科学过断层、优化工作面设计-保证资源回收.doc

.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 236234)摘要：本文通过对刘庄煤矿171303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：过断层、优化设计、资源回收一、 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。171303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171301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4.5m5m，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，171303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5570，落差020m，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NENW5570020m1.1kmF8断层正断层SNW6577036m2.8km 171301工作面及171303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、171301工作面过F18断层171303工作面东侧有率先回采的171301工作面，171301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171301风巷即尖灭，因此，考虑到171301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171301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171301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，171301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，171301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，171301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。171301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、171303工作面过F18断层鉴于171301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。171303工作面在最初的设计时，没有跨过 F18断层。（171303工作面最初设计见附图1）。附图1： 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171301工作面揭露的断层信息，得出结论，F18断层在171303工作面落差不会太大，最大应该在1820左右，借鉴171301工作面过F18断层的经验,他们认为,171303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80100万吨的储量（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171303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171301工作面掘进时过断层的经验，171303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（171303工作面最终设计见附图2）。附图2： 经最终计算，171303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 171303工作面在回采时，总结并吸取了171301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171303及171301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，171303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812之间。171303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 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”。171303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：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。2、在厚煤层发育稳定的井田，布置回采工作面时，要充分考虑对资源的回收，尽量减少损失和不必要的浪费。对于中小型断层，甚至规模稍大一点的断层，在进行超前探测、排除安全隐患后，工作面能跨过