孟巴矿1207工作面安全开采及涌水规律分析

代少磊

摘 要：1207工作面是孟巴矿中部采区南翼第一个放顶煤工作面，存在局部为一分层未采区，相邻工作面涌水量大，上覆基岩厚度局部变薄等复杂条件，通过采取一系列防治措施，使得该面安全完成回采，新增涌水量在预计可控范围内。

关键词：分层开采;顶板基岩厚度;分区分段限高开采;涌水量预计及监测

中图分类号：TD742 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0178-02

1 矿井概况

孟巴矿位于孟加拉国西北部，是孟加拉国第一个开发兴建的大型现代化矿井，设计年原煤产量100万t。主采煤层为石炭～二叠系Ⅵ煤，煤层平均厚度37.3m，采用分层开采方式。

矿井自2005年8月开始正式生产至2017年9月，共回采22工作面，其中一分层综采工作面12个，一分层综放工作面2个，二分层综采工作面3个，二分层综放工作面5个。

该矿井充水水源丰富，一分层工作面开采结束后-430水平涌水量在1400～1600m3/h，二分层工作面开采当前-430水平涌水量2100～2200m3/h，-430水平泵房最大排水能力2721m3/h，应急排水能力2400m3/h，防治水工作尤为重要。

2 水文地质概况

主要含水层为：

（1）UDT组含水层。本组地层厚平均108m。岩性以灰白色中～粗砂及含砾粗砂为主，夹薄层砂质泥岩、炭质泥岩。为矿井主要含水层，富水性极强，是矿井涌水的最终补给水源，受季节性降水影响较大。

（2）基岩风氧化带含水层：含石英粗砾石，磨圆度较差，厚约6.0m。富水性强。

（3）Ⅳ煤至风氧化带下部岩组裂隙含水层：以中～粗砂岩、含砾粗砂岩为主，含Ⅳ～Ⅲ煤及粉砂岩、泥岩，厚0～84.7m，张性垂直裂隙发育。富水性较强。该面切眼上部及轨道顺槽南段一分层未采区缺失，向北逐渐增厚。

（4）Ⅴ煤～Ⅳ煤底板岩组含水层：以中～粗砂岩、含砾粗砂岩为主，厚0～31.0m，张性垂直裂隙较发育。富水性弱。该面切眼上部缺失，向北逐渐增厚。

（5）VI煤顶板砂岩含水层：该层岩石为灰白色中～粗粒长石砂岩及含砾粗砂岩，平均厚94.8～135.9m，张性垂直裂隙发育，富水性弱。

（6）VI煤含水层：黑色，半暗型煤，块状，局部煤层较松软，裂隙发育，厚39.0m，张性垂直裂隙发育，富水性弱。

主要隔水层为：

LDT隔水层：位于UDT底部，有效地阻隔了UDT含水层与煤系地层的水力联系。

依据西安科技大学《孟加拉国Brapukuria煤矿水体下厚煤层二分层安全开采技术研究报告》，二分层开采的防治水原则是以防为主的技术思路，严格控制采高，以工作面开采顶板冒落导水裂隙带不波及LDT隔水层及以上地层为前提。

3 工作面概况

1207工作面位于井田南翼采区下山南侧。工作面平均可采走向长647m，平均倾斜长151.5m。根据工作面层位及周边一二分层开采情况，可分为北段和南段两部分：

北段位于1109面切眼到停采线之间的块段，除1105切眼向里66m外其余位于一分层1105、1109面采空区下方（南部含小块段一分层未采块段），西侧与1205面采空区相邻，东侧为二分层未采区，一分层平均采厚3.0m。

南段位于1109面切眼到1207面切眼之间的块段，一分层未采区。西侧除切眼向外28m紧靠1205面胶带顺槽（1205跳面未采区）外，其余均与1205面采空区相邻，东侧为二分层未采区。

4 安全开采方案

根据资料绘制了1207面沿走向轨道顺槽和胶带顺槽剖面，由剖面图及及基岩厚度统计资料可知：沿走向方向，1207面由切眼至停采线上覆基岩厚度逐渐增大;沿倾向方向从轨道顺槽至胶带顺槽逐渐增大（见表1）。

依据西安科技大学《孟加拉国Brapukuria煤矿水体下厚煤层二分层安全开采技术研究报告》中提出的顶板冒裂带发育高度规律及安全煤岩柱留设原则，结合该面情况，确定一下原则：

（1）安全开采煤岩柱厚度确定：模拟、探测的导水裂隙带高度+保护层厚度;

（2）一分层开采的导水裂隙带高度按25倍采高计算;二分层开采的导水裂隙带高度按累计采厚的20倍计算;保护层厚度按分层开采厚度的5倍计算。

一分层开采安全防水煤岩柱厚度：25M1+5M1

二分层开采安全防水煤岩柱厚度：20∑Mi+5M2

式中：M1一分层开采高度;∑Mi累计开采高度;M2二分层开采高度;单位：m。

（3）按对基岩风化带含水层保护留设安全煤岩柱，同时该面靠近切眼存在变薄去，冒落导水裂隙带高度限制在Ⅳ煤以下。

按照安全开采煤岩柱计算公式计算，制定了分区分段限高开采的方案，并在现场严格按方案实施，实际回采块段及采高情况如下（见表2）。

5 1207面涌水情况及分析

5.1 回采前涌水情况

该面回采前两道涌水量210m3/h，相邻采空区涌水总量1052m3/h，预计该面正常新增涌水量189m3/h，最大新增314涌水量m3/h，预计该面回采过程中正常涌水量1274m3/h，最大涌水量1576m3/h。

5.2 回采过程中涌水情况

开始回采时采高2.7～2.9m，只采不放，推进至229m，工作面涌水量576m3/h，相邻采空区涌水量合计678m3/h，无新增水量。

随后工作面开始放煤，开始出现新增水量，并随着工作面推进逐渐增大，推进至357.5m，工作面涌水量804m3/h，相邻采空区涌水量合计598m3/h，新增水量141m3/h。工作面新增水量第一次达到峰值，随后新增水量有所衰减并维持在110m3/h左右，工作面涌水量保持稳定800m3/h左右。

推进至417.4m，工作面涌水量962m3/h，相邻采空区涌水量合计447m3/h，新增水量148m3/h。工作面新增水量第二次达到峰值，随后新增水量一直维持在150m3/h左右至回采结束。

該面严格按照制定的方案回采，控制冒落导水裂隙带在IV煤以下，新增涌水量150m3/h，低于预计值，其涌水量变化情况有以下规律：

（1）一分层区域采高较低，其上下一分层工作面已经回采，顶板水量得到一定的疏放，所以该区域基本无新增水量。

（2）随着工作面推进，涌水量不断增加，但新增涌水量小于工作面涌水增加量，同时相邻工作面涌水量减小，说明相邻工作面采空区与该面采空区连通，涌水进入该面。

（3）进入二分层，随着工作面采高增加，一二分层累计采厚增加，冒裂带向上发育，工作面开始出现新增涌水，推进至259m，进入二分层后“一次见方”前后，新增水量明显增加，达到最大值后趋于稳定;继续向前推进，回采区域不断扩大，新增水量也有所增加，推进至417m，“二次见方”前后，新增水量第二次达到最大值，随后趋于稳定至回采结束，说明顶板砂岩水以静储量为主，顺层间补给为辅，垂直向层间的补给很小。

6 结论

该面顺利完成回采，新增涌水量也在预计范围内，未出现突水及其他水害，说明制定的回采方案及防治水措施是合理的。针对该种情况应对冒裂带发育的实际高度还有待进一步探查，以便得到二分层开采后的真实数据，为二分层未采工作面及三分层回采提供。

里段一分层区域回采过程中未出现新增水量，所以以前探查的该区域基岩厚度可能存在一定误差，还应在以后的工作面中继续探查。

矿井排水能力还有待进一步提高，为矿井的安全、高效生产提供保障。同时还能回收更多煤炭资源。