山东科技大学工程硕士学位论文 工作面开采地质条件及分析
工作面回采期间共揭露V-F74、V-F208及V-F210三条断层，5303-2工作面掘进期间共揭露V-F74、V-F211及V-F212三条断层。详见表2.1。
表2.1断层特征表
Table.2.1 Fault characteristic table
断层名称 Ⅴ-F74 Ⅴ-F211 Ⅴ-F212
走向（°） 20～44 40 62
倾向（°） 110～134 130 332
倾角（°） 60～80 51 24
性 质 正 逆 逆
落 差（m） 4.0～5.5 1.2 2.1
2.3水文地质条件
5303-2工作面直接充水含水层为3煤顶板砂岩含水层，间接充水含水层为第四系下组底部含水层。
（1）第四系（Q）
5303-2工作面上覆的第四系地层厚度194.25～213.95m，分上、中、下三组。 第四系上组（Q上）：工作面区域第四系上组厚度为64.40～66.80m，为中等至强富水性含水层。但上组含水层组对矿井开采无直接充水影响。
第四系中组（Q中）： 中组厚度92.35～102.59m，具有良好的隔水性，能有效地阻隔第四系上组含水层在垂直方向上对下组含水层的下渗补给。
第四系下组（Q下）：第四系下组厚28.26～57.2m，平均41.82m。其中，厚而较稳定的含水层2～3层。为孔隙承压水，底部含水层富水性弱。
（2）煤顶板砂岩
3煤顶板砂岩含水层为工作面直接充水含水层，基岩厚度31～110m。井下钻探试验结果表明，3煤顶板砂岩属弱富水性含水层。
采用“大井法”预计5303-2工作面在第四系底含水、3 煤层顶板砂岩水的最大涌水量为102.2m3/h。
2.4本章小结
本章简要介绍了鲍店煤矿的矿井概况、工程地质特征、水文地质条件、防水（沙）
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煤柱留设原则，为下一章采高以及煤柱的留着提供了现场资料支持。概括为：断层将5303-2面分为的三个开采区域，其煤厚分别为4m、7.3m、10.5m，三个开采区域上覆岩层赋存情况基本相同，工作面顶板砂岩含水层为工作面直接充水含水层，基岩厚度31～110m。井下钻探试验结果表明，煤顶板砂岩属弱富水性含水层。
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山东科技大学工程硕士学位论文 提高上限开采方案及参数确定和安全煤柱的留设
3 提高上限开采方案及参数确定和安全煤柱的留设
3.1覆岩高度破坏与分析
5303-2工作面回采的3煤层为黑色，以亮煤为主，暗煤次之，玻璃光泽，厚度4～10.5m，平均8.60m，倾角3°～7°，平均5°，结构简单，具有条带状结构，层状构造；工作面煤层走向：0°～40°；工作面内煤层产状变化较大，总体趋势为北高南低，西高东低；工作面煤层普氏硬度系数f =2.9。3煤层顶板基岩厚度60～110m。
5303-2工作面直接充水含水层为3煤顶板砂岩含水层，间接充水含水层为第四系下组底部含水层。
由于断层的存在，原试采方案将5303-2面分为三个开采区域，各个开采区域煤层平均厚度为4m、7.3m、10.5m，原开采方案如图3.1：
539357945253图3.1 原工作面开采方案示意图
Figure 3.1 Schematic diagram of the original working face mining plan 如图3.1所示：
（1）工作面自轨道顺槽向西52m的切眼①推进53m，自工作面中间巷①向东53m的切眼①推进240m，中间57m的切眼①推进147m，在此区域采用底分层综采，采高为2.9m，煤厚4m。
（2）自底分层停采位置推进到距离切眼①607m处（即5303-1工作面停采位置）
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采用网下综放开采，采高6.44m，煤厚7.3。
（3） 自5303-2工作面切眼①向南推进607m处可开始采用综放开采至工作面停采线结束，采高8.94m，煤厚10.5m。
要在5303-2工作面原试采方案的基础上提高煤层开采上限，应提高煤层采高，以减少煤保护层的高度。又因为采高提升后会造成导水裂隙带高度的增加，因此，我们要想避免导水裂隙带的发育导通含水层，需探究导水裂隙带、保护煤（岩）柱、数值模拟塑性区三者的关系（导水裂隙带的高度应小于保护煤（岩）柱及保护层的高度和、数值模拟塑性区高度小于导水裂隙带高度也就是小于保护煤岩柱的高度），从而确定改进方案是否可行，也就是说达到提高开采上限的目的。先结合煤层矿赋存情况，提出一新的开采方案，根据上文提到的分析方法，检验方案是否可行。提出开采方案如下：
（1）工作面自轨道顺槽向西52m的切眼①推进53m，自工作面中间巷①向东53m的切眼①推进240m，中间57m的切眼①推进147m，在此区域采用一次采全高，采高为4m。
（2） 自底分层停采位置推进到距离切眼①607m处（即5303-1工作面停采位置）采用综放开采，采高7.3m。
（3） 自5303-2工作面切眼①向南推进607m处可开始采用综放开采至工作面停采线结束，采高10.5m。
3.1.1经验公式计算分析 3.1.1.1按《规程》经验公式计算
根据相关钻孔资料，煤覆岩结构按中硬类型覆岩考虑，根据（《建筑、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》简称《规程》），两带高度计算公式，结合采高为4m，7.3m，10.5m，则：
（1）导水裂隙带高度 导水裂隙带的计算公式为：
Hl?式中，Hl——导水裂隙带高度；
1.6?M?3.6100?M
（3.1）
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M——采高。 带入参数计算得：
H1100l??M1.6?M?3.6±5.6={
45.634.4 H2100l??M1.6?M?3.6±5.6={
53.3742.17 H3100l??M1.6?M?3.±5.6={
57.07645.87 （2）垮落带高度 垮落带的计算公式为：
H100k??M4.7?M?19 式中，Hk——导水裂隙带高度；
M——采高。
H1100k??M4.7?M?19±2.2={
12.78
8.38 H2?100?M±2.2={
15.89
k4.7?M?1911.49 H3100k??M±2.2={
17.55
4.7?M?1913.15
3.1.1.2按兖州矿区经验公式计算
根据兖州矿区开采经验公式，则： （1）导水裂隙带高度 导水裂隙带的计算公式为：
*H100l??M2.32?M?0.8 式中，*Hl——导水裂隙带高度；
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3.2）
3.3）
（ （