陶小郎 馮娟 崔云祥

摘要：本文以仁懷市某煤礦為實(shí)例，對礦區(qū)煤層井下開采回采面安全寬度（L）計(jì)算方法進(jìn)行了探討。分析其與底板水頭壓力（H）之間的關(guān)系，得該各可采煤層在不同水頭壓力下采掘面最大寬度。

關(guān)鍵詞：井下開采;回采面寬度;底板水壓：關(guān)系分析

1.問題的提出

二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P31）為貴州省主要含煤地層，由于玄武巖噴出的不均一，其礦層底板含水性差異大。部分地區(qū)開采龍?zhí)督M煤礦床時受下伏二疊系中統(tǒng)茅口組（ P2m）巖溶含水層的底板突水威脅。

在《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范（ GB12719-1991）》中推薦了安全隔水厚度t的計(jì)算公式，式中安全隔水厚度t值由采掘面最大寬度L、隔水層巖石容重r、隔水層巖石的抗拉強(qiáng)度Kp推算。在某一特定礦區(qū)內(nèi)，r、Kp常可概化為一個固定的經(jīng)驗(yàn)值，可視為常數(shù)，而L值受礦層底板水頭壓力影響，會發(fā)生一定的變化，若設(shè)計(jì)采面寬度（L）取值較大時，底板承壓水將對礦山構(gòu)成安全威脅;若設(shè)計(jì)采面寬度L值取值較小，則影響礦山生產(chǎn)效益。而現(xiàn)階段礦山開采方案設(shè)計(jì)時未考慮底板突水危險(xiǎn)性與最大采面寬度之間的關(guān)系。

對該類受底板突水威脅礦層的回采面寬度進(jìn)行科學(xué)研究，使之既滿足礦山經(jīng)濟(jì)效益又保證安全生產(chǎn)，有較大的意義。本文試圖以仁懷市某煤礦為研究對象，嘗試通過對該礦區(qū)各可采煤層L進(jìn)行計(jì)算，分析L值與水頭壓力H之間的關(guān)系，建立L=f（H）關(guān)系式，進(jìn)行各可采煤層在不同水頭壓力下采掘面最大安全寬度方面的探討。

2.礦區(qū)水文地質(zhì)條件概述

該煤礦位于仁懷市長崗鎮(zhèn)。礦山地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，地層為單斜產(chǎn)出由老至新出露的地層有：二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P31）和長興組（P3e），三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1v）和茅草鋪組（T1m），第四系（Q）零星分布在各時代地層之上。礦區(qū)可采煤層賦存于龍?zhí)督M地層內(nèi)，可采煤層共7層，分別為C5、C6、C7、C8、Cl0、Cll、C12。

礦區(qū)可采煤層位于P31地層內(nèi)，巖性以粘土巖、粉砂巖為主，為富水性、導(dǎo)水性均弱的碎屑巖類基巖裂隙含水層;直接頂板為P3e地層，巖性以灰?guī)r為主，為富水性弱一中等為巖溶裂隙含水層;直接底板為茅口組（P2m），巖性為灰?guī)r，為富水性中等至強(qiáng)為巖溶管道含水層。茅口組巖溶地下水在深部具承壓性，據(jù)勘查資料顯示茅口組承壓水頭標(biāo)高+1220m，將會對其水頭以下的可采煤層構(gòu)成底板突水威脅。

3.采面安全寬度L的估算方法

本文將該煤礦山資源量估算范圍受底板突水危險(xiǎn)的標(biāo)高段分為5個開采水平分析，即+llOOm、+lOOOm、+900m、+800m、+700m水平。由于C12煤層距底板P2m距離為Om—lm，未來開采至+1220m標(biāo)高以下時將發(fā)生底板突水，故本文不做分析。

根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范（CJB12719-1991》>安全隔水厚度計(jì)算公式為：

式中：

t一安全隔水厚度（m）;

L—采掘工作面底板最大寬度（m）;

r—隔水層巖石的容重（t/n13）;

Kp—隔水層巖石的抗張強(qiáng)度（t/m2）;

H—隔水層底板承壓的水頭壓力（t/m2）。 根據(jù)礦區(qū)勘查資料，本礦區(qū)C5、C6、C7、C8、Cl0、Cll煤層距P2m隔水層距離（真厚度）分別為80.68、68.25m、54.49m、46.95m、25.59m和口14.14m。

隔水層巖性以粘土巖、粉砂巖為主，根據(jù)當(dāng)?shù)匚锢砹W(xué)試驗(yàn)結(jié)果，隔水層巖石容重r取2.75t/m3，抗張強(qiáng)度Kp取302t/m2。

當(dāng)煤層安全隔水厚度取各煤層距P2m隔水層真厚時，根據(jù)式（1）可求得采掘采面寬度臨界值（表1）：

4.礦山安全采面寬度估算結(jié)果

根據(jù)表3中各煤層中L、H對應(yīng)關(guān)系，將水頭壓力H（ t/m2）作x軸，臨界采面寬度L（m）作y軸，各煤層L=f（H）關(guān)系見圖l。從圖中可以看出L=f（H）呈冪指數(shù)相關(guān)，H越小，L取值越大;H越大，L取值越小，與實(shí)際相符。

5.結(jié)論及建議

本文通過估算得出該煤礦6個可采煤層各水平安全采面寬度及分析L、H關(guān)系，可為礦山開采設(shè)計(jì)提供一些參考，并為井下開采受底板突水威脅的礦山實(shí)現(xiàn)效益與安全并驅(qū)提供了一些理論依據(jù)。

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