西河煤業(yè)地質(zhì)異常區(qū)探孔方案設(shè)計(jì)

李 水 利

(澤州縣國(guó)土資源局，山西 晉城 048026)

西河煤業(yè)地質(zhì)異常區(qū)探孔方案設(shè)計(jì)

李 水 利

(澤州縣國(guó)土資源局，山西 晉城 048026)

根據(jù)西河煤業(yè)采掘銜接需要，對(duì)掘進(jìn)面前方地質(zhì)異常區(qū)進(jìn)行探孔設(shè)計(jì)，并結(jié)合巷道斷面尺寸，闡述了探孔的施工措施及注意事項(xiàng)，為巷道掘進(jìn)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，節(jié)省了巷道工程量，消除了安全隱患。

礦井，地質(zhì)異常區(qū)，斷層，鉆孔布置

0 引言

礦井批準(zhǔn)開(kāi)采3號(hào)，15號(hào)煤層，井田面積為10.463 7 km2，核準(zhǔn)生產(chǎn)能力0.60 Mt/年。井田開(kāi)拓方式：斜井開(kāi)拓。礦井用兩水平開(kāi)拓，一水平標(biāo)高+614.000 m，開(kāi)采3號(hào)煤層；二水平標(biāo)高+540.000 m，開(kāi)采15號(hào)煤層。

現(xiàn)開(kāi)采3號(hào)煤層，位于山西組中下部，煤層厚度3.06 m～5.02 m，平均4.23 m，穩(wěn)定可采。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾0層～2層夾矸。3號(hào)煤直接頂板多為粉砂巖、泥巖，直接頂下常有0.1 m～0.2 m的炭質(zhì)泥巖及灰色泥巖偽頂，老頂為灰色細(xì)粒砂巖、泥巖互層。底板一般為泥巖、粉砂巖。3號(hào)煤屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單、全區(qū)穩(wěn)定可采的厚煤層。井田內(nèi)中東及中西部邊界處局部剝蝕。

一采區(qū)南運(yùn)輸、回風(fēng)大巷開(kāi)拓延伸沿煤層頂板掘進(jìn)，煤層賦存穩(wěn)定，產(chǎn)狀均勻，掘進(jìn)過(guò)程中揭露F2斷層等地質(zhì)異常區(qū)，其直接充水含水層為山西組及下石盒子組砂巖含水層，據(jù)區(qū)域資料顯示，富水性弱，井下涌水量為13 m3/h～17 m3/h，奧灰水位位于3號(hào)煤層之下，不會(huì)構(gòu)成煤層底板突水危險(xiǎn)，受水害威脅較小。

1 掘進(jìn)面概況

掘進(jìn)工作面揭露斷層之前，煤層穩(wěn)定，產(chǎn)狀均勻，局部節(jié)理發(fā)育，傾角1°～4°，無(wú)構(gòu)造、陷落柱等。向前掘進(jìn)200 m時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，揭露的F2斷層，位于井田中部，根據(jù)相鄰礦井西溝煤礦實(shí)際開(kāi)掘情況推測(cè)該斷層走向近東西，傾向南，斷層傾角70°，落差5 m，斷距5.3 m，斷層性質(zhì)為不導(dǎo)水的正斷層。井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度約1 100 m，由146號(hào)、2126號(hào)鉆孔控制，地表未出露。根據(jù)對(duì)延伸巷道迎頭的測(cè)量，煤層底板標(biāo)高595.975，預(yù)測(cè)相對(duì)盤(pán)煤層底板標(biāo)高在600 m～602 m之間。對(duì)工作面掘進(jìn)影響較大，需布置鉆孔進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)探測(cè)結(jié)果及時(shí)改變巷道掘進(jìn)方向和斷面尺寸，變更支護(hù)參數(shù)。

2 探孔設(shè)計(jì)方案

一采區(qū)南運(yùn)輸巷向南延伸期間，距離3108下分層進(jìn)風(fēng)順槽交叉點(diǎn)32 m處發(fā)現(xiàn)F2正斷層。一采區(qū)南運(yùn)輸巷需過(guò)斷層向前延伸，探放水鉆孔布置參數(shù)如表1所示。

表1 鉆孔布置參數(shù)

探測(cè)結(jié)果如下：1號(hào)孔方位180°，仰角28°，鉆探49 m見(jiàn)煤，57 m見(jiàn)巖。2號(hào)孔方位180°，仰角15°，鉆探53 m全巖。3號(hào)孔方位180°，仰角45°，鉆探33 m見(jiàn)煤，36 m見(jiàn)空，37.5 m見(jiàn)巖。4號(hào)孔方位165°，仰角28°，鉆探51 m見(jiàn)空后由少量出水，共出水約100 m3，繼續(xù)鉆進(jìn)至61 m見(jiàn)巖。5號(hào)孔方位150°，仰角28°，鉆探44 m見(jiàn)空，有水，現(xiàn)已放出約280 m3水，未放完。6號(hào)孔方位145°，仰角20°，鉆探51 m見(jiàn)煤，56 m見(jiàn)巖。7號(hào)孔方位135°，仰角25°，鉆探47 m見(jiàn)煤，52 m見(jiàn)巖，53 m處停鉆。8號(hào)孔方位210°，仰角23°，鉆探52 m見(jiàn)空，58 m見(jiàn)巖(如圖1所示)。

3 施工要求及措施

3.1 設(shè)備選型

根據(jù)巷道斷面特征，采用ZYW-1200鉆機(jī)；鉆桿采用：φ50 mm；鉆頭：φ65 mm。

3.2 鉆孔原始資料編錄

疏放水鉆孔均需將鉆場(chǎng)號(hào)，孔號(hào)，方位角，傾角，開(kāi)孔孔徑，套管規(guī)格、長(zhǎng)度，固管壓力，巖層變化，巖性，初出水深度、出水量、水壓以及終孔層位、深度等準(zhǔn)確記錄在案。

3.3 探孔安全注意事項(xiàng)

1)鉆機(jī)安裝及其附屬設(shè)備必須符合要求，各轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)部分要有合格的防護(hù)罩，施工時(shí)嚴(yán)禁將工具和其他物品放在鉆機(jī)、油泵、電機(jī)上。

2)加強(qiáng)鉆場(chǎng)附近的巷道支護(hù)，發(fā)現(xiàn)危巖、活石等不安全因素及時(shí)處理，避免發(fā)生冒頂和片幫事故。

3)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方位角及傾角施工。由礦地測(cè)科指定專人使用全站儀標(biāo)定鉆孔方位，使用地質(zhì)羅盤(pán)標(biāo)定鉆孔傾角。安裝鉆進(jìn)定位時(shí)，必須嚴(yán)格按照工程技術(shù)人員標(biāo)定的孔位及角度進(jìn)行施工，嚴(yán)禁擅自改動(dòng)?？孜辉试S誤差不大于50 mm，角度允許誤差不大于1°。

4)鉆探司機(jī)每次開(kāi)機(jī)時(shí)都要仔細(xì)觀察四周，只有確保鉆桿及卡瓦頭上沒(méi)有任何工具，其他人員都避開(kāi)時(shí)，才能開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)。

5)鉆機(jī)要由專職鉆探司機(jī)進(jìn)行操作。嚴(yán)禁打干鉆，開(kāi)泵送水確認(rèn)返水后，方可鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)操作人員不準(zhǔn)離開(kāi)鉆機(jī)，并做到“三看”“兩聽(tīng)”“一及時(shí)”。每班鉆探工不得少于3人，鉆探人員要求衣著整齊、利索，袖口、衣襟要扎緊，防止纏到鉆桿上傷人。

6)鉆孔施工時(shí)，需撤出工作地點(diǎn)所有無(wú)關(guān)人員，鉆探工要密切注意孔內(nèi)變化情況，發(fā)現(xiàn)異常要立即采取措施，防止突水事故發(fā)生。

4 斷層探孔結(jié)果

根據(jù)鉆探情況可知：現(xiàn)一采區(qū)南運(yùn)輸巷迎頭煤層底板標(biāo)高為596 m，過(guò)斷層后前方區(qū)域內(nèi)(長(zhǎng)60 m，寬60 m)煤層底板標(biāo)高為626 m，斷層斷距約為30 m，在南運(yùn)輸巷迎頭前方25 m，高程613 m處出現(xiàn)堅(jiān)硬巖層，過(guò)斷層后煤層厚度為4 m～5 m，過(guò)斷層后前方煤層延南運(yùn)輸巷方向走向北南，地勢(shì)基本平緩，傾向西高東低，煤層?xùn)|西坡度為5°～6°。根據(jù)146號(hào)地質(zhì)鉆孔見(jiàn)煤標(biāo)高推斷前方煤層呈上山趨勢(shì)。

綜上可知，F(xiàn)2斷層落差30 m，傾角70°，位于井田中部，走向近東西向，為正斷層，對(duì)工作面掘進(jìn)影響較大。

5 結(jié)語(yǔ)

一采區(qū)大巷分為南運(yùn)輸、南回風(fēng)巷，原設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面，南運(yùn)輸巷毛斷面：寬5.2 m，高3.6 m；凈斷面：寬5.0 m，高3.5 m；南回風(fēng)巷毛斷面：寬4.2 m，高3.1 m；凈斷面：寬4.0 m，高3.0 m。巷道延伸穿越斷層后，以15°仰角向前掘進(jìn)，穿過(guò)3號(hào)煤層底板后進(jìn)入3號(hào)煤層后恢復(fù)水平掘進(jìn)，繼續(xù)掘進(jìn)煤層巷道，考慮到南運(yùn)輸、南回風(fēng)巷為采區(qū)巷道，服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，根據(jù)鉆孔柱狀圖可知，巷道掘進(jìn)期間會(huì)相繼穿過(guò)深灰色石巖、灰黑色泥巖、遂石灰?guī)r、細(xì)砂巖、粉砂巖和3號(hào)煤層底板黑色泥巖，穿過(guò)底板巖層較多，層位間巖性賦存不穩(wěn)定，尤其是3號(hào)煤層底板巖層為黑色泥巖，局部相變?yōu)榉凵皫r，遇水膨脹，易發(fā)生底鼓，因此穿層巖巷巷道斷面更改為半圓拱形巷道，半圓拱形斷面對(duì)圍巖變化適應(yīng)性較好，受力較均勻，有利于巷道施工掘進(jìn)安全，穿過(guò)3號(hào)煤層底板后進(jìn)入3號(hào)煤層后恢復(fù)水平掘進(jìn)，繼續(xù)掘進(jìn)煤層巷道。

[1] 裴 宏.淺析老空區(qū)探放水技術(shù)[J].山東煤炭科技,2014(12):173-175.

[2] 賈實(shí)林.采區(qū)巷道施工中的綜合探放水技術(shù)[J].建井技術(shù)，2014,35(5):30-33.

[3] 王路文.西陳莊煤業(yè)采空區(qū)探放水技術(shù)研究[J].能源與節(jié)能，2015,117(6):122-123.

[4] 于杰凱,商 讓.綜合探放水方法在柴溝煤礦1503工作面的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013,41(sup):128-130.

The exploratory hole scheme design of geological abnormal area of Xihe coal industry

Li Shuili

(ZezhouCountyLandResourcesBureau,Jincheng048026,China)

According to the mining cohesion needs of Xihe coal industry, this paper made exploratory hole design before coalface geological anomaly area, and combining with the roadway section size, elaborated the construction measures and attention of exploratory hole, provided accurate data for tunnel excavation, saved the roadway engineering quantity, eliminated the security risks.

mine, geological anomaly area, fault, well location

1009-6825(2017)01-0082-02

2016-10-27

李水利(1975- )，男，工程師

P641

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