特厚松散含水层下缩小防水煤柱开采实践

在特厚松散含水层下进行缩小防水煤柱开采是一项挑战性的采矿工程实践，涉及到了复杂的地质条件和开采技术。以下是基于给定文件信息的详细知识点。 ### 1. 研究背景 - 谢桥煤矿的煤系地层上覆盖着厚度达194.0至485.64米的新生界松散含水层，平均厚度为384.8米，地层自上而下依次为第四系、第三系、二叠系、石炭系、奥陶系和寒武系。 - 在谢桥煤矿40开采设计时，防水煤柱的高度设置为50至80米，下方压煤量达到3560万吨。这些煤柱的留设对资源的充分利用造成了一定的限制。 ### 2. 防水煤柱的重要性 - 防水煤柱的设置是为了防止上覆含水层的水体渗透到开采煤层中，保证矿井的安全开采。 - 随着矿井开采强度的提高，提高含水层下工作面的开采上限能够有效缓解生产接替紧张的问题，并延长矿井的服务年限。 ### 3. 研究方法 - 使用理论分析和相似模拟方法研究采动岩体的运移破坏规律以及“两带”（即冒落带和导水裂隙带）的发育特征。 - 通过数值模拟方法，模拟邻近煤层开采对1202(1)工作面覆岩渗流场分布的影响。 ### 4. 开采实践与结果 - 谢桥煤矿在西翼采区、东一采区以及东二采区共8个工作面成功实施了缩小防水煤柱开采的实践。 - 1202(1)工作面的设计回采上限为-400米，通过缩小防水煤柱，共解放了3.5万吨的呆滞煤量。 - 研究表明，缩小防水煤柱后，1202(1)工作面覆岩塑性区可能会波及到上部含水层，但由于密度较稀少，以及保护层和采空区覆岩的压实作用，渗流轨迹的发育并不连续。因此，从含水层流向工作面的水量有限，缩小防水煤柱是安全且可行的。 ### 5. 关键技术点 - **理论分析**：对采动岩体运移破坏规律及“两带”发育特征进行深入分析。 - **相似模拟**：建立相似的地质模型进行实验模拟，以研究岩体在开采过程中的实际表现。 - **数值模拟**：利用计算机模拟技术，对开采过程中的覆岩渗流场进行模拟，评估其变化情况。 - **防水煤柱缩小技术**：研究和应用了缩小防水煤柱的技术，以释放更多煤炭资源。 ### 6. 技术挑战与创新点 - 在特厚松散含水层下缩小防水煤柱，面临的主要技术挑战是如何确保含水层的水体不会渗透到矿井中，导致安全事故。 - 创新点在于通过理论分析、相似模拟以及数值模拟的综合运用，成功解决了上述问题，为类似地质条件下的煤矿开采提供了新的解决方案。 ### 7. 应用前景 - 该研究成果不仅在谢桥煤矿得以应用，也为其他类似的煤矿提供了宝贵的经验和技术参考，特别是在类似地质条件下进行高效益的煤炭资源开采。 ### 8. 结论 - 通过研究与实践验证，缩小防水煤柱是安全可行的，在保证煤矿安全的前提下，可以有效增加煤炭资源的开采量。 - 这项技术的成功应用，对于提高煤矿生产效率和延长矿井服务年限具有重要意义。 特厚松散含水层下缩小防水煤柱开采实践不仅是一项具有挑战性的工程技术，也是一项需要多学科知识和技术综合运用的复杂工程。通过理论分析、相似模拟、数值模拟等方法的综合应用，成功实现了在复杂地质条件下的煤炭资源安全高效开采。