地質狀況對采煤布置的影響

王 琪 薛克龍 李彤彤 田臣龍

（山東科技大學，山東 青島 266590）

煤礦地質構造復雜多變，對于工作面上的推采施工影響重大。根據具體的地質構造、設備狀況提出合理施工方案，對于煤礦的開采具有十分重大的意義。構造和地質情況多指斷層、沖刷、地包、無炭柱及水等，也包括頂底板巖性、平整度和煤層發育是否穩定等，對其進行準確客觀評估，作用重大，意義深遠。

1 地質概況

新上海一號五號煤層，位于延安組上部，屬上含煤組下部煤層，與八煤間距為74.80～93.20m，平均78.45m。煤層厚度2.95～6.25m，平均4.35m，層狀，傾向東，傾角 4°～11°，為緩傾斜厚煤層，煤層結構簡單。煤層西部以五煤風氧化帶為界，東部以F2斷層為界，北部以FD17斷層為界，南部以斷層FD11為界。

112052工作面為在5號煤層布置的一個工作面，工作面設計寬度200米，順槽長度3023米，推采長度2941米；112052皮帶順槽距五煤氧化帶64米。

2 地質構造精確預測對推采有重大意義

新上海一號煤礦112052工作面掘進至順槽開口以里830米處煤巖層發生變化，巷道左側底板侵入部分泥巖導致煤層變薄，巷道頂板出現黃色泥質砂巖、松軟易碎、不易支護，巷道淋水加大，煤層厚度由3.4米變為1.75米，確定為揭露五煤風氧化帶。沿煤層繼續掘進53米時，煤層變為0.7米，后轉變為0.2～0.4米的煤線。施工至112052皮帶順槽開口以里1064米時巷道迎頭及幫部砂質泥巖膠結程度極差、富水性較強、不易支護、錨桿預緊力達不到實際要求的50%（150N·M），巷道底板泥化嚴重，綜掘機被陷住、繼續掘進困難，于是停止繼續施工。這是由于對地質狀況缺乏全面的認識和推敲而導致的技術失誤，從而引起的事故。

又如從112052工作面中部聯絡巷后退7米，以方位角51°施工112052軌道順槽聯絡巷，聯絡巷煤層較穩定（2.8～3.3），但施工至165米處時巷道右肩被淺黃色砂巖侵蝕嚴重，淋水加大，遂停止施工。經確定為侵蝕區。從聯絡巷迎頭后退10米繼續施工112052軌道順槽，在施工至45米時煤層變薄（1.8米），施工至85米時迎頭出現大面積白色砂巖、膠結程度差，泥差膠結，極易冒落，施工難度大，經研究決定暫停施工。這也是由于對于地質狀況認識不足，沒有根據已有數據作出準確的推敲和預判，而導致的施工困難。

3 地質狀況對于施工布置的影響

針對地質構造復雜，對施工影響巨大的狀況，為了徹底了解112052工作面的地質構造，在112052皮帶順槽風氧化帶段及對應的112052軌道順槽分別施工了電法、地震、瞬變電磁物理勘探，物探成果反饋給江蘇煤炭地質物測隊和中國煤炭地質總局第一勘探局地質勘查院后，經過討論、研究，重新對112052工作面煤層賦存情況進行了分析。并根據分析結果作出了兩個施工方案。

根據現在112052工作面頂底板巖層性質及煤層賦存情況，針對112052工作面布置，現對112052工作面的準備提出兩個方案：

方案一：112052北翼工作面不再往前掘進，將112052工作面進行分區開采，即南翼沿風氧化帶南部邊緣開工作面切眼。優缺點分析如下：

優點：

1）減少巷道維護量。從巷道揭露圍巖情況來看，煤層變薄、頂板為含水砂巖，需噴漿進行封閉圍巖，采用本方案后施工難度小，巷道維護難度及工程量小。經探測，現在112052工作面仍在風氧化帶中，如果繼續往前施工，兩順槽可能均需在風氧化帶中再施工200米左右，而且112052兩順槽底鼓嚴重，平均底鼓高度為1.5米，巷道維護工程量約為3000米。采用本方案將大大減小施工難度及長距離巷道的維護量。

2）有利用安全管理。現在施工112052工作面切眼，避免穿過沖刷帶異常區，該區域頂板淋水大，白色中砂巖極易冒落，有時為流砂狀態，頂板維護難度較大，不利于安全管理。

3）有利于北翼煤炭資源的充分回收。根據煤層等高線圖，預計北翼5煤的分布范圍較廣，將北翼剩余1800米分區開采，待一水平北翼軌道大巷送至三分區位置，在井下重新補打鉆孔和進行物探分析，控制受風氧化帶和邊界斷層影響的區域，根據5煤北翼的賦存情況，調整工作面布置，有利于煤炭資源的充分回收。

缺點：

1）增加準備巷道工程量。112052北翼剩余1800米，考慮從三分區施工兩條上山（即軌道運輸巷、膠帶運輸巷與回風巷共用一條巷道）進行開采，準備工程量為500～700米，準備工程量大。

2）受下部工作面影響增加了工作面的回采難度。112052北翼工作面與下部113采區北翼煤層開采存在壓茬關系，受下部113082工作面采動，將來112052北翼回采可能受到一定的影響，不利于實現煤層自上而下的順序開采。

方案二：112052北翼工作面繼續往前掘進，穿過風氧化帶，將112052工作面分為南北翼兩個分段開采。優缺點分析如下：

優點：

1）減少了準備巷道約600m。利用現有的采區系統，繞過風氧化帶及異常區，相比重新布置采區準備巷道，節省部分工程量。

2）有利于113北翼工作面進行順序開采。采用此種方案能夠提前開采五煤，不存在對下部八煤的壓茬影響。

缺點：

1）施工難度大，掘進效率低。112052工作面受風氧化帶、邊界斷層及沖刷異常帶的影響較大，頂板砂巖、富水極易跨落，施工難度大，掘進效率低，不利用安全管理。

2）維護工作量大，占用隊伍較多。順槽長度近3000米，最長維護時間3年以上。112052北翼工作面兩順槽的準備，需安裝兩個綜掘隊伍進行迎頭的掘進，由于兩順槽巷道變形嚴重，底鼓量大，在綜掘隊伍的后路，至少需增加2個隊伍進行起底和反底施工。在現在的市場條件下，極不經濟。

3）緩解接續矛盾。原接續計劃：111082工作面---112051工作面---111084工作面，111084工作面滯后111082工作面四個月，111084軌道順槽受111082作面采動影響較大。現調整為111082工作面---112051工作面---112052工作面---111084工作面，111084工作面滯后111082工作面回采接近十個月，受相鄰采空區影響較小，有利于工作面的回采。

根據112052兩順槽揭露的頂底板情況看，底板治理難度相對較大，工作面推采長度不宜超過千米以上，且112052工作面前方受風氧化帶及邊界斷層、沖刷帶等較多因素影響，長距離工作面推采有一定風險性。

本著經濟上合理，技術上可行，參考榆樹井煤礦11503工作面開采過程中遇到的困難，充分考慮現在五煤底鼓治理的難題，根據礦井目前采區準備情況及接續安排，結合目前的市場經濟形勢，及礦井目前準備的實際情況，建議采用方案一開采。

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［3］吳俊松,王興華.新上海一號井田的煤層特征[J].民營科技,2010(5):38.