益新煤矿含水砾岩层下分层开采的可行性

张秉德（黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司益新煤矿，黑龙江鹤岗 154100）

益新煤矿含水砾岩层下分层开采的可行性

张秉德
（黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司益新煤矿，黑龙江鹤岗 154100）

益新煤矿最早前身为原鹤岗矿务局新一煤矿，矿井始建于1950年9月20日，1955年9月21日竣工投产，设计能力90万吨。根据《煤矿防治水规定》计算出防水安全煤岩柱垂高，确保开采期间采空区冒落不波及顶板含水砾岩层，为防止顶板垮落断层活化导通砾岩含水层，在顶板含水砾岩下开采的每个采煤工作面开采前在机道施工疏水巷或是施工临时水仓，确保安全开采。

顶板砾岩 涌水量 导水裂隙带

益新煤矿经过多次技术改造、扩大井田范围、水平延深，2011年核定生产能力为130万吨/年。矿井涌水主要来自裂隙导水，除3#层顶板砾岩层含水较丰富外，其他煤层顶板自身含水均不丰富。矿井开拓方式为立井多水平集中大巷分区石门开拓。益新煤矿矿井最大涌水量 1982 m3/h，正常涌水量1220m3/h，二水平最大涌水量 390 m3/h，正常涌水量190m3/h，三水平最大涌水量 602m3/h，正常涌水量500m3/h四水平最大涌水量 990m3/h，正常涌水量530m3/h。

益新煤矿2011年开采三水平北一石门3层左一段，该面为综合机械化放顶煤开采（开采标高：-46.47～-87.56m），工作面走向180m，倾斜130m，平均煤厚5.0m，倾角平均20°。开采期间受采动影响，涌水量在7.65～138.4 m3/h，平均约为90 m3/h。开采约至140m时，涌水量达到最大值138.4 m3/h，其后涌水量平均110 m3/h。2012-2013年开采三水平北一石门3层右一段，该面为综合机械化放顶煤开采（开采标高：-78.35～-134.30m），工作面走向180m倾斜130m，平均煤厚5.8m，倾角平均25°。开采期间受采动影响，涌水量在36.9--127.9 m3/h，平均约为50 m3/h。开采约至149m时，涌水量达到最大值127.9 m3/h，其后涌水量平均120 m3/h。2013年开采四水平南一石门3层C区一分段，该面为滑移支架放顶煤开采（开采标高：-277.65～-331.23m），工作面走向110m，倾斜100m，平均煤厚9m，倾角平均25°，开采期间受采动影响，涌水量在15.2--1438m3/h，开采前期平均约为40m3/h。开采约至38m时，采面初次来压顶板垮落，使顶板断层活化导通砾岩含水层，最大涌水量达1438m3/h，其后涌水量平均700m3/h。通过对出水原因、煤层上覆岩柱防隔水性的分析以及防水安全煤岩柱保护层厚度的计算等，得出结论三个工作面开采过程中采空区的冒落波及到了顶板含水砾岩层，为确保顶板含水砾岩层下采煤的安全，最终确定了后续工作面砾岩含水体下“分层开采”的原则。

2013年我矿开采三水平北一石门3层右一段，工作面走向长127m，倾斜长83--106m，煤层平均倾角18°，平均煤厚3.5m，储量7. 8万吨。采煤方法为走向长壁后退式分层采煤法。采煤工艺为滑移支架机采。采空区处理方法为全部跨落法。本区8号煤层上方存在F35断层上盘为含水砾岩层，距砾岩层67--110m。

三水平北一石门3层右一段按《煤矿防治水规定》，煤厚取最大煤厚5m。分层开采导水裂隙带高度按公式计算，结果为54.7m.分层开采防水安全煤岩柱保护层厚度按最大值计算为，结果为12m.防水安全煤岩柱垂高为Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧54.7m+12m=66.7米。如该煤层采用放顶煤开采，导水裂隙带高度按公式计算放顶煤开采防水安全煤岩柱保护层厚度按最大值计算为4A，结果20m.防水安全煤岩柱垂高为Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧72.6m+20m=92.6米。本区煤层距南岭砾岩含水层67--110m，由计算结果可以看出，分层开采不会波及到含水砾岩层，而放顶煤开采则会波及到含水砾岩层。

三水平北一石门3层左二段采煤工作面走向长203m，倾斜长135m，煤层平均倾角18°，该区内煤层厚度3.2--6m，平均煤厚5.5m，储量20吨，工作面布置采用走向长壁后退式分层采煤法，采高2.2m。

三水平北一石门3层左二段按《煤矿防治水规定》，煤厚取最大煤厚6m。分层开采导水裂隙带高度按公式计算结果为分层开采防水安全煤岩柱保护层厚度按最大值计算为，结果为18m.防水安全煤岩柱垂高为Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧8m+18m=76m。如该煤层采用放顶煤开采，导水裂隙带高度按公式计算放顶煤开采防水安全煤岩柱保护层厚度按最大值计算为4A，结果为24m.防水安全煤岩柱垂高为Hsh≧Hli+Hb，因此Hsh≧82.6m+24m=106.6m。本区煤层距含水砾岩含水层90--120m，由计算结果可以看出，分层开采不会波及到含水砾岩层，而放顶煤开采则会波及到含水砾岩层。为安全开采防止顶板垮落断层活化导通砾岩含水层，益新煤矿在顶板含水砾岩下开采的每个采煤工作面开采前在机道施工疏水巷或是施工临时水仓，确保排水设备运行正常，排水畅通。流水线路无杂物影响。

三水平北一石门3层右一段一分层、三水平北一石门3层左二段一分层已开采完毕，开采期间上下两道及采空区均无出水现象。三水平北一石门3层右二段一分层还有100米开采完毕，开采期间上下两道及采空区均无出水现象。分层开采可以减少煤炭资源的浪费，三水平北一石门3层右一段和三水平北一石门3层左二段减少浪费原煤2万吨，按每吨煤500元计算，多增收1000万元。3号煤层平均煤厚在4m以上，在益新矿属于可采煤层，益新矿在近几年准备开采三水平北一石门、南一石门3号煤层。但是3号煤层顶板上方为白垩系穆棱组砾岩层孔隙含水岩系对安全生产构成威胁。选择正确的采煤方法与采煤工艺以及采取合理的疏排水措施可以保障安全生产，减少资源浪费。

［1］杨孟达.煤矿地质学［M］.煤炭工业出版社，2000.

［2］徐永圻.煤矿开采学［M］.中国矿业大学出版社，2000.