北徐楼煤矿16煤底板带压开采的安全性分析.doc

北徐楼煤矿16煤底板带压开采的安全性分析 北徐楼煤矿自1999年试生产以来，动用的16煤集中在一采区、二采区、三采区，目前一采区回采完毕，二采区正在开采，三采区合计到今后村庄搬迁，已停止开采。 北徐楼煤矿开采的16煤，位于太原组下部、直接顶板为十下灰，厚度2.807.08 m，平均4.73m。煤层厚度0.421.37m，平均1.00m。下与17煤层间距4.8412.62m，平均6.06m，下与奥灰间距41.9773.30m，平均59.08m， 奥灰静止水位按2021年9月1号孔水位标高为-73.68m，则正常状况下在回采标高-854.88m以下的16煤层时，将会受到奥灰水的严重威胁。按临界突水系数值取1.0，底板采动破坏深度取7m，计算求得开采16煤层的安全水头为520.80m，正常状况下在回采标高-594.48m以下的16煤层时，将会受到奥灰水的威胁。而北徐楼煤矿16煤埋藏深度在在-280-530m。因此开采16煤层时不会受到奥灰水德威胁。 一、地质构造对底板水的影响分析 北徐楼井田位于滕县背斜北翼的中西部，总体为一由北徐楼断层与大刘庄断层组成的近NE向的地垒构造。总体构造形态为大致以35勘探线为轴的宽缓背斜构造，西翼地层向NW倾斜、东翼地层向东倾斜。西部发育有宽缓褶曲。生产巷道揭露证实，井田内中、东部采区落差大于10m的断层不发育，一般多为落差小于5 m的小断层。西部采区(39线以西奎子断层的上盘) 落差大于10m的断层较发育。井田内由东至西，断层越来越多。井田内共发育落差20m的断层29条，其中：落差100m的断层4条、100m落差50的断层4条、50m落差30的断层16条、30m落差20的断层5条。这些断层对工作面底板水的影响较大，是工作面出水的通道。 矿井已开采16煤层多年，含水层多已充分揭露或波及，涌水量已基本趋于稳定。顶板十下灰涌水量一般在10m3/h，在施工21605运输顺槽时，碰到顶板十下灰涌水量达到,30m3/h，主要是此区域灰岩裂隙发育，小断层发育的原因。回采工作面底板没有发生过出水，主要是顶板跨落时，十下灰岩水进入工作面，一般在10-15 m3/h，断层发育地段，顶板水较大。 二、16煤层底板奥灰含水层的探测 16煤层在二采区进行了两次奥灰水抽放水实验2021年1月份进行井下放水实验一次，2021年9月份进行地面抽水实验一次，四采区进行了一次奥灰水放水实验2021年5月份进行井下放水实验一次，施工钻孔3个，依据三次抽放水实验结果可得出如下结论： 奥灰含水层与16煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值，正常状况下，奥灰水对开采16、17煤开采无影响，奥灰水静止水位分别为-75.8m2021年1月份、-73.8m2021年9月份、-129.5m、-99.7m2021年5月份。 三、16煤层底板隔水层状况分析 16煤层至奥灰间泥岩、铁铝质泥岩隔水岩组厚度41.9773.30m，平均59.08m。其间主要由泥岩、铁铝质泥岩、粉砂岩、细砂岩及3层薄层石灰岩所组成。钻探取芯岩芯完整，裂隙不发育，无漏水层位。加权平均抗拉强度为26.22kg/cm2，加权平均容重为2.72g/cm3，正常状况下在回采标高-594.48m以上的16煤层时，不会受到奥灰突水威胁，但由于断层错动，局部可形成侧向补给条件或因岩溶陷落柱形成奥灰水垂向上升通道，使奥灰与十四灰、十二灰，甚至十下灰产生水力联系。因此，为确保16煤层的安全开采，今后应强化对煤系底部岩层岩性、厚度的探测分析，查明断层、裂隙向深部的延伸发育状况，查明岩溶陷落柱的发育分布状况及其导水性特征，对预防断层四周及裂隙密集带、隔水层较薄区或陷落柱四周发生奥灰突水，具有非常重要的实际意义。 四、16煤层底板奥灰突水性评价 1依据我矿精查地质报告及生产矿井地质报告提供资料，对开采煤16有威胁的奥灰含水层。单位涌水量为0.111l/sm，静止水位标高+6.99m，上距煤16平均65m左右。本段地层的加权平均抗拉强度为26.22kg/cm2，加权平均容重为2.73，依据公式计算：300水平和500水平的底板安全厚度分别为22.1m和36.03m，正常状况下不会对开采煤16有威胁，但局部地段由于断层或裂隙使十二灰、十四灰及奥灰成为一个统一的含水层组，近而对开采煤16产生威胁。 由于十二灰、十四灰水无抽水试验资料，奥灰水抽水试验资料较早，我矿于2021、2021、2021年初对此三含水层进行了三次抽放水试验，结果说明：十二灰基本不含水，十四灰静止水位126.6m，奥灰静止水位75.8m，单位涌水量0.013L/s.m，经计算，目前二、三采区开采煤16均不受奥灰水威胁。 2煤16下限计算 对开采16煤有威胁的奥灰含水层，虽有抽水实验资料。但由于间隔时间较长，水文地质参数已不够准确，为了准确获得水文地质参数、计算准确可靠的安全水头值。本矿于2021年12月28日至2021年4月23日在西翼4#联系巷对三含水层进行了钻探放水实验。结果如下： 奥灰:静止水位:75.8m,水压:2.859MPa,流量:46.6m3/h。 终孔直径74mm。 依据公式 TS=P/M-CP 式中： -隔水层承受的水压kgf/cm -底板隔水层厚度奥灰取60，十四灰41m 经计算：奥灰53kgfcm 正常区段，开采标高在-605.8m以上煤层均不受奥灰水威胁。 五、16煤层底板奥灰水防治措施 井田内断层较多，部分断层可能使十二、十四、奥灰含水层联通成为同一含水体，对下组煤开采构成严重威胁，为防止底板突水事故，矿井在各采区开采前，进行下组灰岩含水层探测，掌握十二、十四、奥灰水的水头值，分析十二、十四、奥灰水之间水力联系状况；另外应合理选择16、17层煤开采对底板的破坏深度，要正确确定底板有效隔水层厚度。采纳以下安全措施 1、进一步探测底板含水层的水力联系，以及底板含水层水对第16层煤开采的影响。 2、为准确计算16煤的安全隔水厚度，计划采纳钻探注水辅以物探的方法，对开采煤16的底板破坏深度进行探测。 3、实测奥灰水文地质参数 奥灰水对煤16开采有威胁，在不同的水文地质单元受断层影响的地垒或地堑构造带，向斜的核部，采掘标高每下降5070m，分别进行一次奥灰水放水实验。 4、在安全区开采一般不会出现奥灰突水，但在工作面回采期间应强化工作面的水文地质观测工作，并及时记录归档，为将来深部16煤回采的防治水工作积存一定的经验，使矿井下一步的防治水工作能够有章可循，有的放矢。 5、认真做好各个工作面掘进期间水文地质观测工作，工作面出水时要加密观测次数，并及时记录工作面水量大小及变化状况；工作面形成后要及时做好坑透工作，查明工作面内有无陷落柱和构造带，并依据探测结果肯定是否要采纳预留煤柱或者降压疏水的措施来确保工作面安全回采。