放頂煤時如何克服復雜地質條件的影響

楊躍輝

【摘 要】煤礦資源的開采涉及到巖石力學、地質學、水文地質學、地球物理勘探、礦山測量、計算數學等多個學科領域的交叉學科，復雜地質條件的放頂煤開采技術是融合多領域、多學科、多項研究技術與內容的技術。本文系統了分析了復雜地質條件下的煤礦開采對含水層的破壞，探究放頂煤工作面頂板水的防治技術措施，研究結果為復雜地質條件下放頂煤技術實施提供理論參考。

【關鍵詞】放頂煤 復雜地質條件

【中圖分類號】 F407.21【文獻標識碼】B【文章編號】1672-5158（2013）07-0322-01

一、引言

放頂煤是一種歷史悠久、傳統的采煤方法，通常稱為“高落式”采煤法。綜合機械化放頂煤采煤法是現代社會相對流行、技術全面的一種采煤方法，在復雜地質環境中與復雜的開采地質條件下發揮著重要的作用。復雜的開采地質條件是指構造發育程度較高、煤層厚度和傾角變化較大、儲量相對較少，工作面幾何形狀不規則的開采條件。復雜地質條件下在地表或煤層等上覆巖層中存在水體更加大了煤礦開采的技術難度，如何實現含水層下完成安全采煤是現代社會亟需解決、完善的開采技術，針對含水層下煤礦安全開采或有效避開含水層以及采取相應的技術手段避免發生突水或水資源喪失的研究具有非常重要的實踐意義。

二 、復雜地質環境下工作面頂板水的開采策略與防治技術

復雜地質環境下在處理水體下采煤問題時，首先要考慮開采可能引起的覆巖中的裂縫是否通過相互連通以及相互連通的裂縫是否波及到水體。煤層開采后上覆巖體按照破壞程度劃分為冒落帶、裂隙帶、彎曲帶等三帶，在實踐生產過程中工程師尤為關注的是由冒落帶與裂隙帶組成的導水裂隙帶高度。導水裂隙帶是綜合反映上覆巖體破壞范圍與破壞后導水性能的重要指標。研究復雜地質環境下工作面頂板水的開采策略，對于含水層中可能發生突水危險的區域，最好的解決方式就是避而不采，但在實踐工程中，由于回采工作面的布置與接替的關系以及實際工程切實需要往往難以避免突水危險區域。在含水層下開采之前一定要進行現場調查，取樣分析，采用先進、合理的物探技術對工作面進行了物探，探明工作面上覆巖層的富水區域，結合相鄰工作面出水情況預測工作面最大和正常涌水量。在完成工程地質及水文地質詳細調查與物理力學參數測試完成之后對含水層下開采覆巖破壞規律進行科學分析，對開采導水裂隙帶高度發育規律進行詳細研究，對可能發生危險的區域進行定量預測后制定開采方案。通常會面臨三種方案的選擇，一是避開含水層危險區域，二是強行開采，三是通過采取疏水降壓措施完成開采。若為滿足工程需要一定要采取強行開采的方案，則開采前必須進行詳細的地質調查，開采前鉆孔合理放水，縮短工作面出水時間，有效地減小工作面淋水量。工作面嚴格按操作規程操作，放頂煤要嚴格控制高度，工作面下平巷掘進時采取上坡掘進方案，讓水能形成自流通過下平巷放水鉆孔驗證，執行采用高阻力支架與頂板預裂爆破等相關預防措施來降低覆巖關鍵層復合破斷的可能性，工作面保證壓力均衡，要均速推進，不準時采時停"達到防止突水災害的效果。工程含水層泄水孔疏水降壓的實踐表明，含水層泄壓效果受含水層內賦存規模狀況的影響較大，在含水層水壓較大、側向補給性能較好的條件下，疏水降壓初期時含水層水位有一定程度的下降，但很快就會恢復到初始的狀態，很難達到疏水降壓的目的?；夭晒ぷ髅嫒绻霈F較大淋水時，應采取工作面托頂煤開采或者調面偽傾斜開采，留設護條帶煤柱，加快開采速度，減小出水對工作面的威脅?？偨Y復雜地質環境下工作面頂板水的開采策略與防治技術，首先補充勘探工程，對危險區域進行詳細水文地質調查，完成相關物理力學參數的測定；其次建立含水層下回采工作面施工監測系統，實時動態監測水位及應力狀態。開采過程中采取疏干開采，針對冒裂帶含水層地段，工作面上、下順槽進行井下打孔疏干，使工作面開采時的涌水量減小，改善生產環境；同時封堵水力聯系通道，健全排水系統，留設安全煤巖柱。最后改革采煤方法和工藝，改造地面澇洼積水，采煤方法與頂板管理方法是影響覆巖破壞程度的重要原因，在實踐工程中依據實際工程形式采用科學、合理的方法。

三 、總結與建議

在構造發育程度較高、煤層厚度和傾角變化較大、儲量相對較少的復雜地質環境下進行煤礦的開采工作是多領域、多學科、多重技術的有效融合。伴隨我國煤礦開采量的不斷增大，開采深度的逐步加深，地質環境條件復雜的形勢下對開采技術與相關措施的要求也逐步提高。理論上要深入注重含水層開采中采煤過程中要注重上覆巖體破壞規律、地下水動態變化規律、含水層富水特征以及防水煤巖柱性能的研究；實踐工程中在開采前進行詳細的地質調查與水文地質調查，科學、合理的設計開采方案，開采過程中嚴格依據相關規范進行施工，采取實時的，動態的水質監測、水位監測、應力狀態、水量監測等，保證開采工作的安全進行。

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