蔣家河礦井首采工作面地質特征分析及意義

文/張西寨

蔣家河礦井首采工作面地質特征分析及意義

文/張西寨

蔣家河井田位于彬長礦區南緣，北鄰大佛寺煤礦，西、東、南以煤層零線為界，構造上位于彬縣背斜以南，太峪背斜以北?？刹擅簩訛橘_系延安組4#煤層，平均厚度5.29m，屬厚煤層，含煤性好，分布穩定，結構簡單，主要分布于趙坡向斜軸部及兩翼。井田范圍內未見斷距較大斷層發育，煤體及圍巖完整性好，裂隙發育差，地下水流動滯緩。蔣家河礦井首采工作面掘進和回采過程中揭露的煤層賦存、瓦斯涌出、礦壓顯現、地下水的分布等特征，積累了礦井實際生產的第一手資料，并對不同的實際問題提出了解決措施，保證了礦井首采工作面的安全生產，并對彬長礦區相鄰礦井提供參考依據，對指導安全生產具有一定的借鑒意義。

一、礦井區域地質特征

蔣家河井田范圍主要被第四系黃土及第三系紅土所覆蓋，僅在蔣家河、范家河溝谷內出露有白堊系下統洛河組，依據鉆孔揭露地層由老至新依次有：三疊系、侏羅系、白堊系、第三系及第四系。

礦區發育背斜從南到北有彬縣背斜，路家—小靈臺背斜及礦區北部的七里鋪—西坡背斜。區內褶皺構造兩翼多不對稱，南緩北陡，南翼1°～3°，北翼4°～8°，對礦區煤層分布起著一定的控制作用，軸部常缺失含煤地層及煤層。地表未發現斷層。在礦區東南部的水簾礦、火石嘴礦、下溝礦生產的礦井中見少量斷距在1.2～6m的小斷層。

二、工作面巷道剖面圖

首采工作面兩順槽沿4#煤層底板掘進，根據煤層的產狀變化調整巷道掘進的坡角，實際測量了巷道剖面圖（圖1），同時對礦壓、瓦斯、水文地質特征進行了監測記錄。

圖1首采順槽巷道實測示意圖

三、首采工作面地質特征

1．掘進揭露的構造特征

剖面揭露的構造特征主要表現為一寬緩向斜褶皺構造，向斜的軸部距1402回風巷口約1210米左右，距1402運輸巷1113.5米左右（以一采區回風巷口為起點），其中工作面切眼長度140米，走向56°，公式（1）得出巷道轉折點連線與順槽巷道的夾角為55°25′，可以得到該工作面通過的走向為0°35′。

向斜轉折端高程差為3.77m，褶皺軸的傾伏角為北傾1°16′18.24″，說明趙坡向斜在此部位為樞紐近SN向的北傾褶皺。

2．煤層賦存特征

煤層厚度和展布特征為巷道中段厚，兩端薄，且較厚部位恰好在向斜的軸部，最厚煤層為9.9米，最薄為1.7m米，該區為差異沉降區，成煤有機質沉積之前該褶皺已經形成，說明該區區域褶皺形成時代早于侏羅紀下統延安組，為燕山運動的產物，此后又經歷了喜山運動的改造。

3．瓦斯涌出特征

首采工作面處于趙坡向斜的核心部位，橫穿向斜瓦斯富集區，2010年7月份試生產，采用走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法，采煤高度3.0m，放煤平均高度4.0m，采放比1∶1.3，采用全部垮落法管理頂板。工作面設計風量1700m3/ min，實際供風量為1900m3/min，初采的100m范圍內采煤層厚度約1.5～3.0m，割巖厚度0.1～1.5m，瓦斯涌出量為11.4m3/min，瓦斯主要來自煤層煤壁、頂板巖壁和落煤，采至120m，頂煤逐漸變厚，開始放頂煤開采，頂板自然垮落，鄰近層瓦斯大量涌入到采空區，并涌出到工作面，特別是在工作面中部，瓦斯涌出量高達28.5m3/min左右，上隅角瓦斯濃度經常超限，嚴重威脅著礦井的安全生產，受瓦斯影響首采工作面一直無法正常生產，只能停止生產20～30min左右，待瓦斯濃度恢復正常后才能繼續生產。

4．地下水涌出特征

首采工作面兩順槽及切眼巷道在掘進期間，頂板均有淋水現象，淋水量約為4～5m3/h。工作面回采時，分別推進至216m、229m、252m、360m、465m、506m、859m處，工作面支架的頂部及后部出現較大淋水，淋水量約10～60m3/h不等。這導致鋁土質泥巖膨脹軟化，底板強度大大降低，支護強度弱化嚴重，巷道底板和幫部均出現較大的變形。

5．礦壓顯現特征

在首采工作面掘進、安裝準備和回采期間，運輸、回風順槽和工作面切眼中部大部分區段，均出現了較大的變形，特別是巷道頂板淋水較大、護底煤較薄、底板巖層鋁土質含量較高的區段變形尤為嚴重，回采工作面出現了支架壓架，兩巷端頭超前支護段單體支柱插底，巷中底鼓幫鼓等現象。根據不同區段變形程度和變形特點進行了起底、擴幫、補強支護和加強排水等有效治理措施，保證了首采工作面安全回采。

四、結論

1.首采工作面的掘進和回采揭露了首采工作面中部（向斜構造的軸部）為礦壓顯現強烈、頂板淋水較大、瓦斯涌出較大的區域，對實際生產具有較強的指導意義。

2.趙坡向斜是蔣家河礦區的主要控制構造，控制了煤層及鄰近巖層的展布，也對礦區應力、瓦斯富集、地下水賦存起到了控制作用，生產過程中通過及時收集總結該構造產生的應力、瓦斯、地下水、礦壓數據，為安全生產提供切實可靠的數據和客觀科學的技術支持。

3.彬長礦區總體受控與一系列近東西向寬緩褶皺地質特征，以及蔣家河煤礦首采工作面揭露的井田構造、水文、瓦斯、礦壓等地質特征為蔣家河礦井的生產提供了客觀的依據，同時也為彬長礦區相鄰礦井提供參考依據，對保證礦井工作面的安全生產，具有一定的借鑒意義。

（作者單位：陜西彬縣煤炭有限責任公司）

（責任編輯：龐永厚）