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[摘 要]侏罗纪砾岩岩溶含水层（以下简称“五含”）为强富水性含水层，朱仙庄煤矿864-2综放工作面局部位于“五含”防水煤柱下，该块段煤层较厚，为防止裂隙带发育至五含，造成“五含”突水，在该面回采前、回采期间采取了一系列措施保障安全回采，取得了成功。本文针对864-2综放工作面在“五含”下成功回采经验进行分析与总结，为以后类似采煤工作面的回采提供经验参考。
[关键词]五含 防水煤柱 综放开采
中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0073-02
引言
朱仙庄煤矿86采区已回采多年，864-2综放面位于86采区二区段，该面一分层已回采结束。为合理回收资源，二分层布置时自一分层切眼向88采区扩展82m～103m，两巷跟8煤底板施工。外扩段大部分位于“五含”防水煤柱下，因此“五含”是工作面回采的最大威胁。为此，经充分的科研论证及采取一定防治水措施后，864-2综放面在“五含”下实现了安全开采。
1、864-2工作面概况
1.1 工作面概况
864-2工作面位于86采区二区段，上邻862采空区，下邻866工作面（未开采），南至6F3大断层，北到六八采区边界线以北73～89m。工作面标高-291.5m～-340.8m（巷道顶板），走向长540m～575m，倾斜宽为120m～122m。煤层走向153°～185°、倾向63°～95°，煤层倾角4°～23°，平均10°。剩余煤厚4.4m～8.18m，平均厚度6.5m，外扩段机、风巷跟8煤顶板掘进，最大采高3.0m，工作面工业储量584220吨，可采储量为546203吨。
1.2 地质概况
864-2综放面开采煤层为二叠系下石盒子组8煤层，呈鳞片状、粉末状、次块状结构，顶部含0.5m～1.0m硬煤，属半亮型煤。一分层下直接顶为再生顶板，外扩段直接顶为3m～7m的厚层状泥岩和粉砂岩，老顶为8m～12m的中细粒砂岩。对工作面区域内及附近的9个钻孔岩性进行统计，顶板0～20m段，砂岩比例为44%；顶板20m～40m段，砂岩比例为54%；>40m段，砂岩比例为56%，工作面顶板砂岩平均所占比例为51.33%，属中硬岩性。直接底为0.3m～1.5m的泥岩，老底为8m～13m的砂泥岩互层。
864-2工作面构造简单，整体趋势里高外低，机、风巷在外段收作线处有较大低洼，机巷低洼处施工了放水联巷与866回风斜巷贯通，形成自流排水系统。
1.3 水文地质概况
该面水文地质情况复杂，有煤层顶板砂岩裂隙水、862及864-1采空区老空水、新生界松散层底部“四含”水（以下简称“四含”）及侏罗纪砾岩岩溶水（以下简称“五含”）。
（1）煤层顶板砂岩裂隙水：据Ⅳ-Ⅴ-1孔对该含水层的抽水试验资料，q=0.000359L/（s.m），k=0.00058m/d，富水性极弱。另据864-1工作面回采情况看，仅初采期间工作面下部少量淋水，经化验为砂岩裂隙水，有“四含”的成分，之后回采期间均无水，说明该含水层富水性弱，上区段及一分层的开采，使该含水层得到了有效的疏干。因此，该含水层对工作面回采影响不大。
（2）862及864-1采空区老空水：在864-2机、风巷掘进前已对老空水进行集中探放，提前消除水患，且862采空区在864-1工作面掘进及回采期间多次揭露，均无水。说明该采空区内无积水，对生产无影响。
（3）“四含”水：根据864-2工作面附近13-水2孔、10-水1孔取芯及“四含”注水试验资料看：该区域“四含”岩性以中砂为主含细砂，成分以石英为主，长石次之，分选中等，粘土质充填，较松散。
“四含”注水试验资料：
10-水1孔，q91=0.0165L/（s.m），k=0.346m/d；
13-水2孔，q91=0.0140L/（s.m），k=0.161m/d；
说明“四含”属弱富水性含水层。
864-2工作面内有3个钻孔（042孔、10-水1孔、13-水1孔），距风巷23m处有86-1孔（见表1）。按上述四个钻孔资料统计，864-2工作面“四含”底界面标高-222.68～-214.56m，岩柱高度62.64～93.25m。其中864-1工作面已回采完毕，采高2.5m，剩余煤厚4.4～8.18m，剩余煤厚一次采完。根据“三下”规程，按“松散层底部粘性土层或弱含水层厚度大于累计采厚、覆岩岩性为中硬”计算防砂煤柱高度，计算如下：
Hs=Hm+Hb=[100∑M/（4.7∑M+19）]±2.2+3A
=[（100×8.18）/（4.7×8.18+19）]+2.2+3×（10.68÷2）=32.46m
按本矿“两带”孔实测数据中最大垮采比4.14计算如下：
Hs=Hm+Hb=采高×垮采比+3A=8.18×4.14+3×（10.68÷2）=49.89m
因此，理论上需要留设的防砂煤柱高度为49.89m。
864-2综放面实际留设的煤岩柱高度62.64m～93.25m大于需要留设的防砂煤柱高度49.89m，按防砂煤柱进行综放开采是安全可行的。
（4）“五含”水：“五含”分布在矿井东北部，“五含”与“四含”及煤系地层为不整合接触，属山麓洪积相沉积，砾石成份以灰岩较多，砾径0.2cm～7cm，分选差，胶结物为紫红色泥岩，厚度受古地形控制，浅部和西部大，向深部和东部逐渐变薄和尖灭，剥蚀面大致与8煤层平行，倾向东北，倾角15～25？，厚度44m～102m，平均50m～65m。根据《朱仙庄矿水文地质类型划分报告》，“五含”的富水性取决于岩溶的发育程度，-300m以上岩溶发育率为8.82%，-350m以上13.2%，-400m以上为0.83%，所以岩溶主要发育于-350m以上，深部较弱。 2、“五含”特性及“两带”发育情况分析
2.1“五含”特性
根据864-2工作面内13-水1孔取芯资料看，“五含”岩性为角砾岩，以紫红色为主，砾石成份以灰岩碎屑为主，砾径0.3-2cm，分选性差，磨圆度较好，胶结物为泥岩，溶洞、溶穴不发育，半固结。另据工作面切眼附近05-水1孔对“五含”的抽水试验情况看：q91=1.01L/（s.m），k=3.477m/d，属于强富水性含水层，故该含水层是864-2工作面回采过程中的主要水患威胁。
根据地质预想剖面及工作面内钻孔统计情况（表1）看，864-2工作面内“五含”到8煤层的实际岩柱高度大于63.06m。
2.2 “两带”孔观测情况
与86采区地质条件类似的Ⅱ86采区共有三个“两带”观测孔，采用钻孔冲洗液漏失量观测法得到最大垮采比4.14、最大裂采比9.74。
2.3 “两带”高度发育情况预计
864-2工作面地质、水文地质及工程地质情况与Ⅱ86采区其它工作面类似。因此，借鉴Ⅱ86采区的“两带”孔资料，对864-2工作面在“五含”下按采高3.0m回采时的“两带”发育情况预计如下：
按“三下”规程“覆岩岩性为中硬、松散层底部无粘性土层”计算防水煤柱高度：
Hsh=Hli+Hb=[100∑M/（1.6∑M+3.6）]±5.6+6A
=[100×3/（1.6×3+3.6）]+5.6+6×3=59.3m<63.06m（实际留设的最小岩柱高度）
按“两带”孔所测裂采比9.74计算防水煤柱：
Hsh=Hli+Hb=采高×裂采比+6A=3.0×9.74+6×3=47.22m
因此，需要留设的防水煤柱高度为59.3m，小于实际留设的63.06m的岩柱高度。因此，在“五含”下限制采高3.0m进行综采是可行的。
3、回采期间采取的主要防治水措施
3.1 限制采高、留设防水煤柱
为确保工作面在“五含”下安全回采，2013年矿与中国矿大能源安全科技有限公司合作开展了《朱仙庄煤矿86采区含水层下862和864工作面扩大开采可行性研究》，项目结论：
（1）864-2工作面自一分层切眼向外最大可延伸90m，“四含”范围内综放开采最大厚度为8.5m，“五含”下延伸区域只采一个分层，最大采厚3.0m。864-2工作面延伸区域留设防水煤柱，仅受砂岩水的影响，预计涌水量不大于10m3/h。
（2）864-2工作面“五含”延伸区域基岩柱厚度为60～80m，按照最小覆岩厚度60m反算，最大安全采厚为3.06m，根据切眼上口处13-水1孔资料看，实际岩柱厚度为63.06m，大于60m，因此限制采厚3.0m是安全可行的。
3.2 超前铺网、只采不放
为确保限制采厚措施在现场落实，要求在“五含”影响区域回采时必须超前铺双层网，从源头杜绝放顶煤，并在两巷悬挂“只采不放”牌板，由各监管单位共同监督措施落实情况。
3.3 形成自流排水系统
工作面总体趋势为里高外低，在距收作线附近有较大低洼，水不能自流排出，存在突水淹面的风险。为此，专门设计了一条放水联巷与866回风斜巷联通，形成自流排水系统，大大提高了抗水灾能力。
4、回采实践总结
为多回收煤炭资源，在“五含”煤柱下块段内采取“限制采高、只采不放”的措施回采，并要求在该块段内“超前铺双层网”管理顶板，杜绝放顶煤，确保了该措施在现场的落实，该措施在Ⅱ86采区的Ⅱ860等多个工作面均得到了成功的应用，此次864-2工作面借鉴该回采经验，也取得了极大的成功。
864-2外扩段在“五含”下实现了安全、快速回采，回采期间未出现淋水、出水等异常，该面的安全回采为以后朱仙庄矿810采区在“五含”下的安全回采提供了又一个成功案例。该面通过外扩，多回收煤炭资源143920吨，增创产值8600万元，创造了巨大的经济及社会效益，缓解了矿井接替紧张的局面。
作者简介：
包德升（1987-）男，汉族，安徽省宿州市人，现在淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿地测科工作。2010年7月毕业于安徽理工大学地质工程专业，学士学位，助理工程师。
[关键词]五含 防水煤柱 综放开采
中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0073-02
引言
朱仙庄煤矿86采区已回采多年，864-2综放面位于86采区二区段，该面一分层已回采结束。为合理回收资源，二分层布置时自一分层切眼向88采区扩展82m～103m，两巷跟8煤底板施工。外扩段大部分位于“五含”防水煤柱下，因此“五含”是工作面回采的最大威胁。为此，经充分的科研论证及采取一定防治水措施后，864-2综放面在“五含”下实现了安全开采。
1、864-2工作面概况
1.1 工作面概况
864-2工作面位于86采区二区段，上邻862采空区，下邻866工作面（未开采），南至6F3大断层，北到六八采区边界线以北73～89m。工作面标高-291.5m～-340.8m（巷道顶板），走向长540m～575m，倾斜宽为120m～122m。煤层走向153°～185°、倾向63°～95°，煤层倾角4°～23°，平均10°。剩余煤厚4.4m～8.18m，平均厚度6.5m，外扩段机、风巷跟8煤顶板掘进，最大采高3.0m，工作面工业储量584220吨，可采储量为546203吨。
1.2 地质概况
864-2综放面开采煤层为二叠系下石盒子组8煤层，呈鳞片状、粉末状、次块状结构，顶部含0.5m～1.0m硬煤，属半亮型煤。一分层下直接顶为再生顶板，外扩段直接顶为3m～7m的厚层状泥岩和粉砂岩，老顶为8m～12m的中细粒砂岩。对工作面区域内及附近的9个钻孔岩性进行统计，顶板0～20m段，砂岩比例为44%；顶板20m～40m段，砂岩比例为54%；>40m段，砂岩比例为56%，工作面顶板砂岩平均所占比例为51.33%，属中硬岩性。直接底为0.3m～1.5m的泥岩，老底为8m～13m的砂泥岩互层。
864-2工作面构造简单，整体趋势里高外低，机、风巷在外段收作线处有较大低洼，机巷低洼处施工了放水联巷与866回风斜巷贯通，形成自流排水系统。
1.3 水文地质概况
该面水文地质情况复杂，有煤层顶板砂岩裂隙水、862及864-1采空区老空水、新生界松散层底部“四含”水（以下简称“四含”）及侏罗纪砾岩岩溶水（以下简称“五含”）。
（1）煤层顶板砂岩裂隙水：据Ⅳ-Ⅴ-1孔对该含水层的抽水试验资料，q=0.000359L/（s.m），k=0.00058m/d，富水性极弱。另据864-1工作面回采情况看，仅初采期间工作面下部少量淋水，经化验为砂岩裂隙水，有“四含”的成分，之后回采期间均无水，说明该含水层富水性弱，上区段及一分层的开采，使该含水层得到了有效的疏干。因此，该含水层对工作面回采影响不大。
（2）862及864-1采空区老空水：在864-2机、风巷掘进前已对老空水进行集中探放，提前消除水患，且862采空区在864-1工作面掘进及回采期间多次揭露，均无水。说明该采空区内无积水，对生产无影响。
（3）“四含”水：根据864-2工作面附近13-水2孔、10-水1孔取芯及“四含”注水试验资料看：该区域“四含”岩性以中砂为主含细砂，成分以石英为主，长石次之，分选中等，粘土质充填，较松散。
“四含”注水试验资料：
10-水1孔，q91=0.0165L/（s.m），k=0.346m/d；
13-水2孔，q91=0.0140L/（s.m），k=0.161m/d；
说明“四含”属弱富水性含水层。
864-2工作面内有3个钻孔（042孔、10-水1孔、13-水1孔），距风巷23m处有86-1孔（见表1）。按上述四个钻孔资料统计，864-2工作面“四含”底界面标高-222.68～-214.56m，岩柱高度62.64～93.25m。其中864-1工作面已回采完毕，采高2.5m，剩余煤厚4.4～8.18m，剩余煤厚一次采完。根据“三下”规程，按“松散层底部粘性土层或弱含水层厚度大于累计采厚、覆岩岩性为中硬”计算防砂煤柱高度，计算如下：
Hs=Hm+Hb=[100∑M/（4.7∑M+19）]±2.2+3A
=[（100×8.18）/（4.7×8.18+19）]+2.2+3×（10.68÷2）=32.46m
按本矿“两带”孔实测数据中最大垮采比4.14计算如下：
Hs=Hm+Hb=采高×垮采比+3A=8.18×4.14+3×（10.68÷2）=49.89m
因此，理论上需要留设的防砂煤柱高度为49.89m。
864-2综放面实际留设的煤岩柱高度62.64m～93.25m大于需要留设的防砂煤柱高度49.89m，按防砂煤柱进行综放开采是安全可行的。
（4）“五含”水：“五含”分布在矿井东北部，“五含”与“四含”及煤系地层为不整合接触，属山麓洪积相沉积，砾石成份以灰岩较多，砾径0.2cm～7cm，分选差，胶结物为紫红色泥岩，厚度受古地形控制，浅部和西部大，向深部和东部逐渐变薄和尖灭，剥蚀面大致与8煤层平行，倾向东北，倾角15～25？，厚度44m～102m，平均50m～65m。根据《朱仙庄矿水文地质类型划分报告》，“五含”的富水性取决于岩溶的发育程度，-300m以上岩溶发育率为8.82%，-350m以上13.2%，-400m以上为0.83%，所以岩溶主要发育于-350m以上，深部较弱。 2、“五含”特性及“两带”发育情况分析
2.1“五含”特性
根据864-2工作面内13-水1孔取芯资料看，“五含”岩性为角砾岩，以紫红色为主，砾石成份以灰岩碎屑为主，砾径0.3-2cm，分选性差，磨圆度较好，胶结物为泥岩，溶洞、溶穴不发育，半固结。另据工作面切眼附近05-水1孔对“五含”的抽水试验情况看：q91=1.01L/（s.m），k=3.477m/d，属于强富水性含水层，故该含水层是864-2工作面回采过程中的主要水患威胁。
根据地质预想剖面及工作面内钻孔统计情况（表1）看，864-2工作面内“五含”到8煤层的实际岩柱高度大于63.06m。
2.2 “两带”孔观测情况
与86采区地质条件类似的Ⅱ86采区共有三个“两带”观测孔，采用钻孔冲洗液漏失量观测法得到最大垮采比4.14、最大裂采比9.74。
2.3 “两带”高度发育情况预计
864-2工作面地质、水文地质及工程地质情况与Ⅱ86采区其它工作面类似。因此，借鉴Ⅱ86采区的“两带”孔资料，对864-2工作面在“五含”下按采高3.0m回采时的“两带”发育情况预计如下：
按“三下”规程“覆岩岩性为中硬、松散层底部无粘性土层”计算防水煤柱高度：
Hsh=Hli+Hb=[100∑M/（1.6∑M+3.6）]±5.6+6A
=[100×3/（1.6×3+3.6）]+5.6+6×3=59.3m<63.06m（实际留设的最小岩柱高度）
按“两带”孔所测裂采比9.74计算防水煤柱：
Hsh=Hli+Hb=采高×裂采比+6A=3.0×9.74+6×3=47.22m
因此，需要留设的防水煤柱高度为59.3m，小于实际留设的63.06m的岩柱高度。因此，在“五含”下限制采高3.0m进行综采是可行的。
3、回采期间采取的主要防治水措施
3.1 限制采高、留设防水煤柱
为确保工作面在“五含”下安全回采，2013年矿与中国矿大能源安全科技有限公司合作开展了《朱仙庄煤矿86采区含水层下862和864工作面扩大开采可行性研究》，项目结论：
（1）864-2工作面自一分层切眼向外最大可延伸90m，“四含”范围内综放开采最大厚度为8.5m，“五含”下延伸区域只采一个分层，最大采厚3.0m。864-2工作面延伸区域留设防水煤柱，仅受砂岩水的影响，预计涌水量不大于10m3/h。
（2）864-2工作面“五含”延伸区域基岩柱厚度为60～80m，按照最小覆岩厚度60m反算，最大安全采厚为3.06m，根据切眼上口处13-水1孔资料看，实际岩柱厚度为63.06m，大于60m，因此限制采厚3.0m是安全可行的。
3.2 超前铺网、只采不放
为确保限制采厚措施在现场落实，要求在“五含”影响区域回采时必须超前铺双层网，从源头杜绝放顶煤，并在两巷悬挂“只采不放”牌板，由各监管单位共同监督措施落实情况。
3.3 形成自流排水系统
工作面总体趋势为里高外低，在距收作线附近有较大低洼，水不能自流排出，存在突水淹面的风险。为此，专门设计了一条放水联巷与866回风斜巷联通，形成自流排水系统，大大提高了抗水灾能力。
4、回采实践总结
为多回收煤炭资源，在“五含”煤柱下块段内采取“限制采高、只采不放”的措施回采，并要求在该块段内“超前铺双层网”管理顶板，杜绝放顶煤，确保了该措施在现场的落实，该措施在Ⅱ86采区的Ⅱ860等多个工作面均得到了成功的应用，此次864-2工作面借鉴该回采经验，也取得了极大的成功。
864-2外扩段在“五含”下实现了安全、快速回采，回采期间未出现淋水、出水等异常，该面的安全回采为以后朱仙庄矿810采区在“五含”下的安全回采提供了又一个成功案例。该面通过外扩，多回收煤炭资源143920吨，增创产值8600万元，创造了巨大的经济及社会效益，缓解了矿井接替紧张的局面。
作者简介：
包德升（1987-）男，汉族，安徽省宿州市人，现在淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿地测科工作。2010年7月毕业于安徽理工大学地质工程专业，学士学位，助理工程师。