复合水害论文

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1、15#煤层顶板复合水害防治技术研究【摘要】木文通过分析山西凌志达煤业有限公司开采的15#煤层的水层水文地质特征与顶板复合水害的形成机理，提出了针对15#煤层顶板的复合水害防治技术，有利于煤层顶板水害防治工作的开展，而且对于同类煤层顶板的防水丄作来说具有很大的借鉴与参考价值，o【关键词】15#煤层；顶板；复合水害；防治技术一、矿井与煤层的工程概况15#煤层是斜井开拓，直接延深原有主斜井至二水平。主井为斜井，坡度为22°,斜长为569m。副井为斜井,坡度为23°40',斜长为502m。风井为立井,直径为5.50m,垂深285m。15#煤层位于太原组下部，上距3#煤层底91

2、.18〜133.84m,平均104.85m,±距K2灰岩底0〜3m,7EP.02灰岩顶14.50〜32.0m,'I鈞22.23m,煤层厚2.56〜6.00m,'］均4.22m,煤层稳定，厚度变界系数为22.24%。煤层直接顶板为泥岩或K2石灰岩，老顶为K2灰岩，底板为泥岩或含黄铁矿泥岩，局部为粉砂质泥岩。煤层结构复杂，-•般含0〜4层夹硏:，夹歼成分为泥岩或炭质泥岩，厚（）.05〜0.93mo厚夹肝多位于煤层下部，平均含肝率为11.96%。15#煤层与3#煤层Z间大部分地段含K2、K3、K4、K5、K6五层灰岩含水层。二、15#煤层顶板充水的相关机理通常掘进巷道或是采

3、矿工作面在施工以后都会在某种程度上形成自山的临空面⑴。谱中临空面本身所存在的应力平衡关系会逍到破坏，引发围岩的位移、变形或是力的重新分布。在此过程当中，势必会形成一定的矿空间或是建立起不同类型充水水源之间的某种新型的导水通道，乂或者是激活IU冇的某种地质构造，进而诱发矿山水害。15#煤层顶板的复合水害所涉及到的貝•体机理为：顶板岩层的变形破坏机理。在对工作面进行回采之后，围岩就会岀现变形。实质上就是围岩在采矿空间的边界处进行了力的释放，重新分布了围岩应力，并建立起一种比较新的力学平衡的过程。如果工作面上方的覆岩丿应力条件岀现了变化，阿么真各个区域内的I韦I岩M力分布与

4、禅放都会发生相丿'V的变化⑵。这种变化会使采空区上方的直接顶板岩层出现较早地垮落现象，这样顶岩层就会由于支撑不足或是悬空而处于一种拉应力的状态。在该种状态之下，如果作用力超过了岩层白身所能承受的强度极限，那么顶板的覆岩就会出现离层、垮落、变形、张裂或是破坏等问题,这样就会在不同的位置形成一些不同类型的导水通道，因此很容易把一些水源引导15#煤层，造成15#煤层顶板的充水。三、15#煤层顶板复合水害形成的主要原因（一）巷道掘进或是回采形成的临空面所引发的岩层变形少位移在矿井实行巷道掘进或是工作面的回采工作之后，会引起不同程度上的临空血形成，但是，在上覆地层的白重应力与构

5、造应力作用下，煤层顶板会处于受力的状态卜，进而导致位移或是变形的发生⑶。一旦该变形或是位移达到某种特定的程度之示，就会使I判岩发生破坏或是垮落，乂或是离层等问题，进而形成一些导水的通道，使附近的水源进入顶板减至形成水害。（二）开采方法与开采厚度的影响随着煤层开采工作的不断进行，其厚度必然会越来越人，空间也会越來越人，那么势必会导致囤岩人幅度的变形。这样可能会肯接导通和煤层相邻充水含水层，使其水肓接进入到矿井的顶板当中。（三）顶板岩层的天然破裂少损伤如果煤层顶板在工作面I川采之麻没有延迟，而是立即垮落，那么其抵抗上部岩层的能力则基本为零⑷。这样就会增加煤壁的压力，加人煤

6、层顶板水害的发牛概率。四、15#煤层顶板水害防治的主要措施（一）防治水预案及相关措施要有针对性矿井水害防治工作必须有整体的规划，而口耍形成一个有效的工作机制，否则就不能实现防治矿井水害的相关目标，也无法从根木上解决水害的相关问题。例如，在防治工作方而,必须要建立起氏期的观测系统，并女装一些自动化的观测系统，及时获得矿井顶板的相关资料，做好预防性工作。（二）不断完善15#采煤的工艺与方法采丿IJ一些比较合适的方法进行顶板管理，进而缓和岩层的移动，从而降低导水裂隙带的高度。在工作面的下平巷要按照一定的坡度进行掘进，使其形成自然流水的坡度。如果对淋水工作而进行开采的吋候，可

7、采取伪斜的办法进行开采，同时还要保证老空侧的底板要比煤壁侧低一些，这样就可以防止支架被冲倒。此外，述可以增设一些护顶的防淋设施来改善矿井开采的工作面环境。一旦开采出水带的内煤层就要加快具推采的速度，这样就可以使大部分顶板的水泄入到采空区内，可以有效地防止煤层顶板复合水灾害。（三）探放水施工策略结合15#煤层和3#煤层之间的关系，对影响15101首采工作而安全开采的3#煤层慈林山釆空区积水，采用井下排水的解决措施。在3#煤层6采区北轨道巷的最北部横贯交叉口处来布置一些钻孔，预计向慈林山的采空区位置进行放水。探放水钻孔的具休设计参数如3个探放水钻孔，基本