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【摘 要】本文通过对贵州黔北地区煤矿新井建设过程中对底板茅口巷道布置的探索实践，对贵州黔北地区喀斯特地貌矿区煤矿的防治水和巷道布置设计探索出了一条新路，对防治水及巷道布置方面通过新的探索和研究，取得了显著的安全、技术、经济效果，打破了贵州黔北喀斯特地貌煤矿巷道布置的先河，对同类型矿井的防治水及巷道布置具有一定的指导作用。
【关键词】黔北煤矿；巷道布置；探讨
1.前言
重庆能源集团从2005年开始，陆续进入贵州进行新井建设，共有五对新建矿井，总设计能力240万吨，规划能力405万吨。矿井建设已处于收尾阶段，有三个煤矿于2015年先后投入试运行。
就底板系统巷道布置而言，贵州黔北地区煤矿都布置在煤系地层中，底板系统巷道布置层位选择一直困扰着各个煤矿企业，严重影响和制约煤矿安全、生产。
2. 地质及水文情况
2.1井田地层
（一）井田地层
井田内出露的地层由老至新有：二叠系中统茅口组，二叠系上统龙潭组、长兴组，三叠系下统夜郎组、茅草铺组和第四系地层。
（二）含煤地层
本含煤地层系二叠系上统龙潭组，与下伏地层茅口组（P2m）呈假整合接触；与上覆长兴组（P3c）呈整合接触。含煤层7～13层，其中C4、C1两层煤为可采煤层，C5煤层为局部可采煤层。
2.2水文地质
井田位于县城西南面，以中、低山侵蚀、溶蚀、剥蚀山地地貌为特征。在井田中部存在一地下分水岭，该分水岭把井田内分割成了两个基本独立的水文地质单元。井田内的两条地表河流桐梓河和官塘河分别构成了西面和北面的水文地质单元边界，井田区内地下水排泄条件较好。
3.底板茅口灰岩布置的必要性及可行性分析
3.1必要性分析
3.1.1煤系地层布置开拓系统巷道存在的问题较多
煤系地层其围岩主要为层状的弱至半坚硬的碎屑岩类，此岩组抗压强度低，开拓系统巷道布置于此层位，自稳能力差，具有来压快、变形造成巷道掘进和维护困难，支护成本高。随时有可能因为地质构造原因而发生误穿煤层，继而发生煤与瓦斯突出事故，造成重大经济损失，严重影响正常的安全生产。
3.1.2在长兴灰岩中布置开拓系统巷道仍然存在问题
长兴灰岩处于煤层顶板，将开拓系统布置在该层位中，一是在煤层开采后巷道将受到破坏，使得开拓系统巷道无法满足其功能，甚至导致系统报废，矿井主要系统无法确保安全生产。二是长兴灰岩含水层与茅口灰岩比相对发育，布置开拓巷道施工时容易发生岩溶突水安全事故。
3.1.3在茅口灰岩层位布置开拓系统巷道是必要的
通过对煤系地层中及长兴灰岩中布置开拓系统存在的问题分析可以看出，在煤系地层中布置开拓系统主要受煤系地层岩性、顶板支护、巷道维护成本、安全管理、施工进度低等各种不利因素是影响。在长兴灰岩中布置开拓系统巷道主要受采动影响、及岩溶发育等因素影响。所以在煤系中和长兴灰岩中布置开拓系统巷道是不适宜的，这样看来，贵州黔北地区新建煤矿开拓系统在茅口灰岩中布置是必要的，对煤矿安全、生产、控制投资都是有利的。
3.2可行性分析
贵州黔北煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统巷道是可行的。主要有以下理由。就茅口灰岩自身而言，和煤系地层及顶板长兴灰岩相比有许多优点；在西南地区煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统已有大量先例；就相似水文地质条件的南桐矿业公司东林煤矿、鱼田堡煤矿、红岩煤矿、兴隆煤矿及松藻煤电公司的松藻煤矿、打通一矿、二矿、缝春煤矿等都一直将开拓系统布置在茅口灰岩中多年，并已多水平多煤层成功开采。通过2005年到2014年遵义地区新建矿井柿花田煤矿、庙新煤矿、吉源煤矿、官仓煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统巷道的实践证明，贵州黔北地区煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统巷道是可行的。
4.在茅口灰岩中布置开拓系统层位选择
由于茅口灰岩层位厚达百米以上，开拓系统布置在茅口灰岩中什么层位，关系到其合理性，同时对防治水工作及安全尤为重要。因此，确定选择其布置层位是非常必要的。
4.1合理层位确定
茅口灰岩合理层位确定就是要考虑以后在开采过程中，避开由于采动引起的底板破坏带深度。所以关键是确定底板破坏带深度。
4.2底板采动破坏带深度的计算
底板采动破坏带的主要影响因素是工作面尺寸，其次是采深、煤层倾角、岩性强度等。根据实测资料采用多元回归分析得出如下经验公式：
h=0.0085H+0.1665a+0.1079L-4.3579 （5-1）
式中：h——底板采动破坏深度（m）；
L——开采工作面斜长（m）；
H——开采深度（m）；
a——开采煤层倾角。
由于采面斜长与底板破坏深度的关系最为密切，经逐次回归分析，得出两者的关系为：
h=0.7007+0.1079 L （5-2）
4.3在茅口灰岩中布置开拓系统合理层位
根据茅口灰岩底板采动破坏带深度计算公式（5-2），综采工作面斜长一般为150m，通过计算可得出其底板采动破坏带深度约为16.88m。按照安全开采系数取2-2.5，则茅口灰岩中布置在距茅口灰岩含水层顶部33.76m——42.2m。
5.结论及建议
通过贵州渝能公司在黔北五矿的建设实践可以看出，五矿中除木孔煤矿以外，其余四矿开拓系统均布置在底板茅口灰岩层位中。目前，四个矿的开拓系统及大巷均全部完成布置，采区底板系统及开拓巷道都布置完成，今年除柿花田和庙新煤矿以外，其余三矿都陆续投产。实践证明，在贵州黔北地区开拓系统布置在茅口灰岩层位是成功的，也是可行的。打破了在贵州黔北地区煤矿都没有在茅口灰岩中布置开拓系统的的禁区，开创了在茅口灰岩布置开拓系统的先例。总结成功的关键点及建议：一是把防治水工作从设计开始都要作为重点考虑；二是坚持物探先行，钻探验证，有掘必探，先探后掘的综合防治水原则；三是建立一只强的防治水队伍，确保日常防治水工作；四是建立矿井排水系统，确保排水能力可靠。
【关键词】黔北煤矿；巷道布置；探讨
1.前言
重庆能源集团从2005年开始，陆续进入贵州进行新井建设，共有五对新建矿井，总设计能力240万吨，规划能力405万吨。矿井建设已处于收尾阶段，有三个煤矿于2015年先后投入试运行。
就底板系统巷道布置而言，贵州黔北地区煤矿都布置在煤系地层中，底板系统巷道布置层位选择一直困扰着各个煤矿企业，严重影响和制约煤矿安全、生产。
2. 地质及水文情况
2.1井田地层
（一）井田地层
井田内出露的地层由老至新有：二叠系中统茅口组，二叠系上统龙潭组、长兴组，三叠系下统夜郎组、茅草铺组和第四系地层。
（二）含煤地层
本含煤地层系二叠系上统龙潭组，与下伏地层茅口组（P2m）呈假整合接触；与上覆长兴组（P3c）呈整合接触。含煤层7～13层，其中C4、C1两层煤为可采煤层，C5煤层为局部可采煤层。
2.2水文地质
井田位于县城西南面，以中、低山侵蚀、溶蚀、剥蚀山地地貌为特征。在井田中部存在一地下分水岭，该分水岭把井田内分割成了两个基本独立的水文地质单元。井田内的两条地表河流桐梓河和官塘河分别构成了西面和北面的水文地质单元边界，井田区内地下水排泄条件较好。
3.底板茅口灰岩布置的必要性及可行性分析
3.1必要性分析
3.1.1煤系地层布置开拓系统巷道存在的问题较多
煤系地层其围岩主要为层状的弱至半坚硬的碎屑岩类，此岩组抗压强度低，开拓系统巷道布置于此层位，自稳能力差，具有来压快、变形造成巷道掘进和维护困难，支护成本高。随时有可能因为地质构造原因而发生误穿煤层，继而发生煤与瓦斯突出事故，造成重大经济损失，严重影响正常的安全生产。
3.1.2在长兴灰岩中布置开拓系统巷道仍然存在问题
长兴灰岩处于煤层顶板，将开拓系统布置在该层位中，一是在煤层开采后巷道将受到破坏，使得开拓系统巷道无法满足其功能，甚至导致系统报废，矿井主要系统无法确保安全生产。二是长兴灰岩含水层与茅口灰岩比相对发育，布置开拓巷道施工时容易发生岩溶突水安全事故。
3.1.3在茅口灰岩层位布置开拓系统巷道是必要的
通过对煤系地层中及长兴灰岩中布置开拓系统存在的问题分析可以看出，在煤系地层中布置开拓系统主要受煤系地层岩性、顶板支护、巷道维护成本、安全管理、施工进度低等各种不利因素是影响。在长兴灰岩中布置开拓系统巷道主要受采动影响、及岩溶发育等因素影响。所以在煤系中和长兴灰岩中布置开拓系统巷道是不适宜的，这样看来，贵州黔北地区新建煤矿开拓系统在茅口灰岩中布置是必要的，对煤矿安全、生产、控制投资都是有利的。
3.2可行性分析
贵州黔北煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统巷道是可行的。主要有以下理由。就茅口灰岩自身而言，和煤系地层及顶板长兴灰岩相比有许多优点；在西南地区煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统已有大量先例；就相似水文地质条件的南桐矿业公司东林煤矿、鱼田堡煤矿、红岩煤矿、兴隆煤矿及松藻煤电公司的松藻煤矿、打通一矿、二矿、缝春煤矿等都一直将开拓系统布置在茅口灰岩中多年，并已多水平多煤层成功开采。通过2005年到2014年遵义地区新建矿井柿花田煤矿、庙新煤矿、吉源煤矿、官仓煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统巷道的实践证明，贵州黔北地区煤矿在茅口灰岩中布置开拓系统巷道是可行的。
4.在茅口灰岩中布置开拓系统层位选择
由于茅口灰岩层位厚达百米以上，开拓系统布置在茅口灰岩中什么层位，关系到其合理性，同时对防治水工作及安全尤为重要。因此，确定选择其布置层位是非常必要的。
4.1合理层位确定
茅口灰岩合理层位确定就是要考虑以后在开采过程中，避开由于采动引起的底板破坏带深度。所以关键是确定底板破坏带深度。
4.2底板采动破坏带深度的计算
底板采动破坏带的主要影响因素是工作面尺寸，其次是采深、煤层倾角、岩性强度等。根据实测资料采用多元回归分析得出如下经验公式：
h=0.0085H+0.1665a+0.1079L-4.3579 （5-1）
式中：h——底板采动破坏深度（m）；
L——开采工作面斜长（m）；
H——开采深度（m）；
a——开采煤层倾角。
由于采面斜长与底板破坏深度的关系最为密切，经逐次回归分析，得出两者的关系为：
h=0.7007+0.1079 L （5-2）
4.3在茅口灰岩中布置开拓系统合理层位
根据茅口灰岩底板采动破坏带深度计算公式（5-2），综采工作面斜长一般为150m，通过计算可得出其底板采动破坏带深度约为16.88m。按照安全开采系数取2-2.5，则茅口灰岩中布置在距茅口灰岩含水层顶部33.76m——42.2m。
5.结论及建议
通过贵州渝能公司在黔北五矿的建设实践可以看出，五矿中除木孔煤矿以外，其余四矿开拓系统均布置在底板茅口灰岩层位中。目前，四个矿的开拓系统及大巷均全部完成布置，采区底板系统及开拓巷道都布置完成，今年除柿花田和庙新煤矿以外，其余三矿都陆续投产。实践证明，在贵州黔北地区开拓系统布置在茅口灰岩层位是成功的，也是可行的。打破了在贵州黔北地区煤矿都没有在茅口灰岩中布置开拓系统的的禁区，开创了在茅口灰岩布置开拓系统的先例。总结成功的关键点及建议：一是把防治水工作从设计开始都要作为重点考虑；二是坚持物探先行，钻探验证，有掘必探，先探后掘的综合防治水原则；三是建立一只强的防治水队伍，确保日常防治水工作；四是建立矿井排水系统，确保排水能力可靠。