礦山開采畢業(yè)論文

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1、山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院2010級采礦工程專業(yè)學(xué)年論文 畢業(yè)設(shè)計 專 題 題 目 礦山開采 系 部 名 稱 資源與土木工程系 專業(yè)班級 采礦工程 摘要 受開采影響，煤層頂板覆巖導(dǎo)水裂縫帶、冒落帶發(fā)育高度的大小直接關(guān)系著水體下采煤工作的安全。現(xiàn)場實際觀測可以直觀、定量的反映裂隙的發(fā)育狀況，具有很高的準(zhǔn)確程度，其中采用井下仰上孔分段注水測漏技術(shù)方法對鉆孔施工要求不高，方法簡便，安全可靠，觀測資料直觀易懂。 關(guān)

2、鍵詞：導(dǎo)水裂隙帶、冒落帶、仰上孔、 Abstract Is mined the influence, the coal bed roof cap rock leads under the water crack belt and the fall belt growth high size to direct relation water body the coal work security. The scene actual observation may direct-viewing, the quota reflectio

3、n crevasse growth condition, has the very high accurate degree, uses on the mine shaft supine hole partition irrigation leak hunting computing technique not to be high to the drill hole construction request, the method is simple, safe reliable, observed data direct-viewing easy to understand. 窗體底端

4、 Keywords: water crack belt、fall the belt、On supine hole 目錄 1 企業(yè)概況………………………………………………………………………5 1.1 生產(chǎn)建設(shè)概況……………………………………………………………5 1.2 開采方法…………………………………………………………………5 1.3 瓦斯、煤塵和煤的自燃及地溫…………………………………………5 1.4 134綜放工作面回采地質(zhì)說明…………………………………………8 2 134綜放工作面導(dǎo)水裂縫帶高度觀測…………………………12 2.1井下仰上孔觀測導(dǎo)水裂縫帶高度

5、原理…………………………………12 2.2開采覆巖導(dǎo)水裂縫帶高度預(yù)……………………………………………16 2.3觀測工程布置與鉆孔施工技術(shù)要求……………………………………17 2.3.1觀測剖面布置計………………………………………………………17 2.3.2觀測鉆孔的設(shè)計與施工………………………………………………18 2.4觀測工程的實施…………………………………………………………19 2.4.1井下仰上孔的施工……………………………………………………19 2.4.2井下仰上孔分段注水觀測……………………………………………19 2.4.3井下觀測程序……………………………………

6、……………………19 2.5探測結(jié)果分析……………………………………………………………27 2.5.1探測數(shù)據(jù)………………………………………………………………27 2.5.2探測結(jié)果分析…………………………………………………………27 2.5.3山東部分煤礦不同開采方法實測導(dǎo)水裂縫帶高度統(tǒng)計……………28 2.6冒落帶發(fā)育高度的確定…………………………………………………29 2.7導(dǎo)水裂縫帶觀測誤差分析………………………………………………30 3 研究工作認識與結(jié)論……………………………………………32 4 參考文獻…………………………………………………………34 5 致謝…

7、……………………………………………………………35 1企業(yè)概況 1.1生產(chǎn)建設(shè)概況 唐陽煤礦位于濟寧市汶上縣南站鎮(zhèn)境內(nèi)，設(shè)計生產(chǎn)能力為45萬t/a，2003年核定的生產(chǎn)能力為100萬t /a，隸屬于曲阜市管轄。礦井采用立井開拓，走向長壁式采煤方法，炮采和綜放開采工藝，中央并列抽出式通風(fēng)，設(shè)計服務(wù)年限58a。井田含煤地層為二疊系的山西組和石炭—二疊系的太原組、本溪組，可采煤層共四層（2、3、16、17煤層），總厚度7.42m，主采3煤層，平均厚度4.91m，16、17煤層由于埋藏深，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，且含硫較高，經(jīng)山東省礦產(chǎn)資源委員會以魯資準(zhǔn)[199

8、7]5號文件批準(zhǔn)列為暫不能利用儲量。礦井于1998年7月28日破土動工，2000年12月31日開始試生產(chǎn)，截止到2006年底，共采出原煤539.5萬t。 原精查地質(zhì)報告獲得勘探區(qū)內(nèi)地質(zhì)儲量16924.0萬t，其中能利用儲量13045.0萬t，暫不能利用儲量3879.0萬t。在能利用儲量中，A級儲量1721.0萬t，B級儲量1959.0萬t，A+B級3680.0萬t，C級儲量5916.0萬t，A+B+C級9596.0萬t，D級3449.0萬t，A+B+C+D級13045.0萬t。其中初期采區(qū)A級1488.0萬t，B級1179.0萬t，A+B級2667.0萬t，C級2935.0萬t，A+B+C級

9、5602.0萬t。 因北部邊界向南縮進，井田面積縮小，儲量變?yōu)椋壕飪?nèi)地質(zhì)儲量14741.8萬t，其中能利用儲量為10862.8萬t，暫不能利用儲量3879.0萬t。 對礦井儲量進行了重新核算，核算結(jié)果：截止到2006年12月31日，全礦井保有資源儲量總量為12615.9萬t（煤：12284.3萬t，均為氣煤，天然焦：331.6萬t）。自2001年以來累計動用儲量712.2萬t。 1.2開采方法 唐陽煤礦主采煤層為3煤層，設(shè)計生產(chǎn)能力45萬t/a、2003年核定生產(chǎn)能力100萬t/a。煤層平均厚4.91m，產(chǎn)狀較為平緩，一般在5～20，自燃傾向等級為Ⅲ類不易自燃，煤塵具有爆炸性危險。3

10、煤直接充水含水層為3煤頂?shù)装迳皫r和三灰，富水性較弱，補給水源為第四系下組水。 本礦開拓方式為豎井，主要水平大巷分區(qū)開拓，采用走向長壁式采煤方法，分層炮采和綜放開采工藝、全部垮落法管理頂板，實際生產(chǎn)能力已達120萬t?，F(xiàn)開采水平為-350m，有六個采區(qū)，即一、二、三、四、五和六采區(qū)。 1.3瓦斯、煤塵和煤的自燃及地溫 （1）瓦斯 精查資源勘探時期對3煤層在深度295.75～688.40m內(nèi)采集了8個瓦斯樣進行了瓦斯分析，3煤層瓦斯氣體成分以氮氣為主，占總量的94.99%以上，其次為氧氣，約占總量的4.12%左右，二氧化碳含量甚微，不足1%。所采瓦斯樣中未檢測出甲烷。所獲資料中甲烷含量甚微

11、，最大的北7孔僅為0.02ml/gr，二氧化碳含量也均小于0.1ml/gr。表明在樣品采集范圍內(nèi)CH4和CO2含量很低，屬瓦斯風(fēng)化帶范圍內(nèi)，為低沼氣礦井。 （2）煤塵爆炸 精查勘探期間在鉆孔中采取了12個煤芯樣做煤塵爆炸性試驗，結(jié)果表明各煤層之煤塵在燃燒時大多數(shù)樣＞400mm以上的火焰，因此均有煤塵爆炸危險，如需抑制火焰，需通入60~95%的巖粉量。 礦井生產(chǎn)期間委托煤科總院撫順分院進行了煤塵爆炸性試驗，結(jié)果為煤層具有爆炸性。 （3）煤的自燃 精查勘探期間在鉆孔中采取了18個煤樣進行煤自燃性試驗，有10個樣品自燃傾向等級為Ⅲ級，屬不易自燃煤，其余均為Ⅳ級，屬不自燃煤。其中3煤層的12

12、個樣中有7個樣屬不易自燃煤。 礦井生產(chǎn)期間委托委托煤科總院撫順分院進行了煤自燃傾向試驗，結(jié)果定為Ⅲ類不易自燃煤。 （4）地溫 勘探階段在井田內(nèi)獲得有效簡易井溫成果14個，近似穩(wěn)態(tài)井溫成果1個，測溫深度在462.33～852.00m之間。測試結(jié)果為： 恒溫帶深度為30m，溫度18.1℃。 地溫梯度為1.63～2.48℃/hm，平均2.24℃/hm，屬正常背景下的地溫正常區(qū)，礦山地溫類型為基底凹陷型。 圖1 唐陽井田地層綜合柱狀圖 1.4 134綜放工作面回采地質(zhì)說明 表1 134綜放工作面地質(zhì)情況 工 作 面 概 況

13、 工作面 名 稱 134 綜放 工 作 面 水平 名稱 -305水平 采 區(qū) 名 稱 一采區(qū) 煤 層 名 稱 3 煤 地面 標(biāo)高 +40~+41m 井 下 標(biāo) 高 -405.9~557.6 地面相對位置及建筑物 134工作面位于工廣東南部，北5鉆孔以北，地表為農(nóng)田，無其它建筑物，無常年地表水。 回采對地面設(shè)施的影響 地表為農(nóng)田，無其它建筑物，無常年地表水，回采后將引起地表農(nóng)田下沉，無其它影響。 井下位置及四鄰情況 134工作面位于一采區(qū)東南部， DF5斷層以北，辛莊斷層以西南，DF4-1斷層以東北，132采空區(qū)以東南

14、，該工作面以淺與132采空區(qū)最近距離約55m（該范圍為未采區(qū)），該工作面以深為未采區(qū)。 走向長 （ｍ） 600 傾向長 （ｍ） 160.2 面 積 （m2） 9.6萬 煤層厚度(m) 5.86 容 重 t／ｍ３ 1.34 煤 層 傾 角 （切眼方向） 7~14/11 采高(m) 采2.4 放3.46 工業(yè)儲量 （t） 75.45萬 回采率 80% 可采儲量（t） 60.3萬 服務(wù)年限 8個月 煤 層 情 況 開采煤層 3 煤 種 氣煤 煤層結(jié)構(gòu) 簡單 3煤為黑色，條帶狀結(jié)構(gòu)，煤

15、巖組份以亮煤為主，少量暗煤，底部灰份較高，煤層穩(wěn)定,厚度均勻約5.86m，f=2~3，煤層走向北東（約為15~20），產(chǎn)狀變化不大，傾向南東（約為105~110），煤層傾角順切眼方向為6.6~13.4，平均約1，上下順槽方向煤層傾角平均約11，局部達15。3煤直接頂板為粉砂巖，厚約1.29m,，老頂為細粒砂巖，厚約10.70m,f=6~7，直接底板為泥巖,厚約0.76m，f=3~4,老底為細粒砂巖,厚約6.75m,f=7~8。 煤 層 頂 底 板 情 況 煤層頂?shù)装? 巖石名稱 厚度（m） 巖 性 特 征 直接頂 粉砂巖 1.29 灰色

16、，粉砂狀結(jié)構(gòu)，裂隙少許，f=4~6 老 頂 細粒砂巖 10.70 灰白色，石英長石為主, 硅質(zhì)膠結(jié)，堅硬f=7~8。 直接底板 泥 巖 0.76 灰黑色，泥質(zhì)塊狀結(jié)構(gòu)f=3~4 老 底 細粒砂巖 6.75 灰~灰白色，細砂狀結(jié)構(gòu)，石英長石為主硅質(zhì)膠結(jié)，堅硬f=7~8。 備 注 地 質(zhì) 構(gòu) 造 情 況 斷 層 情 況 該工作面地質(zhì)條件相對復(fù)雜，在工作面中部發(fā)育有三條傾向斷層F1 、F2、F3，落差分別為9m、2.5m、5.0m，其中F1 、F2斷層工作面推進前方煤層上抬，F(xiàn)3斷層工作面推進前方煤層下欺，對生產(chǎn)有較大影響

17、。 構(gòu)造 名稱 走向 （） 傾向 （） 傾角 （） 性質(zhì) 落差（m） 對回采影響程 度 F1 120 30 85 正 9 影響較大 F2 118 28 70 正 2.5 影響較大 F3 144 234 70 正 5.0 影響較大 水 文 地 質(zhì) 情 況 最 大 涌 水 量 8~10 m3/h 正 常 涌 水 量 1~3m3/h 頂 部 及 底 部 含 水 層 分 析 該工作面水文地質(zhì)條件簡單，頂?shù)装迳皫r裂隙水為工作面主要直接充水源，據(jù)精查地質(zhì)報告煤層頂?shù)装?/p>

18、砂巖含水性弱，以靜儲量為主，補、徑、排條件均較差，對回采不會構(gòu)成較大威脅，但斷層附近頂板淋水對生產(chǎn)有較大影響，預(yù)計局部淋水量可達（1~3）m3/h，該工作面為偽上山開采，水將流入老塘。 3煤底板下距三灰?guī)r溶裂隙含水層約50m，該安全距離大，且三灰富水性差，另外工作面附近無導(dǎo)水?dāng)鄬?，由此可見該面掘進中不受底板三灰水威脅。 故回采中煤層頂板及底板對采場均無危及安全生產(chǎn)的充水因素。 其它地質(zhì)情況 瓦 斯 相對涌出量為0.46m3/T，絕對涌出量為 1.29m3/min。 CO2 相對涌出量約0.77m3/T，絕對涌出量約2.15m3/min。 煤 塵 具有爆炸危險性，爆炸指

19、數(shù)42.36%。 煤的自燃性 煤層具有自然發(fā)火傾向，自然發(fā)火期3~6個月。 地 溫 正常 地 壓 正常 2 134綜放工作面導(dǎo)水裂縫帶高度觀測 2.1井下仰上孔觀測導(dǎo)水裂縫帶高度原理 通常研究煤層開采引起的冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶最大高度的主要方法有室內(nèi)計算和現(xiàn)場觀測兩大類，而室內(nèi)計算一般包括類比分析加經(jīng)驗公式計算和有限元計算兩種方法，這種方法雖然費用少，但由于存在諸多因素，容易造成了結(jié)果的準(zhǔn)確度不夠，無法進行直觀的定量分析，只可以作為設(shè)計的參考數(shù)據(jù)。而現(xiàn)場實際觀測卻可以直觀、定量的反映裂隙的發(fā)育狀況，具有很高的準(zhǔn)確程度。 傳統(tǒng)的現(xiàn)場觀測方法有地面鉆孔水文觀測法，配

20、合鉆孔注（放）水法進行開采覆巖導(dǎo)水裂縫帶高度的綜合探測，還可采用大功率聲波法、超聲成像觀測法及鉆孔巖移等方法，后幾種方法均在井下進行，不僅要求儀器防爆，而且還要求特殊的電源及特殊的鉆孔施工，資料的解釋又較為復(fù)雜。而地面鉆孔水文觀測法（沖洗液消耗量觀測法）雖然較為常用，但這種方法需要在采空區(qū)上下順槽兩側(cè)10－20m范圍內(nèi)（一般以采空區(qū)一側(cè)為主），施工幾個鉆孔才能控制住采動冒裂帶的最大高度，而且在很大程度上還受到覆巖移動變形的劇烈程度的影響。因而該方法工程量大、周期長、費用高，而且存在征用土地、青苗賠償?shù)荣M用，同時，施工和觀測過程中還常常受到地面水體及巖土層水體的干擾，影響了觀測精度和靈敏度（如圖

21、（3）所示）。 圖（3） 地面鉆孔水文觀測法示意圖 本次研究采用的現(xiàn)場觀測方法是利用山東科技大學(xué)的專利產(chǎn)品——鉆孔雙回路注（放）水系統(tǒng)來實現(xiàn)的。通過在井下選取適當(dāng)?shù)奈恢?，向上施工不同方位和傾角的傾斜鉆孔。井下鉆孔觀測示意如圖（4）所示。這種方法對鉆孔施工要求不高，方法簡便，安全可靠，觀測資料直觀易懂，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）鉆孔深度小，每孔100m左右，工序簡單，投資節(jié)省，與地面鉆孔沖洗液消耗量觀測法相比，可節(jié)省工程費用70﹪以上； （2）觀測部位準(zhǔn)確，觀測結(jié)果可靠。測漏靈敏度0.1升/分，精度5﹪；探測深度可達百米以上，深度誤差不大于1﹪； （3）不受地面環(huán)境限

22、制，不占農(nóng)田，尤其適于大面積水域下探測導(dǎo)水裂縫帶高度； （4）適應(yīng)性強，可在任意角度的仰、俯孔中觀測； （5）孔內(nèi)充水段小，注（放）水時間短，提高了觀測效率； （6）可直接測得注（放）水量，提高了觀測效率； （7）可以連續(xù)進行觀測，保證了觀測結(jié)果的連續(xù)性，所以結(jié)果不是關(guān)于點的變化資料，而是觀測范圍內(nèi)的整個巖體的變化資料。 因此，本次導(dǎo)水裂縫帶高度觀測采用井下仰上孔分段注水測漏技術(shù)方法。 圖（4） 井下鉆孔觀測示意如圖 這種方法已在淄博、龍口、兗州、新汶、淮南、平頂山等礦務(wù)局的數(shù)十個礦井進行了現(xiàn)場實測?，F(xiàn)場探測證明：井下仰上孔觀測法立足于井下煤巷向上打鉆，孔深較淺，施工快，在

23、頂板冒落下沉后就可觀測。鉆孔避開冒落帶打在裂縫帶范圍內(nèi)，能及時觀測到覆巖破壞發(fā)育的最大高度和形態(tài)。該技術(shù)探測數(shù)據(jù)可靠、資料準(zhǔn)確、速度快、時間短、工程省、費用低，還能避免地面施工占地及青苗賠償?shù)嚷闊?，尤其能連續(xù)監(jiān)測，這是傳統(tǒng)地面鉆孔法所難以實現(xiàn)的。 井下仰上孔探測頂板采動破壞裂隙發(fā)育高度的現(xiàn)場觀測系統(tǒng)如圖（5）所示。觀測系統(tǒng)由孔內(nèi)雙端雙路堵水器、耐壓軟管、推進桿、觀測工作臺、外界水源及相應(yīng)的閥門和壓力、測量測試儀表構(gòu)成。 雙端堵水器的結(jié)構(gòu)原理如圖（6）所示。是由兩個連在一起的膠囊及相應(yīng)的管路構(gòu)成，膠囊起脹與鉆孔注水是通過各自獨立的兩套系統(tǒng)來完成的。 圖（5） 井下仰孔觀測系統(tǒng)示意圖

24、 圖（6）堵水器結(jié)構(gòu)示意圖 具體觀測時，先將觀測設(shè)備的各個組件組裝在一起（確保各個接口處的密封效果），放入鉆孔之前應(yīng)先進行實驗，一切正常后再放入鉆孔中。工作時將推進桿逐根連接，把具有一定壓力的外接水源通過觀測工作臺及兩根耐壓軟管與雙端堵水器相連接，用推桿將雙端堵水器送至欲測深度。觀測時首先打開起脹系統(tǒng)閥門，通過膠囊起脹將測試孔段兩端封住，然后開啟注水系統(tǒng)，保持規(guī)定的注水壓力值（小于膠囊壓力），待測試孔段的注水流量與孔壁裂隙的漏水流量達到平衡、流量穩(wěn)定后，即可通過流量儀表測定單位時間內(nèi)的注水量，即孔壁的漏水量；測試完畢時，打開膠囊放水閥門，這時水壓迅速下降，膠囊收縮，封閉孔段積水泄出后，

25、關(guān)閉注水閥門，讀出注水管路所在的高程的靜水壓力，可得到注水段的垂直高程（用于校正傾斜）。然后將裝置推到新的測試位置，重復(fù)上述過程，這樣就可以測得整個鉆孔連續(xù)各段的漏失量，根據(jù)這個漏失量的大小來判斷上覆各巖層的裂隙發(fā)育狀況，從而確定導(dǎo)水裂縫帶的發(fā)育高度。 實測結(jié)果表明，在尚未遭受松動破壞的巖石中，在0.1Mpa的注水壓力下，每米孔段每分鐘的注水流量值小于3ml甚至趨近于0，而在導(dǎo)水裂縫帶范圍內(nèi)可達15ml。 2.2開采覆巖導(dǎo)水裂縫帶高度預(yù)計 受開采影響，煤層頂板覆巖導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度的大小直接關(guān)系著水體下采煤工作的安全，根據(jù)多年來對覆巖導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度的研究，通常認為煤層頂板巖層受采

26、動影響后覆巖連續(xù)性遭到兩個方向的破壞：一是在層面方向上產(chǎn)生離層破壞，二是在垂直方向上由于受剪切及層向拉力的作用，形成垂直的覆巖破壞帶。根據(jù)《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》以及參考棗莊、滕州部分礦井的現(xiàn)有資料，導(dǎo)水裂縫帶高度可按表（6）計算： 導(dǎo)水裂縫帶高度計算公式表（6） 巖性 計算公式之一(m) 計算公式之二（m） 堅硬 H導(dǎo)=[100∑M/（1.2∑M+2.0）] 8.9 H導(dǎo)=30 +10 中硬 H導(dǎo)=[100∑M/（1.6∑M+3.6）] 5.6 H導(dǎo)=20+10 軟弱 H導(dǎo)=[100∑M/（3.1∑M+5.0）] 4.0 H導(dǎo)= 10

27、+5 極軟弱 H導(dǎo)=[100∑M/（5.0∑M+8.0）] 3.0 3煤平均采厚按4.4m計算，山東裕隆集團唐陽煤礦地層為中硬偏向于堅硬，由上述公式計算的覆巖采動破壞的導(dǎo)水裂縫帶高度為： Hd=35─70m 因此，在設(shè)計觀測孔時，主要對覆巖采動破壞高度在35m─70m范圍內(nèi)的覆巖破壞情況進行控制研究，同時，為防止出現(xiàn)裂高過大等異常情況，適當(dāng)加大鉆孔深度。 因此，觀測鉆孔必須超過這個高度，至少延長5m孔段的深度，以便測出一定的長度的不漏水孔段，作為確定裂縫帶頂界的依據(jù)。 煤層開采將引起巖體原始應(yīng)力場發(fā)生變化，隨著將導(dǎo)致覆巖發(fā)生變形、位移、冒落及開裂破壞。由于煤層開采是逐

28、步進行的，所以覆巖破壞帶發(fā)生和發(fā)展也必然是逐步完成的，即導(dǎo)水裂縫帶發(fā)生和發(fā)展與回采工作面的位置變化必然有著直接聯(lián)系。特殊開采的研究和實踐表明。覆巖的導(dǎo)水裂縫帶是在工作面后方的一定范圍內(nèi)發(fā)生與生成的，并在巖層變形與移動的劇烈活動期內(nèi)很快發(fā)展到最大值。而后，則隨著巖層變形與移動的終止，導(dǎo)水裂縫帶最大高度都將開始出現(xiàn)不同程度的降低。 據(jù)煤科院北京開采所研究資料認為，“在正常的采煤地質(zhì)條件下，冒裂帶發(fā)展到最大高度的時間一般在回采以后20天～2個月”。 2.3觀測工程布置與鉆孔施工技術(shù)要求 2.3.1觀測剖面布置 鉆窩位置選在沒有斷層、頂板巖層穩(wěn)固的地方，重點考慮采后觀測的可行性，其次要考慮

29、鉆孔開工（鉆窩）圍巖的完整性，以便于巷道硐室的維護和觀測孔口的完整，還應(yīng)考慮高壓水源、高壓風(fēng)源通風(fēng)行人的方便及安全因素。在鉆窩內(nèi)布置采前、采后觀測鉆孔。 134綜放工作面開采3煤，平均采厚4.4m，平均埋深522m，工作面傾向長160.2m，工作面走向長600m，134綜放工作面位于一采區(qū)東南部， DF5斷層以北，辛莊斷層以西南，DF4-1斷層以東北,132采空區(qū)以東南，該工作面以淺與132采空區(qū)最近距離約55m（該范圍為未采區(qū)），該工作面以深為未采區(qū)。 134綜放工作面兩帶探測鉆窩位于134綜放軌道順槽，鉆窩距134工作面停采線為10.8m，該面于2010年5月6日停采。采前孔觀測時間為

30、2010年7月15日，采后孔觀測時間為2010年7月16日～17日，鉆孔布置剖面如圖（7）所示，鉆孔布置平面如圖（8）所示。 鉆孔布置剖面圖（7） 鉆孔布置平面圖（8） 2.3.2觀測鉆孔的設(shè)計與施工 本次觀測站鉆窩布置在停采線一側(cè)，采前孔觀測于2010年7月15日完成。三個鉆孔向采空區(qū)方向施工深度為90m，傾角分別為55，55與60。鉆孔的終端在134工作面上覆巖體5.2m的粉砂巖內(nèi)。采后孔觀測于2010年7月16日～17日完成。 為了達到預(yù)期的試驗研究目的，獲取較為準(zhǔn)確的可靠的觀測數(shù)據(jù)。根據(jù)測量目的和要求，施工了1個采前鉆孔，采前鉆孔用于觀測未受采動影響的煤層覆巖巖層

31、的原始裂隙狀態(tài)，觀測數(shù)據(jù)用于采后觀測對比的基礎(chǔ)，同時施工了2個采后孔。依據(jù)上述設(shè)計，鉆孔施工要素如表（7）所示。 鉆孔施工要素表（7） 孔號 名稱 孔徑 mm 方位 仰角 孔深m 完成時間 1# 采前孔 75 227 55 90 未受采動影響 2# 采后孔 75 82 55 90 采后69天 3# 采后孔 75 74 60 90 采后70天 本次觀測是在井下停采線附近施工三個鉆孔，分別進行采前孔、采后孔觀測。 說明：報告中命名的“采前孔”是指沒有受到采動影響的觀測鉆孔，“采后孔”是指受采動影響的觀測鉆孔。 2.4觀測工程

32、的實施 2.4.1井下仰上孔的施工 （1）施工時間 鉆窩對應(yīng)的134綜放工作面停采時間為2010年5月6日，山東裕隆集團唐陽煤礦根據(jù)“3煤開采頂板導(dǎo)水裂縫帶高度發(fā)育時間為采后20天～2月的規(guī)律”，決定在2010年6月20日開始打鉆，施工三個鉆孔，于2010年7月15日至17日完成觀測工作。 （2）鉆孔結(jié)構(gòu)觀測孔75mm。孔深按設(shè)計值90m施工。 2.4.2井下仰上孔分段注水觀測 （1）觀測時間 2010年7月15日完成采前孔觀測，2010年7月16日至17日完成采后孔觀測。 （2）觀測次數(shù) 采前觀測1次，采后觀測1次。 （3）觀測方式 按上行方式觀測。觀測段1.12m，從

33、孔口32.48m處直到孔底87.36m處。 （4）觀測前的準(zhǔn)備工作 在全部鉆孔施工完成后，再進行觀測，觀測前的準(zhǔn)備工作如下： 1、觀測的高壓水源利用鉆機水源管路不必另設(shè)，還需將高壓風(fēng)源管路接至觀測站。 2、觀測站應(yīng)事先挖好排水溝，勿使站內(nèi)積水，影響工作。 3、打好鉆孔后，鉆機不得撤走，用于鉆機推送分段注水觀測探管。 4、有條件時，設(shè)置燈光，以利工作。 2.4.3井下觀測程序 （1）管路連接 1、將高壓水源與注水觀測儀器進水端用管路連通，連接處捆扎鐵絲，以防滑脫。 2、將注水觀測儀器出水端用膠管與鉆機水龍頭相連，連接處捆扎鐵絲。 3、將高壓風(fēng)源與注氣觀測儀器用管路連通，連接

34、處捆扎鐵絲，以防滑脫。 4、將注氣觀測儀器用膠管與雙端堵水器底部相連，連接處捆扎鐵絲。 5、將雙端堵水器安放到鉆機上，雙端堵水器的底部與鉆桿相連，并使雙端堵水器與鉆桿間的接頭對準(zhǔn)觀測孔口。 （2）觀測儀器密封性檢查 1、開動鉆機將雙端堵水器雙端堵水器徐徐送入鉆孔0─1m段，以雙端堵水器與鉆桿間的接頭正處在孔口為準(zhǔn)。 2、操縱注氣觀測儀器，打開注氣堵孔調(diào)壓閥，徐徐打開高壓氣源管路閥門至適當(dāng)程度，注視調(diào)壓壓力表緩慢關(guān)小調(diào)壓閥門，使壓力緩緩升高到0.3Mpa，使雙端堵水器雙端膠囊起脹，將孔段兩端緊密封堵。關(guān)閉堵孔操作臺中間的進氣閥門，觀察壓力表指標(biāo)是否下降。若該壓力有下降趨勢，表面系統(tǒng)有泄

35、漏之處，應(yīng)加以檢查排除。 3、操縱注水觀測儀器，打開注水閥門，徐徐開啟高壓水源管路閥門至適當(dāng)程度，注視調(diào)壓壓力表，緩慢關(guān)小調(diào)壓閥門，使壓力升至P=ρgh＋0.1Mpa，檢查注水系統(tǒng)各管路接頭有無漏水之處，若有漏水之處應(yīng)加以排除。 4、檢查完畢后，打開堵孔調(diào)壓閥，打開注水調(diào)壓閥。 （3）鉆孔分段封堵與漏水量觀測 1、分段注氣堵孔：操縱注氣觀測儀器，慢慢調(diào)整風(fēng)源堵孔調(diào)壓閥。使封孔壓力達到0.3Mpa，雙端堵水器雙端膠囊起脹，完成孔段封堵。 2、注水調(diào)壓：操縱注水觀測儀器，慢慢調(diào)整注水調(diào)壓閥，使注水壓力達到規(guī)定的數(shù)值（P=ρgh＋0.1Mpa）。規(guī)定數(shù)值為高程靜壓再加0.1Mpa。高程靜壓

36、注水操作臺至雙端堵水器所在孔段高度的高程靜水壓力，每次注水觀測完畢后，即可測得此值。 3、漏水量觀測：注視流量水表，待孔段水滿，流量穩(wěn)定下來后，用秒表計時，觀測水表一分鐘內(nèi)的流量值，記入手冊。 4、解除封孔：操縱注氣觀測儀器，打開注氣堵孔調(diào)壓閥，雙端堵水器孔內(nèi)膠囊卸壓收縮，孔段貯水泄出。 5、高程靜壓觀測：關(guān)閉注水觀測儀器上的注水閥門，打開調(diào)壓閥，觀測雙端堵水器所在高度上鉆桿內(nèi)水柱的靜水壓力值，記入手冊。此靜壓值可用以校正鉆孔孔斜，又可作注水壓力的基值。 6、推移雙端堵水器：開動鉆機，將雙端堵水器上推一個鉆桿的距離，同時續(xù)接鉆桿。 重復(fù)1—6的步驟，繼續(xù)進行堵孔注水觀測，一直測至孔底

37、。在觀測中，應(yīng)注意檢查堵孔、注水兩個系統(tǒng)是否密封，發(fā)現(xiàn)問題及時排除。在注水時，如發(fā)現(xiàn)孔口向外淋水或泄水，或有其他現(xiàn)象，應(yīng)及時記入手冊表格中的備忘欄。 （4）觀測中注意問題 1、雙端堵水器通過底端接頭與鉆桿出水端連通，鉆桿接頭處用棉紗纏繞密封。 2、注氣觀測儀器與注水觀測儀器遠離鉆機出水端，以免濺水干擾。 3、每一個鉆桿，用細鐵絲將堵孔8mm增強管捆扎在鉆桿上，以防打絞。 4、調(diào)水壓與氣壓時，不要調(diào)壓過大，損壞壓力表。 5、觀測完畢，鉆機退出鉆桿時不要過快，以防通氣的8mm膠管在鉆孔內(nèi)打結(jié)，使鉆桿退出困難，雙端堵水器損壞或滯留在鉆孔內(nèi)。 采前55鉆孔注水漏失量測量表(1)

38、 α=55 觀測時間：2010-7-15 根數(shù) 斜距（m） 垂高（m） 高程靜壓（Mpa） 注水壓力（Mpa） 流量（L/min） 29 32.48 26.60 0.266 0.366 2.50 30 33.60 27.51 0.275 0.375 2.40 31 34.72 28.43 0.284 0.384 2.20 32 35.84 29.35 0.293 0.393 2.30 33 36.96

39、 30.27 0.303 0.403 2.05 34 38.08 31.18 0.312 0.412 2.20 35 39.20 32.10 0.321 0.421 1.95 36 40.32 33.02 0.330 0.430 2.10 37 41.44 33.93 0.339 0.439 2.40 38 42.56 34.85 0.349 0.449 2.20 39 43.68 35.77 0.358 0.458 2.00 40 44.80

40、 36.69 0.367 0.467 1.90 41 45.92 37.60 0.376 0.476 2.05 42 47.04 38.52 0.385 0.485 2.10 43 48.16 39.44 0.394 0.494 1.95 44 49.28 40.35 0.404 0.504 1.80 45 50.40 41.27 0.413 0.513 2.20 46 51.52 42.19 0.422 0.522 1.90 47 52.6

41、4 43.11 0.431 0.531 2.10 48 53.76 44.02 0.440 0.540 1.85 49 54.88 44.94 0.449 0.549 2.20 50 56.00 45.86 0.459 0.559 2.00 51 57.12 46.77 0.468 0.568 2.65 52 58.24 47.69 0.477 0.577 2.80 53 59.36 48.61 0.486 0.586 2.50 54 60.

42、48 49.53 0.495 0.595 2.30 55 61.60 50.44 0.504 0.604 2.00 56 62.72 51.36 0.514 0.614 2.10 57 63.84 52.28 0.523 0.623 2.45 58 64.96 53.19 0.532 0.632 2.20 59 66.08 54.11 0.541 0.641 1.60 60 67.20 55.03 0.550 0.650 1.85 61 68

43、.32 55.95 0.559 0.659 2.10 62 69.44 56.86 0.569 0.669 1.80 63 70.56 57.78 0.578 0.678 1.75 64 71.68 58.70 0.587 0.687 2.20 65 72.80 59.61 0.596 0.696 2.10 66 73.92 60.53 0.605 0.705 2.20 67 75.04 61.45 0.614 0.714 2.05 68 7

44、6.16 62.37 0.624 0.724 1.95 69 77.28 63.28 0.633 0.733 2.00 70 78.40 64.20 0.642 0.742 1.80 71 79.52 65.12 0.651 0.751 2.00 72 80.64 66.03 0.660 0.760 1.90 73 81.76 66.95 0.670 0.770 2.00 74 82.88 67.87 0.679 0.779 2.10 75

45、84.00 68.79 0.688 0.788 2.40 76 85.12 69.70 0.697 0.797 2.00 77 86.24 70.62 0.706 0.806 1.95 78 87.36 71.54 0.715 0.815 2.00 采后55鉆孔注水漏失量測量表(2) α=55 觀測時間：2010-7-17 根數(shù) 斜距（m） 垂高（m） 高程靜壓（Mpa

46、） 注水壓力（Mpa） 流量（L/min） 29 32.48 26.60 0.266 0.37 4.20 30 33.60 27.51 0.275 0.38 3.90 31 34.72 28.43 0.284 0.38 4.30 32 35.84 29.35 0.293 0.39 5.00 33 36.96 30.27 0.303 0.40 5.70 34 38.08 31.18 0.312 0.41 6.20 35 39.20 32.10 0.

47、321 0.42 5.60 36 40.32 33.02 0.330 0.43 6.20 37 41.44 33.93 0.339 0.44 5.80 38 42.56 34.85 0.349 0.45 5.40 39 43.68 35.77 0.358 0.46 5.50 40 44.80 36.69 0.367 0.47 5.75 41 45.92 37.60 0.376 0.48 5.90 42 47.04 38.52 0.385

48、0.49 6.15 43 48.16 39.44 0.394 0.49 6.30 44 49.28 40.35 0.404 0.50 6.20 45 50.40 41.27 0.413 0.51 6.50 46 51.52 42.19 0.422 0.52 6.80 47 52.64 43.11 0.431 0.53 7.20 48 53.76 44.02 0.440 0.54 7.90 49 54.88 44.94 0.449 0.55

49、 8.50 50 56.00 45.86 0.459 0.56 8.90 51 57.12 46.77 0.468 0.57 9.20 52 58.24 47.69 0.477 0.58 8.80 53 59.36 48.61 0.486 0.59 9.70 54 60.48 49.53 0.495 0.60 10.50 55 61.60 50.44 0.504 0.60 10.30 56 62.72 51.36 0.514 0.61 10.

50、90 57 63.84 52.28 0.523 0.62 11.20 58 64.96 53.19 0.532 0.63 10.90 59 66.08 54.11 0.541 0.64 11.00 60 67.20 55.03 0.550 0.65 10.20 61 68.32 55.95 0.559 0.66 9.80 62 69.44 56.86 0.569 0.67 8.60 63 70.56 57.78 0.578 0.68 7.80

51、 64 71.68 58.70 0.587 0.69 5.20 65 72.80 59.61 0.596 0.70 5.40 66 73.92 60.53 0.605 0.71 4.80 67 75.04 61.45 0.614 0.71 3.90 68 76.16 62.37 0.624 0.72 3.10 69 77.28 63.28 0.633 0.73 2.20 70 78.40 64.20 0.642 0.74 2.30 71

52、 79.52 65.12 0.651 0.75 2.10 72 80.64 66.03 0.660 0.76 2.00 73 81.76 66.95 0.670 0.77 1.90 74 82.88 67.87 0.679 0.78 2.00 75 84.00 68.79 0.688 0.79 2.05 76 85.12 69.70 0.697 0.80 2.10 77 86.24 70.62 0.706 0.81 2.00 78 87.36

53、 71.54 0.715 0.82 1.90 采后60鉆孔注水漏失量測量表(3) α=60 觀測時間：2010-7-16 根數(shù) 斜距（m） 垂高（m） 高程靜壓（Mpa） 注水壓力（Mpa） 流量（L/min） 29 32.48 28.12 0.281 0.381 4.00 30 33.60 29.09 0.291 0.391 4.40 31 34.72 30.06 0.301 0.401

54、4.20 32 35.84 31.03 0.310 0.410 4.60 33 36.96 32.00 0.320 0.420 4.40 34 38.08 32.97 0.330 0.430 4.80 35 39.20 33.94 0.339 0.439 5.20 36 40.32 34.91 0.349 0.449 4.90 37 41.44 35.88 0.359 0.459 5.10 38 42.56 36.85 0.368 0.468

55、 5.40 39 43.68 37.82 0.378 0.478 5.60 40 44.80 38.79 0.388 0.488 5.90 41 45.92 39.76 0.398 0.498 6.20 42 47.04 40.73 0.407 0.507 5.80 43 48.16 41.69 0.417 0.517 6.10 44 49.28 42.66 0.427 0.527 6.20 45 50.40 43.63 0.436 0.536

56、 5.80 46 51.52 44.60 0.446 0.546 5.30 47 52.64 45.57 0.456 0.556 4.90 48 53.76 46.54 0.465 0.565 4.60 49 54.88 47.51 0.475 0.575 4.20 50 56.00 48.48 0.485 0.585 5.60 51 57.12 49.45 0.495 0.595 6.10 52 58.24 50.42 0.504 0.604

57、 7.60 53 59.36 51.39 0.514 0.614 8.20 54 60.48 52.36 0.524 0.624 8.60 55 61.60 53.33 0.533 0.633 8.40 56 62.72 54.30 0.543 0.643 7.90 57 63.84 55.27 0.553 0.653 8.20 58 64.96 56.24 0.562 0.662 8.40 59 66.08 57.21 0.572 0.67

58、2 8.20 60 67.20 58.18 0.582 0.682 7.60 61 68.32 59.15 0.591 0.691 6.50 62 69.44 60.12 0.601 0.701 4.80 63 70.56 61.09 0.611 0.711 3.50 64 71.68 62.06 0.621 0.721 2.40 65 72.80 63.03 0.630 0.730 2.90 66 73.92 64.00 0.640 0.7

59、40 2.60 67 75.04 64.97 0.650 0.750 2.10 68 76.16 65.94 0.659 0.759 2.00 69 77.28 66.91 0.669 0.769 2.10 70 78.40 67.88 0.679 0.779 2.20 71 79.52 68.85 0.688 0.788 2.10 72 80.64 69.81 0.698 0.798 2.00 73 81.76 70.78 0.708 0.

60、808 1.90 74 82.88 71.75 0.718 0.818 2.20 75 84.00 72.72 0.727 0.827 1.80 76 85.12 73.69 0.737 0.837 2.30 77 86.24 74.66 0.747 0.847 2.10 78 87.36 75.63 0.756 0.856 2.00 采前55゜漏失量示意圖（1） 采后55゜漏失量示意圖（2） 采后60゜漏失量示意圖（3） 采前、后55゜漏失量對比示意

61、圖(4) 采前55゜、采后60゜漏失量對比示意圖（5） 27 2.5探測結(jié)果分析 2.5.1探測數(shù)據(jù) 三個鉆孔的觀測數(shù)據(jù)如表（1）、表（2）、表（3）所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，畫出其采前、采后注水漏失量變化情況如圖(1)、圖(2)、 圖(3)、 圖(4)、圖(5)所示。 2.5.2探測結(jié)果分析 （1）采前孔觀測數(shù)據(jù)分析 由鉆孔采前觀測數(shù)據(jù)表（1），及圖（2）可見：采前鉆孔未受任何采動影響，數(shù)據(jù)有所起伏，主要是因為唐陽煤礦3煤上覆巖體砂巖層較多，占的比例為58.6%,泥巖占的比例為34.2%。從探測結(jié)果來看，泥巖段注水漏失量較小，并且各段泥巖漏失量基本一致。而在砂

62、巖段，注水漏失量明顯比泥巖段大。 從上面的注水漏失量觀測示意圖中可以看出，在鉆孔淺部32m以內(nèi)的區(qū)段沒有測試，考慮到測試的目的，觀測主要集中在鉆孔中部與深部，以便探測出裂縫帶發(fā)育的高度，因此實際測試是從32.48m處開始的。由采前孔觀測數(shù)據(jù)可見：在測定鉆孔范圍內(nèi)不同的巖石漏水量不同，測得漏水量二維曲線也是高低起伏，規(guī)律性較強，沒有異?，F(xiàn)象發(fā)生。即整個孔段均有大小不等的漏失量，同時也表明采前鉆孔揭露到的上部巖層具有相對完整性，裂隙不發(fā)育。 （2）采后孔觀測數(shù)據(jù)分析 對于采后孔資料進行了觀測實驗，根據(jù)分段注水漏失量觀測成果（圖（2）、（3）），可以看出：整個孔段均有大小不等的漏失量，這說明鉆

63、孔所處位置的頂板巖層在一定深度已經(jīng)受到開采活動的影響而遭到破壞，這可以從鉆孔不同深度不同大小的注水漏失量可以看出。從淺部到中部（垂高32-58m）孔段的注水量均明顯增加，再往鉆孔深部，孔段的注水量增加變緩，直至其漏失量與采前孔基本一致。由于本次觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，對準(zhǔn)確地確定導(dǎo)水裂縫帶高度起到較大作用。本次觀測數(shù)據(jù)變化平穩(wěn)，無異常數(shù)據(jù)。 通過采后孔的注水漏失量與采前孔的注水漏失量的注水漏失量相比發(fā)現(xiàn)，55采后鉆孔垂直深度64.2m位置為導(dǎo)水裂縫帶高度發(fā)育位置, 再往鉆孔深部，而在其上部的巖層，與采前孔相對比，其漏失量段基本一致；60采后鉆孔垂直深度65m位置為導(dǎo)水裂縫帶高度發(fā)育位置，其余位置鉆

64、孔漏失量與采前孔觀測的漏失量基本上一致。 結(jié)合鉆孔柱狀，兩個鉆孔可以看出裂縫帶發(fā)育至煤層頂板垂深59.85m的厚度為5.6m細粉砂巖。從測試數(shù)據(jù)看，這層厚度5.6m的細粉砂巖，基本上完全破壞，或者說整個巖層形成連通裂縫，裂縫帶發(fā)育沒有觸及其上部的泥巖。 兩個采后孔對比采前孔注水漏失量觀測成果，從圖上可以看出，取兩個采后孔反映出的導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度最大者為65，為134綜放工作面導(dǎo)水裂縫帶高度。 134綜放工作面的采厚為4.4m，裂采比為：654.4=14.8。 山東裕隆集團唐陽煤礦3煤開采導(dǎo)水裂縫帶高度的預(yù)計公式近似為： H裂=14.8M 式中：M──開采厚度。 綜合采后孔、采

65、前孔的觀測資料，可以得出134綜放工作面采動后最大導(dǎo)水裂縫帶高度為65m，按照實際采高4.4m計算，裂采比為14.8。 2.5.3山東部分煤礦不同開采方法實測導(dǎo)水裂縫帶高度統(tǒng)計 經(jīng)過對山東部分煤礦的實測最大導(dǎo)水裂縫帶高度成果統(tǒng)計，得到不同開采方法覆巖導(dǎo)水裂縫帶高度統(tǒng)計表（1）： 不同開采方法覆巖導(dǎo)水裂縫帶高度統(tǒng)計表（1） 煤礦 工作面 煤層類 別 頂板巖 性 開采方 法 平均采高（m） 開采速度（m/d） 最大裂縫帶高度（m） 裂 采 比 崔莊礦 厚 硬~軟 綜放 5.0 60 12 魯西礦 中厚 硬~軟 機槭化開采 2.

66、3 34.73 15.1 興隆莊 2306 厚 硬~軟 分層開采 上 2.8 40.43 14.41 中 2.6 40.34 16.7 下 2.8 40.34 14.41 2302 厚 硬~軟 分層開采 上 2.6 40.45 15.56 中 2.7 41.5 15.3 下 2.8 40.27 14.38 厚 硬~軟 綜放 6.36 68.5~72.9 10.8~11.46 鮑店 1303 厚 硬~硬 綜放 8.7 71.0 8.16 楊村 3701 厚 硬~硬 炮采 2.1 23.0 10.95 2601 1.2 14 11.67 濟二 1301 厚 硬~硬 綜放 5.2 54.5 10.48 濟三 1301 厚 硬~軟 綜放 6.3 4.33 68.6 10.89 南屯 6310 厚 綜放 5.75 7