岳城水库库区下采煤专题研究

完成单位： 河北磁县申家庄煤矿
完成小组成员： 武雄 许国安 杨健
获奖情况： 2004年中国水利电科学研究科学技术进步二等奖 

鉴定意见
1、2OO2年经大坝安全鉴定和专家审查，岳城水库大坝定为三类坝，该水库属病险水库。岳城水库承担着张河流域防洪、灌溉、供水和发电等重要任务，大坝的安全关系到岳城水库下游1000余万人民的生命和财产安全。因此，开展申家庄煤矿在岳城水库库区下采煤对水库安全影响的专题研究是非常及时的。

2、本专题研究技术路线正确，研究详实，计算分析成果合理可信，可作为决策参考。此项研究在水利、煤炭跨行业领域中具有领先水平。

3、研究表明，申家庄煤矿基本稳定，最大沉陷量为3．45m，地表移动的景大影响范围超出开采区边界4OOm左右，由于影响较小，且距离岳城水坝区大于3km，基本不影响大坝安全。

4、计算分析结果表明，申家庄煤矿开采引起的岳城水库大坝和坝基的渗流量变化很小，不会影响大坝安全。

5、根据矿井涌水量观测资料和水文地质研究结果，目前未发现岳城水库水体与申家庄煤矿涌水之间存在水力联系，不会产生水库水位骤降。
 
成果简介
岳城水库容量10亿i多m3。是全国大型水库之一。而申家庄煤矿的煤田大部分在岳城水库上游水体下，如何既保证矿井安全生产，又能确保水库及大坝安全运行，根据水利部海河水利委员会的要求，申家庄煤矿委托中国水利水电科学研究院进行岳城水库库区下采煤专题研究，并于2003年12月28日、2 9日在山东德州召开专家论证会论证，2003年3月通过了海委批复生产。

在已有研究完成的基础上，本次针对申家庄煤矿在岳城水库水体下采煤“上覆岩体流变效应及岩层与地表移动范围、煤层开采引发库区水渗漏及库水位聚降对水库安全的影响、煤层开采对库区深柳河大坝安全的影响”进行了专题研究：

①通过收集、查阅大量资料，总结出峰峰矿区(包括申家庄矿区)地表下沉的一般规律：下沉系数约为0．7 8；主要影响角正切tanβ=2．0-2．6；水平推移系数b：0.25；开采影响传播角θ=900-0．8α(50m<H<30mO和θ=900-0．97α(300<H<550m)；边界角。δo=5 80βo=5 8。-0.3和yo=580；松散移动角δo =560。

②在已有研究成果的基础上，按大变形用FLAC程序计算确定出申家庄煤矿2号煤层开采引发的地表移动范围为：最大下沉3400mm；最大水平以东1400mm，采空区右侧(向大坝方向)地表水平影响范围为350m；采空区左侧(远离大巴方祥)地表水平影响范围为310m，而申家庄井田距岳城水库大6430m。 煤层开采对大坝没有影响。

③考虑岩体的时间效应，通过流量计算得出煤层开采后地表最大下3000mm，水平以东1400mm：煤层栗完3年后，地表最大下沉3300mm，水平移动1500mm；煤层采完5年后，地表最大下沉3400mm，水平移动1550mm；煤层采完5年后，地表最大下沉3450mm，水平移动1600mm，且地表整体有向左(远离大坝)移动的趋势，说明地表移动速率随着时间的推移逐渐降低。到5年后，不再进行采矿活动的条件下，地表移动基本趋于稳定，煤层开采对大坝安全没有影响。

④通过对数值模拟．现场试验、水质分析和理论计算结果综合分析，得出申家庄煤矿在分层开采方式下“两带”发育高度最大为5 8．5 m；在房顶没开采方式下“两带”发育高度最大为100 m。据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程≥规定计算公式，在分层开采条件下，其防护煤(岩)柱的尺寸应大于或等于8 5.1 m，在放顶煤开采条件下，已开采工作面防护煤(岩)柱的尺寸应大干或等子129．4m，本矿区基岩岩柱尺寸均满足此规定。对采用放顶煤方式正在开采的煤层，其防护煤(岩)柱的尺寸应大于或等于1 36．6m．而其基岩岩柱完全满足要求。结合矿井涌水量统计等证据进行论述后认为岳城水库库区水体不会发生向已采和正在开采的采空区孝漏。@通过杜伊库区内地表移动对库水位变化的影响进行研究后认为，地表移动仅能使库区水位下降12m m；通过对库区外地表移动对库水位变化的影响进行研究后认为，地表移动不但不会造成库区水位骤降，而且还会增加库容。因此，申家庄煤矿采煤活动不 会导致岳城水库库区水位发生骤降。由于采煤区离岳城水库大坝较远，相距有6430m，库区水通过水库库底的铺盖淤泥层和坝体盖向下游，当铺盖淤泥层渗透系数不太小(如8×10cm／s)时，即使上游库区采煤区开采发生底层扰动，也不会影响大坝和库区的渗流。随着铺盖淤泥渗透系数变小，库区上游采煤区开采引起的底层扰动，才对渗流有些影响，但这些影响也是很小的，即大坝附近渗流场的水头值和流向下游的单宽流量的变化均很小。因此，在岳城水库上游库区采煤，对大坝安全不会产生实质性的影响。