地質(zhì)狀況對采煤布置的影響

王 琪 薛克龍 李彤彤 田臣龍

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，對于工作面上的推采施工影響重大。根據(jù)具體的地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)備狀況提出合理施工方案，對于煤礦的開采具有十分重大的意義。構(gòu)造和地質(zhì)情況多指斷層、沖刷、地包、無炭柱及水等，也包括頂?shù)装鍘r性、平整度和煤層發(fā)育是否穩(wěn)定等，對其進行準(zhǔn)確客觀評估，作用重大，意義深遠(yuǎn)。

1 地質(zhì)概況

新上海一號五號煤層，位于延安組上部，屬上含煤組下部煤層，與八煤間距為74.80～93.20m，平均78.45m。煤層厚度2.95～6.25m，平均4.35m，層狀，傾向東，傾角 4°～11°，為緩傾斜厚煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層西部以五煤風(fēng)氧化帶為界，東部以F2斷層為界，北部以FD17斷層為界，南部以斷層FD11為界。

112052工作面為在5號煤層布置的一個工作面，工作面設(shè)計寬度200米，順槽長度3023米，推采長度2941米；112052皮帶順槽距五煤氧化帶64米。

2 地質(zhì)構(gòu)造精確預(yù)測對推采有重大意義

新上海一號煤礦112052工作面掘進至順槽開口以里830米處煤巖層發(fā)生變化，巷道左側(cè)底板侵入部分泥巖導(dǎo)致煤層變薄，巷道頂板出現(xiàn)黃色泥質(zhì)砂巖、松軟易碎、不易支護，巷道淋水加大，煤層厚度由3.4米變?yōu)?.75米，確定為揭露五煤風(fēng)氧化帶。沿煤層繼續(xù)掘進53米時，煤層變?yōu)?.7米，后轉(zhuǎn)變?yōu)?.2～0.4米的煤線。施工至112052皮帶順槽開口以里1064米時巷道迎頭及幫部砂質(zhì)泥巖膠結(jié)程度極差、富水性較強、不易支護、錨桿預(yù)緊力達(dá)不到實際要求的50%（150N·M），巷道底板泥化嚴(yán)重，綜掘機被陷住、繼續(xù)掘進困難，于是停止繼續(xù)施工。這是由于對地質(zhì)狀況缺乏全面的認(rèn)識和推敲而導(dǎo)致的技術(shù)失誤，從而引起的事故。

又如從112052工作面中部聯(lián)絡(luò)巷后退7米，以方位角51°施工112052軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷，聯(lián)絡(luò)巷煤層較穩(wěn)定（2.8～3.3），但施工至165米處時巷道右肩被淺黃色砂巖侵蝕嚴(yán)重，淋水加大，遂停止施工。經(jīng)確定為侵蝕區(qū)。從聯(lián)絡(luò)巷迎頭后退10米繼續(xù)施工112052軌道順槽，在施工至45米時煤層變?。?.8米），施工至85米時迎頭出現(xiàn)大面積白色砂巖、膠結(jié)程度差，泥差膠結(jié)，極易冒落，施工難度大，經(jīng)研究決定暫停施工。這也是由于對于地質(zhì)狀況認(rèn)識不足，沒有根據(jù)已有數(shù)據(jù)作出準(zhǔn)確的推敲和預(yù)判，而導(dǎo)致的施工困難。

3 地質(zhì)狀況對于施工布置的影響

針對地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，對施工影響巨大的狀況，為了徹底了解112052工作面的地質(zhì)構(gòu)造，在112052皮帶順槽風(fēng)氧化帶段及對應(yīng)的112052軌道順槽分別施工了電法、地震、瞬變電磁物理勘探，物探成果反饋給江蘇煤炭地質(zhì)物測隊和中國煤炭地質(zhì)總局第一勘探局地質(zhì)勘查院后，經(jīng)過討論、研究，重新對112052工作面煤層賦存情況進行了分析。并根據(jù)分析結(jié)果作出了兩個施工方案。

根據(jù)現(xiàn)在112052工作面頂?shù)装鍘r層性質(zhì)及煤層賦存情況，針對112052工作面布置，現(xiàn)對112052工作面的準(zhǔn)備提出兩個方案：

方案一：112052北翼工作面不再往前掘進，將112052工作面進行分區(qū)開采，即南翼沿風(fēng)氧化帶南部邊緣開工作面切眼。優(yōu)缺點分析如下：

優(yōu)點：

1）減少巷道維護量。從巷道揭露圍巖情況來看，煤層變薄、頂板為含水砂巖，需噴漿進行封閉圍巖，采用本方案后施工難度小，巷道維護難度及工程量小。經(jīng)探測，現(xiàn)在112052工作面仍在風(fēng)氧化帶中，如果繼續(xù)往前施工，兩順槽可能均需在風(fēng)氧化帶中再施工200米左右，而且112052兩順槽底鼓嚴(yán)重，平均底鼓高度為1.5米，巷道維護工程量約為3000米。采用本方案將大大減小施工難度及長距離巷道的維護量。

2）有利用安全管理?，F(xiàn)在施工112052工作面切眼，避免穿過沖刷帶異常區(qū)，該區(qū)域頂板淋水大，白色中砂巖極易冒落，有時為流砂狀態(tài)，頂板維護難度較大，不利于安全管理。

3）有利于北翼煤炭資源的充分回收。根據(jù)煤層等高線圖，預(yù)計北翼5煤的分布范圍較廣，將北翼剩余1800米分區(qū)開采，待一水平北翼軌道大巷送至三分區(qū)位置，在井下重新補打鉆孔和進行物探分析，控制受風(fēng)氧化帶和邊界斷層影響的區(qū)域，根據(jù)5煤北翼的賦存情況，調(diào)整工作面布置，有利于煤炭資源的充分回收。

缺點：

1）增加準(zhǔn)備巷道工程量。112052北翼剩余1800米，考慮從三分區(qū)施工兩條上山（即軌道運輸巷、膠帶運輸巷與回風(fēng)巷共用一條巷道）進行開采，準(zhǔn)備工程量為500～700米，準(zhǔn)備工程量大。

2）受下部工作面影響增加了工作面的回采難度。112052北翼工作面與下部113采區(qū)北翼煤層開采存在壓茬關(guān)系，受下部113082工作面采動，將來112052北翼回采可能受到一定的影響，不利于實現(xiàn)煤層自上而下的順序開采。

方案二：112052北翼工作面繼續(xù)往前掘進，穿過風(fēng)氧化帶，將112052工作面分為南北翼兩個分段開采。優(yōu)缺點分析如下：

優(yōu)點：

1）減少了準(zhǔn)備巷道約600m。利用現(xiàn)有的采區(qū)系統(tǒng)，繞過風(fēng)氧化帶及異常區(qū)，相比重新布置采區(qū)準(zhǔn)備巷道，節(jié)省部分工程量。

2）有利于113北翼工作面進行順序開采。采用此種方案能夠提前開采五煤，不存在對下部八煤的壓茬影響。

缺點：

1）施工難度大，掘進效率低。112052工作面受風(fēng)氧化帶、邊界斷層及沖刷異常帶的影響較大，頂板砂巖、富水極易跨落，施工難度大，掘進效率低，不利用安全管理。

2）維護工作量大，占用隊伍較多。順槽長度近3000米，最長維護時間3年以上。112052北翼工作面兩順槽的準(zhǔn)備，需安裝兩個綜掘隊伍進行迎頭的掘進，由于兩順槽巷道變形嚴(yán)重，底鼓量大，在綜掘隊伍的后路，至少需增加2個隊伍進行起底和反底施工。在現(xiàn)在的市場條件下，極不經(jīng)濟。

3）緩解接續(xù)矛盾。原接續(xù)計劃：111082工作面---112051工作面---111084工作面，111084工作面滯后111082工作面四個月，111084軌道順槽受111082作面采動影響較大?，F(xiàn)調(diào)整為111082工作面---112051工作面---112052工作面---111084工作面，111084工作面滯后111082工作面回采接近十個月，受相鄰采空區(qū)影響較小，有利于工作面的回采。

根據(jù)112052兩順槽揭露的頂?shù)装迩闆r看，底板治理難度相對較大，工作面推采長度不宜超過千米以上，且112052工作面前方受風(fēng)氧化帶及邊界斷層、沖刷帶等較多因素影響，長距離工作面推采有一定風(fēng)險性。

本著經(jīng)濟上合理，技術(shù)上可行，參考榆樹井煤礦11503工作面開采過程中遇到的困難，充分考慮現(xiàn)在五煤底鼓治理的難題，根據(jù)礦井目前采區(qū)準(zhǔn)備情況及接續(xù)安排，結(jié)合目前的市場經(jīng)濟形勢，及礦井目前準(zhǔn)備的實際情況，建議采用方案一開采。

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