燕子山矿水压致裂设计

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1、山4#层304盘区8403工作面水压致裂强制放顶技术设计为使山4#层304盘区8403工作面头尾端头悬板及时垮落，减弱初次来压强度和及时处理周期来压头尾悬板面积超标等情况，在顺槽布置钻孔进行水压致裂，预先切断老顶，弱化顶板，达到安全管理顶板的目的，特制定以下水压致裂强制放顶技术设计。一、工程概况8403工作面地面位置：位于燕子山纸坊头进回风井以北，山梁地带，地面有少量杨树，盖山厚度237-296/267mo8403工作面煤层结构复杂，厚度不稳定；煤厚为2.80-3.35/3.07米，有2至3层0.22-0.50m的夹石。在整个工作面有煌斑岩侵入，导致煤质变质、的硅化变的疏松。煤层大致走

2、向东西，倾向南，倾角平均为3。。煤层里高外低，为下山开采。煤层顶底板情况如下表:表1：煤层顶底板情况表煤层顶底板情况顶板名称岩石名称厚度(m)岩性特征老顶天然焦细粒砂岩4.29灰白色，细粒砂状，成分以石英为主，致密坚硬，较破碎。直接顶灰绿岩2.78致密块状，细粒结构，硬度高。伪顶天然焦0.45黑色，暗淡性，致密坚硬，较破碎。直接底砂质泥岩2.33灰色，胶结致密，性脆易碎，断口平坦，含少量粘土质。1(M)累1(M)最大一最小平均状1：200岩性撞述备注12.92III—>>\、III天鳩魏?^妊色魏殊，成分以石莫为i,较破险&632.781碎am滤肺•硬度［5.850.15/5.402

3、.80-3.35=/1燈丸曲m上氐-显8103工作面煤层躺薛:;爲不豌覷全阜杭・6卜6.1咪，绑＜e有2至3凰L2H.50糊夹石，3.07233233宀工一二匚壬三兰器.Y二-i三少量牡気图1：8403工作面综合柱状图8403工作面对应上覆为燕子山矿8#层8101、8103、8105采空区(上述三个工作面均为刀柱式采煤)。12#8101、8103采空区，14-3#层8101采空区及疑似小窑破坏区。其中8#层距离12#层层间距为59m,12#层距离14-3#层层间距为28m,14・3#层距离4#层层间距为129m。根据2015年9月山西煤炭地质水文勘测研究院提供的8403物探资料，物探异

4、常区域在8403面东北方向200mo8403面内有一处物探异常区，在紧挨切巷处。上覆310m处、600m处通过标高对照分析为疑似积水区域；14-3#®在采位300m处也为疑似区，14・3#层小窑釆空区与12#层疑似积水区为重点探放水区域。共施工5个井下探放水孔和2个地面探放水孔。以上布置的探孔全部探通，且均无水。钻孔情况如下表：表2：探放水钻孔表孔号钻孔类型竣工时间位置钻孔情况孔深3#井下探放水孔16.01.105403巷采位380m通14-3#空、无水138m4#井下探放水孔16.01.175403巷采位400m通12#层空无水1765#井下探放水孔16.02.048403切巷向尾3

5、0m通14-3#空、无水1526#井下探放水孔16.03.072403巷采位120m通12#层8103空无水1787#井下探放水孔16.03.212403巷釆位540m通12#层8103无水1831#地面探放水孔16.03」92403巷采位51m8#、12#、14・3#层全部为实煤162.762#地面探放水孔16.03.122403巷采位440m8#、12#、14・3#层层层见空161.66本矿井属低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量为0.00915m3/t,绝对涌出量为0.035m3/min,二氧化碳0.19m3/to煤层自燃发火为II级,属自然。二、安全风险评估1、裂隙带延伸高度计算岩层破断

6、后，岩块仍然排列整齐的区域即为裂隙带。它位于冒落带之上，由于排列比较整齐，碎涨系数较小。垮落带与裂隙带合称“两带”，又称为导水裂隙带，若上覆岩层含水层位于两带以内，将会导致岩体水通过导水带进入采空区或工作面。两带的高度与岩性和煤层采高有关，上覆岩层越坚硬，两带高度越大。假设形成导水裂隙的主关键层破断裂隙张开度最小值为则由下式可得到对导水裂隙带高度产生影响的主关键层与开采煤层临界距离监的计算公式为：Hl-—心hm=——§kp-l式中：K—破断裂隙的张开度（主关键层）（m）；心一岩层的残余碎胀系数（主关键层下部）。s一主关键层厚度（m）；m一煤层采厚（m）；饥一主关键层与煤层距离（ni）；

7、L^一主关键层岩块破断长度（m）；由式可知，主关键层岩块的破断块度、顶板岩层岩石的碎胀压实特性、煤层采高以及开采煤层的与主关键层的距离都会影响导水裂隙带的延伸高度。煤层的采高越大时，其临界距离hm也越大，当垮落带岩石的残余碎胀系数kp越大时，其临界距离hm就随之减小，当主关键层岩块的破断长度s/L越大时，其临界距离hm随之增大。当岩石材料的破断裂隙的张开度为几毫米时可视为岩石裂隙不发育，所以在公式中厶心/s的数值与煤层的采高相比，该数据远小于采