吴义北
新光集团公司生产技术部 安徽淮北 235000
摘要：本文在综合分析西六采区水文地质特征的基础上，针对开采3下煤层遇到的第四系底含及风氧化带重点水害，通过具体计算导水裂隙带发育高度及安全煤柱的留设，科学确定了开采上限，取得了底含水治理效果，实现工作面安全开采。
关键词：导水裂隙带；安全煤岩柱；开采上限
1.引言
微山昭阳煤矿西六采区主采山西组3下层煤，通过区域地面钻孔和井下实测地质资料揭露，该区域煤层赋存稳定，厚度在3.0～3.6m之间，平均煤厚3.3m，构造和水文地质条件较为复杂，断层较多，底板距离太原组一灰平均约20m，距离地表较近。由于西六采区地表为湖区，第四系下段富水性中-强等级，同时根据11-1钻孔得知第四系底界粘土隔水层较薄（1.1m），基岩风氧化带为弱含水层。综合分析西六采区煤层回采时将受到第四系底含水害威胁极大，需要进行相关水害防治方面的技术研究工作。
2．工作面开采概况
西六采区最上部63202工作面为炮采工艺，自由垮落法管理顶板。工作面上、下限标高分别为-132.5m、-237.2m，工作面煤层厚度为1.3.0～3.8m，工作面平均煤厚3.4m，煤层倾角平均约13°。工作面内揭露大小断层8条，最大落差12m，构造较为复杂。
3．西六采区3下煤层跨落带、导水裂缝带高度确定
根据“三下”采煤规程煤层顶板覆岩为“中硬”时开采单一煤层跨落带最大高度计算公式：
（1-1）
经公式（1-2）计算导水裂缝带最大高度31.56-42.76m，公式（1-3）计算导水裂缝带最大高度46.40m，
2010年山东科技大学对昭阳煤矿西三采区32503工作面3下煤层开采后对导水裂隙带高度进行观测研究，报告中提交的资料裂采比为15.12，目前西六采区开采煤层为3下煤层，该采区设计开采的煤层顶、底板条件与西三采区一致，通过西六采区新施工的11-1、11-2、12-1钻孔情况分析，按照该采区最大采出煤厚3.5m计算，预测导水裂缝带高度为：15.12×3.5=52.92m
因此，根据公式计算西六采区3下煤层导水裂缝带高度取52.92m。
4．水体采动等级及防水安全煤岩柱留设
4.1、由于西六采区地表为湖区，第四系下段富水性中-强等，同时根据11-1钻孔得知第四系底界粘土隔水层较薄（1.1m），基岩风氧化带为弱含水层，综合考虑西六采区水体采动等级为Ⅰ级，采动程度为不允许导水裂缝带波及到水体，安全煤岩柱类型为顶板防水安全煤岩柱。
4.2、安全防水煤岩柱留设
安全煤岩柱是从开采上限到上覆水体底界面之间的煤层、岩层和松散层的总称。根据水体类型及地层结构，昭阳煤矿适合《三下规程》煤岩柱留设第三种方法：若基岩风化带也含水时，则应考虑基岩风化带深度 。
（1-4）
式中：Hsh—防水安全煤岩柱高度，m； Hd—导水裂缝带的最大高度，m；
—保护层厚度，m； —基岩风化带厚度，m。
5．西六采区3下煤层开采上限计算确定
5.1、为了准确地反映出本采区第四系底部的岩性分布特征，对采区内第四系底部为砂质的2个钻孔的资料：
（1）11-1钻孔：
地面标高：+33.27m； Q第四系底界深度：85.3m
Q第四系底界标高=-52.03m；
风氧化带厚度：10.69m，综合成果95.99-85.3=10.69m
（2）11-2钻孔：
地面标高：+33.3m； Q第四系底界深度：79.95m
Q第四系底界标高=-46.65m；
风氧化带厚度：15.6m。
根据以上两个钻孔进行综合分析，则第四系底界标高取-52.03m；风氧化带厚度取15.6m。
5.2、具体计算过程
该采区3下最大煤层厚度取3.5 m时：
（1）保护层厚度：Hb=3.5*4=14m （4倍的煤层厚度）
（2）风氧化带发育高度Hfe=15.6m （11-2钻孔参考值）
（3）第四系底界标高：取-52.03m （11-1钻孔参考值）
（4）导水裂隙带发育高度Hd=15.12*3.5=52.92m（裂采比为15.12）
3下煤层采用全部垮落法开采，采用公式（1-6），则西六采区3下煤层开采安全上限为：-14.0-15.6-52.03-52.92=-134.55m。
当采区3下煤层厚度取正常3.3m均厚时：
（1）保护层厚度：Hb=3.3*4=13.2m （4倍的煤层厚度）
（2）风氧化带发育高度Hfe=15.6m （11-2钻孔参考值）
（3）第四系底界标高：取-52.03m （11-1钻孔参考值）
（4）导水裂隙带发育高度Hd=15.12*3.3=49..90m（裂采比为15.12）
3下煤层采用全部垮落法开采，采用公式（1-6），则全部垮落法开采下西六开采安全上限应为：-13.2-15.6-52.03-49.90=-130.73m。
6．结论
综合分析，通过上述数据分析比较，结合矿井西六采区西翼最上部63200面开采时，回采上限标高已经达到-134m，实现了安全开采；另参考2012年9月山东科技大学《昭阳煤矿西六采区开采上限研究报告》西六上限为-133.04 m成果数据，故综合分析最终确定西六东翼上部63202面开采标高控制-135m以下，最终实现安全了安全开采。
参考文献：
[1]张朱亚；；淮北新矿区新生界底部松散沉积物沉积特征及水理性质[J]；安徽地质；2009年04期。
[2]郑刘根，赵萍，桂和荣，朱术云；芦岭煤矿810采区提高回采上限的可行性研究[J]；安徽理工大学学报（自然科学版）；2003年01期。
[3]孔一繁，汪永茂；安徽省祁东煤矿底砾含水层突水灾害成因与治理技术[J]；中国地质灾害与防治学报；2003年04期。
作者简介：
吴义北（1981，04-），男，安徽淮北人，硕士研究生，毕业于中国矿业大学，地质学专业。现工作单位为新光集团公司生产技术部副主任、地测科长，负责集团矿井地质及水文地质、矿井防治水工作。
论文作者:吴义北
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/7
标签：采区论文; 煤层论文; 钻孔论文; 厚度论文; 高度论文; 上限论文; 工作面论文; 《防护工程》2018年第9期论文;