团柏矿下组煤带压开采技术研究.doc

项目名称:团柏矿下组煤带压开采技术研究申报单位:霍州煤电团柏煤矿主要完成人：李慎举卫广生王玉海陈福明张建设王海平杨亚杰苏俊辉韩伟主要完成单位：霍州煤电集团有限责任公司团柏煤矿专业（学科）分类名称代码：4403510所属国民经济行业：B类型任务来源：自选项目起止时间：1996年1月——2009年1月主要科技内容：通过在井下施工一定数量钻孔进行放水试验和水力、水化及其它各项测试工作取得一定技术数据进行实验室样品测试和模型模拟试验计算得出各种水文地质参数计算水量查明K2、O2水力联系测试底板下“三带”深度对下组煤开采水文地质条件进行分析评价确定临界突水系数进行突水机理研究和突水危险程度分区确定带压安全开采范围和开采下限进行排水经济评价确定工作面开采宽度给出下组煤安全开采技术方法提出针对性的防治水措施给出安全开采规划布局。特点：查明了团柏煤矿K2与O2间存在水力联系但联系程度有限；提出了保护层浸水和起始水力梯度的概念；完善了突水系数法的应用；根据压水试验和数值模拟分析得出10＃煤和11＃煤的矿压破坏深度；应用类比的突水系数值对研究区10＃煤、11＃煤进行了下组煤开采奥灰突水危险性分区并在此基础上提出了安全开采规划布局和防治水措施。技术经济指标：下组煤水文地质研究成果的取得解放了团柏煤矿下组煤约3000万吨煤炭储量为下组煤安全带压开采提供了理论依据并提出了防治水相关措施延长了矿井的服务年限并为进一步研究矿井水文地质条件提供了宝贵的基础资料。应用推广情况：研究成果满足矿井安全生产需要查明了下组煤开采水文地质条件和水文地质参数进行安全开采性评价划分安全分区确定安全开采技术方法和防治水措施给出安全开采规划布局对条件相似条件矿井具有重要的指导意义、参考价值和良好的推广应用前景。立项背景：团柏井田西部上组煤根据资料不可采但下组煤开采除受顶板充水含水层K2灰岩的涌水之害外还面临下伏区域巨厚强含水层奥灰的突水威胁这种威胁是严重的因为下组煤距奥灰很近（底板全国最薄地区见图1-1）10号煤平均36m11号煤平均仅为25m这种威胁是严重的。因此解放西部受奥灰水威胁的下组煤炭资源是当务之急。开采所面临问题如下：下组煤特别是11号煤能否开采开采的安全性和下限若能开采如何实现安全开采？如何进行开采的安全布局和合理规划？显然下组煤中11号煤的安全开采问题是个重大难点。为解决团柏矿井西部下组煤开采问题霍州煤电集团公司立项“团柏煤矿下组煤带压开采水文地质条件研究”于2005年7月委托山西国信招标代理有限公司招标由中标的西北有色勘测工程公司为合作单位。于2006年4月共同并编制了施工组织设计。科技内容：1、钻探工程：钻探工程主要内容是逐深水文观测钻探人员设备于06年6月1日进场6月22日开钻施工第一个钻孔7-O孔于07年2月4日末孔11-O终孔工期6个月又13天共12个钻孔其中11个奥灰孔1个K2灰岩孔（K2已大面积疏干）呈两排分布。以首采暗斜井为中界东部6个孔沿四四三大巷东西横向排列5个奥灰孔1个K2孔其中东边远控奥灰孔（11-O）布置在近团柏河距暗斜井约2600m。西部6个奥灰孔沿首采区上山轨道巷呈南北向排列纵长约1200m。开孔层位四四三大巷一般为1号煤顶板下组煤轨道巷一般为9号煤底板。孔口管入岩深10～12m终孔孔径89mm设计奥灰裸孔段长35m±实际施工总工程量1544m。套管固结止水水文观测按规范实施关闭阀门无泄水。岩芯采取率平均达到75%。钻孔涌水量较大（采取了打斜孔的措施）单孔涌水量最小3.1m3/h最大150m3/h奥灰钻孔涌水量之和为957m3/hK2灰岩孔单孔涌水量28.2m3/h。2、10号煤矿压破坏深度测试：测定不同埋深底板钻孔起始水压和同压进水量确定直接破坏深度和扰动损伤程度施工工程量：底板试验钻孔5个工程量199m。最后得出结论是：矿压直接破坏深度为9.5m此下面的扰动带岩层抗水压强度明显减弱因此综合两方面因素矿压破坏深度定为12m。经现场测试10#煤底板的矿压破坏深度为12m。3、岩石力学测试：根据数值模型计算的需要对10号煤层底板（奥灰以上）的岩石组成进行了岩样采取和力学参数测试工作。1）岩石取样与制备取2个系列（二套）岩样每套有9个岩性组成：泥岩、铝质泥岩、黄铁矿结核鲕粒铝质泥岩、粉沙质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、石英砂岩、灰岩、煤。对每个岩性组成进行8项测试每组岩样取岩芯30块共取岩样：30×9×2=540块。岩样按照TSRM（国际岩力力学协会）规范采取保管和加工其中样径＞50mm高径比2.0～3.0端面磨平度0.02mm侧面不平度≤0.1mm轴线垂直度每50mm≤0.005mm加载速度0.49～0.98MPa/S（剪切＞200N/S）加载时间5～10min（剪切＞15～30S）。2）力学