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【摘 要】煤矿资源的开采涉及到岩石力学、地质学、水文地质学、地球物理勘探、矿山测量、计算数学等多个学科领域的交叉学科，复杂地质条件的放顶煤开采技术是融合多领域、多学科、多项研究技术与内容的技术。本文系统了分析了复杂地质条件下的煤矿开采对含水层的破坏，探究放顶煤工作面顶板水的防治技术措施，研究结果为复杂地质条件下放顶煤技术实施提供理论参考。
【关键词】放顶煤 复杂地质条件
【中图分类号】 F407.21【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0322-01
一、引言
放顶煤是一种历史悠久、传统的采煤方法，通常称为“高落式”采煤法。综合机械化放顶煤采煤法是现代社会相对流行、技术全面的一种采煤方法，在复杂地质环境中与复杂的开采地质条件下发挥着重要的作用。复杂的开采地质条件是指构造发育程度较高、煤层厚度和倾角变化较大、储量相对较少，工作面几何形状不规则的开采条件。复杂地质条件下在地表或煤层等上覆岩层中存在水体更加大了煤矿开采的技术难度，如何实现含水层下完成安全采煤是现代社会亟需解决、完善的开采技术，针对含水层下煤矿安全开采或有效避开含水层以及采取相应的技术手段避免发生突水或水资源丧失的研究具有非常重要的实践意义。
二 、复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略与防治技术
复杂地质环境下在处理水体下采煤问题时，首先要考虑开采可能引起的覆岩中的裂缝是否通过相互连通以及相互连通的裂缝是否波及到水体。煤层开采后上覆岩体按照破坏程度划分为冒落带、裂隙带、弯曲带等三带，在实践生产过程中工程师尤为关注的是由冒落带与裂隙带组成的导水裂隙带高度。导水裂隙带是综合反映上覆岩体破坏范围与破坏后导水性能的重要指标。研究复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略，对于含水层中可能发生突水危险的区域，最好的解决方式就是避而不采，但在实践工程中，由于回采工作面的布置与接替的关系以及实际工程切实需要往往难以避免突水危险区域。在含水层下开采之前一定要进行现场调查，取样分析，采用先进、合理的物探技术对工作面进行了物探，探明工作面上覆岩层的富水区域，结合相邻工作面出水情况预测工作面最大和正常涌水量。在完成工程地质及水文地质详细调查与物理力学参数测试完成之后对含水层下开采覆岩破坏规律进行科学分析，对开采导水裂隙带高度发育规律进行详细研究，对可能发生危险的区域进行定量预测后制定开采方案。通常会面临三种方案的选择，一是避开含水层危险区域，二是强行开采，三是通过采取疏水降压措施完成开采。若为满足工程需要一定要采取强行开采的方案，则开采前必须进行详细的地质调查，开采前钻孔合理放水，缩短工作面出水时间，有效地减小工作面淋水量。工作面严格按操作规程操作，放顶煤要严格控制高度，工作面下平巷掘进时采取上坡掘进方案，让水能形成自流通过下平巷放水钻孔验证，执行采用高阻力支架与顶板预裂爆破等相关预防措施来降低覆岩关键层复合破断的可能性，工作面保证压力均衡，要均速推进，不准时采时停"达到防止突水灾害的效果。工程含水层泄水孔疏水降压的实践表明，含水层泄压效果受含水层内赋存规模状况的影响较大，在含水层水压较大、侧向补给性能较好的条件下，疏水降压初期时含水层水位有一定程度的下降，但很快就会恢复到初始的状态，很难达到疏水降压的目的。回采工作面如果出现较大淋水时，应采取工作面托顶煤开采或者调面伪倾斜开采，留设护条带煤柱，加快开采速度，减小出水对工作面的威胁。总结复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略与防治技术，首先补充勘探工程，对危险区域进行详细水文地质调查，完成相关物理力学参数的测定；其次建立含水层下回采工作面施工监测系统，实时动态监测水位及应力状态。开采过程中采取疏干开采，针对冒裂带含水层地段，工作面上、下顺槽进行井下打孔疏干，使工作面开采时的涌水量减小，改善生产环境；同时封堵水力联系通道，健全排水系统，留设安全煤岩柱。最后改革采煤方法和工艺，改造地面涝洼积水，采煤方法与顶板管理方法是影响覆岩破坏程度的重要原因，在实践工程中依据实际工程形式采用科学、合理的方法。
三 、总结与建议
在构造发育程度较高、煤层厚度和倾角变化较大、储量相对较少的复杂地质环境下进行煤矿的开采工作是多领域、多学科、多重技术的有效融合。伴随我国煤矿开采量的不断增大，开采深度的逐步加深，地质环境条件复杂的形势下对开采技术与相关措施的要求也逐步提高。理论上要深入注重含水层开采中采煤过程中要注重上覆岩体破坏规律、地下水动态变化规律、含水层富水特征以及防水煤岩柱性能的研究；实践工程中在开采前进行详细的地质调查与水文地质调查，科学、合理的设计开采方案，开采过程中严格依据相关规范进行施工，采取实时的，动态的水质监测、水位监测、应力状态、水量监测等，保证开采工作的安全进行。
参考文献
[1] 于水. 含水层下特厚煤层综放开采覆岩破坏规律研究[D].西安科技大学，2012
[2] 王晓振. 松散承压含水层下采煤压架突水灾害发生条件及防治研究[D].中国矿业大学，2012
[3] 师本强. 陕北浅埋煤层矿区保水开采影响因素研究[D].西安科技大学，2012
[4] 傅国庆. 综合机械化放顶煤开采适用地质条件的演化与拓展[J].煤田地质与勘探，2001，（05）：21-22
[5] 许家林，朱卫兵，王晓振.松散承压含水层下采煤突水机理与防治研究[J]. 采矿与安全工程学报，2011，（03）：333-339
[6] 苏宝成. 华丰煤矿顶板突水机理及防治技术研究[D].山东科技大学，2005
[7] 于保华. 高水压松散含水层下采煤关键层复合破断致灾机制研究[D].中国矿业大学，2009
【关键词】放顶煤 复杂地质条件
【中图分类号】 F407.21【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0322-01
一、引言
放顶煤是一种历史悠久、传统的采煤方法，通常称为“高落式”采煤法。综合机械化放顶煤采煤法是现代社会相对流行、技术全面的一种采煤方法，在复杂地质环境中与复杂的开采地质条件下发挥着重要的作用。复杂的开采地质条件是指构造发育程度较高、煤层厚度和倾角变化较大、储量相对较少，工作面几何形状不规则的开采条件。复杂地质条件下在地表或煤层等上覆岩层中存在水体更加大了煤矿开采的技术难度，如何实现含水层下完成安全采煤是现代社会亟需解决、完善的开采技术，针对含水层下煤矿安全开采或有效避开含水层以及采取相应的技术手段避免发生突水或水资源丧失的研究具有非常重要的实践意义。
二 、复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略与防治技术
复杂地质环境下在处理水体下采煤问题时，首先要考虑开采可能引起的覆岩中的裂缝是否通过相互连通以及相互连通的裂缝是否波及到水体。煤层开采后上覆岩体按照破坏程度划分为冒落带、裂隙带、弯曲带等三带，在实践生产过程中工程师尤为关注的是由冒落带与裂隙带组成的导水裂隙带高度。导水裂隙带是综合反映上覆岩体破坏范围与破坏后导水性能的重要指标。研究复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略，对于含水层中可能发生突水危险的区域，最好的解决方式就是避而不采，但在实践工程中，由于回采工作面的布置与接替的关系以及实际工程切实需要往往难以避免突水危险区域。在含水层下开采之前一定要进行现场调查，取样分析，采用先进、合理的物探技术对工作面进行了物探，探明工作面上覆岩层的富水区域，结合相邻工作面出水情况预测工作面最大和正常涌水量。在完成工程地质及水文地质详细调查与物理力学参数测试完成之后对含水层下开采覆岩破坏规律进行科学分析，对开采导水裂隙带高度发育规律进行详细研究，对可能发生危险的区域进行定量预测后制定开采方案。通常会面临三种方案的选择，一是避开含水层危险区域，二是强行开采，三是通过采取疏水降压措施完成开采。若为满足工程需要一定要采取强行开采的方案，则开采前必须进行详细的地质调查，开采前钻孔合理放水，缩短工作面出水时间，有效地减小工作面淋水量。工作面严格按操作规程操作，放顶煤要严格控制高度，工作面下平巷掘进时采取上坡掘进方案，让水能形成自流通过下平巷放水钻孔验证，执行采用高阻力支架与顶板预裂爆破等相关预防措施来降低覆岩关键层复合破断的可能性，工作面保证压力均衡，要均速推进，不准时采时停"达到防止突水灾害的效果。工程含水层泄水孔疏水降压的实践表明，含水层泄压效果受含水层内赋存规模状况的影响较大，在含水层水压较大、侧向补给性能较好的条件下，疏水降压初期时含水层水位有一定程度的下降，但很快就会恢复到初始的状态，很难达到疏水降压的目的。回采工作面如果出现较大淋水时，应采取工作面托顶煤开采或者调面伪倾斜开采，留设护条带煤柱，加快开采速度，减小出水对工作面的威胁。总结复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略与防治技术，首先补充勘探工程，对危险区域进行详细水文地质调查，完成相关物理力学参数的测定；其次建立含水层下回采工作面施工监测系统，实时动态监测水位及应力状态。开采过程中采取疏干开采，针对冒裂带含水层地段，工作面上、下顺槽进行井下打孔疏干，使工作面开采时的涌水量减小，改善生产环境；同时封堵水力联系通道，健全排水系统，留设安全煤岩柱。最后改革采煤方法和工艺，改造地面涝洼积水，采煤方法与顶板管理方法是影响覆岩破坏程度的重要原因，在实践工程中依据实际工程形式采用科学、合理的方法。
三 、总结与建议
在构造发育程度较高、煤层厚度和倾角变化较大、储量相对较少的复杂地质环境下进行煤矿的开采工作是多领域、多学科、多重技术的有效融合。伴随我国煤矿开采量的不断增大，开采深度的逐步加深，地质环境条件复杂的形势下对开采技术与相关措施的要求也逐步提高。理论上要深入注重含水层开采中采煤过程中要注重上覆岩体破坏规律、地下水动态变化规律、含水层富水特征以及防水煤岩柱性能的研究；实践工程中在开采前进行详细的地质调查与水文地质调查，科学、合理的设计开采方案，开采过程中严格依据相关规范进行施工，采取实时的，动态的水质监测、水位监测、应力状态、水量监测等，保证开采工作的安全进行。
参考文献
[1] 于水. 含水层下特厚煤层综放开采覆岩破坏规律研究[D].西安科技大学，2012
[2] 王晓振. 松散承压含水层下采煤压架突水灾害发生条件及防治研究[D].中国矿业大学，2012
[3] 师本强. 陕北浅埋煤层矿区保水开采影响因素研究[D].西安科技大学，2012
[4] 傅国庆. 综合机械化放顶煤开采适用地质条件的演化与拓展[J].煤田地质与勘探，2001，（05）：21-22
[5] 许家林，朱卫兵，王晓振.松散承压含水层下采煤突水机理与防治研究[J]. 采矿与安全工程学报，2011，（03）：333-339
[6] 苏宝成. 华丰煤矿顶板突水机理及防治技术研究[D].山东科技大学，2005
[7] 于保华. 高水压松散含水层下采煤关键层复合破断致灾机制研究[D].中国矿业大学，2009