野川煤业薄基岩区顶板突水溃砂防治研究

发布时间：2021-01-18 13:44

　　山西煤销集团野川煤业有限公司即将进行3#煤层的回采,通过高密度电法探测、理论分析及数值模拟等方法研究表明,3101工作面的开采受到突水溃砂的严重威胁,为保证3101工作面的安全回采,设计采用探放孔对顶板高压水进行超前疏放,在基岩厚度小于75m的区域采用限高开采技术（采高2.4m）,现场应用效果表明,该方法成功的防止了工作面顶板突水溃砂事故的发生,实现了工作面的安全高效回采。 

【文章来源】：煤矿现代化. 2020,(02)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

垮落带突水溃沙剖面示意图

由于篇幅所限，仅将典型的模拟结果展示在图中，工作面推进至不同距离条件下，上覆岩层的塑性区发育和孔隙水压云图如图5所示。由图5可以看出，工作面回采30m后，采空区上覆岩层塑性破坏范围约为60m，失稳岩体的边界初次出现较小的“马鞍”型，裂隙带未将基岩贯穿，但是采空区前后边缘上覆岩层内孔隙水压明显减小，说明孔隙水通过采空区两端开始向采煤工作面释放，此时采空区和工作面的涌水量逐渐增大，但是并未发生突水溃砂事故；当工作面推进80m时，采空区覆岩破坏形成的”马鞍”型变得明显，顶板岩层进一步破坏，顶板岩层塑性破坏的范围贯穿基岩，破坏高度达到75m，开切眼与工作面上覆岩层发生大范围的剪切破坏，表明此处很可能形成较大的错台，工作面与开切眼处上方的覆岩孔隙水压力较采空区孔隙水压力明显增加，说明大量的孔隙水通过该通道涌入工作，此时切眼处与工作面均发生突水溃砂。4 矿井水害防治措施

威胁浅埋煤层工作面的水体主要有地面水体和地下水体（松散含水层、基岩含水层）[1]，地面水体主要聚集在江河之中，地下水体则赋存在松散砂岩或者砂岩含水层内。有可能威胁3#煤层开采的基岩含水层主要为K8砂岩含水层，据钻孔抽水实验结果，山西组含水层单位涌水量（q）为0.0008 L/s·m～0.0246L/s·m，属弱富水性含水层。综上可知，能够对3101工作面安全回采的为第四系松散含水层和地表水体，由于井下的采掘活动导致赋存在松散砂岩含水层内的水体与井下工作空间瞬时关联，将严重影响矿井的正常生产，甚至威胁井下工作人员的人身安全，工作面或采空区突水溃砂机理如图2所示。野川煤业3#煤层3101首采工作面上覆基岩厚度为68.5～99.8m，第四系松散沉积物含水层组层厚30m～70m,3煤层厚度为5.36m,3101工作面采高为5.3m，采用《“三下”采煤规程》[2]中硬覆经验公式计算得到3#煤层开采垮落带的最大高度15.16m，顶板基岩剩余厚度最小为53.34m。老顶的运移状态决定着3101工作面导水裂隙带的发育高度，采煤工作面推进过程中，支架前方工作面煤壁上方产生切顶现象，而支架后方老顶断裂形成的块段整体性切落，未破断的老顶与破断老顶间形成较大错断，可能导致工作后方支架发生突水溃砂事故。3#煤层采高5.3m，顶板冒落带高度最大为15.16m，采空区冒落矸石碎胀系数取1.2，则老顶破断块最大下沉值为2.3m，考虑到支架上方老顶的回转下沉，最大错距不大于1.5m。

【参考文献】：
期刊论文
[1]松散砂砾含水层下特厚煤层分层综放开采可行性研究[J]. 李江华,李宏杰,黎灵,杜明泽.  煤炭科学技术. 2019(05)
[2]宁东煤田某煤矿近风氧化带安全开采防治水技术研究[J]. 李德彬.  煤炭技术. 2017(07)
[3]含砂层开采顶板突水溃砂机理的细观数值模拟研究[J]. 吴雪峰.  陕西煤炭. 2017(01)
[4]浅埋煤层开采突水溃砂的颗粒流模拟研究[J]. 刘亚群,周宏伟,李翼虎,易海洋,薛东杰.  西安科技大学学报. 2015(05)



本文编号：2985054