導(dǎo)水裂隙帶高度計算應(yīng)用探討

【摘要】：在環(huán)境影響評價工作中對新建煤礦確定導(dǎo)水裂隙帶高度的方法主要有經(jīng)驗公式法和類比分析法，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采煤方法工藝的提升，很多經(jīng)驗公式法已經(jīng)不適用于大型煤礦導(dǎo)水裂隙高度計算，本文結(jié)合目前國內(nèi)主要大型煤礦的開采方法、煤層厚度等參數(shù)論述類比分析法對新建煤礦導(dǎo)水裂隙帶的確定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)水裂隙帶；類比分析；經(jīng)驗公式

1 、 引言

礦井煤層開采使上覆巖層發(fā)生破壞和位移，產(chǎn)生冒落帶、裂隙帶和彎曲帶，即俗稱“三帶”，其中導(dǎo)水裂隙帶的高度包括冒落帶和裂隙帶的高度，俗稱“兩帶”。 環(huán)境影響評價工作中確定導(dǎo)水裂隙帶高度主要是為了保護煤層上方具有供水意義的含水層不被導(dǎo)通，從而保護井田內(nèi)居民飲用水安全，因此，“兩帶”高度的確定，對保護居民飲用水含水層具有十分重要的作用。目前，環(huán)境影響評價工作中對新建煤礦確定導(dǎo)水裂隙帶高度的方法主要有經(jīng)驗公式法和類比分析法。其中經(jīng)驗公式計算法主要是利用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中的經(jīng)驗公式計算得出導(dǎo)水裂隙帶高度；類比分析法主要是根據(jù)新建煤礦所在礦區(qū)的其它開采煤礦的采煤經(jīng)驗，獲得裂采比進行類比計算（導(dǎo)水裂隙帶是煤層采厚的幾倍計）。

2 、 經(jīng)驗公式

國家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》一書中，煤層覆巖內(nèi)堅硬、中硬、軟弱、極軟弱巖層或其互層時，厚煤層分層開采冒落帶高度計算公式見表1，導(dǎo)水裂隙帶最大高度見表2。

表1和表2計算公式概念明確，簡單易求，但公式的應(yīng)用范圍為：單層開采厚1～3m，累計采厚不超過15m。而近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采煤方法工藝的不斷提升，煤礦開采規(guī)模的不斷提升，這些經(jīng)驗公式已經(jīng)不適用于大型煤礦機械化開采的導(dǎo)水裂隙高度計算。

3、 類比分析法

類比分析法是利用與擬建項目類型相同的現(xiàn)有項目的實測數(shù)據(jù)進行預(yù)測分析的方法，是環(huán)評工作中預(yù)測分析常用的方法，也是定量結(jié)果較為準(zhǔn)確的方法；該方法在評價工作等級較高、又有可資參考的相同的或相似的現(xiàn)有工程時，應(yīng)采用此法。采用此法時，應(yīng)充分注意分析對象與類比對象之間的相似。對煤礦項目類比對象必須是同一規(guī)劃礦區(qū)，其地質(zhì)條件、水文條件、采煤工藝等大致相同，而且該煤礦已進行導(dǎo)水裂隙發(fā)育高度觀測，并有觀測成果；依據(jù)該觀測成果對礦區(qū)內(nèi)新建煤礦的導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度進行類比計算，其計算結(jié)果對環(huán)評階段預(yù)測有一定的參考價值，計算結(jié)果相對較為準(zhǔn)確。

4、實例驗證

神府礦區(qū)某特大型礦井厚煤層以為大采高綜采為主，分層綜采為輔的方式開采，中厚～厚煤層采用一次采全高綜采；井田內(nèi)地層由老至新依次有：三疊系上統(tǒng)永坪組，侏羅系中統(tǒng)延安組、直羅組，新生界第三系紅土及第四系中更新統(tǒng)離石組、上更新統(tǒng)馬蘭組、全新統(tǒng)風(fēng)積沙及沖積層；區(qū)內(nèi)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，煤層上覆巖性為中硬。

原環(huán)評編制時，導(dǎo)水裂隙帶高度計算選用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的中硬巖性經(jīng)驗公式進行了預(yù)測。實際開采過程中礦井對導(dǎo)水裂隙觀測進行了實測，實際裂采比為煤厚的28倍。原環(huán)評導(dǎo)水裂隙帶高度預(yù)測與實際結(jié)果對比見表3。

經(jīng)對比分析可知，采煤導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度核算結(jié)果是原環(huán)評文件預(yù)測結(jié)果2.2～2.4倍，采高越大，倍數(shù)也越大，側(cè)面印證了《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中經(jīng)驗公式已不適應(yīng)大采高煤礦開采的導(dǎo)水裂隙帶預(yù)測。

5、結(jié)論

本文分別應(yīng)用經(jīng)驗公式及類比分析法計算了某大型礦井在環(huán)評階段及開采階段的導(dǎo)水裂隙帶高度數(shù)據(jù)，對比分析了計算結(jié)果，得出了《采煤規(guī)程》中的經(jīng)驗公式已基本不適用大型礦井厚煤層大采高綜采開采方式的導(dǎo)水裂隙帶高度計算，因此，環(huán)評工作中對新建煤礦導(dǎo)水裂隙帶高度計算時應(yīng)結(jié)合同礦區(qū)已開采煤礦的觀測數(shù)據(jù)進行類比分析，以得出較為準(zhǔn)備的計算結(jié)果。

【參考資料】：

[1] 王雙美. 導(dǎo)水裂隙帶高度研究方法概述[J].江蘇地質(zhì)，2006，30（1）： 64-66.

[2] 常永發(fā). 采場上覆巖層垮落帶、斷裂帶的高度與其硬度的關(guān)系[J].煤，2004，13（1）：43.

[3] 國家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000，228-230.

作者簡介：解鋼鋒（1981-），男，碩士，工程師，從事環(huán)境影響評價方面的研究。