淺談構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)綜采工作面的設(shè)計(jì)優(yōu)化

付慶偉

摘 要：文章通過對(duì)受斷層影響的21002綜采工作面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高了資源回收率，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上先進(jìn)、安全上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的要求，為今后類似條件下綜采工作面合理布置提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造復(fù)雜；綜采工作面；設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TD822 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0104-02

工作面開采設(shè)計(jì)是生產(chǎn)礦井技術(shù)管理的基礎(chǔ)工作，它的內(nèi)容就是根據(jù)煤層地質(zhì)條件及礦井系統(tǒng)能力、技術(shù)裝備和管理水平，合理確定工作面回采工藝參數(shù)及設(shè)備配套參數(shù)。它對(duì)于編制礦井采掘銜接、指導(dǎo)井下采掘技術(shù)管理，都具有非常重要的意義。而對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的礦井，煤層地質(zhì)條件的賦存情況將成為影響工作面設(shè)計(jì)的主要因素。

1 概述

冀中能源股份有限公司東龐礦是一座年產(chǎn)4.20Mt/a大型現(xiàn)代化礦井，采用立井-暗斜井多水平開拓，礦井共分-300、-480、-579三個(gè)水平。主采為2#煤層，煤層平均厚度4.5米。

中部斷裂帶位于井田中部，由8條斷層組成。落差大于30米的有5條，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜。從工作面回采情況來看，斷層帶內(nèi)地層斷褶錯(cuò)雜，羽狀裂隙發(fā)育。斷裂帶派生與伴生斷層發(fā)育，并伴有隱伏斷層，對(duì)掘進(jìn)有較大影響。因此，如何在構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)使工作面避開斷層影響，降低萬噸掘進(jìn)率，使工作面設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化，是設(shè)計(jì)人員研究與探討的難點(diǎn)。

2 影響工作面設(shè)計(jì)的主要原因

中部斷裂帶地質(zhì)構(gòu)造特別復(fù)雜，致使工作面設(shè)計(jì)形狀不規(guī)則，需要采用對(duì)接、續(xù)減支架、調(diào)采等特殊開采工藝，而且在巷道掘進(jìn)過程中，要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)修改設(shè)計(jì)。巷道布置需要穿過斷層，影響了巷道掘進(jìn)速度，并且給回采帶來困難，影響煤質(zhì)。

由于地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，致使工作面萬噸掘進(jìn)率增加。21002工作面萬噸掘進(jìn)率為28.5m/萬t，比正常條件下的工作面萬噸掘進(jìn)率增加了一倍，造成礦井采掘接替緊張。

3 綜采工作面原設(shè)計(jì)狀況

21002綜采工作面位于礦井的中部，中部斷裂帶落差30m的F3斷層和落差110m的 F5大斷層之間，該工作面地質(zhì)條件非常復(fù)雜，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造與褶曲構(gòu)造，斷層控制程度較低，該區(qū)掘進(jìn)前已做精確的地面電法探測(cè)和三維地震探測(cè)，預(yù)測(cè)面內(nèi)F3、F5及F14斷層派生與伴生斷層發(fā)育，隱伏斷層發(fā)育，對(duì)掘進(jìn)有較大影響。由于兩斷層基本沿煤層傾向發(fā)育，煤層傾角較緩3°～14°，因此設(shè)計(jì)為傾斜開采綜采工作面。為了探明斷層擺動(dòng)及探查21002工作面內(nèi)部構(gòu)造情況，首先掘進(jìn)21002工作面探巷及上巷。在探巷的施工當(dāng)中，探明F3斷層位置，根據(jù)揭露實(shí)際情況及時(shí)修改工作面設(shè)計(jì)， 21002工作面下巷平行與上巷布置，為保證工作面順利圈定，原則上滯后上巷掘進(jìn)，如圖1所示。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及實(shí)施

21002工作面探巷掘進(jìn)140m實(shí)際揭露一條F3大斷層的伴生斷層北f177，落差12m，根據(jù)這一情況，對(duì)原工作面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，將斷層甩在面外，并且為保證上巷掘進(jìn)期間避免受F3及其伴生斷層影響，盡量使巷道直線布置便于回采期間管理，上巷與斷層之間留有10～40m煤柱。同時(shí)上巷與F3斷層間的煤炭資源如何回收？又是一個(gè)擺在設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)難題，如果21002工作面回采完畢后，斷層間煤炭資源將無法回收，針對(duì)這一問題，通過鉆探及巷探方法摸清F3斷層擺動(dòng)情況，通過設(shè)計(jì)850m補(bǔ)上巷方式將斷層間煤炭資源帶采出來。該面最終通過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，面長(zhǎng)最長(zhǎng)增加到260米，是目前東龐礦最長(zhǎng)的綜采工作面，雖然工作面萬噸掘進(jìn)率有所增加，但是將一條超過10m斷層甩在面外，并提高了資源回收率，多回收F3及Ff177斷層間煤炭資源10萬t（圖2所示，陰影部分為帶采部分），為企業(yè)和社會(huì)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，在回采斷層間煤柱工藝中很值得推廣運(yùn)用。

5 構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)工作面設(shè)計(jì)優(yōu)化途徑

5.1 采用多種勘探手段，加強(qiáng)探測(cè)準(zhǔn)確性

采取地面電法探測(cè)、三維地震探測(cè)和鉆探等綜合勘探手段，基本上摸清了該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造狀況。但在21002上巷掘進(jìn)過程中，遇到了一些隱伏及伴生斷層，如直接影響到工作面巷道布置。所以在構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)布置工作面還應(yīng)對(duì)特殊地段采用巷探這種最直接的方式為工作面設(shè)計(jì)提供最準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

5.2 積極研究應(yīng)用開采新工藝，提高資源回收率

要提高資源回收率，這就需要我們?cè)谘芯坎坏乳L(zhǎng)綜采工作面回采工藝，采用續(xù)減支架、對(duì)接、調(diào)采等特殊工藝，最大限度的解放斷層間的呆滯煤量。

5.3 掘進(jìn)過程中邊掘邊探，及時(shí)優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)

井田中部斷裂帶斷層構(gòu)造擺動(dòng)幅度較大，在巷道掘進(jìn)過程中，揭露出的實(shí)際位置與預(yù)計(jì)位置會(huì)有些誤差，直接影響了工作面的布置。因此在掘進(jìn)過程中應(yīng)該采用定向鉆機(jī)鉆探、物探、巷探等綜合勘探手段，采取邊掘邊探的施工工藝，摸清周邊斷層構(gòu)造，及時(shí)修改完善工作面設(shè)計(jì)。

5.4 采后分析及總結(jié)

工作面回采完畢以后，對(duì)已經(jīng)掌握的地質(zhì)資料要及時(shí)認(rèn)真分析、總結(jié)，尋找規(guī)律，為相鄰工作面的開采設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。同時(shí)也要對(duì)工作面開采設(shè)計(jì)綜合分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)工作面設(shè)計(jì)提供參考資料。

6 結(jié)束語

在地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)布置工作面，前期必須增加地質(zhì)勘探投入，才能降低萬噸掘進(jìn)率，使工作面設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。巷道布局是生產(chǎn)和安全的源頭，科學(xué)、規(guī)范、合理的設(shè)計(jì)，能夠從本質(zhì)上提供安全的作業(yè)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，提升礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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