??????? 計(jì)算公式:
??????? (1) 含水層頂部無(wú)泥質(zhì)物充填
??????? ha=h1+h2+h3?? ,m
??????? 式中? ha - 防水安全煤巖柱厚度,m
??????? h1 - 導(dǎo)水破壞帶厚度,m
??????? h2 - 阻水帶或保護(hù)層帶厚度,m
??????? h3 - 承壓水導(dǎo)升帶厚度,m
??????? (2)含水層頂部有泥質(zhì)物充填
??????? ha=h1+h2+h4??? ,m
??????? 式中? h4- 充填隔水帶厚度,m
??????? 3、防水安全煤巖柱基本參數(shù)的確定
??????? (1)導(dǎo)水破壞帶厚度確定
??????? 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),破壞帶厚度主要取決與工作面長(zhǎng)度、開采深度、煤層傾角、煤層開采厚度以及開采方法和頂板管理方法等因素,其次是底板巖層的抗破壞能力,包括巖石強(qiáng)度、巖層組合和原始裂隙發(fā)育狀況。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果,采用回歸分析,得出以下統(tǒng)計(jì)公式:
??????? h1=0.7007+0.1079L
??????? h1=0.3030.8
??????? h1=0.0085H+0.1665a+0.1079L-4.3579
??????? 式中 h1 - 破壞帶厚度,m
??????? L - 工作面長(zhǎng)度,m
??????? H - 開采深度,m
??????? a - 煤層傾角,°
??????? (2)阻水帶或保護(hù)層帶厚度確定
??????? 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔水力壓裂法實(shí)測(cè)的表示單位底板隔水巖層平均阻水能力的系數(shù),可用下式表達(dá):
??????? Z=Pb/R
??????? 式中 Z-阻水系數(shù),Mpa/m
??????? R-裂縫擴(kuò)展半徑,一般取40-50m
??????? Pb-巖體破裂壓力,與地應(yīng)力和巖體抗拉強(qiáng)度有關(guān)。
??????? Pb=3sb-sH+T-P0
??????? 式中 Pb-使巖體破裂時(shí)的臨界水壓力,Mpa
??????? sb-作用于巖體的最小水平主應(yīng)力,Mpa
??????? sH-作用于巖體的最大水平主應(yīng)力,Mpa
??????? T -巖體的抗拉強(qiáng)度,Mpa
??????? P0 -巖體空隙中的水壓力,Mpa
??????? 阻水帶帶厚度等于作用在底板上的水壓力(P)除以阻水系數(shù)(Z),即
??????? h2=P/Z
??????? 根據(jù)我國(guó)部分礦區(qū)鉆孔水力壓力試驗(yàn),不同巖層阻水系數(shù)一般是:
??????? 中、粗粒砂巖0.3~0.5Mpa/m;細(xì)粒砂巖約0.3Mpa/m;粉砂巖約0.2Mpa/m;泥巖0.1~0.3 Mpa/m;石灰?guī)r約0.4Mpa/m;斷層帶因其中充填物性質(zhì)及膠結(jié)或密實(shí)程度不同,其阻水能力變化很大,按弱強(qiáng)度充填物考慮,其阻水系數(shù)為0.05~0.10Mpa/m 。
??????? (3)地下水導(dǎo)升帶高度確定
??????? 地下水導(dǎo)升帶的高度(h3)可采用物探和鉆探方法確定,一般可在井下巷道中用電測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè),必要時(shí)用鉆探驗(yàn)證。當(dāng)井下物探與鉆探條件受限制時(shí),也可通過以往勘探鉆孔資料分析確定。斷層帶附近的地下水導(dǎo)升帶高度一般比正常巖層中增大,有時(shí)甚至可達(dá)到或超過煤層。
??????? (4)底板含水層頂部充填隔水帶厚度確定
??????? 底板含水層頂部充填隔水帶厚度(h4)可以采用物探和鉆探方法綜合確定,表2為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果。
????????
??????? 五、承壓水體上采煤方案
??????? 1、深降強(qiáng)排
??????? 采用疏水井巷、疏水鉆孔,將含水層水位降低至開采水平以下,以保證安全開采。但疏水工程量大,設(shè)備多,電耗大,投資大;使附近工農(nóng)業(yè)用水缺乏;若井田內(nèi)有奧灰,水量大、補(bǔ)給充足,難以實(shí)現(xiàn)深降強(qiáng)排方案。
??????? 2、外截內(nèi)排
????????? 先采用帷幕注漿,截堵補(bǔ)給水源。再疏干降壓,將承壓水水位降至開采水平以下。要求水文地質(zhì)條件清楚,補(bǔ)給徑流集中,帷幕截流工程易施工。
??????? 3、帶壓開采
???????? 在開采過程中利用隔水層阻力,防止底板突水。承壓水水位高于開采水平,底板要有足夠的強(qiáng)度能承受承壓水的壓力。帶壓開采方案經(jīng)濟(jì),但要探明水文地質(zhì)條件,進(jìn)行論證,并采取安全措施。
??????? 4、帶壓開采,綜合治理
??????? 帶壓開采,開采前,堵截地下水補(bǔ)給水源;開采過程中,疏水降壓。該方案既安全又經(jīng)濟(jì)。
??????? 六、承壓水體上采煤安全技術(shù)措施。
??????? 1、防探水安全技術(shù)措施
??????? (1)做好水文地質(zhì)及構(gòu)造地質(zhì)工作:了解含水層、隔水層、巖溶、斷層、裂隙分布、承壓水徑流、補(bǔ)給水源通路等情況。
??????? (2)加強(qiáng)防探水工作:超前探明底板隔水層厚度、底板含水層含水性能、地下水導(dǎo)升高度、斷層含水性能及裂隙富水程度。
??????? (3)設(shè)置井上下水文工程設(shè)施:設(shè)置水文觀測(cè)孔,建立水文觀測(cè)制度,及時(shí)收集和整理水文觀測(cè)資料,必要時(shí)設(shè)置專門的疏水巷道和疏水鉆孔,增加排水設(shè)備,提高排水能力。
??????? (4)必要時(shí)對(duì)底板破碎帶進(jìn)行注漿加固。
??????? 2、開采安全技術(shù)措施
??????? (1)選擇開采:按先易后難、由淺入深、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的原則進(jìn)行開采;對(duì)條件相同的煤層,先進(jìn)行試采,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找出規(guī)律,再逐步推廣應(yīng)用。。
??????? (2)分區(qū)隔離開采:用留設(shè)隔離采區(qū)煤柱、設(shè)置水閘門等方法,縮小底板突水的影響范圍。
??????? (3)改革采區(qū)巷道布置:減少過斷層,減少巷道交叉點(diǎn)數(shù)目,縮小巷道交叉點(diǎn)面積,巷道交叉點(diǎn)和采煤工作面上下出口要盡量避開小斷層,無(wú)法避開時(shí)要對(duì)小斷層進(jìn)行加固。
??????? (4)采煤方法:采用充填開采、部分開采、仰斜長(zhǎng)壁開采、分層開采;縮短工作面長(zhǎng)度,提高工作面推進(jìn)速度;正確確定工作面推進(jìn)方向。