掘進(jìn)工作面地質(zhì)條件分析

樊騰飛

摘 要：云蓋山煤礦23302掘進(jìn)工作面位于二疊系山西組中下部的二1煤層，工作面煤層總體呈單斜狀，煤（巖）層產(chǎn)狀走向NE35°～42°，傾向?yàn)椋篠E55°～48°，傾角11°～15°，平均13°，二1煤層頂板含水層為下二疊系山西組砂巖裂隙含水層組，由3～9層細(xì)中粒砂巖組成，總厚12.12～50.47m，平均32.8m，淺部風(fēng)化裂隙比較發(fā)育，為含水層的相對(duì)強(qiáng)富水部位，向深部富水性變?nèi)踔翗O弱。突水系數(shù)為0.013 MPa/m，小于0.06MPa/m，工作面無(wú)突水危險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)工作面；富水性；突水系數(shù)

云蓋山煤礦位于禹州市西南部35km處的磨街鄉(xiāng)境內(nèi)，礦井主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組及二疊系下統(tǒng)山西組、下盒子組和上統(tǒng)上石盒子組；礦井井田基本構(gòu)造形態(tài)為走向北東，傾向南東的單斜構(gòu)造。煤層傾角13-20°，走向NE35-42°；傾向SE55-48°；礦井目前通風(fēng)、供電、運(yùn)輸、排水、提升、瓦斯抽采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、通信聯(lián)絡(luò)、壓風(fēng)自救、供水施救、緊急避險(xiǎn)等系統(tǒng)完善，運(yùn)行正常[ 1-2 ]。

1 掘進(jìn)進(jìn)工作面煤（巖）層賦存特征

23302掘進(jìn)工作面的煤層位于二疊系山西組中下部的二1煤層，黑色，粉末狀，局部夾碎塊狀，以亮煤為主，半亮型，下部為半暗型，煤質(zhì)稍差，煤層均受擠壓可見(jiàn)揉皺現(xiàn)象，煤層厚度0.2～9.7m，平均厚度5.0m?；卷敒橹辛Ｉ皫r，直接頂為泥巖，有少量偽底，為炭質(zhì)泥巖，直接底為粉砂巖，基本底為粉砂巖。

根據(jù)二1煤層底板等高線形態(tài)分析，工作面煤層總體呈單斜狀，煤（巖）層產(chǎn)狀走向NE35°～42°，傾向?yàn)椋篠E55°～48°，傾角11°～15°，平均13°，掘進(jìn)期間受薄煤帶影響較大，預(yù)計(jì)工作面掘進(jìn)過(guò)程中，伴生構(gòu)造發(fā)育，煤層底板起伏及煤厚變化較大，對(duì)掘進(jìn)有一定影響，掘進(jìn)過(guò)程中加強(qiáng)地質(zhì)及水文地質(zhì)資料收集。

2 掘進(jìn)進(jìn)工作面水文地質(zhì)條件

二1煤層頂板含水層為下二疊系山西組砂巖裂隙含水層組，由3～9層細(xì)中粒砂巖組成，總厚12.12～50.47m，平均32.8m，淺部風(fēng)化裂隙比較發(fā)育，為含水層的相對(duì)強(qiáng)富水部位，向深部富水性變?nèi)踔翗O弱[ 3-5 ]。

二1煤底板有3層含水層，分別為：

1）石炭系上統(tǒng)太原組上段灰?guī)r含水層，含水層富水性弱，但極不均一，為二1煤底板直接充水含水層。

2）石炭系上統(tǒng)太原組下段灰?guī)r含水層，含水層總體上富水性中等，上距二1煤層45.93～52.06m，一般情況下對(duì)開(kāi)采二1煤影響不大，為二1煤底板間接充水含水層。

3）寒武系上統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r含水層，賦存于頂界面以下30～60m范圍內(nèi)為含水層的強(qiáng)徑流帶，向深部富水性變?nèi)酰瑸閺?qiáng)富水含水層，上距二1煤層65.54～78.6m，是二1煤底板間接充水含水層。

二1煤底板有3層隔水層，隔水性能不一致，分別為：

1）太原組上段頂部隔水層，在開(kāi)采條件下失去隔水作用。

2）太原組中部砂泥巖段隔水層，一般條件下是良好隔水層段，但在斷層附近會(huì)破壞其隔水作用。

3）太原組底部鋁土泥巖隔水層，正常情況下，該隔水層可阻斷太灰下段L1-4與寒灰?guī)r含水層的水力聯(lián)系。

工作面底板標(biāo)高：+54.9～+86.6m，底板隔水層厚度74m，目前礦井最高水位標(biāo)高+80m，工作面底板承受水壓為0.025MPa。涌水形式及水文地質(zhì)情況：該工作面主要沿二1煤層底板掘進(jìn)。

工作面主要水源為山西組頂板砂巖水；根據(jù)礦井水文地質(zhì)報(bào)告及相鄰工作面情況預(yù)計(jì)，該工作面正常涌水量約為5m3/h，雨季頂板淋水可能會(huì)增大，預(yù)計(jì)最大涌水量為100m3/h，排水設(shè)施應(yīng)保證100m3/h以上的排水能力，并及時(shí)在低洼處挖設(shè)水窩，完善排水設(shè)施，保證排水能力。根據(jù)礦井綜合柱狀圖顯示，現(xiàn)礦井含水層上面距煤層底板厚為74m。

1）隔水層安全厚度計(jì)算：

t=

t=2.02m

式中，t——安全隔水層厚度，m；

L——巷道底板寬度，4.8m；

γ ——底板隔水層的平均重度，0.0257MN/m3；

Kp——底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度，2.66MPa；

p——底板隔水層承受的水頭壓力，0.99MPa。

則t=2.02m<74m，

因此，正常段掘進(jìn)不受底板含水層威脅。

2）突水危險(xiǎn)性驗(yàn)算[ 1-2 ]：

突水系數(shù)計(jì)算公式如下：

T=P/M=0.99÷74=0.013MPa/m

其中：T——突水系數(shù)，MPa/m；

P——底板隔水層承受的水頭壓力，0.99MPa；

M——底板隔水層厚度，取74m。

則T=0.013<0.06MPa/m，無(wú)突水危險(xiǎn)。

3 結(jié)論

云蓋山煤礦23302掘進(jìn)工作面位于二疊系山西組中下部的二1煤層，工作面煤層總體呈單斜狀，煤（巖）層產(chǎn)狀走向NE35°～42°，傾向?yàn)椋篠E55°～48°，傾角11°～15°，平均13°，二1煤層頂板含水層為下二疊系山西組砂巖裂隙含水層組，由3～9層細(xì)中粒砂巖組成，總厚12.12～50.47m，平均32.8m，淺部風(fēng)化裂隙比較發(fā)育，為含水層的相對(duì)強(qiáng)富水部位，向深部富水性變?nèi)踔翗O弱。突水系數(shù)為0.013 MPa/m小于0.06MPa/m，工作面無(wú)突水危險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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