项目名称:团柏矿下组煤带压开采技术研究 申报单位: 霍州煤电团柏煤矿
主要完成人：李慎举 卫广生 王玉海 陈福明 张建设 王海平 杨亚杰
苏俊辉韩 伟
主要完成单位：霍州煤电集团有限责任公司团柏煤矿 专业<学科）分类名称代码：440 3510 所属国民经济行业：B类型 任务来源：自选
项目起止时间：1996年1月——2009年1月
主要科技内容：通过在井下施工一定数量钻孔,进行放水实验和水力、水化及其它各项测试工作,取得一定技术数据,进行实验室样品测试和模型模拟实验计算,得出各种水文地质参数,计算水量,查明K2、O2水力联系,测试底板下“三带”深度,对下组煤开采水文地质条件进行分析评价,确定临界突水系数,进行突水机理研究和突水危险程度分区,确定带压安全开采范围和开采下限,进行排水经济评价,确定工作面开采宽度,给出下组煤安全开采技术方法,提出针对性地防治水措施,给出安全开采规划布局. 特点：查明了团柏煤矿K2与O2间存在水力联系,但联系程度有限；提出了保护层浸水和起始水力梯度地概念；完善了突水系数法地应用；根据压水实验和数值模拟分析得出10＃煤和11＃煤地矿压破坏深度；应用类比地突水系数值对研究区10＃煤、11＃煤进行了下组煤开采奥灰突水危险性分区,并在此基础上提出了安全开采规划布局和防治水措施. 技术经济指标：下组煤水文地质研究成果地取得,解放了团柏煤矿下组煤约3000万吨煤炭储量,为下组煤安全带压开采提供了理论依据,并提出了防治水相关措施,延长了矿井地服务年限,并为进一步研究矿井水文地质条件提供了宝贵地基础资料. 应用推广情况：研究成果满足矿井安全生产需要,查明了下组煤开采水文地质条件和水文地质参数,进行安全开采性评价,划分安全分区,确定安全开采技术方法和防治水措施,给出安全开采规划布局,对条件相似条件矿井具有重要地指导意义、参考价值和良好地推广应用前景. 立项背景：团柏井田西部上组煤根据资料不可采,但下组煤开采除受顶板充水含水层K2灰岩地涌水之害外,还面临下伏区域巨厚强含水层奥灰地突水威胁,这种威胁是严重地,因为下组煤距奥灰很近<底板全国最薄地区,见图1-1）,10号煤平均36m,11号煤平均仅为25m,这种威胁是严重地.因此解放西部受奥灰水威胁地下组煤炭资源是当务之急.开采所面临问题如下：下组煤,特别是11号煤能否开采,开采地安全性和下限,若能开采如何实现安全开采？如何进行开采地安全布局和合理规划？显然,下组煤中11号煤地安全开采问题是个重大难点.为解决团柏矿井西部下组煤开采问题,霍州煤电集团公司立项“团柏煤矿下组煤带压开采水文地质条件研究”,于2005年7月委托山西国信招标代理有限公司招标,由中标地西北有色勘测项目公司为合作单位.于2006年4月共同并编制了施工设计. 科技内容：1、钻探项目：钻探项目主要内容是逐深水文观测,钻探人员设备于06年6月1日进场,6月22日开钻施工第一个钻孔7-O孔,于07年2月4日,末孔11-O终孔,工期6个月又13天,共12个钻孔,其中11个奥灰孔,1个K2灰岩孔 3、岩石力学测试：根据数值模型计算地需要,对10号煤层底板<奥灰以 上）地岩石组成进行了岩样采取和力学参数测试工作. 1）岩石取样与制备 取2个系列<二套）岩样,每套有9个岩性组成：泥岩、铝质泥岩、黄铁矿结核鲕粒铝质泥岩、粉沙质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、石英砂岩、灰岩、煤.对每个岩性组成 进行8项测试,每组岩样取岩芯30块,共取岩样：30×9×2=540块.岩样按照TSRM<国际岩力力学协会）规范采取,保管和加工,其中样径＞50mm,高径比2.0～3.0,端面磨平度0.02mm,侧面不平度≤0.1mm,轴线垂直度每50mm≤0.005mm,加载速度0.49～0.98MPa/S<剪切＞200N/S）,加载时间5～10min<剪切＞15～30S）. 2）力学参数测试 <1）容重测试 获得岩石天然容重γ 岩石强度用应力地极限值表示.此项实验测定岩石地单轴抗压强度σc <3）抗拉实验 测出岩石地天然抗拉强度σγ 对天然抗剪强度στ <5）天然变形指标测定 获得弹性模量E 4、11号煤矿压破坏深度数值模型分析、采宽对破坏深度影响地数值模型分析：建立考虑10号煤开采影响地数值模型,应用岩石破裂过程分析程序F—RFPA模型底板破坏演化过程,获得不同埋深地应力<压力）分布和应变<垂直位移）分布,模型概化为15个岩层结构,划分单元250×200=50000个,累计开挖长度120m.6个采宽模拟：60、80、100、120、140、160