特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度的测定

2013-08-09杨居友

中国煤炭工业 2013年7期

文/杨居友

文/杨居友

特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度如何确定，关系着特厚煤层安全开采及保护煤柱留设等重大问题，开滦唐山矿业分公司与中国矿业大学联合开发，研制技术可行、操作方便的新工艺，解决了特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度的测定问题，为特厚煤层上方实现注浆减沉提供了注浆孔底部合理参数。

一、特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度地面钻孔的测定

1.地表钻孔冲洗液消耗量观测导高

导水裂隙带高度观测采取“双端堵水器”导高观测新技术。观测精度高、性能可靠，能够分辨出导水裂隙带内各个层位的导水性能。

地面导高观测步骤：操作起胀控制台，使探头的两个胶囊处于无压收缩状态；使用钻机钻杆（或使用推杆，人力推动）将探头推移到位；操作起胀控制台，对探头的两个胶囊注气加压，使之处于承压膨胀状态，从而封堵分隔一段钻孔；操作注气控制台，对分隔出的一段钻孔进行注气观测，通过注气控制台上的流量计，观测出这段岩层单位时间的注气渗流量，从而测试出这段岩层的透气性能，根据透气性能来判断导水裂隙带高度。

2.T2291工作面的地质开采条件

导水裂隙带高度观测工作面T2291位于矿井12水平铁二区的二采区。该工作面走向长度1062m，工作面倾斜长度138m，煤层平均厚度10m。煤层平均倾角12°。煤层平均埋深636m。地质储量185.74万t，可采储量148.59万t，煤层为9煤层。老顶为灰色细砂岩，厚度约14.5m，直接顶为灰色砂质泥岩，厚度约4m。伪顶为灰色泥岩，厚度约0.5m。直接底为深灰色泥岩，厚约4.5m。老底为深灰色砂质泥岩，厚度2.0m。观测钻孔布置在T2291工作面的中部，在工作面走向钻孔距开切眼的距离为350m，在工作面倾斜方向钻孔与上、下顺槽的距离均为69m。观测孔处，9煤层的底板标高是-633m，煤层顶板标高则为-623m，地表标高+13m，钻孔在延伸过程中，钻孔水位也充分反应了导高上限的位置，孔深由475m延伸到485m，钻孔内由稳定的存水突变到无水，这充分表明导高上限在475m～485m之间。根据地表钻孔冲洗液消耗量导高观测法的原理，同时从安全角度考虑，该工作面采场覆岩导高上限确定在孔深475m处。导高发育上限标高为13-475=-462m，所以该工作面采场覆岩导水裂缝带高度为：H=623-462=161m。即T2291面采场覆岩导高是采厚M的16.1倍。

二、特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度工作面钻孔的测定

1.井下导高观测仪与井下导高观测方法

T2192综放面位于铁二采区铁路煤柱的东南侧。南邻是采空区，北邻是煤柱。平均采深为613.5m，9煤层至5煤层间距为37m。9煤层厚度为10.14m。工作面走向长960m，在回采工作面周边的适当位置，向采空区上方打仰斜钻孔，该钻孔穿透覆岩导水裂隙带，并进入其上方的弯曲带一定距离，一般10m左右则可，该钻孔就是导高观测钻孔。使用导高观测仪，由孔口起自下而上逐段（每段1m）测试每段岩层的导水性能，一直测试到孔底。实测到的透水岩层的最大高度就是采场覆岩的导水裂隙带高度。井下导高观测仪结构与观测原理如图1所示，主要由三部分组成：探头、连接管路、控制台。本次观测共设置一个观测剖面，两个钻孔，钻孔参数如表1所示。