煤层回采工作面底板承压水防治技术研究.docxVIP

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煤层回采工作面底板承压水防治技术研究

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摘要

伊犁一矿现主采煤层是5号煤层，开采5号煤层最大威胁是5煤底板承压水（简称5底砂）的防治问题，要确保5煤安全高效开采，必须对5煤底板承压水进行疏水降压。通过对试验采区1502W和1503W工作面的5煤底板承压水疏降效果看，5底砂具有较好的可疏降性，形成了伊犁一矿特有“横向截流，侧向掩护”的防治水思路。这种防治水思路的应用，确保了伊犁一矿5号煤层真正意义上的安全高效开采。

关键词：伊犁一矿；5底砂；防治水；安全高效开采

引言

新矿集团（伊犁）能源开发有限责任公司一矿目前处于试采阶段，由于其开采技术条件与我国东部煤田差异较大，矿井建设及生产过程面临的主要水文地质问题包括：本区位于天山山前，冲洪积层接受天山雪融水直接补给，地下水补给充沛、径流条件较好；地表松散的砾石层厚，覆盖各含隔水层露头，导致主要充水含水层水力联系，以及地下水补给、径流条件复杂，有待查明；各主要充水含水层水文地质参数、疏干可行性有待深入探查；主采煤层围岩强度低、胶结程度差，采动覆岩破坏规律特殊、机理不明，有待实测查明；主采煤层厚度大，基岩厚度薄，存在较大突泥突沙风险；5煤底板隔水层薄，含水层承压高、富水性好，对5煤开采威胁大。鉴于伊犁一矿面临的特殊水文地质问题，需要在1503W工作面正式投产前，对1502W试采面获得的防治水经验进行总结，在此基础上，进一步分析评价1503W工作面开采水文地质条件，并提出相应的防治水对策

1矿井水文地质条件

井田内较大的水系自西向东有红海沟、呼吉尔台沟、克其克博洛萨依沟、索墩布拉克萨依沟、琼博拉萨依沟等5条河流，其中琼博拉萨依沟由南东向北西流经试采区。各河流流量大小不等，水质均较好，为当地农、牧区人畜饮用和灌溉用水源。地表水系均源于南部山区，由南向北流入盆地后，大部分迅速变为第四系潜水，只有少数流入伊犁河。

本矿区位于伊南煤田，地层由老至新有：古生界石炭系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系、白垩系，新生界第三系、第四系。矿区总体上为一走向近东西、向北倾的单斜构造。地层沿走向、倾向较为稳定。走向上等高线略有起伏，呈现出宽缓的向、背斜构造。三维地震在试采区共发现断层7条，落差多在5m以下，只有DF20落差达到8m，对矿井生产影响不大。伊犁一矿矿区内地下水含水层组主要有第四系松散砂砾层、新近系砂岩含水层及侏罗系裂隙-孔隙承压含水层。

21503W工作面开采水文地质条件评价

1503W工作面位于东一分区，1502W下顺槽以北30m，5煤胶带上山以西，所采煤层为5煤。工作面地面标高为+1240~+1255m，井下标高为+1088m~+1130m（见图4.1）。地层走向90~93°，地层倾向0~3°。工作面走向长1050m，倾斜长150m，面积为157500m2，可采储量为492万吨。工作面地面投影位置为南工业广场西北处一片农田并有水渠。地面为向北倾斜的缓坡地带，地势较为平坦，南高北低，无村庄及其它重要建筑物。由于本矿井为新建矿井，故预掘巷道周围无开采区和老窑。

根据部分钻孔资料，统计出了5煤与新近系之间地层的岩性占比情况（表4-2）。结果显示，5煤与新近系之间地层中泥岩和煤层占比在17.83%~89.11%，其中1503W面附近的5-5、5-6两钻孔中，煤层加泥岩占比分别高达61.95%和89.11%，该地层条件对于采煤形成的导水裂隙的闭合十分有利。

试采区所在区域内地表水受控于南山水系，流经本区对地下水有影响的河流为琼博拉萨依沟。1503W工作面位于琼博拉萨依沟以西，最近水平距离约1km，地表水对工作面影响较小，仅作为间接充水水源少量补给第四系含水层。

据试采面5底砂群孔放水试验资料，试采面附近5底砂承压水位+1203.3~+1240.2m，含水层渗透系数0.595～0.647m/d。属于透水性和富水性均较好的含水层，同时因距5煤较近（平均9m），且具有承压性，水压1.14~1.34MPa，为5煤开采时主要的底板充水含水层。

目前伊犁一矿按照“横向截流，侧向掩护”的整体思路，在1502W上顺槽已施工4个放水孔，5煤回风上山已施工至+950水仓，新增放水孔全部参与了5底砂含水层疏放。

3工作面涌水量预测

矿井涌水量是矿山建设和生产过程中单位时间内涌入各巷道和开采系统的水量。它是确定矿井水文地质条件复杂程度的重要指标，对矿井的经济技术评价有很大影响，同时也是矿山设计部门确定排水设备和制定防治水措施的主要依据。因此，在矿井建设和生产中，需要根据所获得的资料对矿井涌水量进行评价。

工作面回采时正常涌水主要来自5顶砂、3顶砂及第四系三个含水层。据上述充水水源分析，5顶砂和3顶砂无水或富水性很弱，对工作面开采威胁不大。