关于急倾斜煤层采动影响导水裂隙带的计算.doc

关于急倾斜煤层采动影响导水裂隙带的计算 0 前 言 福兴集团有限公司位于山位于韩台煤田中部，因受北西60方向的强烈挤压力影响，井底车场以北，-260M水平以上的煤层发生倒转，煤层出现反倾向，倾角变为急倾斜甚至直立。主要含煤地层为下二迭统山西组的2、3层煤和上石炭统太原组的14、16、17层煤，井田内煤系和煤层沉积较稳定，属华北型海陆交互相含煤地层。 由于太原组14煤位于三灰、五灰、六灰、七灰、八灰、九灰、十灰以及十一灰等含水层之中，通过4043石门、4123石门、4203石门以及钻孔揭露太原组几层灰岩均赋水较丰富。为防止受14煤采动影响形成的导水裂隙带，造成灰岩水进入工作面，威胁矿井生命财产安全，需对14煤的开采带来的导水裂隙带情况进行计算分析，并根据分析结果对有可能影响到的含水层进行疏水降压工作。 1、14煤的开拓与布局 1.1、14煤概述 煤14位与太原组中部，上距煤3为114.00m-137.6m，平均间距为130m。厚度0.8m-2.1m，平均厚度为1.1m，较稳定，大部可采，顶板为八下灰，厚0.6m～3.42m，底板为泥岩。由于本区地层出现倒转，原14煤顶板实际为底板，原14煤底板实际为顶板。 1.2、14煤工作面的设计和开采方法 根据该区地层产状要素条件，14煤的开采方法选择为伪倾斜柔性掩护支架采煤法，全部跨落法管理顶板。 根据矿开采计划，初步考虑将14煤首采面定为-43M水平至-113M水平，布置一个柔性掩护支架工作面。 2、含水层概述 三灰常分上、下两层，上层厚1.6～2.4m，下层厚1.4～3.2m。中夹泥岩0.8～1.2m。深灰色至黑色，质纯致密，有时含泥质和燧石结核，裂隙、岩溶发育，但不均匀。此层灰岩水为本矿南翼吃水工程水源，涌水量一直稳定在10m3/h左右，为本井田主要含水层之一。三层石灰岩上距煤14底板75m左右。 五灰厚3.10m～8.80m，平均6.50m。深灰色，致密，坚硬；无抽水试验。五灰上距14煤平均36.5m。 六灰分上、下两层，上层厚3.6～4m，下层厚1.4～3.2m，中夹泥岩1.7m～6m。虽然矿井地质报告中未将此层灰岩作为含水层对待，但4123联络石门揭露此层灰岩后因涌水量过大，掘进困难，退回进行了预注浆后调向施工；4203联络石门揭露此层灰岩时，涌水量达到10 m3/h左右，现经过近3个月的疏放，4203联络石门处六下灰涌水量依然在6 m3/h左右。此层灰岩上距14煤平均26米。 七灰分上、下两层，上层厚1.0～5.6m，下层厚1.0～2.2m，中夹泥岩1.4m～5m，及厚度为0.2m的薄煤层。4203石门揭露此层灰岩时涌水量为5 m3/h左右，经过3个月的疏放，4203石门处七灰涌水量稳定在2 m3/h左右。此层灰岩上距14煤平均12米。 八灰分上、下两层，上层厚1.0～2.5m，下层厚0.6m～3.42m，一般2.2m，中夹泥岩1.4m～3.5m，及厚度为0.2m的薄煤层。灰黑色及深灰色，致密坚硬，含黑色燧石结核。局部裂隙发育，有方解石充填本层，为煤14老顶（实际为14煤底板），是开拓煤14时的直接充水水源。 九灰厚2.5～3.5m，下距14煤平均距离11米左右。灰色～浅棕色，下部含较多的海百合茎化石，裂隙发育不均匀。 十灰其中十上灰平均厚度为0.6m左右，为弱含水层。十下灰厚3.9m～6.63m，一般5m。下距煤14平均66m。深灰色、质纯致密，岩溶较发育，但裂隙岩容发育不均匀，富水差异性明显。 十一灰平均厚度为1.5m左右，为弱含水层，此层灰岩下距14煤78米。 本溪组十二灰平均厚度3m左右，下距14煤110米左右。 3、导水裂隙带计算 3.1、导水裂隙带高度计算 根据矿井水文地质规程附录七“冒落带与导水裂隙带经验公式”，结合我矿实际情况（煤层倾角55～85、岩石为中硬、全部冒落法管理顶板）可得导水裂隙带高度计算公式如下 H100mh/（7.5h293）7.3 其中H导水裂隙带高度（m）； m为煤层厚度（m），采用1.1； h为采煤工作面阶段垂高（m），采用113-4370； 计算结果 H1001.170/（7.570293）7.316.7米 即如果首采面为-43m～-113m水平，受14煤采动影响导水裂隙带高度为16.7米。 3.2、导水裂隙角计算 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（以下简称“三下规程”）第101页附图4-4可看出，急倾斜煤层的导水裂隙角主要为β”及λ”。根据“三下规程”介绍正常情况裂隙角β”及λ”大于移动角β及λ5～10。 沿用“三下规程”附表5-2，部分矿区地表移动实测参数，因为枣庄矿区无急倾斜煤层开采参数，故沿用淮南矿区急倾斜煤层移动角计算公式分别如下 β6622sinα（0＜α＜90） λ55e0.16α-12（55＜α＜90） 我矿北翼采区-203M以上水平从实际揭露情况，14煤煤层倾角在60～90之间，在-43m、-113m标高分别计算如下 4043平巷煤层倾角按65计算，可知β”β5≈51，λ”λ5≈60； 4113平巷煤层倾角按70计算，可知β”β5≈50，λ”λ5≈60； 综上所述，将导水裂隙带高度及导水裂隙角带入剖面图可以看出受14煤采动影响导水裂隙区如下图所示 根据上图所示14煤首采面采动影响导水裂隙带范围底板侧为22.6米，底板侧为100.2米。 4、计算结果 根据上图可看出，14煤首采面采动影响各含水层的裂隙情况。虽然图中计算出了最大导水裂隙带标高，但是由于本区的急倾斜含水层导水性非常强的特征，在此标高以上的含水层肯定会随着采动影响顺着灰岩的裂隙进入工作面，所以首采面采动影响实际导水裂隙范围应为-73m标高以上的七灰、-113m标高以上的八灰、-102m标高以上的九灰、-51m标高的十灰以及-44m标高以上的十一灰。