杨晓光 郎彦龙 齐伟明

（1.铁法煤业（集团）有限责任公司小青煤矿，辽宁 调兵山 112700；2.中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122）

1 工作面概况

西三1501工作面设计走向长1349m，倾向长230m，面积31.03万m2，设计采高1.12m。该工作面上覆为W1W712采空区、W1701、W1703、W1704、W1707采空区，采空区累计积水面积16.95万m2，累计积水量8.2万m3（详见表1）。

表1 老空水情况表

2 7煤层老空水对本工作面安全开采的威胁分析

由于西三1501工作面上覆的7煤层采空区内含有大量积水，可能将威胁1501回采工作面的回采安全。根据地质资料分析，1501工作面回采可能造成7煤层采空区积水导入15-1煤层工作面的通道主要有三种途径：一是沿采动的导水裂缝导入；二是沿断层导入；三是沿钻孔导入。

2.1 采动覆岩导水裂缝高度及回采安全性分析

2.1.1 15-1煤开采防水煤岩柱高度确定

7煤与15-1煤的间距由上部回采工作面的最低标高与其对应位置的15-1煤层底板标高确定或钻孔给出的两煤层间距（见表2）。

表2 7煤与15-1煤间距计算表

从表2可见，7煤层与15-1煤层的间距最小位置在W1W712工作面回采的对应位置，该位置在1501工作面设计停采线外侧，不采用。其余四个面对应的煤层最小间距为154.22m。防水安全煤岩柱的高度Hsh=154.22-1.12=153.1m。

2.1.2 采动覆岩导水裂缝带高度计算

采动覆岩导水高度计算分别采用该矿采动覆岩破坏导水高度实测数据和《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》（以下简称“开采规范”）附录4给出的中硬覆岩采动导水裂缝带高度计算公式。

（1）按本矿实测数据的采动覆岩导水裂缝带高度计算值

小青矿W2712工作面实际观测结果：在采高1.36～1.41m条件下，实测导水裂缝带高度 为 20.818～22.511m， 为 采 高 的 15.31～16.31倍。1501工作面的采高与W2712工作面接近，取最大倍数16.31倍。导水裂缝带高度Hli=1.12×16.31=18.27m。

（2）按规范附录4两个公式计算：

式中：

Hli-导水裂缝带高度，m；

ΣM-累计采厚，取1.12m。

2.1.3 保护层厚度计算及回采安全性分析

《开采规范》规定：防水安全煤岩柱的垂高（Hsh）应大于或等于导水裂缝带最大高度（Hli）加上保护层厚度（Hb），即Hsh≥Hli+Hb。各种算法计算出的保护层厚度见表3。

表3 保护层厚度计算表

采用三种算法的最大值，1501工作面7煤层采空区积水下回采采动覆岩导水裂缝带最大高度31.16m，防水安全煤岩柱的保护层厚度121.94m，是采出厚度的108.87倍，大于按规范中选取保护层厚度应为采出厚度的6倍，7煤层老空水不会沿导水裂缝导入至1501工作面。

2.2 采动引起断层破坏的导水性能变化分析

本工作面及其附近断层较为发育，现对采动引起每条断层破坏的导水性能变化进行分析。

区域边界断层F14和F73均设计留有防水保护煤柱，1501工作面在保护煤柱线外，对回采安全不构成威胁。

断层 DF10、DF4、DF38和 DF37位于 1501工作面上部有积水区域内，四条断层在上部7煤层回采时都实见。1501工作面回采将引起断层的移动和破坏，断层破坏的形式和程度将决定7煤层采空水向工作面补给的方式是渗入、导入还是溃入。

断层DF10的走向与工作面推进方向近似，走向长度250m。断层DF4的走向与工作面推进方向近似，走向长度300m。断层DF38穿过工作面切眼，断层的走向与工作面推进方向夹角大致45°内，工作面内长度192m。断层DF37穿过工作面切眼，断层的走向与工作面推进方向夹角大致45°内，工作面内长度174m，运顺附近尖灭。DF10和DF4断层的走向与工作面回采推进方向近似，DF10断层倾角62～63°，DF4断层倾角71～73°，采动过程不易造成沿断层面拉开。DF37和DF38断层的走向与工作面推进方向夹角也在45°以内，断层倾角50～60°，采动过程造成沿断层面拉开机率不大，即采动引起断层沿断层面滑动的移动破坏机率很小。

DF10和DF4断层的两端尖灭点全在工作面内，DF37和DF38断层的一端尖灭点在工作面内，断层尖灭部位是应力集中部位，在断层尖灭处岩体破碎，采动覆岩移动破坏形成的跨落和导水裂缝带的发育高度要高于其他部位。国内资料表明，断层处的垮落带和导水裂缝带高度是无断层处的1.42倍。

7煤层采空区水溃入井下的条件是采动引起断层处的垮落带发育高度接近或进入7煤层采空区，断层处垮落带高度该矿没有采动覆岩破坏垮落带高度实测数据，采用《开采规范》附录4给出的中硬覆岩采动垮落带高度计算公式。

经计算，Hk=6.82。

式中：

Hk-垮落带高度，m；

ΣM-累计采厚，m，取1.12。

断层处的垮落带高度：1.42×Hk=9.68m。

7煤采空区水溃入井下的条件是采动引起断层处的垮落带发育高度接近或进入7煤采空区，断层处导水裂缝带高度：1.42×Hlimax=44.24m。

断层处防水安全的保护层厚度见表4。

表4 保护层厚度计算表

从表中可见，防溃水（防砂）煤岩柱保护层厚度144.42m，保护层厚度是采厚的128.05倍，大于按规范中选取保护层厚度应为采出厚度的3倍，采后不能致使7煤层采空区积水沿断层采动破坏通道溃入1501回采面；断层处的防水安全煤岩柱保护层厚度108.86m，是采出厚度的97.19倍，大于按规范中选取保护层厚度应为采出厚度的6倍，采后不能使7煤层采空区水沿断层采动破坏通道导入至1501工作面。

断层处的采动破坏不会引起7煤层采空区积水溃入或导入1501回采工作面，但受采动破坏的断层的渗透性将增加，在断层处可能出现滴水现象，采动破坏导水裂缝将进入15-1煤上覆的粗砂岩岩层，工作面的涌水量将明显加大。

2.3 钻孔引起导水的可能性分析

该区域共有4个钻孔，分别是86602、87603、333、84号钻孔。其中86602钻孔位于工作面内距停采线160m处，该处7煤未回采；87603钻孔位于工作面距切眼840m处运顺侧，与W1707采空区积水平面距离80m，与W1703采空区积水平面距离100m；333钻孔位于工作面外紧靠运顺，与W1701采空区积水平面距离68m，与W1703采空区积水平面距离83m。以上钻孔在7煤部位均未回采，1501工作面回采覆岩移动破坏，7煤煤岩体处于整体弯曲状态，所以86602、87603和333不可能成为7煤老空水溃入的通道。84钻孔位于工作面中部距切眼112m。该钻孔终孔位置为14煤，该处14煤与15-1煤的间距由14煤和15-1煤底板等高线计算为29.25m。按本矿采动覆岩破坏实测资料计算1501工作面采动导水裂缝带发育高度未达到14煤，但按规程附录计算公式算采动导水裂缝已进入14煤。钻孔84如没进行封孔处理将成为7煤采空区水导入通道，但从封孔资料查得该钻孔在W1703工作面已封孔，7煤层采空区水不会沿84钻孔导入1501工作面。

3 结论

通过对小青矿1501工作面可能的导水通道分析计算认为，采动的导水裂缝、断层和钻孔均不能成为该工作面的导水通道，因此1501工作面不受上覆的7煤层老空水威胁。