水體下採煤技術

水體下採煤是指套用在水體下的採煤技術。煤層采出後，採空區周圍的岩層發生位移、變形乃至破壞。煤層的上覆岩層根據變形和破壞的程度不同大體可分冒落、裂縫和彎曲三帶。在進行水體下採煤時，必須保證煤層采出後所形成的導水裂縫帶不構成水突入礦井的通道。

基本介紹

• 中文名：水體下採煤技術
• 外文名：Technology of coal mining under water
• 學科：煤炭工程
• 領域：開採
• 釋義：套用在水體下的採煤技術
• 預防：位移、變形乃至破壞

煤層上方的水體

煤層上方的水體可以分為以下幾種：

1.地表水體如江河湖海、塘坑沼澤、水庫、灌渠、稻田以及由地下採礦引起的下沉盆地積水坑等。

2.第四紀、第三紀鬆散含水層水體如含水的砂層、砂礫層和礫石層等。

3.基岩含水層水體如砂岩、礫岩和石灰岩含水層等。

4.其它水體如採空區積水等。

煤層采出後，採空區周圍的岩層發生位移、變形乃至破壞。煤層的上覆岩層根據變形和破壞的程度不同大體可分冒落、裂縫和彎曲三帶。從水體下採煤的需要出發，把裂縫帶分為連通的和非連通的兩部分。非連通部分位於裂縫帶的上部，其導水性能與煤層回採以前的差別不明顯；連通部分則不同，其導水性能較強。通常把冒落帶和裂縫帶的連通部分稱為導水裂縫帶。

導水裂縫帶的高度，在急傾斜煤層用採空區上邊界以上的垂向高度來表示；在緩傾斜等煤層則用煤層頂板的法向高度來表示。如果導水裂縫帶波及水體，則可導致水體的水流入或潰入礦井，直接威脅安全生產。因此，在進行水體下採煤時，必須保證煤層采出後所形成的導水裂縫帶不構成水突入礦井的通道。

頂板管理和採煤方法與導水裂縫帶高度的關係

頂板管理方法的選擇對控制導水裂縫帶高度是很重要的。採用陷落法管理頂板時，煤層上覆岩層會發生冒落、斷裂，形成一定高度的導水裂縫帶，但只要留有一定厚度的防水煤岩柱，實現安全採煤是可能的。採用陷落法，留設防水煤、岩柱的優點是經濟、簡便，無需特殊的設備和措施；缺點是造成一定量的煤炭損失。採用充填法管理頂板時，在一般情況下煤層頂板只發生斷裂，不形成冒落帶。因此，導水裂縫帶高度很小。採用充填法的優點是可以提高回採上限，減少煤炭損失；缺點是生產工藝複雜，增加噸煤成本。

用房柱法、條帶法、刀柱法採煤時，導水裂縫帶的高度取決於留設煤柱的尺寸，采與留的比例，以及採空區的充填與否。如果所留煤柱能夠支撐上覆岩層，則導水裂縫帶的高度很小；反之，上覆岩層的破壞幾乎與陷落法管理頂板時一樣。

採煤方法的選擇對導水裂縫帶高度的影響在回採急傾斜煤層時較為明顯。有些採煤方法、如落垛式採煤法、倉房式採煤法、掩護支架（沿傾斜下放）採煤法等，容易造成採空區上方煤柱的抽冒，導致導水裂縫帶高度的向上發展，嚴重時，甚至直接達到地表，形成塌陷漏斗。因此，對於急傾斜煤層，宜採用水平分層陷落法和偽傾斜柔性掩護支架（沿走向推進）採煤法；而對緩傾斜煤層，則宜採用單一長壁陷落法和傾斜分層陷落法。

處理水體補給來源

1.河流改道即把河流引向礦區或採區以外。河流改道牽涉面廣，投資大，必須結合各種因素綜合考慮。

2.地面防水在有厚度較大的粘性土層覆蓋的平原礦區，地面防水工作比較簡單；在無粘性土層或較薄的粘性土層覆蓋的山地礦區和采深較淺的平原礦區，可以修建排水、疏水溝渠，砌築堵水工程，充填裂縫；對低洼易澇礦區，必要時可設電力排澇站。

3.巷道截水在山地礦區，可以利用地勢高差大的特點，開掘專門的疏水平硐，攔截上部水平的地下水，使礦井上部水平的水，經平硐自流排出，不再下滲補給下部水平。

4.帷幕注漿堵水利用鑽孔將粘土、水泥等材料注入含水層中，形成地下的擋水帷幕，切斷地下水補給通道。此法宜用於含水層厚度較小、流量較大、水文地質條件清楚、具有可靠的隔水邊界的地區。

斷層等地質構造對導水裂縫帶高度的影響

地質構造對導水裂縫帶高度的影響是十分複雜的。就斷層而言，它的透水性主要決定於斷層性質、斷層帶內充填物膠結情況以及斷層面附近岩層的裂隙發育程度。當斷層位於導水裂縫帶的下部時，裂高可能變化不大，但導水裂縫帶內岩層的破壞程度和透水性可能加劇；當斷層位於導水裂縫帶的上部和以外時，連通裂縫的範圍可能擴大。但是無論何種情況，都必須注意斷層受采動而引起的沿構造面的錯動或滑動，因為它們可能成為水突入井下的通道。因此，在有斷層、褶曲等構造的地區進行水體下採煤時，務必事先調查、探清地質構造，慎重對待。