【正文】 弱 極軟 100 ??? ? ?M MHm 1 0 0 ??? ? ?M MHm 1 0 0 ??? ? ?M MHm巖性 計算公式之一（ m） 計算公式之二（ m） 堅硬 中硬 軟弱 極軟弱 1 0 0 ??? ? ?M MH li 1030 ?? ? MHl i 1 0 0 ??? ? ?M MH li 1020 ?? ? MHl i 1 0 0 ??? ? ?M MH li 510 ?? ? MHl i 1 0 0 ??? ? ?M MH li導(dǎo)水裂縫帶高度 式中： —煤層累計采厚， m； 單層采厚不超過 3m，累計采厚不超過 15m。 分別進行計算，取其中標(biāo)高最高者作為兩層煤的導(dǎo)水裂縫帶最大高度。 上層煤采用本層煤的開采厚度計算，下層煤則應(yīng)用上、下層煤的綜合開采厚度計算。三個部分的透水性能不同，但都不能透砂、透泥。 如果上、下層煤之間的距離很小時，則綜合開采厚度為累計厚度： 厚煤層綜放開采導(dǎo)水裂縫帶高度： 我國上世紀(jì)八十年代從法國引進的厚煤層綜采放頂煤一次采全厚的技術(shù)在國內(nèi)已得到廣泛推廣應(yīng)用。 根據(jù)國內(nèi)為數(shù)不多的觀測資料得出：厚煤層綜放開采條件下的導(dǎo)水裂縫帶最大高度與采厚雖然也近似分式函數(shù)關(guān)系，但其關(guān)系曲線上升速度高于分層開采。 礦井 工作面 裂采比 興隆莊 興隆莊 興隆莊 楊村礦 振興礦 下溝礦 5306 5306 4314 301 15層外段 ZF2802 導(dǎo)水裂縫帶高度與開采方法關(guān)系曲線 1薄煤層或中厚及厚煤層頂分層開采； 2中厚及厚煤層分層開采； 3中厚及厚煤層綜放開采 綜放開采覆巖破壞高度實測值與規(guī)程規(guī)定公式計算值比較 礦名 采厚 綜放開采實測 規(guī)程規(guī)定公式計算 注 垮高 裂高 垮高 裂高 高度 垮采比 高度 裂采比 高度 垮采 比 高度 裂采比 楊村礦 34 62 13 工作面長 120m 31 52 13 走向長 700m 6 20 3 42 7 49 巖性：中硬 20 42 興隆莊礦 工作面長 160m 7 54 走向長 1000m 巖性：中硬 下溝礦 114～128 ～ 巖性：中硬 鮑店礦 97～107 ～ 巖性：中硬 濟三礦 ～ 8 8 8 8 工作面長 170m 8 走向長 8 巖性：中硬 層間距： 綜放開采兩帶高度計算 山東興隆莊煤礦通過綜放開采導(dǎo)水裂隙帶高度的實測擬合出，綜放開采 “ 兩帶 ” 破壞高度。僅我國重點國有煤礦受水威脅的煤炭儲量大約 250億噸，其中受地表水體（江、河、湖、海等）、松散含水層、基巖含水層等水體威脅的煤炭儲量近百億噸。 二、 水體下采煤的特點 地下開采引起的巖層與地表移動，能使開采層圍巖中的含水層水、溶洞水以及位于開采影響范圍內(nèi)的地表水和泥沙潰入井下，威脅礦山的安全生產(chǎn)。 進行水體下開采時，主要考慮開采引起的覆巖中的裂縫是否互相連通以及互相連通的裂縫是否波及到水體。 相對而言，此時對地表變形的研究退居到次要位置。 ? 水體下開采時的保護對象和保護范圍也具有某種特殊性。 此外，覆巖破壞一旦波及到水體，哪怕只觸及到水體的邊緣也會導(dǎo)致水體中的水全部流人井下。 ? 根據(jù)水體下開采問題的特點，在進行水體下開采時應(yīng)始終把著眼點放在如何想方設(shè)法使水體和開采區(qū)域之間不形成透水的通道，或者水體與開采區(qū)域之間雖已構(gòu)成水力聯(lián)系但能為礦井排水能力所接受。半個多世紀(jì)以來，通過科研院所和生產(chǎn)礦井的多方面的試驗研究和大量的生產(chǎn)實踐，取得了在江、河、湖等地表水體下及地下各類含水層水體下頂水開采的成功。 三、我國水體下開采現(xiàn)狀 我國水體下采煤研究成果 我國是世界上進行水體下采煤和開采的較早國家之一，從 1958年開始，我國劉天泉院士（已故）就根據(jù)當(dāng)時的蘇聯(lián)，澳大利亞、波蘭等國的水體下采煤的研究，試驗經(jīng)驗在中國開展了水體下采煤的試驗研究。通過水體下采煤的試驗研究和科學(xué)實踐取得了一系列水體下采煤理論研究和開采成果。 ? 建立并發(fā)展了覆巖破壞的理論 煤層開采后覆巖破壞由垮落帶、導(dǎo)水裂縫帶和整體移動帶組成的 “ 三帶 ” 理論。用于指導(dǎo)水體下采煤的設(shè)計與實踐。按水體的類型、流態(tài)、規(guī)模、賦存條件及允許采動影響程度，將受開采影響的水體分為不同的采動等級。 礦區(qū)的水體采動等級允許采動程度 水體采動等級 水體類型 允許采動程度 要求留設(shè)的安全煤巖柱類型 Ⅰ 1．直接位于基巖上方或底界面下無穩(wěn)定的粘性土隔水層的各類地表水體 2．直接位于基巖上方或底界面下無穩(wěn)定的粘性土隔水層的松散孔隙強、中含水層水體 3．底界面下無穩(wěn)定的泥質(zhì)巖類隔水層的基巖強、中含水層水體 4．急傾斜煤層上方的各類地表水體和松散含水層水體 5．要求作為重要水源和旅游地保護的水體 不允許導(dǎo)水裂隙帶波及到水體 頂板防水安全煤巖柱 水體采動等級 水體類型 允許采動程度 要求留設(shè)的安全煤巖柱類型 Ⅱ 1．底界面下為具有多層結(jié)構(gòu)、厚度大、弱含水的松散層或松散層中、上部為強含水層，下部為弱含水層的地表中、小型水體 2．底界面下為穩(wěn)定的厚粘性土隔水層或松散弱含水層的松散層中、上部孔隙強、中含水層水體 3．有疏降條件的松散層和基巖弱含水層水體 允許導(dǎo)水裂縫帶波及松散孔隙弱含水層水體，但不允許垮落帶波及該水體 頂板防砂安全煤巖柱 Ⅲ 1．底界面下為穩(wěn)定的厚粘性土隔水層的松散層中、上部孔隙弱含水層水體 2．已或接近疏干的松散層或基巖水體 允許導(dǎo)水裂縫帶進入松散孔隙弱含水層，同時允許垮落帶波及該弱含水層 頂板防塌安全煤巖柱 第 51條 符合下列條件之一者，水體的壓煤允許開采： 1)水體與設(shè)計開采界限 (煤層 )之間的最小距離，符合50條表中各水體采動等級要求留設(shè)的相應(yīng)類型安全煤 (巖 )柱尺寸。 3)在技術(shù)可能、經(jīng)濟合理的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)改道 (河流 )和放空 (水庫、采空積水區(qū)等 )的水體或能夠?qū)嵱^完全疏干，以及堵截住水源補給通道的松散孔隙含水層水體或基巖孔隙 —裂隙、巖溶 —裂隙含水層水體。 5)地質(zhì)條件允許時，可以在枯水季節(jié)進行開采的季節(jié)件水體。 2)水體與設(shè)計開采界限 (煤層 )之間的最小距離，雖略小于第 50條表中各水體采動等級要求的相應(yīng)類型安全煤巖柱尺寸，但本礦區(qū)無此類近水體采煤經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的。 4)水體與設(shè)計開采界限 (煤層 )之間的最小距離，雖符合第 50條表中要求留設(shè)的相應(yīng)類型安全煤巖柱尺寸，但煤層為傾角大于 55176。 5)水體與設(shè)計開采界限 (煤層 )之間的最小距離，雖符合第 50條表中要求留設(shè)的相應(yīng)類型安全煤巖柱尺寸，但水體壓煤地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造比較發(fā)育。軟硬巖層交互沉積，且軟巖距煤層較近的結(jié)構(gòu)較好。不允許導(dǎo)水裂縫帶波及；對于松散層底部的弱含水層水體，允許波及。 五 .水體下采煤的方式 頂水開采 對水體基本不處理，在水體與煤層之間保留一定厚度或垂高的安全煤巖柱 疏水開采 利用礦井排水系統(tǒng)，開掘?qū)ｉT疏水巷道，通過巷道或鉆孔疏通上部水體后開采。 留設(shè)原則：保證水體下安全開采，盡可能地減少留煤柱所造成的資源損失。 礦井、水平、采區(qū)設(shè)計時確定安全煤巖柱的水體主要有： ? 水體與設(shè)計開采界限（煤層）之間的最小距離，既不符合第50條表 4中各采動等級水體要求的相應(yīng)安全煤巖柱尺寸，有不能采用可靠的開采技術(shù)措施以保證安全正常生產(chǎn)的； ? 在目前技術(shù)條件下，只能采用該道（河流）、放空（水庫）、疏干（含水層）或堵截水源等辦法處理，但在經(jīng)濟上又屬嚴(yán)重不合理的水體； ? 位于預(yù)計頂板垮落帶、導(dǎo)水裂縫帶內(nèi)，且無疏放水條件的沙礫、孔隙強含水層和砂巖、石灰?guī)r裂隙巖溶強含水層、巖溶地下暗河和有突水危險的含水?dāng)鄬优c陷落柱等水體； ? 位于預(yù)計底板采動導(dǎo)水破壞帶內(nèi)，或底板采動導(dǎo)水破壞帶與承壓水導(dǎo)升帶聯(lián)通，且無疏放條件和可能產(chǎn)生底板突水災(zāi)害的水體； ? 預(yù)計采后礦井用水量會急劇增加，超過礦井正常排水能力，且水量長期穩(wěn)定不變，增加排水能力難以實現(xiàn)或排水費用高昂的； ? 煤層開采后，地表和巖層有可能產(chǎn)生抽冒、切冒型塌陷、地質(zhì)弱面活化和突然下沉而引起潰沙、潰水災(zāi)害的； ? 對國民經(jīng)濟和人民生活有重大影響的河流、湖泊、水庫及旅游景點的地面、地下水體。 防砂安全煤巖柱 。 安全煤巖柱留設(shè)方法如下： ?防水安全煤巖柱留設(shè)方法 留設(shè)目的：不允許導(dǎo)水裂隙帶波及水體 （ 1）地表有松散覆蓋層時 HSh≥HLi+Hb 式中 HSh防水煤柱垂高， m； HLi導(dǎo)水裂隙帶最大高度， m； Hb保護層厚度， m。其垂高（ HS） HS≥Hm+Hb 防塌安全煤巖柱留設(shè)方法 設(shè)目的：允許導(dǎo)水裂隙帶波及松散弱含水層或已疏干的松散強含水層，同時允許垮落帶接近松散層底部。 ? 分層間歇開采 厚煤層分層開采，使首分層開采后，軟化覆巖， “ 兩帶 ” 高度降低。 ? 限厚開采 距水體較近，而煤層厚度或其他原因不宜分層開采時。 公元 2022年 6月 18日，龍口礦業(yè)集團正式對外宣布：北皂煤礦海下采煤工作面開始聯(lián)合試運轉(zhuǎn)，中國第一車烏金運出地面。 國外海下采煤概況 世界上進行過海下采煤的國家有：英國、澳大利亞、日本、加拿大和智利，采煤方法多為房柱式開采，也有長壁綜采。 國外海下采煤產(chǎn)量最多的是英國和日本，英國曾達到 1300萬 t/a，日本曾達到 1235萬 t/a。英國海下采煤煤層厚度一般介于 ~3m，海水深度為 7m，沒有發(fā)生透水事故。加拿大規(guī)定深厚比大于100時，才允許用長壁垮落法開采。由于工作面遠(yuǎn)離井筒，造成運輸和通風(fēng)等條件惡化，因此，從 50年代開始，日本就在海域水深 10m左右處填筑人工島開鑿豎井解決通風(fēng)問題，人工島最大直徑達 205m，并逐漸向海域深部發(fā)展。由于資源枯竭，大部分礦井已停止海下開采，目前進行海下采煤的有原隸屬于 太平洋興發(fā)株式會社的釧路煤礦等。國外海下采煤國家多數(shù)采用房柱法或?qū)挿炕刂ā? 允許全采的最小 覆蓋層厚度（ m） 允許最小深度下全采的最大采厚（ m） 國 家 105 英國 大于采厚的 60倍 無限制 澳大利亞 100（無第四系地層） 無限制 日本 150 無限制 智利 213 無限制 加拿大 表 11 國外海下長壁法采煤的相關(guān)安全技術(shù)規(guī)定 國外海下房柱法采煤最小覆蓋層厚度的規(guī)定 ? 實際上國外海下采煤大量的采用房柱法或?qū)挿炕刂?，除了其傳統(tǒng)習(xí)慣和技術(shù)裝備外，采用部分開采法進行海下采煤其安全性相對要高，且最小覆蓋層厚度相對較小，即其開采上限可以相對提高，達到提高礦井回采率的目的。 ? 有資料表明，澳大利亞在水體下大范圍內(nèi)采用房柱法開采時，其最小覆蓋層厚度大于 120呎（ ）。實際上，當(dāng)允許開采煤層厚度一定的情況下，其覆蓋層厚度與其頂面變形量是 相關(guān)的，這樣做的目的主要是為了避免超強度開采引起基巖面過度開裂，導(dǎo)致井下涌水量增大。 表 13 國外海下采煤基巖面變形量的規(guī)定 國 家 允許最大拉伸變形值（ mm/m） 規(guī)定形式 英國 10 命令（國家煤炭局） 澳大利亞 指南（州政府） 智利 命令（礦山指導(dǎo)處） 加拿大 （ 新斯科舍 ） 命令（皇家法案） ? 澳大利亞根據(jù)其地質(zhì)開采條件和海下采煤實踐，對采動引起的基巖面變形開裂極為重視，并進行了地表移動規(guī)律觀測研究，總結(jié)出具有普遍意義