刘东煤矿西二（10）下煤柱开采综合防水技术探究

.引言

　　新光集团刘东煤矿西二（10）下采区位于我矿井田西翼，于2002年进行采区设计，采区施工中采用了10、7煤层巷道联合布置，二层煤层巷道相通，7煤层由于煤层赋存不稳，局部煤层较薄，构造较多，基本未能形成较为完整的工作面。西二（10）下采区于2011年进行了封闭，现积水面积246594m2，总积水量7煤47547m3+10煤98770m?=146317m3，（最大静水压力1.5Mpa）。现西二煤柱正常进行回收工作，采空区的积水水泵进行自动排水，采空区积水水位标高-275m，对工作面回采影响最大水压1.2Mpa。开采块段南侧为采空区、西侧为F203断层保护煤柱线，北侧为-460西皮带机巷保护煤柱线，由于四周为断层和采空区，由于此段煤层一直没有采动，造成资源浪费，为保证资源有效利用。所以对此块段进行了专项开采方案设计，其中水害综合治理尤为重要。

　　2.工作面地质概况

　　西二（10）下采区，10煤层与72煤层间距为70～75m，可分为上、中、下三部分。上部平均厚度25m，主要由灰绿、灰色、杂色泥岩、粉砂岩、铝质泥岩及含砾中粗砂岩组成，含薄煤层1～2层。中部平均厚度20m为杂色泥岩，灰色粉砂岩夹灰绿色中细砂岩组成，一般不含煤层。下部平均厚度30m，岩性主要为灰白或浅灰色的中细粒砂岩，深灰色的粉砂岩及灰黑色的泥岩和煤层组成。西二（10）下采区10煤层顶板为稳定的浅灰色，泥质结构的泥岩和灰色的粉砂岩和灰白色，砂质结构的中细砂岩，此块段煤层倾角为22—32°，平均28°，煤厚2.2m～3.0m，平均2.6m，工作面走向长350m，倾向最大宽度80m，储量12万吨。

　　3、防水方案设计选择

　　3.1方案一：从西二（10）下轨道下山进行排水，将西二（10）下积水全部排清，从西二7煤层轨道巷施工巷道进入工作面回采巷道施工。

　　3.2方案二：从-460西皮带机巷进入进行施工回采巷道，对西二（10）下采空区积水留设煤柱。

　　3.3方案选择对比

　　方案一优点：A、可以将对西二（10）下采空区积水全部排掉，释放储量约1.8万t;B、减少开采水害危险性;

　　方案一缺点：A、对西二（10）下采空区积水全部排掉，排水费用约20万元，且施工巷道、回采期间长期进行排水，增加排水费用;B、从西二7煤层轨道巷施工巷道，进入回采巷道施工，下部有构造FZ2断层。与下部无法形成完整的一个工作面;C、对西二（10）下采空区积水和淤泥，需要清理和维护原西二（10）下采区轨道下山和皮带下山，巷道失修严重，预计工程较大;D、生产环节多，不利于安全管理

　　方案二优点：A、从-460西皮带机巷进入进行施工回采巷道，时间短，工程速度快。无需要过断层;B、无需要过FZ2断层;C、对西二（10）下采空区积水不需要排清，减少排水费用;D、不需要进行对西二（10）下采区系统重新维修。减少工程量和时间;E、生产系统较简单，生产环节减少，增加安全可靠性。

　　方案二缺点：A、FZ2断层上部的煤层无法进行回采，损失部分储量;B、施工约50m进风巷岩巷，增加生产成本。

　　故通过安全性、技术性和经济性综合比较分析，最终选择方案二科学留设防水煤岩柱的防水开采方案。

　　4、西二（10）下采空区及断层防水煤柱设计

　　留设依据《煤矿防治水细则》相关规定留设。在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤柱的尺寸，不得小于导水裂隙带最大高度与保护带高度之和。

　　计算公式一：Hli=100∑M÷（1.6∑M+3.6）±5.6   

　　Hli—导水裂隙带高度       ∑M—采厚取2.5m

　　得Hli=27.3—38.5m，取最大值38.5m。

　　计算公式二：Hli=20∑M+10       得Hli=41.6m

　　根據以上两个计算公式导水裂隙带取最大值41.6米。

　　L= Hli+10               L—煤柱留设的宽度，m

　　Hli—裂隙带最大高度，取41.6m;保护带高度—一般取10m

　　结果计算得西二10下老空区防水煤柱留设应不得小于51.6米，加上Fz2断层放水煤柱留设的20m煤岩柱，考虑安全开采原则，故最终留设放水煤岩柱不得小于75m。

　　5、水体受采动影响的分析和预计

　　（1）、我矿没有实测的采动影响的资料，参考附近矿井资料，采动后塌陷角按60°计算，西二（10）下采空区煤柱按75m留设，原采空区积水对工作面回采不会产生影响。

　　（2）、7煤层与10煤层层间距约70～75m，根据上述《本矿井实测导水裂隙带最大高度》和《煤矿防治水规定》计算最高导水裂隙带高度为41.6m+10m保护层10m，留设51.6<70～75m（煤层采厚2.5m）。

　　（3）参考《采矿工程设计手册》上册第1298页表3-5-37基岩含水层和其它水体下采煤实例第5个，煤层倾角13～20°，采高2.5m，裂采比26：1，采空区积水层间法距65～70m，回采时工作面涌水量正常，安全回采。本矿此工作面采高2.5m，煤层倾角为22—32°，平均28°，煤厚2.2m～3.0m，平均2.6m，裂采比12.4：1，与上部7煤层采空区层间距为70-75米，同样可实行安全回采。

　　6、结论

　　通过对采前开采块段的开采状况及水文地质条件分析，进行了防水方案比较选择，最终确定了正确的开采方法，科学留设了采空和断层构造防水煤岩柱。西二（10）下工作面开采综合水害治理技术，符合《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》相关要求，最终实现工作面的安全回采。