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摘 要：由于连续三十年来的采掘，邢台矿区浅部煤层的资源储量日益减少，为解决后备资源匮乏等问题，目前邢台矿区的六个矿井中已有四个矿井对下组煤进行了开采。若要对现阶段防治水技术的择优选择，首先要充分分析带压开采技术的影响因素，这对下组煤的安全开采是至关重要的前提。本文针对其中煤层的充水水源、隔水层阻水能力及地质构造等主要影响因素进行了特征分析，并建议了对应的防治水措施，介绍了我国主要带压开采矿区-邢台矿区的带压开采经验，拓展视野与思路。
关键词：邢台矿区 带压开采 影响因素 探讨
中图分类号：TD807 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0023-01
1概述
带压开采主要针对底板存在较强承压水含水层的煤层，其带压开采影响因素是决定底板强岩溶承压充水含水层突水或突水强度的客观条件。通过对这些影响因素条件的分析，通过改造底板隔水层的阻隔水能力以及改良开采方式等降低突水系数，从而达到安全生产，即可进行安全带压回采。邢台矿区作为华北型煤田典型代表，自上世纪80年代邢台章村矿进行带压开采试验以来，一直作为国家重大防治水研究试验基地。
纵观邢台太长内各大井田治理带压开采实例证明， 分析带压开采技术的影响因素，是下组煤安全开采时选择合适的开采技术及防治水措施的重要前提和安全保障。其中主要影响因素有充水水源、奥灰水压特征、隔水层阻水能力、地质构造及矿山压力等，现对以上五项主要因素在带压开采中的影响逐一进行分析。
2带压开采主要影响因素
2.1水源条件
根据邢台矿区历年的奥灰抽水孔资料及突水实例分析，充水水源是造成突水的物质基础，其富水性是导致底板突水量的决定性因素。奥灰水水压高、水量大、补给充沛，作为最具有破坏力的充水水源。
开采下组煤（主要为9#煤）时，邢台矿区带压开采的充水水源有太原组大青灰岩水、本溪灰岩水及奥陶系灰岩水。这些水源中，其他含水层水只要与奥灰水没有水力联系，一般不会造成严重的后果。因此奥灰水是矿区生产过
程中重点防范突水对象，为防治水工作的重点。
奥灰水主要特征：属埋藏型岩溶承压水，富水性强，奥灰水距9号煤30m左右，虽为9号煤开采的间接充水含水层，但其水压高，水量大，补给充沛，因此是最强充水水源。
例如东庞矿2903工作面曾发生数次奥灰突水。对于奥灰突水情况，首先采用物探或突水系数法进行区域宏观评估；然后利用井上下综合探查技术，钻探验证；最后采取下组煤开采底板加固及注浆堵水等技术进行安全带压开采。
2.2邢台矿区奥灰水压特征
从理论上分析，水压是决定突水可能性的重要因素。下面将邢台矿区奥灰水的水压特征介绍如下：
根据分析区域资料可知，邢台矿区位于太行山东麓，属埋藏型岩溶承压水，埋藏条件受构造控制，处于百泉泉域内。由于该地区奥灰埋藏浅，构造破坏严重，岩溶裂隙较发育，距强径流带较近，区内富水性较强，承受奥灰水压值较高。
例如东庞矿9103工作面，东庞矿下组煤首采工作面，该范围底板隔水层突水系数为0.064～0.129MPa /m，超过突水系数临界经验值0.06MPa /m。隔水层一定的情况下，水压与突水系数成正比。位于矿井西部边界的多个小煤矿，在开采9号煤过程中，已发生7次底板奥灰水突出事故，最大突出量达2000 m3 /h。
而9103工作面与这些小煤矿9号煤开采条
申东方，男，河南省鲁山县人，1983年出生，现就职于平頂山天安煤业股份有限公司勘探工程处，从事煤矿防治水管理。
件相比，其开采标高较低、采宽较大，承受奥灰水压值较高，在9号煤开采过程中，受奥灰水突出威胁程度更严重。应采取井上下综合探测技术及底板加固等措施，提高有效保护层带水压能力，保证安全开采。
2.3隔水层阻水能力
底板隔水层的岩性组合、强度大小及有
效隔水层的厚度是底板隔水能力的主要因素。邢台矿区底板隔水层岩性主要由钙质泥岩、铝土泥岩、粉砂岩、细砂岩、“ 山西式铁矿”层和薄煤层组成。9#煤层到奥陶系灰岩的厚度为30m左右。
以东庞矿9103工作面为例说明，隔水层阻水能力主要是从其厚度、岩性及岩性组合方面判断。9103工作面9#煤底板以下至奥灰含水层隔水岩层厚度30～42m，其结构如表1所示。
从表中可以看出，其中泥岩及铝土质泥岩占隔水层总厚度的44%，粉砂岩、细砂岩与本溪灰岩占总厚度的55%，这种软硬相间具有一定厚度的隔水层结构在未受构造破坏的情况下，具有较好的阻水性能。同时，奥灰顶面的风化壳为含铁质铝土质泥岩，具有一定的阻水效应，对煤层底板隔水层起到了有效的保护作用。
同时在东庞矿的9103工作面首次进行了底板隔水层阻水能力试验与量化研究，可以总结出了三种带压开采判别模型，针对不同模型，可采取直接带压开采、预注浆加固、留设防水煤柱的不同措施。在以往一提及原始导高就谈虎色变，而实际原始导高也存在分带性，垂向上可再划分为阻水能力相差悬殊的上、下两个分带，即导水带和显水带（奥水水压最大的底界至奥灰水消减为0的范围内具有阴水能力，渗透性较差的一段距离）。
（1） Ⅰ模型。突水危险性评价：由于原始导高之显水带上覆阻水储备带的存在，一般情况底板应无突水危险。防治水对策：一般情况无需采取措施即可安全通过。
（ 2） Ⅱ模型。突水危险性评价：由于显水带已进入工作面底板采动破坏带，因而具有渗透性出水危险。防治水对策：① 建立有抗灾能力的排水基地和水闸门的相应防水设施；② 应针对导水带及显水带部位进行注浆改造，提高隔水层完整性及阻水能力， 防止突水。
（3） Ⅲ模型。突水危险性评价：由于原始导高之导水带已接近采掘空间，底板将发生突水，采掘空间一旦揭露该地段时，就会发生直通式突水，这时突水量大小很难预测，主要与导水通道的过水能力和充水含水层富水性和水头高度有关。防治水对策：①一般情况采取留设防水煤柱措施；②建立有抗灾能力的排水基地和水闸门的相应防水设施；③如果由于导水构造通道矿井无效排水过多，就要对其注浆封堵。
9103工作面由于发育次一组褶皱轴部裂隙密集带，空间范围相对比较集中，属于三大类突水类型（陷落柱、断层、裂隙密集带）中的第二种。只要对其定位准确（地质分析、物探电法圈定范围，钻探验证），对隔水层薄弱带进行注浆改造（或对薄弱带进行注浆补强），会大大提高隔水层底板的完整性及阻水性能。以上所述足以说明9103工作面具备带压开采的有利条件。
3总结
（1）总结邢台矿区长期的抽水孔资料及近年来发生突水的实际资料进行分析，得出岩溶发育程度、充水水源及水压是制约底板导水能力及突水量大小的基本因素。
（2）隔水层阻水能力主要是依靠其厚度、岩性及岩性组合决定。根据导水高度及延伸高度可将分为三种带压开采判别模型，根据所属模型类型采取相应的防治措施。
（3）由于人工开采的原因，矿山的周期来压及破坏深度对煤层的带压开采也是一种威胁因素，随着工作面的继续推进，工作面顶板发生周期性的垮落，形成周期来压，工作面底板破坏深度也发生着周期性的变化。都应当注意观察开采过程中的变化及加强支护安全技术措施。
以上各种因素在下组煤开采过程中，相互联系，共同作用，对安全开采造成威胁。经过长期实践证明：分析各种因素的影响大小关系，综合运用合适的带压开采技术及其安全防范技术措施，是保证下组煤安全开采的最佳途径。
参考文献：
[1]煤炭科学研究总院北京开采所编.地下开采现代技术理论与实践新进展[M].北京：煤炭工业出版社，2007
[2]马培智，《华北型煤田下组煤带压开采突水判别模型与防治水对策》
关键词：邢台矿区 带压开采 影响因素 探讨
中图分类号：TD807 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0023-01
1概述
带压开采主要针对底板存在较强承压水含水层的煤层，其带压开采影响因素是决定底板强岩溶承压充水含水层突水或突水强度的客观条件。通过对这些影响因素条件的分析，通过改造底板隔水层的阻隔水能力以及改良开采方式等降低突水系数，从而达到安全生产，即可进行安全带压回采。邢台矿区作为华北型煤田典型代表，自上世纪80年代邢台章村矿进行带压开采试验以来，一直作为国家重大防治水研究试验基地。
纵观邢台太长内各大井田治理带压开采实例证明， 分析带压开采技术的影响因素，是下组煤安全开采时选择合适的开采技术及防治水措施的重要前提和安全保障。其中主要影响因素有充水水源、奥灰水压特征、隔水层阻水能力、地质构造及矿山压力等，现对以上五项主要因素在带压开采中的影响逐一进行分析。
2带压开采主要影响因素
2.1水源条件
根据邢台矿区历年的奥灰抽水孔资料及突水实例分析，充水水源是造成突水的物质基础，其富水性是导致底板突水量的决定性因素。奥灰水水压高、水量大、补给充沛，作为最具有破坏力的充水水源。
开采下组煤（主要为9#煤）时，邢台矿区带压开采的充水水源有太原组大青灰岩水、本溪灰岩水及奥陶系灰岩水。这些水源中，其他含水层水只要与奥灰水没有水力联系，一般不会造成严重的后果。因此奥灰水是矿区生产过
程中重点防范突水对象，为防治水工作的重点。
奥灰水主要特征：属埋藏型岩溶承压水，富水性强，奥灰水距9号煤30m左右，虽为9号煤开采的间接充水含水层，但其水压高，水量大，补给充沛，因此是最强充水水源。
例如东庞矿2903工作面曾发生数次奥灰突水。对于奥灰突水情况，首先采用物探或突水系数法进行区域宏观评估；然后利用井上下综合探查技术，钻探验证；最后采取下组煤开采底板加固及注浆堵水等技术进行安全带压开采。
2.2邢台矿区奥灰水压特征
从理论上分析，水压是决定突水可能性的重要因素。下面将邢台矿区奥灰水的水压特征介绍如下：
根据分析区域资料可知，邢台矿区位于太行山东麓，属埋藏型岩溶承压水，埋藏条件受构造控制，处于百泉泉域内。由于该地区奥灰埋藏浅，构造破坏严重，岩溶裂隙较发育，距强径流带较近，区内富水性较强，承受奥灰水压值较高。
例如东庞矿9103工作面，东庞矿下组煤首采工作面，该范围底板隔水层突水系数为0.064～0.129MPa /m，超过突水系数临界经验值0.06MPa /m。隔水层一定的情况下，水压与突水系数成正比。位于矿井西部边界的多个小煤矿，在开采9号煤过程中，已发生7次底板奥灰水突出事故，最大突出量达2000 m3 /h。
而9103工作面与这些小煤矿9号煤开采条
申东方，男，河南省鲁山县人，1983年出生，现就职于平頂山天安煤业股份有限公司勘探工程处，从事煤矿防治水管理。
件相比，其开采标高较低、采宽较大，承受奥灰水压值较高，在9号煤开采过程中，受奥灰水突出威胁程度更严重。应采取井上下综合探测技术及底板加固等措施，提高有效保护层带水压能力，保证安全开采。
2.3隔水层阻水能力
底板隔水层的岩性组合、强度大小及有
效隔水层的厚度是底板隔水能力的主要因素。邢台矿区底板隔水层岩性主要由钙质泥岩、铝土泥岩、粉砂岩、细砂岩、“ 山西式铁矿”层和薄煤层组成。9#煤层到奥陶系灰岩的厚度为30m左右。
以东庞矿9103工作面为例说明，隔水层阻水能力主要是从其厚度、岩性及岩性组合方面判断。9103工作面9#煤底板以下至奥灰含水层隔水岩层厚度30～42m，其结构如表1所示。
从表中可以看出，其中泥岩及铝土质泥岩占隔水层总厚度的44%，粉砂岩、细砂岩与本溪灰岩占总厚度的55%，这种软硬相间具有一定厚度的隔水层结构在未受构造破坏的情况下，具有较好的阻水性能。同时，奥灰顶面的风化壳为含铁质铝土质泥岩，具有一定的阻水效应，对煤层底板隔水层起到了有效的保护作用。
同时在东庞矿的9103工作面首次进行了底板隔水层阻水能力试验与量化研究，可以总结出了三种带压开采判别模型，针对不同模型，可采取直接带压开采、预注浆加固、留设防水煤柱的不同措施。在以往一提及原始导高就谈虎色变，而实际原始导高也存在分带性，垂向上可再划分为阻水能力相差悬殊的上、下两个分带，即导水带和显水带（奥水水压最大的底界至奥灰水消减为0的范围内具有阴水能力，渗透性较差的一段距离）。
（1） Ⅰ模型。突水危险性评价：由于原始导高之显水带上覆阻水储备带的存在，一般情况底板应无突水危险。防治水对策：一般情况无需采取措施即可安全通过。
（ 2） Ⅱ模型。突水危险性评价：由于显水带已进入工作面底板采动破坏带，因而具有渗透性出水危险。防治水对策：① 建立有抗灾能力的排水基地和水闸门的相应防水设施；② 应针对导水带及显水带部位进行注浆改造，提高隔水层完整性及阻水能力， 防止突水。
（3） Ⅲ模型。突水危险性评价：由于原始导高之导水带已接近采掘空间，底板将发生突水，采掘空间一旦揭露该地段时，就会发生直通式突水，这时突水量大小很难预测，主要与导水通道的过水能力和充水含水层富水性和水头高度有关。防治水对策：①一般情况采取留设防水煤柱措施；②建立有抗灾能力的排水基地和水闸门的相应防水设施；③如果由于导水构造通道矿井无效排水过多，就要对其注浆封堵。
9103工作面由于发育次一组褶皱轴部裂隙密集带，空间范围相对比较集中，属于三大类突水类型（陷落柱、断层、裂隙密集带）中的第二种。只要对其定位准确（地质分析、物探电法圈定范围，钻探验证），对隔水层薄弱带进行注浆改造（或对薄弱带进行注浆补强），会大大提高隔水层底板的完整性及阻水性能。以上所述足以说明9103工作面具备带压开采的有利条件。
3总结
（1）总结邢台矿区长期的抽水孔资料及近年来发生突水的实际资料进行分析，得出岩溶发育程度、充水水源及水压是制约底板导水能力及突水量大小的基本因素。
（2）隔水层阻水能力主要是依靠其厚度、岩性及岩性组合决定。根据导水高度及延伸高度可将分为三种带压开采判别模型，根据所属模型类型采取相应的防治措施。
（3）由于人工开采的原因，矿山的周期来压及破坏深度对煤层的带压开采也是一种威胁因素，随着工作面的继续推进，工作面顶板发生周期性的垮落，形成周期来压，工作面底板破坏深度也发生着周期性的变化。都应当注意观察开采过程中的变化及加强支护安全技术措施。
以上各种因素在下组煤开采过程中，相互联系，共同作用，对安全开采造成威胁。经过长期实践证明：分析各种因素的影响大小关系，综合运用合适的带压开采技术及其安全防范技术措施，是保证下组煤安全开采的最佳途径。
参考文献：
[1]煤炭科学研究总院北京开采所编.地下开采现代技术理论与实践新进展[M].北京：煤炭工业出版社，2007
[2]马培智，《华北型煤田下组煤带压开采突水判别模型与防治水对策》