[科普中国]-水体下采煤技术

水体下采煤是指应用在水体下的采煤技术。煤层采出后，采空区周围的岩层发生位移、变形乃至破坏。煤层的上覆岩层根据变形和破坏的程度不同大体可分冒落、裂缝和弯曲三带。在进行水体下采煤时，必须保证煤层采出后所形成的导水裂缝带不构成水突入矿井的通道。

煤层上方的水体煤层上方的水体可以分为以下几种：

1.地表水体如江河湖海、塘坑沼泽、水库、灌渠、稻田以及由地下采矿引起的下沉盆地积水坑等。

2.第四纪、第三纪松散含水层水体如含水的砂层、砂砾层和砾石层等。

3.基岩含水层水体如砂岩、砾岩和石灰岩含水层等。

4.其它水体如采空区积水等。

煤层采出后，采空区周围的岩层发生位移、变形乃至破坏。煤层的上覆岩层根据变形和破坏的程度不同大体可分冒落、裂缝和弯曲三带。从水体下采煤的需要出发，把裂缝带分为连通的和非连通的两部分。非连通部分位于裂缝带的上部，其导水性能与煤层回采以前的差别不明显；连通部分则不同，其导水性能较强。通常把冒落带和裂缝带的连通部分称为导水裂缝带。

导水裂缝带的高度，在急倾斜煤层用采空区上边界以上的垂向高度来表示；在缓倾斜等煤层则用煤层顶板的法向高度来表示。如果导水裂缝带波及水体，则可导致水体的水流入或溃入矿井，直接威胁安全生产。因此，在进行水体下采煤时，必须保证煤层采出后所形成的导水裂缝带不构成水突入矿井的通道1。

顶板管理和采煤方法与导水裂缝带高度的关系顶板管理方法的选择对控制导水裂缝带高度是很重要的。采用陷落法管理顶板时，煤层上覆岩层会发生冒落、断裂，形成一定高度的导水裂缝带，但只要留有一定厚度的防水煤岩柱，实现安全采煤是可能的。采用陷落法，留设防水煤、岩柱的优点是经济、简便，无需特殊的设备和措施；缺点是造成一定量的煤炭损失。采用充填法管理顶板时，在一般情况下煤层顶板只发生断裂，不形成冒落带。因此，导水裂缝带高度很小。采用充填法的优点是可以提高回采上限，减少煤炭损失；缺点是生产工艺复杂，增加吨煤成本。

用房柱法、条带法、刀柱法采煤时，导水裂缝带的高度取决于留设煤柱的尺寸，采与留的比例，以及采空区的充填与否。如果所留煤柱能够支撑上覆岩层，则导水裂缝带的高度很小；反之，上覆岩层的破坏几乎与陷落法管理顶板时一样。

采煤方法的选择对导水裂缝带高度的影响在回采急倾斜煤层时较为明显。有些采煤方法、如落垛式采煤法、仓房式采煤法、掩护支架（沿倾斜下放）采煤法等，容易造成采空区上方煤柱的抽冒，导致导水裂缝带高度的向上发展，严重时，甚至直接达到地表，形成塌陷漏斗。因此，对于急倾斜煤层，宜采用水平分层陷落法和伪倾斜柔性掩护支架（沿走向推进）采煤法；而对缓倾斜煤层，则宜采用单一长壁陷落法和倾斜分层陷落法2。

处理水体补给来源1.河流改道即把河流引向矿区或采区以外。河流改道牵涉面广，投资大，必须结合各种因素综合考虑。

2.地面防水在有厚度较大的粘性土层覆盖的平原矿区，地面防水工作比较简单；在无粘性土层或较薄的粘性土层覆盖的山地矿区和采深较浅的平原矿区，可以修建排水、疏水沟渠，砌筑堵水工程，充填裂缝；对低洼易涝矿区，必要时可设电力排涝站。

3.巷道截水在山地矿区，可以利用地势高差大的特点，开掘专门的疏水平硐，拦截上部水平的地下水，使矿井上部水平的水，经平硐自流排出，不再下渗补给下部水平。

4.帷幕注浆堵水利用钻孔将粘土、水泥等材料注入含水层中，形成地下的挡水帷幕，切断地下水补给通道。此法宜用于含水层厚度较小、流量较大、水文地质条件清楚、具有可靠的隔水边界的地区。

断层等地质构造对导水裂缝带高度的影响地质构造对导水裂缝带高度的影响是十分复杂的。就断层而言，它的透水性主要决定于断层性质、断层带内充填物胶结情况以及断层面附近岩层的裂隙发育程度。当断层位于导水裂缝带的下部时，裂高可能变化不大，但导水裂缝带内岩层的破坏程度和透水性可能加剧；当断层位于导水裂缝带的上部和以外时，连通裂缝的范围可能扩大。但是无论何种情况，都必须注意断层受采动而引起的沿构造面的错动或滑动，因为它们可能成为水突入井下的通道。因此，在有断层、褶曲等构造的地区进行水体下采煤时，务必事先调查、探清地质构造，慎重对待3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学