熊鹏飞+胡文宣+朱美燕

摘 要：我国新疆地区因煤炭资源开发起步较晚，覆岩破坏研究数据严重缺乏。伊犁四号矿井是伊北矿区第一个投入生产的现代化特大型矿井，对于该矿区覆岩破坏机理以前未有任何借鉴经验。通过研究该矿区第一个综放工作面21103工作面的覆岩破坏高度，既确保了安全开采，也为今后矿区大规模开发打下坚实基础，具有显著的意义。

关键词：研究；覆岩破坏高度；安全开采

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0122-01

伊北矿区特有的浅埋深厚煤层条件下，采用大采高、综放开采工艺高强度开采加剧了覆岩采动裂隙的发育高度和剧烈程度。现有勘探资料表明，井田范围内21-1煤层顶板砂砾岩含水层对井田浅部煤层的开采构成较大威胁，而煤层开采的覆岩破坏高度成为工作面安全开采的关键。因此对伊犁四矿21103试采工作面开采覆岩破坏高度进行研究，为工作面安全开采提供技术依据。

1 工程概况

伊犁四号矿井是新疆伊北矿区设计的五对特大型现代化矿井之一，设计生产能力600万吨/年。21103工作面采用综放开采21-1煤层，煤层厚度4.8～8.5m，是矿井的试采工作面。对该工作面开采的覆岩破坏高度进行实测研究，获取21-1煤层开采的覆岩破坏规律，为矿井确定合理开采厚度、制定安全有效的防治水措施提供技术支撑。

2 覆岩破坏观测钻孔

覆岩破坏观测钻孔是通过在目标工作面地表施工钻孔，观测钻进期间的钻孔冲洗液消耗量、钻孔施工异常情况、钻孔取芯情况综合判定覆岩采动后的裂隙发育情况，确定覆岩破坏高度。为了准确观测到采空区导水裂缝带的最大高度及岩层的破坏特征，在工作面布设了2个采后“两带”观测孔CH01孔、CH02孔，在21103工作面以北大巷位置布设了一个采前对比孔DF01孔，以下主要对两个采后孔CH01、CH02孔对作详细分析。

3 CH01孔观测结果及分析

CH01钻孔的冲洗液漏失量观测从孔深39.53m开始，至孔深41.98m冲洗液全部漏失且不再返水，钻孔水位变化的观测从孔深39.53m开始，至孔深59.62m观测不到水位。

套管以下层段采用清水钻进，在孔深40.03～41.03m层段，钻孔冲洗液消耗量为1.054～1.207 l/s.m，表明此段岩层裂缝较为发育；从孔深41.24m开始，冲洗液消耗量迅速增大至2.983l/s.m，在孔深41.73m处不再返水，在孔深41.98m处冲洗液处于临界返水状态，在孔深42.34m处冲洗液循环彻底终止。钻孔水位则从孔深41.24m处由孔深1.2m迅速下降至30.05m，水位距离孔底11.19m，至孔深59.62m后观测不到水位。钻探取芯反映在孔深39.53～56.72m层段岩芯破碎，可见高角度次生裂缝，裂缝面新鲜、无充填物，表现为明显的采动裂缝发育特征，下部层段岩芯基本已失去原有層序性。

4 CH02孔观测结果及分析

CH02钻孔的冲洗液漏失量观测从孔深47.24m开始，至孔深51.14m冲洗液全部漏失且不再返水，钻孔水位变化的观测从孔深45.44m开始，至孔深51.58m观测不到水位。

在孔深47.24～48.84m层段，冲洗液消耗量为0.080～0.640 l/s.m，漏失量较小；从孔深49.14m开始，冲洗液消耗量迅速增大至0.96l/s.m，在孔深50.64m处冲洗液漏失量增大至2.560l/s.m，在孔深51.14m处冲洗液循环彻底终止。钻孔水位观测从孔深45.44m开始，到51.58m观测不到水位，在孔深45.44～48.84m层段，水位在孔深27.45～36.88m之间，距离孔底8.74～21.39m，至孔深51.58m后钻孔观测不到水位。

钻探取芯反映在孔深47.24～51.58m层段岩芯破碎，表现为明显的采动裂缝发育特征，下部层段岩芯基本已失去原有层序性。

分析认为，上述层段出现冲洗液全部漏失及钻孔水位大幅下降直至孔内水位全部消失的现象是覆岩受到较明显的采动破坏性影响，覆岩采动裂隙延伸扩展，增加了岩层渗透性，使得钻孔冲洗液漏失量大幅增加，直至循环中断、孔内水位全部漏失。经综合分析计算，CH01孔观测到的垮落带顶点的孔深初步判定为50.70m，垮落带高度为12.29m。CH02孔观测到的垮落带顶点的孔深初步判定为62.21m，垮落带高度为10.98m。

5 结语

伊犁四矿21-1煤层21103工作面采后“两带”观测孔取得了可靠的观测数据。经详细的数据分析总结，得到了伊犁四矿21-1煤层21103工作面覆岩破坏高度观测结果。

（1）通过钻孔冲洗液漏失量观测成果，结合钻孔彩色电视最终确定出伊犁四矿21-1煤层21103工作面覆岩破坏高度预计结果如表1所示。伊犁四矿21-1煤层开采的覆岩破坏高度可以按照垮采比为3.3进行预计。

（2）2个“两带”孔的预计垮落带顶点位于中生界侏罗系岩层，距离新生界古近系岩层22.72～25.35m，其中CH01钻孔为22.72m，CH02钻孔为25.35m。endprint