導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算應(yīng)用探討

【摘要】：在環(huán)境影響評價(jià)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(yàn)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(yàn)公式法已經(jīng)不適用于大型煤礦導(dǎo)水裂隙高度計(jì)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(yàn)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(jià)工作中確定導(dǎo)水裂隙帶高度主要是為了保護(hù)煤層上方具有供水意義的含水層不被導(dǎo)通，從而保護(hù)井田內(nèi)居民飲用水安全，因此，“兩帶”高度的確定，對保護(hù)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(jià)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(yàn)公式法和類比分析法。其中經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(yàn)公式計(jì)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(yàn)，獲得裂采比進(jìn)行類比計(jì)算（導(dǎo)水裂隙帶是煤層采厚的幾倍計(jì)）。

2 、 經(jīng)驗(yàn)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(jiān)硬、中硬、軟弱、極軟弱巖層或其互層時(shí)，厚煤層分層開采冒落帶高度計(jì)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(jì)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(jì)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(yàn)公式已經(jīng)不適用于大型煤礦機(jī)械化開采的導(dǎo)水裂隙高度計(jì)算。

3、 類比分析法

類比分析法是利用與擬建項(xiàng)目類型相同的現(xiàn)有項(xiàng)目的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)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(jià)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(shí)，應(yīng)采用此法。采用此法時(shí)，應(yīng)充分注意分析對象與類比對象之間的相似。對煤礦項(xiàng)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(jìn)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(jìn)行類比計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果對環(huán)評階段預(yù)測有一定的參考價(jià)值，計(jì)算結(jié)果相對較為準(zhǔn)確。

4、實(shí)例驗(yàn)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(shí)，導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)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(yàn)公式進(jìn)行了預(yù)測。實(shí)際開采過程中礦井對導(dǎo)水裂隙觀測進(jìn)行了實(shí)測，實(shí)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(shí)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(yàn)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(yàn)公式及類比分析法計(jì)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(jì)算結(jié)果，得出了《采煤規(guī)程》中的經(jīng)驗(yàn)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(jì)算，因此，環(huán)評工作中對新建煤礦導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算時(shí)應(yīng)結(jié)合同礦區(qū)已開采煤礦的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行類比分析，以得出較為準(zhǔn)備的計(jì)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(jià)方面的研究。