陈国星

（山东科技大学，山东青岛 266590）

浅煤层保水开采技术研究

陈国星

（山东科技大学，山东青岛 266590）

社会经济发展促进煤矿事业发展壮大，煤矿企业为实现社会主义现代化建设提供源源不断的能源支持，因此有必要做好煤矿开采技术的研究工作。浅埋深矿井在开采过程中容易出现突水情况，造成地表水资源的流失。基于此，笔者查阅众多资料分析浅煤层保水开采技术的应用，对其中需要注意的问题进行深入探讨。本文提出一套以长壁工作面快速推进为基础的较为系统的薄基岩浅埋煤层保水开采技术。

浅煤层 保税开采技术 研究分析

1　影响保水开采技术应用效果的因素

结合实际以及查询众多资料发现，实际中影响保水开采技术应用效果的因素可以分文三大类。

1.1开采时期

煤矿初期开采阶段会有大量含水层暴露出来，当开采面积逐渐扩大的时候，很容易出现顶板冒落、裂隙导水带被贯通，这样矿坑中出现大量煤层顶部含水层的地下水，直接影响煤矿的开采难度；开采中期开采进度会加快，含水层的水位逐渐降低，深入水量成为补充矿井排水量的主要组成；到煤矿开采后期，经过长时间的疏导，矿井中含水层基本被疏干，矿井渗水量就会不断降低；当煤矿停止开采后，矿坑内渗水减少或不排水，但因为隔水层的存在，大量积水的存在会让采空区成为一个地下水库，这时就需要应用保水开采技术。

1.2水文地质

煤层开采过程中会受到煤层厚度等因素的影响，通常情况下煤层开采的深度距离与入渗系数成正比，降水也会大量转为矿坑水，煤层开采完成形成的导水裂隙影响地面土地资源，这时保水开采技术很难实施，这种难度会随着外界降水量的增加而变大；实际中发现通常距离地表水源越近，相互间的水力关系越是紧密，侧向补给来源占据的比例越大，这样应用保水开采技术的难度也越大；对于一些含水层厚、补给水源多的煤矿矿区，其应用难度过大，需要投入的成本过高。

2　煤矿开采中保水开采技术分析

2.1保水采煤方法分析

底板加固保水开采方法，这种方法通常适用于底部包含承压水体或岩溶水的煤层。作业面底板加固则指的是采用注浆强化处理措施对底板隔水层的薄弱位置，最终实现降低底板地层渗透性能，提高其本身抗压性，也就是达成加固及封堵的功能；控制导水裂隙带高度保水开采方法，将特殊开采技术同“三下”采煤技术相结合，以降低煤层顶板岩层的破坏程度，减小导水裂隙带高度。主要方法有协调开采、充填开采、限后开采、分层开采、覆岩离层注浆、条带开采等方法。

2.2开采范围的适当选择

在应用保水开采技术过程中需要选择恰当合适的开采范围，这就需要考虑煤层的实际情况，当煤层含水量丰富且埋藏较浅时，若不做好相应的处理措施一旦开采极易出现地下水全部渗漏的情况，因此有必要提前采取疏降水措施，煤层开采应该在水渗漏问题解决后再开始；当煤层中不存在含水层或含水层底部有较大厚度时，因为开采过程中不会破坏到含水层结构，因此可以直接进行煤层开采工作。

3　浅煤层保水开采技术应用的具体案例分析

3.1工程概况

东胜矿区大部分矿井开采井田煤层赋存小于200m，属于浅埋煤层，东胜矿区开采矿井煤层赋存典型特征为：埋深浅（一般小于200m）、薄基岩（一般总厚度在30～50m）、上覆第四纪厚松散沙层（内含地表潜水层）。地表覆岩属于松散风积沙，下覆三趾马亚黏土层，岩层稳定具有一定厚度，是稳定的隔水层，上部砂岩中蕴藏着该区域宝贵的水资源，该区域属于干旱沙漠气候，年降雨量小于蒸发量。因此，需要探究一种浅埋深煤炭开采技术，在煤炭资源安全开采的同时，最大限度保护水资源，保障该区域水资源可持续利用。通过研究相关案例及资料发现，实行以加快工作面推进速度为基础的系统保水开采技术，可以将该技术分为三个部分。

3.2系统保水开采技术

3.2.1快速推进长壁工作面

基本顶破断前，即周期来压时，顶板岩层在支架往复升降过程中整体性受到破坏，岩体抗拉强度减弱。顶板岩层周期性断裂导致覆岩向采空区侧倾斜，覆岩在拉应力作用下裂隙发育。研究表明加快工作面推进速度可降低岩层移动对覆岩的破坏，降低裂隙发育程度，控制顶板岩层形成贯通含水层的裂隙通道，进而含水层水不会大量涌入工作面。煤层开采工作面在覆岩裂隙未充分发育贯通前，推过富含水层，能够保护水资源流失和保证安全开采。

3.2.2提高支护阻力

东胜矿区长壁工作面在基本顶初次来压和周期来压均会发生覆岩整体切落现象，通过提高支架支撑强度，虽然不能杜绝覆岩整体切落这一基本特征，但是能够控制和改善覆岩移动破断过程。该区域矿井长期的生产实践表明，在长壁工作面开采过程中提高支撑强度，能够实现顶板破断从采空区侧开始发展。高支护阻力促使支架上方岩体拉伸断裂后，在覆岩作用下沿支架后方切落；支护阻力较小时，不能够控制支架上方岩体滑落回转，进而基本顶在煤壁处发生整体切落，同一水文地质条件下工作面处可能发生突水。

3.3局部管理分析

从顶板岩层导水裂隙宽度计算公式中可以发现裂隙发育宽度取决于煤层采高M、直接顶总厚度Σh和碎胀系数Kp，在直接顶厚度和碎胀系数一定的条件下可降低回采高度，减小裂隙宽度。在基本顶初次垮落来压段，通过降低回采高度降低基本顶移动垮落空间，减小基本顶结构回转角度，使靠近工作面一侧的裂隙挤压闭合，防止顶板含水流失。

4　结语

目前煤矿开采中利用保水开采技术可以实现矿区内水资源及生态环境的保护，所以实际中相关技术及研究人员需要做好相应的技术研究工作，在提高煤矿生产效率的基础实现绿色施工，确保矿区内的生态环境不被破坏。

［1］李涛，王苏健，李文平，陈通，高颖.沙漠浅滩地表径流保水煤柱留设生态意义及方法［J］.采矿与安全工程学报，2016（01）：112.

［2］郭启琛，李文平，王启庆，杨东东.薄基岩浅埋深矿区地表开采沉降预测及影响因素分析［J］.金属矿山，2015（12）：56.

［3］张改亲.厚土层浅埋煤层保水开采技术研究［J］.山西化工，2015（05）：24.

［4］范立民，马雄德，冀瑞君.西部生态脆弱矿区保水采煤研究与实践进展［J］.煤炭学报，2015（08）：107.

［5］高召宁，应治中，王辉.薄基岩厚风积沙浅埋煤层覆岩变形破坏规律研究［J］.矿业研究与开发，2015（06）：58.