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1、★科技创新★复合水体下急倾斜A组煤层开采水害防治方法李佩全刘登宪(淮南矿业(集团)有限责任公司,安徽省淮南市,232001)摘要孔集煤矿A组煤开采,属急倾斜复合水体下威胁的近距离煤层开采。采用“小流量、长历时、疏水控砂、疏干开采”的水害防治技术,安全采出80万t煤炭资源。应用震波CT探测技术探明急倾斜煤层采后顶、底板破坏形态、塌陷角、导高及深度等数据,找出了急倾斜坚硬顶板近距离煤层群冒采,防范上覆松散含水砂层、底板岩溶水双重水害综合防治技术。关键词复合水体急倾斜近距离煤层开采水害防治技术滞未采。因此,亟待开展研究其水文地质条件及水1概况害防治方法。111地质概况孔集煤矿于1964年建成,设计年
2、产为90万t。主要可采煤层为二迭系山西组及上、下石盒子组的A、B、C3个煤组,含煤14层,可采总厚为28m。井田内地层倾角自东向西由65°-90°-倒转,矿井属急倾斜煤层群开采。112水文地质概况孔集井田三面受淮河环抱,开采主要充水含水层有第四系含水砂层、煤层顶板砂岩裂隙含水层、煤系底板岩溶含水层。淮河与含水砂层及A组煤底图1孔集井田地下水动力条件剖面示意图板岩溶含水层存在密切的水力联系(见图1)。B、C2防治方法研究的必要性及重要性组煤层开采时主要受砂层水的威胁,针对A组煤开采,既受砂层水,又受底板岩溶水的威胁。因此A孔集煤矿A组煤属于特低硫、低磷(均小于组煤的开采形成复合水体下开采的水文地
3、质条件。1%)、低灰分(≤13%)、高发热量(≥2415MJ/kg)优113矿井生产状况质煤,开发利用市场很好。1964年矿井建成后,由上级决定改为年产301996年以前,A组煤地质储量一水平(-250m)万t流沙层下试采矿井。至90年代初,该矿一水平有419万t,-660m水平以上有2076万t,可采储量(-250m)B、C组煤层采毕,二水平(-400m)B、C组一水平238万t。若不采丢弃,会造成优质煤炭资源煤层已采了大部,而A组煤开采受上覆砂层水(淮的浪费。河水)、底板承压岩溶水复合水害威胁,采矿、地质、由于B、C组煤层已采至二水平,而A组煤尚未水文地质条件极为复杂(原煤炭部鉴定为极复杂
4、类开发,不仅造成一水平不能及早报废,增加管理、维型矿井水文地质条件),水文地质条件不清,一直呆护费用和生产成本,而且也由于一水平A组煤未采52中国煤炭第31卷第1期2005年1月而压住了下部水平B、C组煤层开采,造成采场接替3125m、314m,两层煤平均间距仅415m。A3煤顶板更加紧张,矿井产量则减至年产20万t。为20～30m的巨厚中粗粒石英砂岩,属中硬至坚硬为此,查明井田A组煤开采水文地质条件,研型顶板。煤层倾角65°～90°-倒转。由此可见,A究制定A组煤开采三重水害防治技术方法,实现A组煤开采的技术条件是:复合水体下急倾斜坚硬顶组煤安全开发利用,同时也是决定矿井安全和生产板厚煤层(
5、组)开采。发展的重大技术关键。311技术难度(1)怎样防止类似B、C组煤层(组)开采时工作3关键技术难度面溃砂地面掉坑的事故发生。B组煤地面塌陷漏斗A组煤分A1、A3两层煤,平均厚度分别为位置见图2。图2B组煤层开采工作面透砂及地面塌陷漏斗位置立面、剖面示意图(2)针对底板岩溶水防治,无论是疏干还是疏水治工作面溃砂、地面掉坑的事故发生。降压开采,怎样防止疏水过程中,水中含砂量过高或由此可见,实现急倾斜、坚硬顶板、近距离A组钻孔出水出砂。勘探试验期间,因抽、放水试验,造煤层的安全开采,其技术关键是做好上覆松散砂层成水中含砂量大,地表已产生了15个岩溶塌陷漏(淮河水)水、底板太原群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组及奥
6、陶系灰岩斗。岩溶含水层组的水害及地表岩溶塌陷危害的防范。由于技术难度大,在1980～1983年开展的《淮4技术路线南矿区解放A组煤底板岩溶水水文地质条件及防治方法》研究过程中,由于孔集矿水文地质条件极为为达到A组煤安全开采目的,根据项目实施技复杂,由原煤炭部生产司和科技局共同确定为“孔集术难度,确定采取以下技术路线:水文地质条件和防治方法的研究应另组织专题”。(1)综合勘探查清水文地质条件。312存在的技术问题(2)研究制定水害综合防治技术方法,通过试(1)急倾斜煤层随着开采至一定深度后,采后底验开采,验证技术方法的有效性、可靠性和科学性。板移动破坏也将逐步波及影响到C3Ⅱ、C3Ⅲ组、奥灰(3
7、)扩大开采试验。含水层,对A组煤开采也将构成严重水害隐患。5水害防治综合技术与方法(2)水文地质条件极其复杂、复合水体下开采水害威胁严重,水文地质条件不清。(1)A组煤冒采底板岩溶水害防治技术。疏干(3)淮河水与含水砂层、岩溶地下水联系密切,A组煤采后底板移动破坏以上的C3Ⅰ组灰岩含水主要影响因素及相互关系不清。层。(4)疏干开采安全水头值及涌水量不清。(2)地表岩溶塌陷的防范。采取“小流量,长历
