采空区冒落带、裂隙带高度确定

大方县龙山煤矿采空区冒落带、裂隙带高度确定矿长：李发中工程师：赵凤龙二O一二年三月龙山煤矿采空区冒落带、裂隙带高度确定一、矿井概况龙山煤矿位于贵州省毕节市大方县县城北东，距大方县城直 距34.5 km，公路距离约50 km。地理坐标：东经105 51 44 105 52，36，北纬 27 19 57 27 20，45。行政区划 属大方县星宿乡。矿山向南3.0km与326国道相接，向北35 km 经大山、长石与大纳公路（大方-四川纳溪）相接，属新场向斜 西翼北端，区内总体地势为东南高北西低。区内最高点位于矿区 东南部一山头，海拔+2098.5m，最低点位于矿区西北部一洼地， 海拔+1759.6m，最大相对高差338.9m。其矿界范围由9个拐点 构成，走向长约0.75km，倾斜宽约1.35km，面积0.8007km2。开 采标高+1850m至+1450m。矿区含可采煤层3层（M18、M51、M73 ）, 煤层累计平均厚度3.3m。保有煤炭资源储量总计425.2万吨， 矿井设计利用工业储量213.7万吨，可采储量159.6万吨。设计 三层煤联合开采，斜井开拓，壁式采煤，全部垮落法管理顶板。 矿井设计生产能力为15万吨/年，服务年限为8.2年。二、矿井水文地质1.地层矿区及其附近出露的地层有下三叠统夜郎组（Tj）,上二叠 统长兴组（P3c ）和龙潭组（P3l）,中统茅口组（P2m）,第四系零 星分布。龙潭组是该区的含煤地层。现由新到老简述如下：（1）、第四系（Q）主要为残积、坡积、冲积物等，零星分布于地势低洼处，不 整合于矿区内各地层表面，主要覆盖含煤地层，厚010m。（2）、下三叠统夜郎组（Tj）：根据岩性变化情况由上至下分三段：九级滩段（T1y3）、玉龙山段（T1y2）、沙堡湾段（T1yi）1）九级滩段（T1y3）主要由灰紫色、紫色、暗紫色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质 泥岩组成，局部夹薄层状泥质灰岩、灰岩，含瓣鳃类等动物化石 （产王氏克氏蛤、格氏克氏蛤、弱海扇等动物化石）。矿区内地 层出露不全，出露厚度大于200m。分布于矿区中、东部地区。2）玉龙山段（Tj2）浅灰灰色，中-厚层灰岩，晶粒或泥晶结构，顶部含鲕粒， 向下泥质增加，下部常为泥质灰岩，全层夹泥岩，具锯齿状、箱 状缝合线构造，产同心克氏蛤等化石，地层厚度180250m左右。 分布于矿区中西部地区。3）沙堡湾段（Tiyi）深灰色，风化后多为黄灰、紫灰色，薄层状粉砂质泥岩、泥 质粉砂岩，具水平纹理，夹薄层状泥质灰岩，近顶及近底常夹薄 层黄绿色蒙脱石泥岩，产舌形贝、蚌形蛤、蛇菊石等化石。地层 厚1023m。分布于矿区西部。（3）、上二叠统长兴组（P3C ）:浅灰-深灰色，中-厚层灰岩， 晶粒结构，含黑色燧石团块，上部具鲕粒结构，中部含泥质，常 为泥质灰岩夹钙质粉、细砂岩，中上部偶夹薄层炭质泥岩。产蜓 科、蕉叶贝及瓣鳃类等化石。厚2535m，平均厚30m。分布于 矿区西部。（4）、上二叠统龙潭组（P31）为矿区内主要含煤地层，厚度112151m，平均厚度118m。 系一海陆交互相沉积为主的含煤建造。主要由灰、深灰色，薄 中厚层状粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层组成，上部为深灰色 岩屑粉砂岩、细砂岩、钙质泥岩、灰岩、泥质灰岩及煤层，含煤 23层，其中M18煤层全区稳定可采；中部岩性为泥质粉砂岩、 细砂岩、粉砂岩夹粘土岩、炭质泥岩及煤层，砂岩胶结物中菱铁 质含量较上部有所增加，含煤或煤线9-12层，其中M51为较稳 定可采煤层；下部为泥质粉砂岩夹细砂岩、粉砂岩、粘土岩、炭 质泥岩及煤层，其中M73为较稳定可采煤层，底部为含黄铁矿粘 土岩，其中砂岩胶结物以菱铁质为主，形成菱铁质砂岩。分布于 矿区西部边界。（5）、中统茅口组（P2m）：浅灰-深灰色，厚层-块状灰岩， 隐晶-微晶结构，上部含少量燧石团块，顶部层面凸凹不平，产 蜓科、珊瑚等化石。矿区出露厚度大于100m。分布于矿区西部 边界。2 .含水岩组水文地质特征根据矿区出露地层的水文地质特征，区内地层含水岩组为碳 酸盐岩类岩溶裂隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水夹碎屑岩类基岩裂 隙水和碎屑岩类基岩裂隙水，其特征如下：（1）下三叠统夜郎组九级滩段（TJ3 ）主要由粉砂岩、泥质 粉砂岩、粉砂质泥岩，局部夹薄层状泥质灰岩和灰岩组成，出露 厚度大于200m;下三叠统夜郎组沙堡湾段（T1y1）主要由粉砂质 泥岩、泥质粉砂岩，夹薄层状泥质灰岩，近顶及近底常夹薄层黄 绿色蒙脱石泥岩，厚1023m;上二叠统龙潭组（P31）岩性主要 由粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层组成，厚112151m。上述 地层为碎屑岩类基岩裂隙水，含水贫乏，弱含水岩组。（2）上二叠统长兴组（P3C）:主要为中-厚层灰岩，含黑色 燧石团块，中部常为泥质灰岩夹钙质粉、细砂岩，中上部偶夹薄 层炭质泥岩。为碳酸盐岩类岩溶裂隙水夹碎屑岩类基岩裂隙水， 富水性中等。（3）下三叠统夜郎组玉龙山段（T1y2 ）主要为中-厚层灰岩， 下部常为泥质灰岩，厚180250m;中统茅口组（P2m ）主要为厚 层-块状灰岩，厚度大于100m。上述地层为碳酸盐岩类岩溶水， 富水性强。矿井最上的M18煤层顶板粉砂岩为相对隔水，最下的M73煤 层底板与含水岩层（P2m）相距10m，底板为泥岩为相对隔水，且 矿井所采煤层的开采标高全部位于最低侵蚀基准面标高 +845.6m,该矿开采深度+1450m+1850m,矿界范围内煤层最低 开采标高为+1450m。煤层均位于当地最低侵蚀基准面标高以上。本矿井水文地质条件是以大气降水为主要补给来源的裂隙 充水矿床，水文地质条件中等。3. 构造矿区位于百纳向斜西翼，区内为一单斜构造，地层总体倾向 南东，倾角1020。浅部地层倾角相对较陡（一般地15-20）, 往深部地层逐渐变缓，减少到10。左右。矿内断层不发育，地表 未发现大的断层，但在矿井内发现2条隐伏小断层。地质构造复 杂程度定为简单型。4 .煤层赋存状况（1 ）含煤性矿区含煤地层为龙潭组（P），总厚约1121515m,含煤 2230层，煤层总厚约5.35m，含煤系数4.18%。（2）可采及局部可采煤层矿区范围内可采煤层3层，煤层编号从上往下依次为M18、M51、M73, M18、M51、M73 煤层容重 1.55t/m。1）M18煤层：位于龙潭组上部，煤层较稳定，为矿区主要 可采煤层，上距长兴组底界1521m,平均18m,煤层厚度1.20 1.41m，平均1.31m，全区可采，属较稳定煤层。煤层结构简单， 无夹秆，颜色灰黑色、条带状结构，似金属光泽，贝壳状断口， 半光亮-光量型。2）M51煤层：位于龙潭组中部，上距M18煤层约40m,下距 含煤地层底约55m,煤层厚度1.501.80m，平均1.70m，全区 可采，属较稳定煤层。煤层结构简单，煤层中上部常有一层夹秆， 夹秆厚0.040.6m,煤层上分层厚度约0.300.60m,下分层煤 层厚度约1.001.20m。3）M73煤层：位于龙潭组底部，上距M51煤层约45m,下距 含煤地层底约10m,煤层厚度0.901.20m，平均1.05m，全区 可采，属较稳定煤层。M73煤层下距二叠系中统茅口组顶界约 10m。5.可采煤层顶底板岩性龙潭组含煤地层为一套泥岩、煤层至细粒碎屑岩组成，M18 煤层位于龙潭组（P）上部，顶板为层状粉砂岩、泥岩，底板 为泥岩、粉砂岩；M51煤层位于龙潭组（P31 ）中部，上距M18煤 层约21 40m左右，顶板均为粉砂岩，底板均为深灰色薄层状炭 质泥岩；M73煤层位于龙潭组（P31 ）底部，上距M51煤层约45m 左右，下距含煤地层底约10m,顶板均为泥质粉砂岩，底板为灰 色铝土质泥岩。M18煤层顶板岩性坚硬程度较软弱，M51煤层、M73煤层顶板岩性坚硬程度中硬。可采煤层空间位置及其顶底板特征简表序号含煤地层煤层编号煤层平均厚度（m）煤层间距（m）稳定性顶底板岩性顶板底板1龙潭组M181.31稳定粉砂岩泥岩21-402M511.7稳定粉砂岩炭质泥岩453M731.05稳定泥质粉砂岩铝土质泥岩距煤系底界约10煤岩层柱状图三、采空区冒落带、裂隙带高度确定方法 （一）采空区冒落带高度确定采空区冒落带高度根据煤层顶板岩石坚硬程度和采高确定， 一般为采高的35倍。M18煤层顶板岩性坚硬程度较软弱，根据本矿井2008年采 面采空区的实际冒落高度数据显示为47m之间。西部M18煤层 开采厚度为0.81.1m，冒落高度数据显示为45m；东部M18 开采煤层厚度为1.11.4m，冒落高度数据显示为57m。即M18 煤层采空区冒落带高度按采高的5倍计算。M51煤层、M73煤层顶板岩性坚硬程度中硬，矿井没有经验 数据，由于顶板岩性坚硬程度中硬，其采空区冒落带高度暂按采 高的4倍计算。(二)采空区裂隙带高度确定方法1、采空区裂隙带高度根据煤层顶板岩石坚硬程度和采高确 定时，一般为采高的8倍左右。2、模糊推理方法采用下列计算公式：坚硬岩层：H导=3 oj 乏 m +1。(in)中硬岩层：H导=2 oj N m +1。(m)较软弱岩层：H与=1。4 + 5(m)式中：H为导水裂隙带高度；M为煤层开采高度。四、2012年度开采地点裂隙带高度及导水性分析(一)1181采空区(采高1.4m)裂隙带高度：1、按采高的10倍计算：采高 1.4mx 10 = 14m;2、按模糊推理方法公式计算：H导=1。4 + 5(m)= 10x1.18 + 5 = 16.8m;导水性分析：取导水裂隙带高度为16.8m,即1181采面采 空区上部16.8m范围内的裂隙带具有导水性。(二)1511采空区(采高2.1m)裂隙带高度：1、按采高的10倍计算：采高 2.1mx 10 = 21m;2、按模糊推理方法公式计算：H导=2 oj 乏 m +1。(m)= 20x 1.45 + 10 = 39m;导水性分析：取导水裂隙带高度为39m,即1511采面采空 区上部39m范围内的裂隙带具有导水性。五、裂隙带导水危害分析及治理措施(一)开采地点裂隙带导水危害分析1、1181工作面位于井田中上部，开采M18煤层，走向长度 150m，倾斜长度105m。井下标高1681m1697m,地表标高1950m 2000m，距地表最小垂深253米。上部无可采煤层，下部M51和 M73均未开采。上翼30m(+1702)以上M18煤层已采空，下翼未开 采。M18煤层顶板粉砂岩为相对隔水，且1181工作面导水裂隙 带高度为16.8m，小于M18煤层距上部弱含水层长兴组底界18m 的垂高，距地表最小垂深253米，所以1181采空区对地表无影 响，采空区裂隙带不导水，对矿井没有导水威胁。本矿井2008 年的开采经验也证实M18煤层采空区裂隙带对上部的弱含水层 不具备导水条件。1181工作面上翼30m(+1702)以上M18煤层采空区存有少量 积水，会沿采空区裂隙带逐渐渗入1181工作面采空区，增加采 空区管理难度，但不会造成突水事故。2、1511工作面位于井田上部，开采M51煤层，走向长度340m， 倾斜长度80m。井下最高标高1772m，地表最低标高1822m，距 地表最小垂深50米。上部M18煤层已采空，下部M73未开采。 上翼距M51煤层露头50-70m，下翼M51煤层未开采。M51煤层上距M18煤层约21 40m，1511工作面距上部M18 煤层采空区为21m，且1511工作面导水裂隙带高度为39m，大于 距上部M18煤层采空区21m的垂高，因此1511采空区裂隙带具 有导通其上部M18煤层采空区水的威胁。1511工作面距地表最小垂深 50米，距M51煤层露头 50-70m，雨季大气降水水源会渗入1511采空区弯曲带，然后沿 采空区裂隙带导入井下，对矿井形成导入地表水的威胁。根据分析，1511工作面回采期间和回采后应重点防范其上 部M18煤层采空区积水和雨季大气降水沿裂隙带导入而造成的 水灾事故。(一)需采取的治理措施1. 采掘过程中严格水害预测预报制度，经常观察、查看淋水 状况，发现异常或淋水增大及时停产撤人、及时汇报，采取措施 进行处理；2. 采掘工作面排水沟必须保持畅通，及时排除工作面积水；3. 利用M18煤层采空区下方泄水巷及时排出M18煤层采空区 积水，保持最少积水量；4. 按规定留设防水隔离煤（岩）柱，煤柱不得低于30m，岩 柱不得低于20m.5. 做好“雨季三防”工作，雨季期间加强地面巡查，及时夯 实垫平或用沙灰灌实地表裂隙，防止地表水大量侵入，雷雨、暴 雨等灾害天气及时停产撤人，安全渡汛；6. 经常排出井底水仓积水，水仓正常存水不得超过水仓底板1.5m，保证水仓有效的储水空间；7. 工作面严格正规循环作业，严格执行“敲帮问顶”制度， 严格正规支护方式。