【正文】 的預計公式。 ?設基巖面的最大允許拉伸變形值為 mm/m，于是上述公式可寫成： ?也就是說，如果產(chǎn)生在基巖面的最大拉伸變形不超過 mm/m，當全部回采時，采厚為 ，基巖厚度應為 60m。 國外海下開采安全保障措施 ? 英國海下采煤防水措施，主要是從采煤方法、開采順序、回采工作面布置、探查斷層構造以及水質分析等綜合措施，達到控制海下采煤的涌水量，而不采取為了堵水在井下設置防水閘門或防水墻的措施。 ? 日本煤礦保安規(guī)程制定了一系列詳細的安全技術措施，最主要的是：①對預定采掘的區(qū)域及其周圍海域，必須進行周密的探測，通過鉆孔探明海底至煤層之間的地質情況，鉆孔必須用水泥封孔。必要時，還應在巷道前進方向的旁側方向打超前鉆孔，探測有無出水的可能性。巷道掘進面要比采煤工作面超前 50m以上。 ? 北皂煤礦位于龍口礦區(qū)西北部，濱臨渤海，其海域擴大區(qū)處于井田北部渤海海域內，東至海域 21勘探線，西和北至煤層露頭，南至渤海海岸線，面積約 龍口礦區(qū)海下采煤情況 ? 北皂井田處于不完整的龍口 —黃縣斷陷盆地內。煤系地層為新生代下第三系，主要由鈣質泥巖、泥巖、含油泥巖、油頁巖、粘土巖、含礫砂巖及粗砂巖等軟弱巖層組成。含煤 4層，可采和局部可采煤層共 3層，其中煤 2厚度一般為 ~，為海域下首采區(qū)主要可采煤層。 ? 海域下采用三條暗斜井從礦井現(xiàn)有開采水平延深開拓方式，其中軌道暗斜井和皮帶暗斜井從 250m水平延深，回風暗斜井從 175m水平延深，海域下開采水平設計在 350m水平。完成了一個面長 ，推進度 1440m，有效可采儲量 90萬噸的 H2106綜放面的掘進準備工作。在開采期間進行了海下工作面開采覆巖運動、支撐壓力和導水裂隙帶高度的實測，形成我國大型水體下綜采工作面安全開采的生產(chǎn)技術工藝，在課題研究期間安全采出煤炭資源 t，收到了巨大的經(jīng)濟效益。 一、煤礦演變過程 礦井由來 20世紀 90年代，在原四望嶂礦務局范圍內，約有 300處小煤窯開采。 建井情況 大興煤礦是合伙煤礦企業(yè)，始建于 1990年，原為一個主井和一個風井，位于原四望嶂礦務局一礦井田范圍內，2022年將永豐煤礦的一個井買來作為副井，形成現(xiàn)有的主井、副井和風井。大興煤礦煤炭生產(chǎn)許可證核定的年生產(chǎn)能力為 3萬噸， 2022年實際生產(chǎn)原煤 9萬噸。 礦井地質、水文地質情況 大興煤礦為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M含煤底層，走向東西，傾向南，傾角 55o～ 75o。 煤層本身水文地質條件較簡單。 煤層情況 大興煤礦井田主要有 5個煤層，自下而上分別為七煤、六煤、五煤、四煤（ 9號煤）、三煤（ 10號煤），其中七煤和四煤為全井田可采，三煤為局部可采，六煤和五煤不可采。 礦井開拓方式 大興煤礦采用斜井開拓方式，主、副井和風井三條明斜井與暗斜井分三級延伸至 480m水平。副斜井由地面 +356m至 +42m水平，第一級暗斜井由＋ 42m水平至 290m水平，第二級暗斜井從 290m水平至 480m水平。 采煤方法 大興煤礦采用斜坡短壁采煤法，采用打眼爆破落煤工藝，自然垮落管理頂板，開采順序為下行式。 通風系統(tǒng) 大興煤礦通風方式為中央并列抽出式通風，由主、副井進風，風井回風。 三、水害礦井積水區(qū)下開采 礦井積水區(qū)的形成 1999年 11月，因小煤窯開采破壞，當年降水量大，礦井排水能力不足及排水費用過高，礦井采區(qū)被淹，井下巷道大量積水，為了保護礦井不被淹掉和減少排水費用，各礦均在 180m水平以上，各水平構筑了井下堵水閘墻，六對礦井共構筑 29處堵水閘墻，使 180m水平以上采空區(qū)逐步充滿礦井水，從 +262m平硐溢出，形成積水區(qū)。 2022年 2月 26日由廣東省經(jīng)貿(mào)委審查通過該設計，該礦開始向深部延伸開采。 13時 30分，副井調度室接到 290m水平西三暗斜井絞車房（ 281m）電話，說“水很大，我跑不出去了， …….” ，但話未說完電話就斷了，說明此時水已漲至 281m絞車房。透水后原四望嶂一礦明斜井水位從 +262m降至+，下降 ，經(jīng)專家估算，礦井總透水量約為 25萬立方米。國家安監(jiān)總局和廣東省委。來自廣東省、梅州市、興寧市黨委、政府和有關部門以及各方面 300余人參加了搶險救援，并聘請了國內有關技術專家組成專家組，提供技術服務，指導救援工作。廣東省迅速從江西、河南、中煤排水站調集了 6臺大流量高揚程潛水泵，以及 19名專業(yè)技術人員投入搶險排水， 8月 9日 19時 20分主井水泵排水， 8月 15日 3時 40分副井、風井相繼排水，截至 8月 18日，共排水 25萬 m3，發(fā)現(xiàn) 3具遇難礦工尸體。 事故性質是一起責任事故。 在此抽冒嚴重的情況下，大量出煤，超強度開采，致使 180m水平至 290m水平防水煤柱抽冒導通了 +262m水平至 180m水平的水淹區(qū)，造成上部水淹區(qū)的積水大量潰入大興煤礦，導致事故的發(fā)生。 上述資料證明在 400m石門以東 150m范圍的四煤層在 290m以下各水平開采時，都發(fā)生了大量的抽冒現(xiàn)象，使 290m至 180m防隔水煤柱被破壞。 該區(qū)域煤層厚、出煤多，曾多次發(fā)生抽冒 礦井西翼煤層較硬，據(jù)了解沒有發(fā)生過抽冒；中部煤層較薄，未進行大規(guī)模開采；礦井東翼 400m石門四煤厚度 3～ 4m，傾角大，約 75o，較松散，小斷層發(fā)育，易發(fā)生抽冒，是該礦的主要產(chǎn)煤區(qū)，據(jù)事故礦井資料證實，從 2022年到現(xiàn)在，在東翼 400m石門東側 400水平以上各水平都在出煤，且出煤量較大，在 8月 7日 13時 13分透水事故發(fā)生前的 8月 7日早上還看到在該地區(qū)采出 105～ 120t，該處四煤的出煤量為 9000t左右。 由于各水平煤層均已發(fā)生抽冒，以致 180m水平至 290m水平防水隔煤柱被抽冒破壞，導通了原四望嶂礦區(qū) +262m至 180m水淹區(qū)積水，造成水淹區(qū)積水潰入大興煤礦。 綜合分析認定，大興煤礦透水地點為在礦井東翼 400m石門東 150m的 290m水平四煤處，水的來源是原四望嶂礦區(qū)＋ 262m至 180m水淹區(qū)積水。 據(jù)調查了解， 8月 7日 13時 13分發(fā)生透水事故，至 13時 30分，礦井被淹至 281m，透水量達 m3，據(jù)此估算此段時間的透水強度約為 m3/min；從 13時 30分至 14時，礦井被淹至 +245m，此時間段透水量約 ，估算此段時間的透水強度約為 633m3/min。 水體下急傾斜煤層開采技術 文學寬 研究員 煤炭科學研究總院 聯(lián)系電話： 13681569425 淮河下急傾斜煤層開采實例 淮南孔集煤礦是在含水層下開采急傾斜煤層群的礦井。 該礦采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法，在水體底界與開采上限留設 90~100m垂高的防水煤柱。 長走向、小階段、間歇開采 該方法有利于頂板充分冒落、上覆地層整體平緩下沉和避免防水煤柱受到劇烈破壞，可起到抑制導水裂縫帶發(fā)展的作用。 按尺定產(chǎn)，控制超限出煤 為了防止人為因素造成煤柱抽冒。每星期核算一次，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，保證安全生產(chǎn)。 充填法開采 對于一些地質、水文地質條件復雜的煤層，或為了少留防水煤柱，減少地表移動及變形值等，使用了充填法開采。經(jīng)采后施工的冒落孔（探測導水裂高的鉆孔）資料證實，即使只充采一個下階段，以下用垮落法開采，導水裂高只有全部垮落法開采的 1/2~1/3?？准旱V曾有計劃地先后利用 14個冒落孔對 4個工作面進行黃泥注漿，共注入黃泥 3211m3，效果良好。然而，有些煤層頂板堅硬難冒，不得不采用爆破的方法，進行人工強制放頂。 擠壓爆破的原理 當急傾斜煤層開采之后，還未進行爆破放頂之前，煤柱也會有一些抽冒，這些抽冒下來的松散煤體，占據(jù)了爆破放頂?shù)淖杂煽臻g。 擠壓爆破的方法和爆破參數(shù) 為了獲得較大的爆破沖擊力，爆破時采用多排炮孔、逐排微差毫秒爆破的起爆方法。爆破石門既是爆破放頂工作的場所，又是爆破放頂?shù)闹黧w和提供一部分補償空間的自由面。 （ 2）炮孔布置 每排炮孔都布置成扇形，扇形面與煤層層面平行，并分成雙面扇形和單面扇形兩種。大密集系數(shù)的計算公式如下： m=a / w 式中 m —— 大密集系數(shù)； a —— 炮孔孔底間距， m； w —— 最小抵抗線，即排距， m。為改善爆破時的間隙效應，使單發(fā)雷管所能傳爆的炸藥長度盡量增加，我們加大了炸藥藥卷的直徑和單卷藥卷的長度。每個炮孔除孔口 2m裝填封泥外，其余部分全部裝藥。 爆破放頂與回采的順序 兩種爆采順序： （ 1）采后爆破。 （ 2）采前爆破。 擠壓爆破放頂效果 7個工作面 96次的中深孔擠壓爆破，安全采出 15萬 t煤炭。 （ 1）在頂板的爆破范圍內，形成了一個截槽。 （ 2）導水裂縫帶最大高度由所采煤層內轉移到頂板內，其絕對值接近于緩傾斜煤層。 （ 4）地表沒有出現(xiàn)突然塌陷的現(xiàn)象。 必須指出，急傾斜煤層導水裂縫帶高度雖有經(jīng)驗公式可以進行計算，但由于影響裂高發(fā)展的因素很多，因此除根據(jù)相似地質采礦條件下的實際裂高資料，確定留設新工作面得防水煤柱之外采取有效的開采措施，控制防水煤柱的抽冒，才會取得水體下急傾斜煤層的安全開采。 上世紀 80年代與 50年代相比，突水頻率增長 。 19841985年一年間，全國因底板突水而淹井事故 22起，僅開灤、焦作、肥城就有 6對井被淹。/min，世界之最。 受水威脅儲量近百億噸。 強排深降 能確保安全，但存在一定的問題，所用的較少。 若措施得力，能防止突水，保水采煤。 相對隔水層概念 前蘇聯(lián)的斯列沙運夫提出安全水頭的靜力學公式。+rt 式中： Han——安全水值， Mpa； Kp——隔水層抗張強度， Mpa； t——煤層底板隔水層厚度， m； L——巷道寬度或工作面最大控頂距， m； r——隔水巖層的重力密度， N/m179。 ?突水系數(shù)概念 我國上世紀 60年代焦作水文地質會戰(zhàn)時提出，作為突水預測的標準。 單位隔水層厚度 M所能抵抗水壓 P的極限值，而 Ts=P/M?？紤]到礦壓的破壞和不同巖層性質因素，對突水系數(shù)進行了修正。 第 Ⅱ 帶 ——保護層帶（ h2） 巖層保持采前的完整狀態(tài)及其原有阻水性能基本不變的部分，位于第 Ⅰ 、 Ⅲ 帶之間。可起到阻水保護作用。 第 Ⅲ 帶 ——承壓水導升帶（ h3） 承壓水可沿含水層頂面以上隔水巖層中的裂隙導升，導升承壓水的充水裂隙分布的范圍稱為承壓導升帶。 開采礦壓作用原始導高有可能在導升，但上升值很小； 斷裂可使導升很高，甚至接近或穿過煤層； 隔水軟巖、無導水裂隙，導高為零； 含水層頂部巖溶充填帶，不含水并起隔水作用，可視為隔水層； 五、煤層底板 “ 下三帶 ” 確定的方法 現(xiàn)場觀測法： 采用底板鉆孔注放水驗法，輔以鉆孔巖移及物探方法。 經(jīng)驗公式法： 根據(jù)大量實測資料，用實測的底板導水破壞深度與關系最密切的工作面斜長、采深、傾角等因素的數(shù)據(jù)經(jīng)回歸分析，擬合公式。 ）。 有效保護層帶厚度的計算必須有底板隔水層總厚度。 h2=h（ h1+ h3） 式中： h2——有效保護層帶厚度， m； h——隔水層總厚度， m； h1——底板導水破壞帶深度， m； h3——承壓水導升高度， m； 有效保護層帶阻水能力計算 阻水能力有兩種計算方法，突水系數(shù)法、阻水系數(shù)法 （ 1）突水系數(shù)法 Ts=P/MCp或 Ts=P/hd h1 式中 ： Ts——突水系數(shù)， MPa/m； P——水壓， MPa M——底板隔水層厚度，即 hd， m；