極復(fù)雜條件下綜采地測保障技術(shù)探討

孫 虎

亳州煤業(yè)股份公司地測科，安徽亳州 233663

1 礦井概況

亳州煤業(yè)股份公司是淮北礦業(yè)新建煤礦，地處淮北平原，地形平坦，全部為新生界覆蓋；隸屬亳州市渦陽縣，地質(zhì)儲量1.7億噸，可采儲量0.91億噸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.50Mt/a。區(qū)內(nèi)主采7、10層煤。礦井所處中朝準(zhǔn)地臺淮河臺坳淮北陷褶斷帶，井田北有宿北斷裂，南有八里曹斷層和大高家斷層，地質(zhì)條件極其復(fù)雜；由于多期構(gòu)造運(yùn)動的疊加，斷層十分發(fā)育，形成了許多近網(wǎng)格狀的斷塊構(gòu)造；落差100m 以上的斷層有8條，大于50m 的斷層共有13條。煤層傾角大，巖漿嚴(yán)重巖侵蝕煤層，煤層賦存極不規(guī)律。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)，堅(jiān)持發(fā)展綜采機(jī)械化

礦井地質(zhì)條件異常復(fù)雜，最突出的特點(diǎn)是煤層不連續(xù)，斷層密布，落差大，煤層厚度變化大，且原有地質(zhì)資料與現(xiàn)場實(shí)行際揭露情況相差太大，并伴有頂板砂巖水和底板灰?guī)r水的威脅。但經(jīng)過認(rèn)真分析和多方論證，還是認(rèn)為在這樣復(fù)雜的條件下發(fā)展綜采機(jī)械化是礦井生存發(fā)展必由之路：一是發(fā)展綜采機(jī)械化符合和諧社會和人性化管理的要求，炮采工藝工人勞動強(qiáng)度太大，而綜采工藝卻極大減輕了工人的勞動強(qiáng)度；二是安全生產(chǎn)的必然要求，炮采工藝安全威脅太大，特別是在這樣復(fù)雜了條件下，而綜采工藝使工人的人身安全有了根本的保障；三是綜采機(jī)械化的高效率是提高礦井產(chǎn)能的保證，亳州煤業(yè)前期可采塊段少，能形成的工作面不多，如采用炮采工藝則礦井產(chǎn)能將很低，不能滿足要求；四是綜采工藝有利于煤炭資源回收率的提高。

優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)，為綜采工作面生產(chǎn)創(chuàng)造條件。由于地質(zhì)條件極其復(fù)雜，而現(xiàn)有地質(zhì)資料與現(xiàn)場揭露實(shí)際情況出入較大，所以工作面的設(shè)計(jì)方案很難一次定型，都是要根據(jù)現(xiàn)場揭露煤層的具體情況來不斷調(diào)整，在綜采工作面設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行了創(chuàng)新，取得了良好的效果。

優(yōu)化選型，提高裝備水平。綜采支架、煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的選型是否合理，對工作面安全生產(chǎn)和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。

3 井田構(gòu)造特征及其展布規(guī)律

由于特殊的地質(zhì)條件，綜采工藝的應(yīng)用和單產(chǎn)水平遇到了諸多困難。面對極復(fù)雜的礦井地質(zhì)條件，用一種固定的采煤方法和巷道布局形式是難以適用各采區(qū)不同地質(zhì)條件下的生產(chǎn)需要的。這就要求把各采區(qū)的斷層構(gòu)造、火成巖影響煤層情況、大小褶曲及煤層傾角的變化了解清楚，事先把影響生產(chǎn)的各種因素進(jìn)行歸類，針對不同的地質(zhì)條件，通過調(diào)整工作面的布置，來改進(jìn)采煤工藝、支護(hù)方法和相應(yīng)的安全技術(shù)措施，為采區(qū)順利開采提供科學(xué)依據(jù)。

3.1 采區(qū)、工作面地質(zhì)條件分類方案

構(gòu)造分類及開采方案選擇。地質(zhì)構(gòu)造對采煤方法的適應(yīng)性起著決定性的作用。根據(jù)走向短壁采煤工藝，把采區(qū)和工作面的地質(zhì)條件從斷層多少、褶皺大小和數(shù)目、火成巖侵入情況等方面分解若干指標(biāo)，劃分為簡單、較簡單、較復(fù)雜、復(fù)雜、極復(fù)雜五個類型，作為選用走向短壁反Z字旋轉(zhuǎn)采煤方法和其他采煤方法的依據(jù)。大膽創(chuàng)新更改綜采工作面的傳統(tǒng)布局，提高了不規(guī)則塊段和斷層地帶的資源回收率，減少了巷道工程和綜采安裝、拆除次數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

煤層條件分類及開采方案選擇。煤層賦存情況和煤層頂、底板性質(zhì)也是選擇采煤方法的一個重要根據(jù)。特別是大傾角厚煤層中，許多正規(guī)的采煤方法因煤層厚度變異系數(shù)大、可采率降低，因頂、底板變化復(fù)雜，采煤方法受到限制，甚至不能適用。根據(jù)亳州煤業(yè)股份公司山西組第3煤層和上煤層的賦存情況及煤層頂?shù)装逄卣?，將煤層條件從煤厚的變異程度、可采范圍大小、煤種的影響等方面，劃分為穩(wěn)定、較穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、不穩(wěn)定、極不穩(wěn)定五個類型。將煤層頂?shù)讖捻敯辶严睹芏?、頂?shù)装鍘r性直接頂、直接底分層厚度幾個方面劃分為優(yōu)越、良好、中等、不良、極差五個等級，作為確定采煤方法的第二依據(jù)。

3.2 適應(yīng)采煤方法的工作面的編錄

根據(jù)上述分類指標(biāo)和采煤方法的適應(yīng)性，對現(xiàn)已施工的工作面進(jìn)行實(shí)地編錄，為安排采面提供可靠依據(jù)。在進(jìn)行工作面適應(yīng)性編錄工作中，為了提高資源回收率，提高采煤工效，便于集中生產(chǎn)，在安全可靠，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理的前提下，使工作面盡量采用正規(guī)采煤法。

3 回采受水害影響和防治水工作難易程度評價

3.1 回采工作面受水害程度評價

本礦各7、10煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水層（段）是礦井充水的直接充水含水層，砂巖裂隙發(fā)育不均一，一般富水性較弱，且補(bǔ)給量不足，以消耗儲存量為主，是礦井充水的重要補(bǔ)給水源之一，正常情況下不會對礦井造成較大的危害。

礦井10煤層開采時受底板灰?guī)r水威脅嚴(yán)重，本礦10煤底板小斷層及構(gòu)造裂隙發(fā)育，曾發(fā)生突水現(xiàn)象。太灰和奧灰?guī)r溶裂隙含水層具水壓高，不均一等，是礦井安全生產(chǎn)的重要隱患之一。

3.2 礦井防治水工作難易程度

3.2.1 灰?guī)r水防治水工作

本礦開采水平深，灰?guī)r水水壓大（近9MPa），10煤層工作面底板灰?guī)r水突水系數(shù)T均大于0.07的臨界值，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，要將水壓降至安全水頭值以下，并滿足“不得帶壓開采”的有關(guān)規(guī)定，確保10煤層安全開采，必須采取疏降開采和底板注漿加固相結(jié)合的方式，需要大量的放水和足夠的安全隔水巖柱，造成鉆探工作量大，工作面注漿加固改造費(fèi)用較大，排水費(fèi)用也高。另外，我礦灰?guī)r裂隙發(fā)育不均一，造成疏干降壓效果不明顯，造成疏降開采成本高。

總之，灰?guī)r水的防治水工程量較大，難度較高。

3.2.2 不良鉆孔等導(dǎo)水防治

在地質(zhì)勘查階段也未曾做過鉆孔的啟封檢查工作，因而，本礦井的封孔質(zhì)量尚無法得出確切的結(jié)論。為防止因鉆孔封閉質(zhì)量差而造成危害，在礦井生產(chǎn)過程中即行部分鉆孔的啟封檢查工作，以便對鉆孔的封閉質(zhì)量作出客觀評價。同時，還必須對那些缺乏封閉資料、封閉情況不明和封閉不合格的鉆孔進(jìn)行透孔補(bǔ)封。如果一些鉆孔不具備透孔補(bǔ)封的條件，或者透孔補(bǔ)封的效果不好，尚必須對其留設(shè)必要的防水煤柱，以策安全。此外，生產(chǎn)過程中，也應(yīng)采取積極的預(yù)防措施。

根據(jù)上述鉆孔的封閉情況，如果不采取有效措施，對井下開采將會十分不利，尤其是那些至太灰終止的鉆孔，極有可能成為安全生產(chǎn)的隱患。

[1]吳永平.在復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用綜采技術(shù)的實(shí)踐[J].中國煤炭，2003(2).

[2]李世波.綜采工作面帶采開采技術(shù)研究及應(yīng)用[J].中國煤炭，2008(4).