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陜西地礦區(qū)研院有限公司，中國·陜西 咸陽 712000

對于礦區(qū)巖石來講，薄基巖屬于其中的一種，所以在進行薄基巖下開采過程中所涉及的水文地質以及工程地質情況進行研究是非常重要的一項工作，能夠大大提高進行薄基巖下開采時的工作效率和開采安全性。因此，論文對某礦區(qū)進行巖下開采時的薄基巖水文地質以及工程地質進行分析，重點以風化帶巖石以及煤層頂板為出發(fā)點，對礦區(qū)開采作業(yè)區(qū)域的水文地質以及工程地質情況進行論述。

薄基巖；開采；水文；工程地質

1 引言

中國近些年來的發(fā)展速度非常快，所以在實際生產以及社會建設過程當中，對礦產資源的需求量大大增加。在礦產資源開發(fā)過程當中，開采水平的高低是對礦產資源進行實際利用效率的主要影響因素，已經成為現(xiàn)今各礦區(qū)在實際作業(yè)過程中的主要問題。[1]在進行開采作業(yè)時，地下水文情況和工程地質情況對于開采效率影響是最主要的兩種因素，所以在進行實際開采作業(yè)之前，需要通過勘測工程對這兩項因素基本特征進行全面的了解和掌握，從而能夠保證實際開采作業(yè)順利進行。

2 全球研究現(xiàn)狀

2.1 其他國家研究現(xiàn)狀

因為各國所處的地理位置不同，所以開采過程中所涉及到的開采條件也各不相同，在許多國家進行煤層開采時，煤巖柱的留設都有相關規(guī)定。日本在進行海下煤層開采時，煤巖柱的高度，需要保證是開采煤層厚度的30～100 倍。英國在進行海下煤層開采時，煤巖柱高度需要保證在60 米以上。波蘭則是對水下煤層開采的煤巖柱高度規(guī)定為采煤厚度的8 倍。還有許多其他國家針對煤層開采時的煤巖柱高度都具有非常嚴格的規(guī)定。而在近些年來的研究過程中，煤柱留設條件問題上，其他國家國家將研究重點主要集中在煤柱本身的開采條件分析上。這也就是說在進行煤巖柱高度流射影響因素分析過程中，主要研究重點是集中在沒研究范圍內所涉及到的工程地質條件。[2]

2.2 中國研究現(xiàn)狀

而在中國，因為松散層下防水煤柱高度留設過大，對底部煤炭開采資源的占用過多，所以中國針對防水煤柱高度留設問題的研究，主要是從以下幾個方面進行。首先，是新生界底部松散層沉積特征的研究，該研究主要是為了分析新生界底部松散層沉積與煤層開采過程中富水性問題之間的聯(lián)系。其次則是對基巖面和風化帶性質特征進行研究，該研究主要是對風化帶的含水性以及隔水性進行分析，進而對富水性進行研究。最后，是對煤層頂部的覆巖結構進行分析，該研究主要是為了對煤層開采過程中安全影響因素進行分析。所以也在論文研究過程中，將主要對水文地質特征和工程地質特征進行研究，也就是從風化帶巖石和煤層頂板兩個角度下對以上兩種特征進行分析。研究對象也將以中國某地區(qū)的礦區(qū)為實際研究對象來進行研究，希望能夠通過實地研究與數(shù)據(jù)分析，更好地為薄基巖下煤層開采的工作效率與安全性提升提供建議。

3 礦區(qū)情況

論文所選擇的論述對象是中國某地的礦區(qū)，該礦區(qū)的主要資源為煤炭資源。在進行開采的過程當中，原設計當中防水煤厚度共80 米，而在后期進行開采過程中進行調查，發(fā)現(xiàn)設計的指標和開采礦區(qū)的實際地質情況嚴重不符，存在著非常大的差異，所以需要對設計指標進行更改，從而提高在開采過程中的實際開采效率。對于該礦區(qū)來講在實際開采過程中，所涉及的工作面共82 個，其開采方式以及涌水情況和壓價情況等都是存在著非常大的差異。[3]以假工作面來講，在開采過程中該工作面的參數(shù)設置為760 毫米，開采時所選擇的方法為炮采，工作面的涌水情況為三立方米每小時。對該工作面壓價時的情況進行調查得出，該工作面向前推進38 米初次壓價時進行壓價，共出水4次。所以在下文中將以此為基礎對該礦區(qū)薄基巖下開采的水文地質和工程地質特征進行分析。

4 水文地質特征

在上文論述過程中，對于水文地質和工程地質特征，主要從風化帶巖石和煤層頂板兩個角度進行分析。所以對水文地質特征進行分析時，也主要從這兩方面來進行分析。

4.1 風化帶巖石的含隔水性特征

通過對該礦區(qū)的風化帶巖石含隔水性進行調查之后發(fā)現(xiàn)，因為在該礦區(qū)歷史演變過程中風化作用非常嚴重，所以風化帶巖石的厚度很大，巖石厚度最大地區(qū)可達40 米。并且因為在該礦區(qū)作業(yè)范圍之內沒有流水侵蝕的現(xiàn)象，所以風化帶巖石當中的風化物保留比較完整。通過深入研究以及勘測之后，發(fā)現(xiàn)在該礦區(qū)當中出水位置總共有4 個，這4 個出水位置分別是側面切眼上，上風巷，下風巷和泵窩區(qū)。其中在上風巷當中，該區(qū)域出水量最大的時候能夠達到每小時55 立方米，最小的時候為4 立方米每小時。這些水主要是由風化帶裂隙當中所滲出的，水體的顏色泛黃，并且在水體當中含有泥沙，所以可以以此判斷該風化帶富水情況。以上述調查結果為參考，在該礦區(qū)內進行滲水問題解決，可以通過對防水煤柱高度進行調整的方式來進行，能夠很好的對深水問題進行解決。

4.2 煤層頂板覆水性特征

在該礦區(qū)二疊系煤巖層當中，有部分煤巖層當中出現(xiàn)了裂隙含水層。通過對含水層進行深入調查，能夠發(fā)現(xiàn)開裂的嚴重程度和所涉及的范圍與含水層的覆水情況具有密切聯(lián)系。在礦區(qū)當中，因為古地形和巖相各不相同，所以不同的古地形以及巖相影響下煤層頂板覆水情況存在著很大的差別。[4]進一步調查與研究中發(fā)現(xiàn)在該礦區(qū)當中，頂板砂巖的出水位置共有三個，這三個位置是下風巷上風巷以及泵窩區(qū)域。在這三個區(qū)域當中，以上風巷為研究對象，該區(qū)域煤層頂板在出水過程中最大量為10 立方米，每小時最小量為5 立方米每小時。這些所滲出的水源來源為風化帶裂隙水，之所以會出現(xiàn)裂隙水，是因為裂隙帶波及到了煤層頂板砂巖縫隙導致水源滲漏。所以在對該問題進行解決的時候，可以通過對煤層頂板進行密封加強的措施，使?jié)B水問題得到解決。

5 薄基巖下開采工程地質特征

同水文地質特征研究相同，對于工程地質特征的研究也主要從風化帶巖石以及煤層頂板兩個角度來進行。對水文地質特征研究過程中，從這兩個角度進行分析，主要是對其力學性質進行分析，從而為巖下煤礦開采的安全性提升提出建議。

5.1 風化帶巖石的力學特征

對該煤礦作業(yè)區(qū)域進行勘測之后所得的結果顯示，該作業(yè)區(qū)域的巖石種類主要是風化泥巖石以及風化粉砂巖為主要種類。對巖石力學特征進行研究，主要依據(jù)巖石的物理力學指數(shù)，風化泥巖石，其抗壓強度為16MPa 到0．8MPa 之間。風化粉巖石抗壓強度區(qū)間為4．0MPa 到68．1MPa 之間。對兩種巖石進行比較能夠發(fā)現(xiàn)相比較于風化泥巖時風化粉砂巖的力學性質要更好，所以在進行開采工程施工時更加有利。進行進一步勘探，發(fā)現(xiàn)在礦區(qū)內的風化粉砂巖，其內聚力區(qū)間為5．05MPa 到7．78MPa 之間，內摩擦角為32 度至37．19 度，彈性模量為1．03G 帕至2．81G 帕，泊松比為0．19～0．23。相比較于風化粉砂巖來講風化泥巖時的彈性變形比較弱，塑性變形則非常容易出現(xiàn)問題。所以在多種外力的力學作用下，風化泥巖非常容易發(fā)生膨脹現(xiàn)象，當然了這種現(xiàn)象是一種好的現(xiàn)象，可以幫助防水煤柱縮小。因此對于礦區(qū)開采作業(yè)來講，為了提高礦區(qū)開展作業(yè)過程中的安全性，可以利用風化泥巖進行補孔，從而使防水煤柱能夠得到縮小，從而增加在開采作業(yè)過程中的施工安全性。

5.2 煤層頂板的力學特征

對礦區(qū)進行煤層探測，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)煤層的頂板主要為偽頂巖性，所以其主要構成為砂質泥巖。因此對煤層頂板進行力學性質分析時，主要是對砂質泥巖進行力學分析，通過物理力學指標進行計算。在進行計算過程中，發(fā)現(xiàn)巖石本身的抗壓強度強弱和與巖石之間進行膠結的物體存在著密切聯(lián)系。[5]所以對于礦區(qū)來講，不同區(qū)域內的泥巖抗壓強度是有非常大的區(qū)別的。將礦區(qū)分為4 個區(qū)域，能夠發(fā)現(xiàn)在甲區(qū)域當中泥巖的抗壓強度平均數(shù)值是23．02MPa，乙區(qū)域的抗壓強度平均值是45．7MPa，丙區(qū)域的抗壓強度平均值是50．02MPa，丁區(qū)域的抗壓強度平均值是70．9MPa。而4 個區(qū)域的粉質泥巖抗壓強度分別為，甲區(qū)域的抗壓強度平均值是41．02MPa，乙區(qū)域的抗壓強度平均值是36MPa，丙區(qū)域的抗壓強度平均值是81．5MPa，丁區(qū)域的抗壓強度平均值是35．21MPa。粉砂巖進行抗壓強度計算之后，得出的結果為：甲區(qū)域平均值是28．9MPa，乙區(qū)域的平均值是73．66MPa，丙區(qū)域的平均值是80．3MPa，丁區(qū)域的平均值是40．1MPa。

綜合來看，各區(qū)域巖石抗壓強度各有不同，但是所得到的結果證明，該區(qū)域巖石的抗壓強度都比較高，所以對于該礦區(qū)的實際開采工作來講，開采作業(yè)的安全性提高是能夠得到保證的。[6]因此在進行實際礦區(qū)開采作業(yè)過程中，需要結合各個不同區(qū)域的實際力學特征進行開采計劃的制定，結合實際數(shù)據(jù)進行安全作業(yè)，能夠更加提高開采效率，同時保證開采安全性。

6 結語

綜上所述，在論文研究過程中，通過對薄基巖下開采所涉及的水文地質和工程地質特征進行了分析和論述，對該礦區(qū)所在區(qū)域的沿途和水文特點進行了勘測，從而為該礦區(qū)在進行實際開采作業(yè)時的工作效率提升提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，并且也保證了該礦區(qū)在實際開采作業(yè)過程中安全設計工作能夠有據(jù)可依。論文所論述的相關理論和內容，希望可以為其他礦區(qū)開采作業(yè)發(fā)揮參考作用，以論文所進行研究和論述的內容為基礎，對其他區(qū)域的情況進行分析，使礦產資源開采過程中的方案制定能夠更加科學并且更加安全。