石灰岩承压含水层的优化开采方法

(1)石灰岩承压含水层上带压采煤防治途径

①疏水开采　将含水层水全部疏干,或将含水层水位降低到安全高度后开采。

②堵水开采　将含水层补给水源采用帷幕注浆堵水方法堵截疏排后进行开采。

③带(水)压开采　在煤层与含水层之间有足够厚度和阻水能力的隔水层岩柱,允许含水层水有一定的水头高度的情况下进行开采。

④综合治理　疏、堵及带压开采相结合。

(2)石灰岩承压含水层上采煤技术应用的特点

①带压开采的石灰岩有5～8 m的太原群、本溪群厚层灰岩、400～800 m的奥陶系巨厚层灰岩及200～500 m的二叠系巨厚层茅口灰岩。

②含水层水压一般在1～1.5 MPa以下,少数达2～3 MPa,水压较大时,容易发生采掘工作面突水。

③一旦发生突水,水量大,来势迅猛,在地质和水文地质条件复杂的条件下,当突水量超过矿井排水能力时,会造成淹井事故。

④采动影响下的底板突水形式有突发型和滞后型两种,滞后型突水多为掘进突水。

(3)石灰岩承压含水层上带压开采的技术条件

1)含水层的富水特征

石灰岩承压含水层上带压开采的可能性与安全可靠性,取决于含水层的富水性及其分布特征。

2)断裂构造的导水性

断层破坏带是矿井突水的最常见通道,无论断层的落差大小,都可能发生突水,特别在数条断层的交叉分叉地点,断层尖灭处和大小陷落柱附近,在采动影响下,突水的可能性最大。背斜轴部张性岩溶裂隙发育,导水性强;向斜轴部属压性结构,裂隙不发育,导水性弱。

3)底板岩柱的阻水能力

底板岩柱的阻水能力大小是决定带压安全开采可能性与可靠性的关键。底板岩柱阻水能力大小又决定于岩柱的尺寸、岩性及地层结构。岩柱的地层结构特征,对其受采动后的影响程度和阻水能力有一定的影响。(www.xing528.com)

4)采动影响程度

煤层底板内采动影响程度,取决于采煤方法及工作面尺寸。采煤工作面大部分突水常出现在初次放顶和基本顶垮落时,多出现在长壁工作面上、下两端。

(4)石灰岩承压含水层上带压开采的适用条件及技术措施

1)含水层上带压开采的适用条件

①疏干开采适用于石灰岩承压含水层为煤层的直接底板,石灰岩承压含水层的富水性及水源补给条件有限的情况。

②综合治理、带压开采的适应条件是:有足够的厚度和阻水能力的岩柱;断裂构造较少或断裂构造导水能力弱;有堵截补给水源的条件。

2)综合治理、带压开采的主要技术措施

①先采深部煤层,后采浅部煤层。

②先采弱富水地段和地下水弱径流带。

③堵截石灰岩含水层的主要补给水源或加固岩柱阻水能力薄弱带。

④合理布置工作面及留设断层煤柱。掘进巷道过断层时,采用加强支护、封闭式支架和局部注浆堵水等措施。

⑤采用能减少集中应力在底板岩层中传递深度的采煤方法。如局部充填采煤法、全部充填采煤法和分带采煤法。缩短工作面长度、减少工作面悬顶长度、控制采高、及时放顶等,都有利于减少采动影响的破坏深度。

⑥分区隔离和采区大后退开采。为了限制突水灾害的影响范围,应尽可能实行分区隔离和大后退开采,以便在突水时封闭采区。

⑦配备相当能力的井下排水设备,增设事故水仓。

⑧对巷道中的集中突水点进行注浆封堵,以减少矿井涌水量。

⑨有疑必探,先探后掘,先探后采。