(神華包頭能源有限責(zé)任公司李家壕煤礦　內(nèi)蒙古　鄂爾多斯　017000)

一、李家壕煤礦概況

(一)礦井概況

李家壕煤礦位于鄂爾多斯市東南方向，隸書與罕臺(tái)鎮(zhèn)。李家壕煤礦目前主采2-2中煤和3-1煤，兩煤層采用協(xié)調(diào)開采方式進(jìn)行，其中，2-2中煤厚度1.4～2.5m，平均2.0m，3-1煤厚度2.5～6.3m，平均4.0m。上下煤層傾角均小于5°，煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，局部含夾矸1-2層，屬穩(wěn)定型煤層。根據(jù)盤區(qū)內(nèi)鉆孔柱狀的揭示情況，開采區(qū)域兩煤層間距34～40m，3-1煤埋深204～254m，表土層厚3.2～5.2m。

(二)礦井水文

二、單一煤層開采覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度的計(jì)算方法

目前，《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算方法的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式在我國最為常用，導(dǎo)水裂隙帶高度經(jīng)驗(yàn)公式建立在大量現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和監(jiān)測的基礎(chǔ)上，并基本上滿足了我國水體下開采的基本要求。但由于該經(jīng)驗(yàn)公式采取了均化處理覆巖巖性的方式，關(guān)鍵層在覆巖破斷運(yùn)動(dòng)中的控制作用被掩蓋，最終會(huì)導(dǎo)致一定條件下計(jì)算的覆巖導(dǎo)水裂隙發(fā)育高度與實(shí)際偏差很大，計(jì)算失誤甚至?xí)?dǎo)致一些突水事故的發(fā)生。

三、煤層群開采覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度的判別方法

由于東勝煤田屬于近距離煤層群的開采條件，因此，有必要研究煤層群開采條件下的覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度確定方法。借鑒前述單一煤層開采的導(dǎo)水裂隙帶高度預(yù)計(jì)方法，本文類似的提出了基于關(guān)鍵層位置的煤層群開采覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度的判別方法。

該預(yù)計(jì)方法的具體步驟如下：

第一步，收集工作面鉆孔柱狀資料，這與《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中需要收集的地質(zhì)資料基本相同。

第二步，采用關(guān)鍵層判別軟件KSPB進(jìn)行具體鉆孔柱狀條件下覆巖關(guān)鍵層位置的判別。

第三步，由于兩層煤重復(fù)開采引起的覆巖運(yùn)動(dòng)并不等同于單一煤層的一次開采，因此，上述判別方法中的采高選取并不能單純按兩煤層采高累加直接進(jìn)行計(jì)算，而應(yīng)按照兩煤層累計(jì)的等效采高M(jìn)d進(jìn)行判斷，即將下煤層開采引起的巖層運(yùn)動(dòng)波及至上煤層位置時(shí)的下沉量，作為上煤層的累計(jì)等效采厚疊加到上煤層上，從而按此等效累計(jì)采高在上煤層位置進(jìn)行判別。等效累計(jì)采高可按下式計(jì)算：

Md=M1+M2-D(KP-1)

(式1)

式中，M1、M2分別為上下煤層采高，D為上下煤層間距，KP為煤層間巖層的殘余碎脹系數(shù)。

第四步，確定導(dǎo)水裂隙帶高度。如果主關(guān)鍵層位置距開采煤層高度小于(7～10)Md，則覆巖主關(guān)鍵層破斷裂隙是貫通的，主關(guān)鍵層控制的上覆基巖破斷裂隙也是貫通的，導(dǎo)水裂隙發(fā)育至基巖頂部以上，如基巖厚度為Hj，則導(dǎo)水裂隙帶高度Hd等于或大于Hj；當(dāng)主關(guān)鍵層位置距開采煤層高度大于(7～10)Md時(shí)[1-3]，則頂板導(dǎo)水裂隙帶高度受控于距煤層高度大于(7～10)M的第一層關(guān)鍵層的位置，如該層關(guān)鍵層距煤層高度為Hg，則導(dǎo)水裂隙帶高度Hd等于Hg。

四、導(dǎo)水裂隙帶高度不同預(yù)計(jì)方法的結(jié)果對(duì)比

以補(bǔ)連塔煤礦、萬利煤礦及李家壕礦部分工作面頂板導(dǎo)水裂隙帶高度按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》預(yù)計(jì)方法結(jié)果和按本文提出的預(yù)計(jì)方法結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的對(duì)比。由此可見，按照上述新方法預(yù)計(jì)得到的導(dǎo)水裂隙帶高度較按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》預(yù)計(jì)方法得到的結(jié)果更接近實(shí)測結(jié)果。其中D1、D2、D9、D10的預(yù)計(jì)結(jié)果比實(shí)測結(jié)果偏大，是由于其基巖頂部存在相當(dāng)厚度的泥巖遇水膨脹而彌合導(dǎo)水裂隙，導(dǎo)致后期實(shí)測導(dǎo)水裂隙帶高度小于基巖厚度。

五、結(jié)論

(1)針對(duì)煤層群開采條件，將下煤層開采引起的巖層運(yùn)動(dòng)波及至上煤層位置時(shí)的下沉量，作為上煤層的累計(jì)等效采厚疊加到上煤層上，按此等效累計(jì)采高在上煤層位置進(jìn)行判別，從而確定了多煤層開采導(dǎo)水裂隙帶高度的計(jì)算方法。

(2)本文建立層煤群開采時(shí)的導(dǎo)水裂隙高度預(yù)計(jì)方法，并用于李家壕煤礦2-2中煤22中109工作面和3-1煤31109工作面進(jìn)行驗(yàn)證，和鉆孔柱狀圖進(jìn)行比對(duì)，證明該預(yù)計(jì)方法與實(shí)際較符合。

【參考文獻(xiàn)】

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