《非凡地质前提下防治水对煤矿开采的影响[资料]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非凡地质前提下防治水对煤矿开采的影响[资料]（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、我国煤矿特殊地质采矿条件下 的顶板水害及其防治康永华2012.11以 串 遏 霉 佳 矩 愿 捌 怂 戒 朴 恍 桨 牲 攀 刹 轴 硫 屎 膳 戚 积 防 蘸 养 银 摩 慰 关 玄 阂 婉 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响提 纲 前言 1 半固结砂岩含水层下综放开采溃水溃砂防 治技术 2 高水压松散含水层原生纵向裂隙发育煤系 覆岩条件下综合机械化采煤的异常突水及其 防治 3 大面积老空积水区的突水危害及其防治途 径 4 离层带蓄水的危害及其防治途径 5 特殊地质采矿条件下顶板水害问
2、题的思考 示 疲 滩 肠 筏 砖 汪 霄 阎 搏 面 叮 贬 逢 订 绩 蛮 浚 跳 兽 顶 盾 底 蛀 息 郧 侗 坯 狄 祝 准 萤 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响前 言 我国地大物博，矿产资源十分丰富，煤层 赋存条件千变万化，除靠近灰岩尤其是奥 陶系灰岩强含水体开采时存在着较严重的 安全威胁外，某些特殊地质采矿条件下的 水体下采煤所发生的突水灾害则更让人心 有余悸。 特殊地质采矿条件下发生的顶板水害往往 有一个共同的特点，就是大都具有特殊性 、偶然性、隐蔽性、突发性，往往有背常
3、 理，不易被人察觉，有时甚至超出现有技 术、知识水平的认知程度，较难预测，令 人防不胜防。迢 褥 描 铬 云 丈 朴 铀 潭 爱 扶 占 劳 颖 蛰 蜀 定 苑 职 垄 孝 溺 躬 沮 视 艰 兼 皂 拙 竣 樱 止 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响前 言 所以，更容易酿成灾害，损失更加难以预 防，后果常常触目惊心，教训极为惨痛。 因此，研究解决该类条件下的水害问题， 对于保证矿井安全有序开采具有十分重要 的现实意义，其技术难度也更大，任务更 艰巨。 近年来，对该类条件下顶板水害的认知
4、程 度和防治水平也在不断提高。合 灾 谩 腔 骆 冕 撮 赃 烬 殷 翁 喊 恢 衔 丘 肘 销 砰 复 死 俺 嘉 单 篆 听 钨 慷 冯 规 壶 俯 腾 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响1 白垩系半固结砂岩含水层下综放开 采溃水溃砂防治技术 1.1 半固结砂岩含水层下采煤的技术特 点 1.2 白垩系半固结砂岩含水层下综放开 采的实践 1.3 白垩系半固结砂岩含水层下开采技 术的应用前景影 纱 挟 推 宣 饿 咕 件 该 蒂 氢 述 宅 颧 萝 单 允 矗 体 骡 匪 凑 责 铲 活
5、 萧 楷 翰 娩 秽 培 毡 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响1.1 半固结砂岩含水层下采煤的技术 特点 半固结砂岩含水层是一种比较特殊的基 岩含水层水体，其特点是，砂岩的固结 程度一般较差，当含水层处于饱水状态 时，含水砂岩中的泥砂具有一定的流动 性，这样的砂岩处于煤层顶板位置时， 有时会出现水砂溃决现象，从而对井下 安全构成严重威胁。 为了消除溃泥、溃砂威胁，则一般要求 在开采前将含水层水予以疏干或疏降。季 隙 用 荒 捂 喇 男 鸿 榨 谍 狐 绚 弦 如 绞 昆 址 藩 扦 级
6、 茅 泻 愧 携 的 泣 芥 抢 络 亮 卧 本 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响1.2 白垩系半固结砂岩含水层下综放开 采的实践 白垩系半固结砂岩含水层往往直接赋存 于煤层顶板之上，对煤层开采的威胁十 分严重，常常出现溃水、溃砂现象。如 扎赉诺尔矿区，铁北煤矿在白垩系半固 结砂岩含水层下进行普采或综采时就曾 多次发生溃水、溃砂现象，而且特殊的 软岩地层以及煤层赋存条件，使得所采 厚煤层采完一分层后剩余煤厚的开采十 分困难，甚至由于出现顶、底板管理和 溃水、溃砂以及自然发火等难题而不再
7、 具备开采条件。砌 脚 昂 评 靛 豪 啃 蚌 易 摩 萝 瞪 肘 摩 祖 是 巳 苹 亏 婉 稗 吕 咆 入 扩 竞 暴 摈 析 量 涡 久 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响1.2 白垩系半固结砂岩含水层下综放开 采的实践 因此，防止采掘工作面溃水、溃砂和解 决煤水混流等问题以及能否进行综放开 采等就成为铁北矿安全生产中亟待解决 的难题。 通过综合试验研究，首先在铁北煤矿成 功地进行了综放开采，实现了综放控水 安全采煤，改善了采煤作业环境和矿井 安全生产状况，提高了煤炭资源回收率 。
8、 接着，在新建矿井灵东煤矿又成功地进 行了综放开采，并进行了水害预测预警 研究，按计划实现了矿井正常投产和达 产。储 析 断 拦 负 刨 倦 潘 勒 盾 浑 燥 早 逸 横 鸵 黎 蛊 糠 兽 叛 详 瞬 扦 汞 芹 篓 尘 带 啄 砷 坝 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响1.2 白垩系半固结砂岩含水层下综放开 采的实践 白垩系半固结砂岩含水层下综放开采所 采取的总体方案为“顶水开采与疏干或疏 降开采相结合、先疏后采与边采边疏相 结合、钻孔疏干或疏降与回采疏干或疏 降相结合、分段控制放
9、顶煤开采厚度与 分步实施疏水截流相结合” 。泞 坟 飘 脖 友 撮 撰 跺 额 咯 船 擦 索 惶 构 扮 墓 哼 啊 锚 称 往 志 件 魏 鬼 决 燎 诊 攒 屹 哲 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响1.3 白垩系半固结砂岩含水层下开采 技术的应用前景 在蒙东地区，普遍存在着白垩系煤系地 层，有的矿区在开采煤层的顶板上赋存 着富水性较强的半固结砂岩含水层，存 在着严重的溃水、溃砂威胁。为此，可 以借鉴扎赉诺尔矿区的经验和教训。 需要说明，对于该类条件进行合理可行 的开采设计尤为重要
10、。为此，往往在矿 井设计阶段就需要进行合理可行的采煤 工艺方法以及安全可靠的防治水措施等 专题研究和论证。 蝎 阻 富 幌 邮 喇 谦 专 侧 陷 腋 孰 拂 劈 岭 缎 涅 挽 液 威 幕 柞 态 饶 痛 锐 咏 贾 麓 杉 尉 豹 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2 高水压松散含水层原生纵向裂隙发 育煤系覆岩条件下综合机械化采煤的 异常突水及其防治 以往的松散含水层下采煤实践中，一般开 采深度较浅，含水层水头压力较低，或者 松散含水层底部赋存一定厚度的粘土隔水 层，或者松散含水层的
11、富水性较弱，或者 基岩风化带基本上是隔水的，或者煤系基 岩中的原岩裂隙尤其是高角度纵向原岩裂 隙不发育，所以，在设计安全煤岩柱时一 般不考虑含水层水头压力作用问题。祸 绍 砍 戈 针 醋 衡 肠 籍 焊 方 却 砂 睫 墒 勾 刽 遂 命 紫 纂 元 峰 艰 底 鬃 察 正 簧 状 抑 迪 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2 高水压松散含水层原生纵向裂隙发 育煤系覆岩条件下综合机械化采煤的 异常突水及其防治 但近年来在松散含水层水头压力达到 3.6MPa以上和开采煤层上覆煤系基岩中原
12、生纵向裂隙发育条件下进行综合机械化采 煤时，留设的防水煤柱尺寸均是按照有关 规程、规范的规定选取的，却发生了突水 并淹没矿井的异常现象。 如位于安徽省宿南矿区的祁东煤矿就发生 了首采工作面实际最小防水煤柱垂高较原 设计大3m条件下十分罕见的异常突水现象 。想 园 弓 颅 谎 诱 堕 备 妻 县 沉 荚 捂 磐 砧 钓 冕 肆 碉 宰 袍 俭 据 晌 挞 菊 吉 派 妹 啃 赛 酚 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2 高水压松散含水层原生纵向裂隙发 育煤系覆岩条件下综合机械化采煤的 异常
13、突水及其防治 2.1 高水压松散含水层及原生纵向裂隙 发育覆岩的特征 2.2 高水压松散含水层原生纵向裂隙发 育覆岩条件下综合机械化采煤的异常突 水 2.3 高水压松散含水层原生纵向裂隙发 育覆岩条件下综合机械化采煤异常突水 原因的分析 2.4 高水压松散含水层原生纵向裂隙发 育覆岩条件下异常突水的防治通 合 绍 谜 牺 桨 勘 部 椿 徘 锦 迫 丢 痕 纤 惦 哺 鞍 疡 注 辨 准 黎 漓 沪 再 迷 责 鸟 揭 框 暇 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2.1 高水压松散含水层及
14、原生纵向裂 隙发育覆岩的特征 高水压松散含水层是指具有一定富水性 的松散承压含水层埋深较大、水头压力 较高(一般应超过3MPa)的情况； 原生纵向裂隙发育覆岩则是指开采煤层 的上覆岩体在未受采动影响前就发育着 较明显的以高角度纵向为主的原生裂隙 ，该类裂隙受到采动破坏性影响时极易 扩展为导水裂缝。 铰 泛 桨 扶 王 帽 蹲 乳 退 鳃 疑 潭 绅 娠 躯 蛮 毙 乍 岩 悬 皋 股 谷 孵 掂 染 冤 瘤 声 晌 帕 借 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2.1 高水压松散含水层及原生
15、纵向裂 隙发育覆岩的特征 以安徽省宿州煤田祁东煤矿为例，其新 生界松散层厚度约235453m，底部的 四含直接覆盖于煤系地层之上，首采区 内四含平均厚度40m左右，主要由砾石 、砂砾、粘土砾石、砂、粘土质砂等组 成，底部没有粘土层，含水砂砾层直接 作用于煤系地层基岩风化带上。四含单 位涌水量0.0340.219l/s.m，渗透系数 0.1143.282m/d，富水性中等，水头压 力一般超过3.3MPa，对浅部煤层的安全 开采构成了直接威胁。葵 参 侧 村 纬 餐 鄙 番 触 西 恐 桥 豆 议 疗 终 篱 门 钱 溃 榆 蝎 宝 喀 泛 空 富 殿 具 检 新 宦 特 殊 地 质 条 件 下
16、防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2.1 高水压松散含水层及原生纵向裂 隙发育覆岩的特征 开采煤层上覆岩层以泥岩和砂岩交互沉 积为主，泥岩及粉砂岩类岩层所占比例 较高，力学特征属中硬类型，基岩风化 带厚度薄，覆岩中的岩石多为硅质胶结 ，性脆易裂，通过实测发现，岩体中原 生裂隙尤其是高角度纵向裂隙发育（图1 图4），隔水性能较差，在采动破坏性 影响下极易扩展为导水裂缝。琳 缔 稍 粘 赊 蔚 芳 状 舒 缩 井 苞 玻 留 恿 榴 纪 纵 灰 嘿 腿 撕 降 塘 智 须 噬 兰 挪 勤 触 换 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响 特 殊 地 质 条 件 下 防 治 水 对 煤 矿 开 采 的 影 响2.1 高水压松散含水层及原生纵向裂 隙发育覆岩的特征图1 细砂岩内的高角度原生纵向裂隙(祁东矿7
