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导水裂隙带高度计算应用
解钢锋
中煤科工集团西安研究院有限公司 陕西 西安 710054
【摘 要】: 在环境影响评价工作中对新建煤矿确定导水裂隙带高度的方法主要有经验公式法和类比分析法,近年来随着科学技术的发展,采煤方法工艺的提升,很多经验公式法已经不适用于大型煤矿导水裂隙高度计算,本文结合目前国内主要大型煤矿的开采方法、煤层厚度等参数论述类比分析法对新建煤矿导水裂隙带的确定的指导意义.
【关键词】: 导水裂隙带；类比分析；经验公式
1.引言
矿井煤层开采使上覆岩层发生破坏和位移,产生冒落带、裂隙带和弯曲带, 即俗称“三带”,其中导水裂隙带的高度包括冒落带和裂隙带的高度, 俗称“两带”. 环境影响评价工作中确定导水裂隙带高度主要是为了保护煤层上方具有供水意义的含水层不被导通,从而保护井田内居民饮用水安全,因此,“两带”高度的确定, 对保护居民饮用水含水层具有十分重要的作用.目前, 环境影响评价工作中对新建煤矿确定导水裂隙带高度的方法主要有经验公式法和类比分析法.其中经验公式计算法主要是利用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的经验公式计算得出导水裂隙带高度；类比分析法主要是根据新建煤矿所在矿区的其它开采煤矿的采煤经验, 获得裂采比进行类比计算（导水裂隙带是煤层采厚的几倍计）.
2.经验公式
国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》一书中, 煤层覆岩内坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时,厚煤层分层开采冒落带高度计算公式见表1,导水裂隙带最大高度见表2.
表1 和表2 计算公式概念明确, 简单易求, 但公式的应用范围为：单层开采厚1 ～ 3m,累计采厚不超过15m.而近年来随着科学技术的发展,采煤方法工艺的不断提升,煤矿开采规模的不断提升,这些经验公式已经不适用于大型煤矿机械化开采的导水裂隙高度计算.
3.类比分析法
类比分析法是利用与拟建项目类型相同的现有项目的实测数据进行预测分析的方法,是环评工作中预测分析常用的方法,也是定量结果较为准确的方法；该方法在评价工作等级较高、又有可资参考的相同的或相似的现有工程时,应采用此法.采用此法时,应充分注意分析对象与类比对象之间的相似.对煤矿项目类比对象必须是同一规划矿区,其地质条件、水文条件、采煤工艺等大致相同, 而且该煤矿已进行导水裂隙发育高度观测,并有观测成果；依据该观测成果对矿区内新建煤矿的导水裂隙带发育高度进行类比计算,其计算结果对环评阶段预测有一定的参考价值, 计算结果相对较为准确.
4.实例验证
神府矿区某特大型矿井厚煤层以为大采高综采为主,分层综采为辅的方式开采,中厚～厚煤层采用一次采全高综采；井田内地层由老至新依次有：三叠系上统永坪组,侏罗系中统延安组、直罗组,新生界第三系红土及第四系中更新统离石组、上更新统马兰组、全新统风积沙及冲积层；区内含煤地层为侏罗系中统延安组,煤层上覆岩性为中硬.
原环评编制时,导水裂隙带高度计算选用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中推荐的中硬岩性经验公式进行了预测.实际开采过程中矿井对导水裂隙观测进行了实测,实际裂采比为煤厚的28 倍.原环评导水裂隙带高度预测与实际结果对比见表3.
经对比分析可知,采煤导水裂隙带发育高度核算结果是原环评文件预测结果2.2 ～ 2.4 倍,采高越大,倍数也越大,侧面印证了《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中经验公式已不适应大采高煤矿开采的导水裂隙带预测.
5.结论
本文分别应用经验公式及类比分析法计算了某大型矿井在环评阶段及开采阶段的导水裂隙带高度数据,对比分析了计算结果,得出了《采煤规程》中的经验公式已基本不适用大型矿井厚煤层大采高综采开采方式的导水裂隙带高度计算,因此,环评工作中对新建煤矿导水裂隙带高度计算时应结合同矿区已开采煤矿的观测数据进行类比分析,以得出较为准备的计算结果.
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