科学过断层、优化工作面设计-保证资源回收

科学过断层 优化工作面设计 保证资源回收 1 科学过断层 优化工作面设计 保证资源回收科学过断层 优化工作面设计 保证资源回收 岳粹刘 胡文雄 国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿地测科 安徽 阜阳 摘要 摘要 本文通过对刘庄煤矿工作面过 F18 断层的前因后果以及必要性和 重要意义进行了详细的阐述 同时通过对比该工作面过断层前后的相关技术参 数 证明了该工作面过断层的正确性 关键词 关键词 过断层 优化设计 资源回收 一 概况概况 刘庄煤矿西三采区位于刘庄井田的西部 以 F8 断层为界 西三采区分为 东 西两个半区 东半区地层走向北东东 倾向南东 平均倾角 8 左右 西 半区位于谢桥向斜轴的转折端 地层走向由北东转为南北 倾向南东到东 工作面位于西三采区的东半区 为倾斜长臂布置 是刘庄煤矿西区 747m 水 平的第二个回采工作面 其东侧为第一个回采面工作面 所采煤层同为刘庄矿 第一层主采煤层 13 1 煤 13 1 煤在全矿区发育稳定 特别在西部四个采区 煤 层不仅发育稳定 而且厚度较东部采区要厚 平均厚度达到 4 5m 5m 西三采 区煤厚更达到 5m 以上 局部超过 6m 经过分析对比勘探钻孔资料 工作面的 平均煤层总厚度为 5 30m F18 断层为西三采区内的一个中型断层 走向 NE 倾向 NW 倾角 55 70 落差 0 20m 该断层为 F8 断层的分支断层 F18 断层及 F8 断层 资料见附表 1 附表 1 断层名称断层性质走向倾向倾角落差延展长度 F18 断层正断层NENW 55 7 0 0 20m1 1km F8 断层正断层SNW 65 7 7 0 36m2 8km 工作面及工作面均为倾斜长臂布置 在掘进过程中均跨过 F18 断层 下面分 别叙述 二 工作面过二 工作面过 F18 断层断层 工作面东侧有率先回采的工作面 工作面在掘进时 轨道顺槽 风巷 以 下用风巷 揭露 F18 断层落差为 7 5m 倾角 67 胶带顺槽 机巷 以下用机 巷 揭露 F18 断层落差为 17m 倾角 55 需要特别说明的是 根据原来的勘 探资料 F18 断层延展不到风巷即尖灭 因此 考虑到工作面位于 F18 断层的 尖灭方向 工作面设计之初 即跨过断层布置 结果是 F18 断层不但在风巷 揭露 而且落差达到 7 5m 即便如此 地测及设计部门还是认为 F18 断层在 机巷的落差也不会太大 坚持将工作面机巷跨过断层 后实际揭露落差为 17m 需要指出的是 由于事先不清楚断层的确切位置及延展长度 工作面风 机巷 在掘进施工中 地测科本着有疑必探 先探后掘的原则 均采取了超前探测措 施 在经过超前探测排除安全隐患后 工作面风 机巷施工时均掘进至 F18 断 层面 为了有利于生产且尽可能快地追上对盘落下去的 13 1 煤层 采用后退卧 科学过断层 优化工作面设计 保证资源回收 2 底法施工 造成巷道高度超高 接近断层面时风 机巷高度分别达到 9m 15m 以上 特别是 机巷在掘进接近 F18 断层面时 巷道顶板先是出现大面积涌水 水流沿着锚杆孔 锚索孔瞬间喷射而出 紧接着巷道迎头出现冒顶 形成一个 倒立的漏斗状孔洞 直径达 2m 水流不断从漏斗顶部流出 经过三天的固顶作 业 巷道才恢复掘进 工作面在回采时 因为过 F18 断层也花了不少功夫 回采工作面过如此 大的断层 在新集矿区还是首次 由于没有经验 过断层时 工作面支架调整 不合理 造成大量破煤层顶板施工 13 1 煤层顶板为厚达 8m 的细中砂岩层 硬度 f 大于 10 被迫放炮施工 工作面为过 F18 断层整整花了 3 个月时间 三 工作面过三 工作面过 F18 断层断层 鉴于工作面掘进及回采时的难度 加上担心断层落差更大 造成工作面在 掘进及回采时难度加大 工期长 影响生产接替 甚至可能出现的安全事故 工作面在最初的设计时 没有跨过 F18 断层 工作面最初设计见附图 1 附 图 1 B5 739 488T 135 582 21 0 25 0 35 3 39 0 45 0 14 0 16 0 34 4 44 133 703 00 0 23 4 12 0 36 0 26 0 54 4 12 B1 739 683T B3 739 479 F8 350 10 65 77 H 36 171303工作面 171303工作面切眼 540 540 560 580 680 700 600 620 640 660 600 720 560 580 600 620 第三中部车场及提升联巷 B8 719 408T 设计停采线 520 80m 防 水 煤 柱 线 F171301 1 120 40 H 3m F171301 2 285 60 H 4 5m 520 刘庄煤矿地测科地质人员认真分析了 F18 断层的物探资料 特别是相邻的 工作面揭露的断层信息 得出结论 F18 断层在工作面落差不会太大 最大应 该在 18 20 左右 借鉴工作面过 F18 断层的经验 他们认为 面完全可以再次 过 F18 断层 更为重要的是 如果将工作面向北延伸到煤层露头的 80m 防水煤 柱线 将至少可以增加 80 100 万吨的储量 不包括掘进煤量 不仅会创造巨大 的经济效益 而且对于缓解矿井生产接替紧张的不利局面 会起到巨大的扭转作用 同时 如果工作面跨过 F18 断层布置 将可以择机对 F8 断层进行超前探 测 探明该断层的富水性 导水性 落差以及断层的实际位置 为 F8 断层以西 13 1 煤工作面的设计提供丰富翔实的资料 综合上述原因 地测科向分管矿领导及总工程师详细陈述了将工作面的设 计跨过 F18 断层的必要性及重要意义 最终 矿领导同意了地测科的建议 借鉴工作面掘进时过断层的经验 工作面成功实现了过 F18 断层北延 实 际揭露表明 F18 断层在风 机巷的落差为 18m 及 17m 经过两次对工作面西 部的 F8 断层实施探测后 证明 F8 断层落差达到 25m 工作面过 F8 断层难度 极大 于是将工作面风巷一侧布置成 刀把型 采用上 下两个切眼 工作面 最终设计见附图 2 科学过断层 优化工作面设计 保证资源回收 3 附图 2 F171301 1 120 40 H 3m 600 32000 32000 3150031000 29000 29000 28000 28000310003150028500 28500 经最终计算 工作面机巷长度向北延伸了 536m 工作面可采储量增加了 近 100 万吨 保守地按每吨原煤 700 元计算 就创造直接经济效益 7 亿元 工 作面设计变化前后相关参数见附表 2 附表 2 过 F18 断层前后对比工作面面积 km2 工作面储量 万吨 服务年限 年 过断层前0 24190 950 41 过断层后0 37288 190 62 工作面在回采时 总结并吸取了工作面回采过 F18 断层的经验教训 从以下 两个方面控制综采工作面安全平稳地过断层 1 工作面过断层时 尽量破断 层下盘的煤层底板软岩施工 避开断层上盘煤层顶板的坚硬砂岩 2 由于及工 作面均为倾斜长臂布置 工作面为俯采 为防止滑架 倒架以及便于输送 工 作面在回采过断层时 综采支架及刮板输送机的最大坡度控制在 8 12 之间 工作面过 F18 断层期间的实测地质剖面举例 见附图 3 附图 3 科学过断层 优化工作面设计 保证资源回收 4 171303工作面实测地质剖面图 1 500 233 25 01 胶带顺槽 轨道顺槽 590 590 600 600 610 610 2 3 5 12 3 10 1 71 1 20 3 25 7 30 4 80 6 40 5 50 6 50 5 72 1 54 2 00 1 60 4 13 5 7073 3 50 2 80 4 50 0 90 4 33 0 100 4 31 0 110 4 37 3 120 4 33 0 130 4 43 4 140 4 65 2 149 2 17 151 2 00 4 155 5 33 7 160 4 65 7 166 5 17 620 620 F18 1 41 H 4 2m F18 40 H 6m F171303 2 33 H 2m 1 28 4 45 2 33 1 80 0 88 4 19 4 49 2 50 3 00 3 70 0 88 3 98 0 50 0 17 0 19 0 13 0 22 0 17 1 50 1 05 0 65 1 2 2011 04 30 580 580 171303工作面实测地质剖面 2011 05 15 234 39 50 胶带顺槽 轨道顺槽 590 590 600 600 610 610 620 620 630 630 580 580 2 03 4 60 0 10 4 60 1 20 4 80 0 30 5 00 2 40 3 85 3 50 1 60 3 60 4 60 3 70 3 93 2 80 3 75 2 85 3 80 2 90 4 30 2 100 4 15 2 110 4 05 2 116 4 00 2 120 3 95 1 130 4 00 1 140 4 60 4 152 1 90 4 160 4 90 4 167 3 90 1 20 2 65 0 40 0 3 0 8 0 4 0 9 0 9 0 3 0 4 0 5 0 7 3 9 5 5 5 1 5 15 1 5 1 0 9 0 80 2 1 85 F18 40 H 13m F171303 2 40 H 4m F18 1 40 H 3m 1 图中虚线为工作面支架连线 虚线间为工作面实测地质剖面 2 方框内数字为支架号 其下为工作面剖面岩层角度 长期以来 刘庄煤矿因缺少队伍 开拓及准备工程严重滞后 生产一直受 到工作面接替紧张的困扰 这成了制约刘庄煤矿产能提升的 瓶颈 工作面的 成功延伸 不仅保证了资源的充分回收 在为集团公司创造了巨大的经济效益 的同时 也为缓解矿井接替紧张的不利局面 起到了巨大的扭转作用 为刘庄 矿 2011 年实现产能提升奠定了坚实的基础 结论 结论 1 煤炭是不可再生的能源 我国又是能源消费大国 为国家充分回 收煤炭资源 避免浪费 是煤矿地质工作者的一项日常基本工作