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耿村矿12220工作面优化设计

作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2018-07-04

一、项目实施背景

12220工作面因为受到F16断层影响原设计长度450米,且断层南部的煤层参状不明,储量状况不清楚,为了保证工作面能够顺利构成,并且延伸工作面走向长度,保证耿村煤矿的采掘接替,我矿地测科抽调专业骨干力量,对F16断层对12220工作面的影响范围加强探测力度,进行深入研究,最终使得该工作面顺利穿越F16断层,工作面可采长度增加500米,增加煤炭可采储量80.1万吨,价值约4亿元,直接经济效益1.6亿元。

二、设计方案

根据工作面下巷在掘进过程中预计会碰到断层的情况,我矿结合F16断层的影响范围初步决定用钻探加巷探的办法在断层范围内进行探测,主要任务是探测该工作面下巷在断层以南是否有煤层存在,并分析煤层的可采性。

三、主要勘探内容

12220工作面下巷

(1)超前探测情况

耿村煤矿掘进的(2-3)12220工作面下巷在掘进到384米位置时距离F16断层预计位置约71米,为了保证该工作面下巷的正常掘进,我矿在384进尺位置进行了探断层工作。结合43勘探线剖面,顶部煤层较厚,斜距较长,所以为保证正常掘进,我矿把探底板断与不断作为重点进行探测,施工钻孔一个,设计60米,坡度为3度,后因在钻进到48米时卡钻,终孔进尺为48米。

图1(2-3)12220工作面下巷正头钻孔布置平面示意图

煤层岩性为:窝面破底板岩1米,1.5米高灰分煤,夹矸厚度为0.8米,煤层为-3°下坡,在钻孔施工过程中,第10米见窝面夹矸,16米过,经过分析窝面这层矸参状基本正常, 34米见夹矸,44米过去,后钻进至48米为全煤,经过分析在钻进区域内,煤层参状正常,底板应该没有断开。所以我矿决定再掘进50米再进行探测。

图2 12220工作面下巷第一次探断层示意图

7月15日,(2-3)12220下巷掘进至430米,距离预计F16断层位置约为25米,本次探断层同样把探测底断与不断作为探测重点,设计钻孔长度为50米,坡度为5°,该孔共钻进50米,经过探测在16米时遇见窝面夹矸,21米过去,21米至44米为高灰煤,45米至51米为泥岩。经过探测窝面夹矸在20米范围内参状基本正常,45米范围内仍是全煤,没有遇见大的煤层参状变化,应该是底板没有大的断层,可以保证该工作面下巷再正常掘进45米。

图3 12220工作面下巷第二次探断层示意图

(2)实际揭露情况

根据实际揭露情况,断层位置位于下巷420m~460m之间。其中在掘进至450米位置时,煤层压力开始变大,层理发生紊乱,掘进至482米位置时巷道中约1米厚的砂岩表层发生断裂,巷道下帮开始见明显断层线, 因F16断层与下巷斜交,所以随着巷道的掘进,该F16断层线会不断向上帮偏移,巷道掘进至500米时,巷道上帮见到断层线,下巷全部进入到断层上盘之中。因F16断层属于平推断层,且该断层底部煤层并没有发生明显的断裂,所以经过推断,该断层翻转带应该在下巷420m~460m之间,断层以北煤层顶板岩性为灰黑色泥岩,断层以南为砂岩,下巷在350米--570米为o型棚配合双路液压抬棚支护,其他巷道为单路液压抬棚支护,因受断层影响,该段巷道变形量比较大,巷道高度变化(包括顶板下沉和底鼓)量为0.5米--1.3米。

图4(2-3)12220工作面下巷遇断层示意图

(3)补充勘探情况

截止8月26日,综掘一队施工的(2-3)12220下巷已掘进549m,自下8点后10m(437m)至下9点前50m(537m)受断层影响,煤层产状不稳定,夹矸较多,为确定其上方煤层情况,决定在此位置每隔10m探顶煤一次。钻探位置选在下8点后10m,下8点,下8点前10m,下8点前20m,下8点前30m,下9点,下9点前10m,下9点前20m,下9点前30m,下9点前40m,下9点前50m处。其中下8点后(440米)打一个钻孔33米煤,所以断定此处为该断层翻转带。

图5 (2-3)12220工作面下巷补充勘探示意图

(4)下巷掘进过程中遇断层情况

(2-3)12220下巷在12月11日探煤厚时,顶煤厚度为5米见顶板,14日掘进至890米时窝面见顶板,遇见断层,断层性质为正断层,该断层在切眼向上掘进20米时,又一次遇到,在前20米原为沿顶板掘进,而掘进至22米时顶煤变为8.5米见顶板砂岩,经证实该断层倾向为276°,倾角为上陡下缓,18°--40°之间变化,断层落差在7米左右。

(5)上巷、高抽巷掘进过程中遇断层情况

12220上巷第一高抽巷在掘进至330米时下帮见F16断层的翻转煤层带,掘进至337米时高抽巷变为全煤巷道,在掘进至378米时高抽巷变为全岩巷道,高抽巷见全煤长度为48米。因12220在上巷掘进过程中沿底板掘进,所以没有实际揭露F16断层,结合12200下巷与12220高抽巷实际揭露F16断层影响到12220上巷的位置应该在810—860之间。

(6)切眼影响范围

根据12220上下巷及高抽巷实际揭露F16断层的位置推测,F16断层巨厚煤层影响范围应该在上切口以上,工作面向外100米时,回采工作面上拐头会遇到F16断层巨厚煤层影响,工作面回采至410米时,F16断层巨厚煤层对工作面影响可以结束。F16断层巨厚煤层斜跨整个回采工作面,影响范围在550米左右。切眼100米所遇断层在工作面向外回采150米后,巨厚煤层影响范围可以结束。

四、完成时间及效果分析

(2-3)12220工作面位于西二采区东翼,2-3煤轨道下山西侧,该面在工作面掘进过程中,因其下巷受到F16断层的影响,所以该工作面在设计时为刀把工作面,且该工作面原来平均长度为450米,工作面可采储量为115.5 万吨,为了能增加工作面长度,增加工作面可采储量,延长矿井可采年限,地测科积极开展探煤厚工作面,严格控制巷道层位,并多次开展了钻探工作,使12220工作面下巷长度由原来的450米,最终延长为960米,使工作面长度增加了510米。截止2014年5月该工作面已经比原来设计增加煤炭产量80.1万吨,价值约4亿元,直接经济效益1.6亿元。增加了工作面长度和可采储量,保证了2013年全矿的采掘接替平衡,延长了矿井服务年限。

五、推广应用情况

通过超前钻探、巷探等多种方式的勘探,最终使得12220工作面顺利构成,为我矿和集团公司2014年的采掘接替和保证我矿2014年顺利完成集团公司下达的各项指标奠定了坚实的基础,同时为兄弟矿井在跨F16断层采煤过程中提供了数据支持,为义煤公司中部五矿对该断层的研究开了先河,提供了准确的一手资料。


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