科學過斷層優(yōu)化工作面設(shè)計保證資源回收

1、科學過斷層，優(yōu)化工作面設(shè)計，保證資源回收 岳粹劉 胡文雄 (國投新集能源股份有限公司劉莊煤礦地測科 安徽 阜陽 236234)摘要：本文通過對劉莊煤礦171303工作面過F18斷層的前因后果以及必要性和重要意義進行了詳細的闡述，同時通過對比該工作面過斷層前后的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，證明了該工作面過斷層的正確性。關(guān)鍵詞：過斷層、優(yōu)化設(shè)計、資源回收一、 概況劉莊煤礦西三采區(qū)位于劉莊井田的西部。以F8斷層為界，西三采區(qū)分為東、西兩個半?yún)^(qū)，東半?yún)^(qū)地層走向北東東，傾向南東，平均傾角8°左右；西半?yún)^(qū)位于謝橋向斜軸的轉(zhuǎn)折端，地層走向由北東轉(zhuǎn)為南北，傾向南東到東。171303工作面位于西三采區(qū)的東半?yún)^(qū)，為傾

2、斜長臂布置，是劉莊煤礦西區(qū)-747m水平的第二個回采工作面，其東側(cè)為第一個回采面171301工作面，所采煤層同為劉莊礦第一層主采煤層13-1煤。13-1煤在全礦區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，特別在西部四個采區(qū)，煤層不僅發(fā)育穩(wěn)定，而且厚度較東部采區(qū)要厚，平均厚度達到4.5m5m，西三采區(qū)煤厚更達到5m以上，局部超過6m。經(jīng)過分析對比勘探鉆孔資料，171303工作面的平均煤層總厚度為5.30m。 F18斷層為西三采區(qū)內(nèi)的一個中型斷層，走向 NE,傾向NW，傾角55°70°，落差020m，該斷層為F8斷層的分支斷層。（F18斷層及F8斷層資料見附表1）。附表1：斷層名稱斷層性質(zhì)走向傾向傾角落差延展

3、長度F18斷層正斷層NENW55°70°020m1.1kmF8斷層正斷層SNW65°77°036m2.8km 171301工作面及171303工作面均為傾斜長臂布置，在掘進過程中均跨過F18斷層，下面分別敘述。二、171301工作面過F18斷層171303工作面東側(cè)有率先回采的171301工作面，171301工作面在掘進時，軌道順槽（風巷，以下用風巷）揭露F18斷層落差為7.5m，傾角67°，膠帶順槽（機巷，以下用機巷）揭露F18斷層落差為17m，傾角55°。需要特別說明的是，根據(jù)原來的勘探資料，F(xiàn)18斷層延展不到171301風巷即尖

4、滅，因此，考慮到171301工作面位于F18斷層的尖滅方向，工作面設(shè)計之初，即跨過斷層布置。結(jié)果是，F(xiàn)18斷層不但在171301風巷揭露，而且落差達到7.5m。即便如此，地測及設(shè)計部門還是認為，F(xiàn)18斷層在171301機巷的落差也不會太大，堅持將工作面機巷跨過斷層（后實際揭露落差為17m）。需要指出的是，由于事先不清楚斷層的確切位置及延展長度，171301工作面風、機巷在掘進施工中，地測科本著有疑必探、先探后掘的原則，均采取了超前探測措施。在經(jīng)過超前探測排除安全隱患后，171301工作面風、機巷施工時均掘進至F18斷層面，為了有利于生產(chǎn)且盡可能快地追上對盤落下去的13-1煤層，采用后退臥底法施

5、工，造成巷道高度超高，接近斷層面時風、機巷高度分別達到9m、15m以上。特別是，171301機巷在掘進接近F18斷層面時，巷道頂板先是出現(xiàn)大面積涌水，水流沿著錨桿孔、錨索孔瞬間噴射而出，緊接著巷道迎頭出現(xiàn)冒頂，形成一個倒立的漏斗狀孔洞，直徑達2m，水流不斷從漏斗頂部流出。經(jīng)過三天的固頂作業(yè)，巷道才恢復掘進。171301工作面在回采時，因為過F18斷層也花了不少功夫，回采工作面過如此大的斷層，在新集礦區(qū)還是首次。由于沒有經(jīng)驗，過斷層時，工作面支架調(diào)整不合理，造成大量破煤層頂板施工，13-1煤層頂板為厚達8m的細中砂巖層，硬度f大于10，被迫放炮施工，工作面為過F18斷層整整花了3個月時間。三、1

6、71303工作面過F18斷層鑒于171301工作面掘進及回采時的難度，加上擔心斷層落差更大，造成工作面在掘進及回采時難度加大，工期長，影響生產(chǎn)接替，甚至可能出現(xiàn)的安全事故。171303工作面在最初的設(shè)計時，沒有跨過 F18斷層。（171303工作面最初設(shè)計見附圖1）。附圖1： 劉莊煤礦地測科地質(zhì)人員認真分析了F18斷層的物探資料，特別是相鄰的171301工作面揭露的斷層信息，得出結(jié)論，F(xiàn)18斷層在171303工作面落差不會太大，最大應該在1820左右，借鑒171301工作面過F18斷層的經(jīng)驗,他們認為,171303面完全可以再次過F18斷層。更為重要的是，,如果將工作面向北延伸到煤層露頭的80

7、m防水煤柱線,將至少可以增加80100萬噸的儲量（不包括掘進煤量）,不僅會創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益,而且對于緩解礦井生產(chǎn)接替緊張的不利局面,會起到巨大的扭轉(zhuǎn)作用。同時，如果工作面跨過F18斷層布置，將可以擇機對F8斷層進行超前探測，探明該斷層的富水性、導水性、落差以及斷層的實際位置，為F8斷層以西13-1煤工作面的設(shè)計提供豐富翔實的資料。綜合上述原因，地測科向分管礦領(lǐng)導及總工程師詳細陳述了將171303工作面的設(shè)計跨過F18斷層的必要性及重要意義。最終，礦領(lǐng)導同意了地測科的建議。借鑒171301工作面掘進時過斷層的經(jīng)驗，171303工作面成功實現(xiàn)了過F18斷層北延。實際揭露表明，F(xiàn)18斷層在風、機巷

8、的落差為18m及17m。經(jīng)過兩次對工作面西部的F8斷層實施探測后，證明F8斷層落差達到25m，工作面過F8斷層難度極大，于是將工作面風巷一側(cè)布置成“刀把型”，采用上、下兩個切眼（171303工作面最終設(shè)計見附圖2）。附圖2： 經(jīng)最終計算，171303工作面機巷長度向北延伸了536m，工作面可采儲量增加了近100萬噸，保守地按每噸原煤700元計算，就創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益7億元。（工作面設(shè)計變化前后相關(guān)參數(shù)見附表2）附表2：過F18斷層前后對比工作面面積（km2）工作面儲量（萬噸）服務(wù)年限（年）過斷層前0.24190.950.41過斷層后0.37288.190.62 171303工作面在回采時，總結(jié)并

9、吸取了171301工作面回采過F18斷層的經(jīng)驗教訓，從以下兩個方面控制綜采工作面安全平穩(wěn)地過斷層： 1、工作面過斷層時，盡量破斷層下盤的煤層底板軟巖施工，避開斷層上盤煤層頂板的堅硬砂巖。2、由于171303及171301工作面均為傾斜長臂布置，工作面為俯采，為防止滑架、倒架以及便于輸送，171303工作面在回采過斷層時，綜采支架及刮板輸送機的最大坡度控制在8°12°之間。171303工作面過F18斷層期間的實測地質(zhì)剖面舉例，見附圖3。附圖3 長期以來，劉莊煤礦因缺少隊伍，開拓及準備工程嚴重滯后，生產(chǎn)一直受到工作面接替緊張的困擾，這成了制約劉莊煤礦產(chǎn)能提升的“瓶頸”。171303工作面的成功延伸，不僅保證了資源的充分回收，在為集團公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益的同時，也為緩解礦井接替緊張的不利局面，起到了巨大的扭轉(zhuǎn)作用，為劉莊礦2011年實現(xiàn)產(chǎn)能提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。結(jié)論：1、煤炭是不可再生的能源，我國又是能源消費大國，為國家充分回收煤炭資源，避免浪費，是煤礦地質(zhì)工作者的一項日常基本工作。2、在厚煤層發(fā)育穩(wěn)定的井田，布置回采工作面時，要充分考慮對資源的回收，盡量減少損失和不必要的浪費。對于中小型斷層