燕子山礦水壓致裂設(shè)計(jì)

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1、山4#層304盤區(qū)8403工作面水壓致裂強(qiáng)制放頂技術(shù)設(shè)計(jì)為使山4#層304盤區(qū)8403工作面頭尾端頭懸板及時(shí)垮落，減弱初次來壓強(qiáng)度和及時(shí)處理周期來壓頭尾懸板面積超標(biāo)等情況，在順槽布置鉆孔進(jìn)行水壓致裂，預(yù)先切斷老頂，弱化頂板，達(dá)到安全管理頂板的目的，特制定以下水壓致裂強(qiáng)制放頂技術(shù)設(shè)計(jì)。一、工程概況8403工作面地面位置：位于燕子山紙坊頭進(jìn)回風(fēng)井以北，山梁地帶，地面有少量楊樹，蓋山厚度237-296/267mo8403工作面煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度不穩(wěn)定；煤厚為2.80-3.35/3.07米，有2至3層0.22-0.50m的夾石。在整個(gè)工作面有煌斑巖侵入，導(dǎo)致煤質(zhì)變質(zhì)、的硅化變的疏松。煤層大致走

2、向東西，傾向南，傾角平均為3。。煤層里高外低，為下山開采。煤層頂?shù)装迩闆r如下表:表1：煤層頂?shù)装迩闆r表煤層頂?shù)装迩闆r頂板名稱巖石名稱厚度(m)巖性特征老頂天然焦細(xì)粒砂巖4.29灰白色，細(xì)粒砂狀，成分以石英為主，致密堅(jiān)硬，較破碎。直接頂灰綠巖2.78致密塊狀，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，硬度高。偽頂天然焦0.45黑色，暗淡性，致密堅(jiān)硬，較破碎。直接底砂質(zhì)泥巖2.33灰色，膠結(jié)致密，性脆易碎，斷口平坦，含少量粘土質(zhì)。1(M)累1(M)最大一最小平均狀1：200巖性撞述備注12.92III—>>\、III天鳩魏?^妊色魏殊，成分以石莫為i,較破險(xiǎn)&632.781碎am濾肺?硬度［5.850.15/5.402

3、.80-3.35=/1燈丸曲m上氐-顯8103工作面煤層躺薛:;爲(wèi)不豌覷全阜杭?6卜6.1咪，綁＜e有2至3凰L2H.50糊夾石，3.07233233宀工一二匚壬三蘭器.Y二-i三少量牡気圖1：8403工作面綜合柱狀圖8403工作面對應(yīng)上覆為燕子山礦8#層8101、8103、8105采空區(qū)(上述三個(gè)工作面均為刀柱式采煤)。12#8101、8103采空區(qū)，14-3#層8101采空區(qū)及疑似小窯破壞區(qū)。其中8#層距離12#層層間距為59m,12#層距離14-3#層層間距為28m,14?3#層距離4#層層間距為129m。根據(jù)2015年9月山西煤炭地質(zhì)水文勘測研究院提供的8403物探資料，物探異

4、常區(qū)域在8403面東北方向200mo8403面內(nèi)有一處物探異常區(qū)，在緊挨切巷處。上覆310m處、600m處通過標(biāo)高對照分析為疑似積水區(qū)域；14-3#?在采位300m處也為疑似區(qū)，14?3#層小窯釆空區(qū)與12#層疑似積水區(qū)為重點(diǎn)探放水區(qū)域。共施工5個(gè)井下探放水孔和2個(gè)地面探放水孔。以上布置的探孔全部探通，且均無水。鉆孔情況如下表：表2：探放水鉆孔表孔號(hào)鉆孔類型竣工時(shí)間位置鉆孔情況孔深3#井下探放水孔16.01.105403巷采位380m通14-3#空、無水138m4#井下探放水孔16.01.175403巷采位400m通12#層空無水1765#井下探放水孔16.02.048403切巷向尾3

5、0m通14-3#空、無水1526#井下探放水孔16.03.072403巷采位120m通12#層8103空無水1787#井下探放水孔16.03.212403巷釆位540m通12#層8103無水1831#地面探放水孔16.03」92403巷采位51m8#、12#、14?3#層全部為實(shí)煤162.762#地面探放水孔16.03.122403巷采位440m8#、12#、14?3#層層層見空161.66本礦井屬低瓦斯礦井，瓦斯相對涌出量為0.00915m3/t,絕對涌出量為0.035m3/min,二氧化碳0.19m3/to煤層自燃發(fā)火為II級,屬自然。二、安全風(fēng)險(xiǎn)評估1、裂隙帶延伸高度計(jì)算巖層破斷

6、后，巖塊仍然排列整齊的區(qū)域即為裂隙帶。它位于冒落帶之上，由于排列比較整齊，碎漲系數(shù)較小?？迓鋷c裂隙帶合稱“兩帶”，又稱為導(dǎo)水裂隙帶，若上覆巖層含水層位于兩帶以內(nèi)，將會(huì)導(dǎo)致巖體水通過導(dǎo)水帶進(jìn)入采空區(qū)或工作面。兩帶的高度與巖性和煤層采高有關(guān)，上覆巖層越堅(jiān)硬，兩帶高度越大。假設(shè)形成導(dǎo)水裂隙的主關(guān)鍵層破斷裂隙張開度最小值為則由下式可得到對導(dǎo)水裂隙帶高度產(chǎn)生影響的主關(guān)鍵層與開采煤層臨界距離監(jiān)的計(jì)算公式為：Hl-—心hm=——§kp-l式中：K—破斷裂隙的張開度（主關(guān)鍵層）（m）；心一巖層的殘余碎脹系數(shù)（主關(guān)鍵層下部）。s一主關(guān)鍵層厚度（m）；m一煤層采厚（m）；饑一主關(guān)鍵層與煤層距離（ni）；

7、L^一主關(guān)鍵層巖塊破斷長度（m）；由式可知，主關(guān)鍵層巖塊的破斷塊度、頂板巖層巖石的碎脹壓實(shí)特性、煤層采高以及開采煤層的與主關(guān)鍵層的距離都會(huì)影響導(dǎo)水裂隙帶的延伸高度。煤層的采高越大時(shí)，其臨界距離hm也越大，當(dāng)垮落帶巖石的殘余碎脹系數(shù)kp越大時(shí)，其臨界距離hm就隨之減小，當(dāng)主關(guān)鍵層巖塊的破斷長度s/L越大時(shí)，其臨界距離hm隨之增大。當(dāng)巖石材料的破斷裂隙的張開度為幾毫米時(shí)可視為巖石裂隙不發(fā)育，所以在公式中厶心/s的數(shù)值與煤層的采高相比，該數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于采