10）下采空区及断层防水煤柱设计
　　留设依据《煤矿防治水细则》相关规定留设。在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤柱的尺寸，不得小于导水裂隙带最大高度与保护带高度之和。
　　计算公式一：Hli=100∑M÷（1.6∑M+3.6）±5.6    
　　Hli—导水裂隙带高度       ∑M—采厚取2.5m
　　得Hli=27.3—38.5m，取最大值38.5m。
　　计算公式二：Hli=20∑M+10       得Hli=41.6m
　　根據以上两个计算公式导水裂隙带取最大值41.6米。
　　L= Hli+10               L—煤柱留设的宽度，m
　　Hli—裂隙带最大高度，取41.6m;保护带高度—一般取10m
　　结果计算得西二10下老空区防水煤柱留设应不得小于51.6米，加上Fz2断层放水煤柱留设的20m煤岩柱，考虑安全开采原则，故最终留设放水煤岩柱不得小于75m。
　　5、水体受采动影响的分析和预计
　　（1）、我矿没有实测的采动影响的资料，参考附近矿井资料，采动后塌陷角按60°计算，西二（10）下采空区煤柱按75m留设，原采空区积水对工作面回采不会产生影响。
　　（2）、7煤层与10煤层层间距约70～75m，根据上述《本矿井实测导水裂隙带最大高度》和《煤矿防治水规定》计算最高导水裂隙带高度为41.6m+10m保护层10m，留设51.6<70～75m（煤层采厚2.5m）。
　　（3）参考《采矿工程设计手册》上册第1298页表3-5-37基岩含水层和其它水体下采煤实例第5个，煤层倾角13～20°，采高2.5m，裂采比26：1，采空区积水层间法距65～70m，回采时工作面涌水量正常，安全回采。本矿此工作面采高2.5m，煤层倾角为22—32°，平均28°，煤厚2.2m～3.0m，平均2.6m，裂采比12.4：1，与上部7煤层采空区层间距为70-75米，同样可实行安全回采。
　　6、结论
　　通过对采前开采块段的开采状况及水文地质条件分析，进行了防水方案比较选择，最终确定了正确的开采方法，科学留设了采空和断层构造防水煤岩柱。西二（10）下工作面开采综合水害治理技术，符合《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》相关要求，最终实现工作面的安全回采。
　　参考文献
　　[1]毕永华，韩晋平;朱仙庄煤矿综放开采防水煤岩柱留设[J];新技术新工艺;2011（4）。
　　[2]邓详月，等;论述防水煤岩柱的留设原则及计算方法[J];煤炭技术;2008年。
　　[3]谭静，等;开滦赵各庄矿2137西下工作面防水煤柱留设研究[J];中国煤炭地质;2009，31（4）。
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