采煤对含水层破坏模数的计算--以太原西峪煤矿为例.pdf

西峪煤矿位于西山煤田东部， 有西 峪 坑 口 和 沟 坑口，前者位于上冶峪沟西南侧，开采 8#、9#煤层，1951年投 产 ，1980年 停产 ， 开 采 面 积 2.68km2； 后者位于冶峪沟北侧，即寨沟坑口，1962年投产 ， 开 采 面 积 7.57km2，多年来产 量 稳 定 在95 ～ 110万t现在一水平各煤层于1993年3月全部开采完， 二水平开拓延伸工作已接近尾声， 煤层标高 475～730m， 开采山西组2#、3#（上组） 煤， 太原组6#、7# (中组)及8#、9#(下组)煤一、 二采区已经进行回采西峪煤矿虽然井田面积不大， 但从刀柱法采煤到分层假顶全部冒落法、 半卸载滑移支架法， 顶板缓慢下沉等均存在， 所采煤层上、 中、 下组， 而涉及到的含水层砂岩、 灰岩都有， 基本上既括了山西省影响煤矿开采山西组、 太原组的基本情况， 因此对西峪矿进行研究具有普遍典型性@AB西峪坑口1951年，在清理原附近小窑的基础上开采8#、9#煤，由于8#煤顶板是2～3m厚的灰岩， 煤层回采后压力太大，因此采用采12m留5m的刀柱法回采，根据内安煤科院依韩城矿区的资料作模拟试验的结果还是存在着有效裂隙带。

刀柱法采煤顶极不发生冒落， 因此不存在顶板岩石发生破碎使体积产生碎胀的问题，但是在刀柱之间的空区之内，在顶板岩层的重力作用下会使顶板岩层往空区内移动， 因此各顶、 底板岩层内会产生裂隙其体积增加极微， 因此忽略碎胀系数K， 则西峪坑0.684=γ0.01从方程的相关性系数来看，F与M相关很好多年平均模数1.688×10-4m3/(h·m2))*? #(@%)A7A BCDE西峪寨沟一水平采煤始于1962年， 采用走向长壁全冒落法开 采 和 管 理 顶 板 ， 煤 层 埋 深84.5～290.72m不等，2#煤以此全高开采，3#煤由于煤层厚度太大分两次进行开采，工作面走向长度250～400m， 倾向长度85～90m， 采厚2～9.35m， 煤层倾角8～15º 煤直接顶为泥岩， 老顶为中粒砂岩， 依据其它矿区工作面的情况及采面顶部岩石的强度，取岩石的抗张强度均值Kp=143.9T/m2，老顶首次来压的最大控顶距b=25m， 岩石碎胀系数K=1.3， 岩石平均容重r=2.56t/m3第一次冒落高度：hⅠ2#= 0.56KpLbM rcosα4 !=0.56143.9×85×25×1.3×2.43 2.56cos11.5º4 !=13.95m。

冒裂高度(导水裂隙带)：hⅡ2#= 1.755γb3LMK rcosα4 !=29.16m2#煤地面扒缝带：hⅢ2#=1 2hⅠ2#=6.975m，h综合带2#=hⅢ2#+hⅢ2#+h 风化2#+hQ42#=81.135因2#、3#煤煤的层间距是3.82m， 层间隔水层不能起隔水作用， 且2#煤最大厚度为2.43m，3#煤的最大厚度为9.35m， 依上述方法求得2#、3#煤的导水裂隙高度为100.55m因而可知，对于浅部埋深小于100m的覆盖地层，因为导水裂隙高度巳直达地表,故对上部水资源的破坏比较显著4567FG7HI$%西峪煤矿寨沟井田下组8#煤1982年开始开采，据8#煤采掘工作平面图， 总开采面积2 352 975m2（—水 平 开 采 面 积 为1 323 225m2，二水平开采面积为1 029 750 m2） 从矿方统计资料看（表4） ，排水量与降雨量的相关性差或不相关，说明随开采深度的增加对上覆含水层的破坏减缓’“!“#$?@#ABCDEF G开采8#煤时， 顶板的导水裂隙高度与中组煤底板围岩破坏厚度有相通的可能，由于8#煤的直接顶板为灰岩， 岩性脆硬， 难于放顶， 为了采煤的安全， 故采用刀柱法采15m留5m开采。

实际开采时直接冒落的情况很少， 岩石碎胀系数K值忽略不计， 因而在冒裂高度的计算上， 引用薄矿层冒裂高度计算公式：hⅠˊ=0.71KpLbM rcosα4 !=0.71256.65×85×15×5.36 2.56cos11.5º4 !=20.53m8#与9#层间距仅有2.26m， 可视为分层采， 因而复采冒裂高度的计算采用厚矿层计算公式 hⅠˊ=0.785KpLbM rcosα4 !=0.785256.65×85×15×(5.36+2.96) 2.56cos11.5º4 !=25.34m从以上计算可知，在采动条件下中组煤与下组在构造有利部位是相互沟通的)*+,-.由前二水平8#煤开采面积1 029 750m2及多年平均排水量101.32m3/h， 得：M二水平=“Q“Fi=101.32 1 029 750=9.84×10-5/（h·m2）HI①通过调查、 研究、 分析、 计算， 利用开采面积与排水量的关系， 求出了50年代的西峪煤矿开采的破坏； 破坏模数1.688×10-4m3/（h·m） ， 随着开采面积的增加， 破坏模数变小， 说明浅部采煤对含水层的破坏是明显的②通过对西峪煤矿采煤的典型例子分析，求出中等规模开采型， 走向长壁法采煤， 埋深小于250m的破坏模数2.054×10-4m3/（h·m） 及深埋型开采埋深大于250m的破坏模数9.84×10-5m3/（h·m） 。

随着开采埋深的增加， 破坏模数渐次减小， 说明采动三带高度与地表沟通相对减弱，对水资源的破坏已不象浅部那样明显， 它是一个缓慢递增的过程③利用求出的破模数，在采空面积准确的条件下可定量求出采煤对含水层的破坏，在采空区面积准确得情况下可定量预测采煤对水资源的破坏本项研究得到了长春地院胡宽!教授的指导及西峪煤矿地测科的人力支持， 在此一并表示感谢JKLM：[1]胡宽!.矿床突水理论及有关问题的研究[J].长春地院学报，1985，(4).[2]漳河下7303合7305工作面开采试验研究总结[R].山西 潞安矿务局, 1990.N *““()*8O9 76)9:;N Table 4Relation between precipitation and water discharge in second level年份降雨量/mm排水量/m3·h-11989413.099.541990469.9087.24199l441.979.221992261.276.331993415.6122.891994462.874.81995437.071.41996586.686.61997734.6100.81998317.1124.41999373.0142.42000282.8150.3（英文下转第93页）PQRSTUV#WX)Y+,-.Z/0 ,, [\]!“#$^_增刊65Coal Mining Aquifer Breakdown Modulus Calculation———A Case Study of Xiyu Coalmine, TaiyuanLu Jiahe, Shu Zhengshan(Shanxi Coalfield 229 Hydrogeological Exploration Team, Taiyuan, Shanxi 030006)Abstract: Through analyses of mining discharge capacity and precipitation duration curve and correspondent mining area, ob-tain coal mining aquifer breakdown modulus, therewith extract aquifer water resource size, and put up basis to correctly evalu-ate of aquifer breakdown extent since coal mining.Keywords: resource size; breakdown modulus; discharge capacity; mining area; Xiyu coalmine!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第65页）2000～3000m/s， 反映界面的变化明显。

综上各种方法及电法， 钻探资料综合解释， 第四系厚度的堆积特征是税家湾， 苏家窝两处为最厚， 厚度达35m， 在苏家窝偏北开始变浅， 税家湾东南方向区域及大龙潭为次厚15m左右总的特征是北厚南薄多级变化的阶级堆积根据第四系等厚线图与地形得出基岩顶界面图， 根据成果图， 苏家窝在地形图上有一个小山梁，用地震方法探出的结果与地形基本吻合，这与前面所提到的第四系以来该区无大的构造运动等地质史是一致的 Three Gorges reservoir area; landslide; application01234/56789:;?@增刊93。