东胜煤田导水裂隙发育及其分区特征研究

摘要

东胜煤田是我国西北部能源供给的重要基地,煤炭资源丰富但赋煤条件多变,导致不同矿区采动导水裂隙的发育存在显著差异;研究揭示东胜煤田采动导水裂隙发育的分区特征对于科学指导区域煤炭绿色高效开发具有重要意义。基于东胜煤田17对主力矿井30个工作面的导水裂隙发育特征统计与实测,获得了赋煤条件变化对导水裂隙带高度(简称“导高”)的影响规律;通过对东胜煤田赋煤条件的典型分区,提出了不同分区覆岩“导高”的预计方法。结果表明,相比深部开采,浅部煤层采动引起的覆岩“导高”波动程度更为显著,尤其在埋深200~300 m,裂采比上下波动范围可达2.55倍。覆岩导水裂隙的发育受控于关键层的破断运动,顶板7~10倍采高范围之外最近一层关键层底界即为导水裂隙发育的顶界;据此合理解释了浅/深埋煤层“导高”波动性差异的原因。浅埋煤层覆岩关键层数量相对偏少,极易出现主关键层进入7~10倍采高范围的情况,造成导水裂隙直接发育至基岩顶界,引起“导高”值的异常大幅度波动。而对于深部煤层,覆岩7~10倍采高范围之外关键层数量相对偏多、间距偏小,当因地质条件改变而引起关键层位置变化时,“导高”的波动范围仅限于7~10倍采高范围附近关键层与其上部相邻关键层之间的间距,难以出现“导高”的大幅度波动现象。据此提出,在埋深低于500 m条件不能直接使用采高倍数法进行“导高”预计,应根据关键层位置及其对破断裂缝导水性影响规律进行判断;而当埋深超500 m时,可按17~24倍采高的统计值进行简单估算。