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北徐楼煤矿16煤底板带压开采的安全性分析

北徐楼煤矿自1999年试生产以来，动用的16煤集中在一采区、二采区、三采区，目前一采区回采完毕，二采区正在开采，三采区考虑到今后村庄搬迁，已停止开采。

北徐楼煤矿开采的16煤，位于太原组下部、直接顶板为十下灰，厚度2.80～7.08m，平均4.73m。煤层厚度0.42～1.37m，平均1.00m。下与17煤层间距4.84～12.62m，平均6.06m，下与奥灰间距41.97～73.30m，平均59.08m，奥灰静止水位按2003年9月1号孔水位标高为-73.68m，则正常状况下在回采标高-854.88m以下的16煤层时，将会受到奥灰水的严峻威逼。按临界突水系数值取1.0，底板采动破坏深度取7m，计算求得开采16煤层的平安水头为520.80m，正常状况下在回采标高-594.48m以下的16煤层时，将会受到奥灰水的威逼。而北徐楼煤矿16煤埋藏深度在在-280530m。因此开采16煤层时不会受到奥灰水德威逼。

一、地质构造对底板水的影响分析

北徐楼井田位于滕县背斜北翼的中西部，总体为一由北徐楼断层与大刘庄断层组成的近NE向的地垒构造。总体构造形态为大致以35勘探线为轴的宽缓背斜构造，西翼地层向NW倾斜、东翼地层向东倾斜。西部发育有宽缓褶曲。生产巷道揭露证明，井田内中、东部采区落差大于10m的断层不发育，一般多为落差小于5m的小断层。西部采区(39线以西奎子断层的上盘)落差大于10m的断层较发育。井田内由东至西，断层越来越多。井田内共发育落差20m的断层29条，其中：落差100m的断层4条、100m＞落差50的断层4条、50m＞落差30的断层16条、30m＞落差20的断层5条。这些断层对工作面底板水的影响较大，是工作面出水的通道。

矿井已开采16煤层多年，含水层多已充分揭露或波及，涌水量已基本趋于稳定。顶板十下灰涌水量一般在10m3/h，在施工21605运输顺槽时，遇到顶板十下灰涌水量达到,30m3/h，主要是此区域灰岩裂隙发育，小断层发育的缘由。回采工作面底板没有发生过出水，主要是顶板跨落时，十下灰岩水进入工作面，一般在10-15m3/h，断层发育地段，顶板水较大。

二、16煤层底板奥灰含水层的探测

16煤层在二采区进行了两次奥灰水抽放水试验（2003年1月份进行井下放水试验一次，2004年9月份进行地面抽水试验一次），四采区进行了一次奥灰水放水试验（2006年5月份进行井下放水试验一次，施工钻孔3个），依据三次抽放水试验结果可得出如下结论：

奥灰含水层与16煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值，正常状况下，奥灰水对开采16、17煤开采无影响，奥灰水静止水位分别为-75.8m（2003年1月份）、-73.8m（2004年9月份）、-129.5m、-99.7m（2006年5月份）。

三、16煤层底板隔水层状况分析

16煤层至奥灰间泥岩、铁铝质泥岩隔水岩组厚度41.97～73.30m，平均59.08m。其间主要由泥岩、铁铝质泥岩、粉砂岩、细砂岩及3层薄层石灰岩所组成。钻探取芯岩芯完整，裂隙不发育，无漏水层位。加权平均抗拉强度为26.22kg/cm2，加权平均容重为2.72g/cm3，正常状况下在回采标高-594.48m以上的16煤层时，不会受到奥灰突水威逼，但由于断层错动，局部可形成侧向补给条件或因岩溶陷落柱形成奥灰水垂向上升通道，使奥灰与十四灰、十二灰，甚至十下灰产生水力联系。因此，为确保16煤层的平安开采，今后应加强对煤系底部岩层岩性、厚度的探测分析，查明断层、裂隙向深部的延长发育状况，查明岩溶陷落柱的发育分布状况及其导水性特征，对预防断层四周及裂隙密集带、隔水层较薄区或陷落柱四周发生奥灰突水，具有特别重要的实际意义。

四、16煤层底板奥灰突水性评价

（1）依据我矿《精查地质报告》及《生产矿井地质报告》供应资料，对开采煤16有威逼的奥灰含水层。单位涌水量为0.111l/sm，静止水位标高+6.99m，上距煤16平均65m左右。本段地层的加权平均抗拉强度为26.22kg/cm2，加权平均容重为2.73，依据公式计算：－300水平和－500水平的底板平安厚度分别为22.1m和36.03m，正常状况下不会对开采煤16有威逼，但局部地段由于断层或裂隙使十二灰、十四灰及奥灰成为一个统一的含水层组，近而对开采煤16产生威逼。

由于十二灰、十四灰水无抽水试验资料，奥灰水抽水试验资料较早，我矿于2003、2004、2006年初对此三含水层进行了三次抽放水试验，结果表明：十二灰基本不含水，十四灰静止水位－126.6m，奥灰静止水位－75.8m，单位涌水量0.013L/s.m，经计算，目前二、三采区开采煤16均不受奥灰水威逼。

（2）煤16下限计算

对开采16煤有威