麟游矿区大型煤矿特厚煤层分层开采导水裂缝高度预测方法研究

麟游矿区大型煤矿特厚煤层分层开采导水裂缝高度预测方法研究

刘晓宇

中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

摘要：本次在简要介绍麟游矿区某大型煤矿井田地质条件的基础上，对主采3号煤层在采取综放分层开采后导水裂缝高度预测方法进行了研究，研究结果表明：“三下采煤规程”中推荐的公式不适用综放采煤方法，通过类比本项目邻近生产矿井的实测裂采比数据，确定本矿上分层导水裂缝发育高度的裂采比为13.3，通过对规程中坚硬岩性模式1、模式2中分层开采导水裂缝发育高度的的增长比例计算，确定本矿下分层导水裂缝高度是上分层的1.24倍。

关键词：分层开采；采煤导水裂缝；裂采比

0、引言

煤矿开采主要通过采煤导水裂缝对含隔水层产生影响，采煤导水裂缝的高度预测为煤矿环境影响评价中的重要内容，预测公式主要依据“三下采煤规程”中推荐的公式，但由于煤炭开采技术的高速发展以及特厚煤层的开采，规程中推荐的公式已不再适用，本次以麟游矿区某大型煤矿为例，分析研究综放分层开采特厚煤层时导水裂缝高度的预测方法。

1、井田地质条件概况

井田位于陕西省黄陇侏罗纪煤田麟游矿区，行政区划属陕西省宝鸡市麟游县，矿井设计生产能力为2.4Mt/a，井田含煤地层为侏罗系中统延安组，井田内地层自下而上依次为侏罗系中统延安组、直罗组、安定组，白垩系下统宜君组、洛河组，新近系及第四系，其中延安组厚度8.36～120.71m，平均58.67m；直罗组厚度5.43～83.60m，平均30.13m；安定组厚90.54～301.83m，一般厚165.45m。井田内含水层主要包括第四系松潜水含水层、白垩系洛河、宜君组承压含水层和侏罗系直罗、延安组承压含水层。洛河组承压含水层为井田内具有区域供水意义的含水层，为矿井采煤过程中重点保护目标，安定组地层岩性主要为棕红色、紫红色砂质泥岩，为侏罗系直罗、延安组含水层与白垩系洛河组含水层之间的稳定相对隔水层，为矿井采煤过程重点关注对象，应确保采煤导水裂缝不导通该相对隔水层。

矿井设计开采2煤和3煤，其中主采3煤，厚度0.46～26.30m，平均12.41m，为较稳定的特厚煤层，埋深373.62～1026.75m，东部煤层厚度大，平均16.79m，西部煤层厚度小，平均8.25m，根据井田各采区煤层厚度分布，设计对一采区～四采区采用分层综放开采，五～九采区采取一次性综放开采，矿井采放比为1：2，采煤机采高2～4m。

2、上分层导水裂缝高度预测方法

采煤导水裂缝高度预测一般采用“三下采煤规程”中推荐的公式进行，但公式适用的采煤方法为长壁全部垮落法或者长壁分层开采全部垮落法，且要求单层采厚1～3m，累计采厚不超过15m，本项目采用分层综放采煤方法，且单层开采厚度最小为6m，因此规程推荐的公式不适用于本项目采煤导水裂缝的高度预测。

上分层煤层开采导水裂缝高度采用实测的裂采比进行预测，通过类比本项目邻近生产矿井的实测裂采比数据，最终确定本项目选用最大裂采比实测值13.3，具体类比条件见表1。

表1导水裂缝带高度类比条件对比表

3、下分层导水裂缝高度预测方法

综采放顶煤下分层采煤导水裂隙带发育高度在全国范围内实测数据较少，本文通过类比实测裂采比确定的导水裂缝高度与利用“三下采煤规程”中的中硬、坚硬岩性厚煤层分层开采导水裂缝计算公式确定的导水裂缝高度进行对比，对比情况见表2，对比结果表明坚硬岩性模式1、模式2导水裂缝计算结果与类比实测裂采比确定的导水裂缝高度基本一致，因此采用坚硬岩性模式1、模式2中分层开采导水裂缝发育高度的的增长比例进行预测，即下分层导水裂缝发育高度是上分层的1.24倍。

表2类比实测裂采比法与公式计算法的计算结果对比表单位：m

4、采煤导水裂缝高度预测结果

根据前述确定的上分层和下分层采煤导水裂缝高度预测方法，通过井田内钻孔统计结果，3煤开采后导水裂缝带高度预测结果见表3，根据预测结果可知，一～四采区3煤分层开采后导水裂缝最大高度为183.86m，五～九采区3煤开采后导水裂缝最大高度为151.62m

5、采煤导水裂缝影响分析

根据采煤导水裂缝高度预测结果，3煤导水裂缝会完全破坏煤层上覆延安组含水层，导入直罗组含水层，侏罗系直罗、延安组承压含水层为矿井直接充水含水层；五～九采区采煤导水裂缝未进入安定组隔水层，一～

四采区下分层导水裂缝会导入安定组隔水层，但不会贯穿安定组隔水层，因此采煤导水裂缝不会导通白垩系洛河组含水岩层。由于采煤导水裂缝未导通安定组隔水层厚度为30.5～189.11m，隔水层厚度较大，隔水性能良好，采煤对洛河组地下水影响较小。

表33煤开采导水裂缝带高度预测结果单位：m

参考文献：

[1]环境保护部.HJ610-2016环境影响评价技术导则地下水环境[S].北京：中国环境科学出版社，2016.

[2]王大纯.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1986，37-46.

[3]《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》[S].北京：煤炭工业出版社，2000，229.