采煤工作面超前综合探测技术的应用.pdf

1 9 9 7 年第 1 期 矿 井 地 质 总第 1 7 期 一 j 采煤工作面超前综合探测技术的应用 徐州矿务局雯河煤矿 摘要 介绍了 徐州夹河煤矿 7 4 2 3 工作面超前综合撂剐工作， 并对探测效果进行总结， 认 1 引言 地质构造具有一定的规律性， 这使我 们有可能查清矿井构造和进行定性、 定量 预测提供了有利条件。但由于各种影响因 素使得地质构造难以预见更难以能确定其 形态、 位置和发育方向， 这往往成为直接控 制和影响机械化生产的重要原因， 尤其是 随着综合机械化采煤技术的不断普及， 这 一 问题更加突出。据了解国外煤矿有 1 ／ 3 左右的综采工作面因地质破坏而放弃或停 采。此外， 一些小型不连续构造的存在， 常 常是诱发矿井事故的根源。矿井物探虽然 在地质构造预测中已越来越多地被采用， 但物探结果常受多种因素的干扰具有多解 性。 为解决以上不足， 对未采区地质必须实 施综合探测， 即彩用地质、 物探、 钻探等多 种手段在巷道条件下， 联合作业， 相互配 合， 共同查清各种地质异常体和巷道开采 地质条件， 提供 精度地质基础资料。 本文就徐州矿务局和西安煤科分院在 夹河煤矿 7 4 2 3工 作面进行的综合探测及 探测效果作一分绍。 2 夹河矿 7 4 2 3 面的综合探测 2 ． 1 综合探测程序及配合方式 在综合探铡程序中， 地质工作应先行． 力求掌握井田及采区的地质构造发育规 律， 指导施工方案的设计和各种手段的施 工。选择有效的探i 赙 手段和相应的配合方 式可产生事半功倍的效果。 丑皿珏正 一 ‘鼍童 喜皿 J 生 E 旦 圃趣 亘 图l 综合探测工作流程及手段配合方式示意图 2 ． 2 综合探铡工程实施 地质分析首先搜集井田所有地质资 料， 建立数据文件， 进行一系列地质统计、 相关分析及构造预测{ 在对7 4 2 3 工作面进 行了细致的地质观测分析基础上． 进行了 7 4 2 3 面地质条件的预测评价， 指导综合探 。 ／ 维普资讯 采煤工作面超前综合探测技术的应用 3 7 测的设计、 施工和成果解释工作。 钻探施工 主要是采用沿煤层定向钻进新技术， 验证 探测成果和为槽波探铡提供条件。槽波及 坑透取得的大量地履资料， 是综合探测成 果的主要依据和组成部分。 3 综合探测成果 3 ． 1 7 4 2 3 工作面探测成果 3 ． 1 ． 1 小断层 通过综合探测， 7 4 2 3 工作 面共发现有小断层 l 0条， 其中落差大于 2 ． 0 m的有7 条， 对工作面回采影响最大的 是皮F 断层落差为 5 - 0 ～7 ． o m， 并探{ 赙出 该断层向深部延伸方向与原方向有一定角 度的偏转。另根据皮带道内断层两侧的煤 层破碎度较材料道小， 认为该断层向深部 落差逐渐变小。 ，移 ． ／ ＼ ∥ ⋯ 二 、u - ⋯ 一一 目 一一目目 一 L 堕 苎 ≈； ． 一 一_ l {B ■ _ E ⋯ 6 ＼ 二 三 器 ． ￡ ； 捧 冲 科 军 一 图 2 7 4 2 3 面综合探测成果及采掘验证图 3 ． 1 ． 2 冲刷范围 通过综合探测， 确定两 3 ． 2 ． 1 煤层 该面走向N E 3 0 。 ～6 0 。 ． 倾向 个原推测的冲刷带是相连的， 且冲刷轴部 N E， 倾角 l ～2 2 。 ， 平均 l 6 。 ， 向深部倾角 深度相当于或大于煤层厚度； 并圈定了煤 有增大的趋势。 煤层厚度 1 、 3 ～3 ． 5 m， 平均 层受冲刷而形成的不可采范围。 2 ． 5 m， 东部靠近冲刷和底鼓带及西部皮F 3 1 3 其它地质异常 发现该面东部煤层 断层处煤厚有较大的变化， 煤层为黑色条 变薄是冲刷砂体和底鼓联合作用的结果， 带状结构， 局部含有夹矸。在西部地区有 并圈出一呈倾向延伸的底鼓带。 1 0 2 0 e m的软分层， 煤屋性脆易碎， 外生 ’ 强l 皓 毋 吉 3 ． 2 7 4 2 5 工作面开采地质条件预测 3 ．2 ． 2 。 层顶、 底板岩性 7 煤局部有伪 根据以上综合探测成果和 7 4 2 3 皮带 机道揭露资料以及钻探资料分析， 对 7 4 2 5 工作面开果地质条件作如下预铡。 顶， 厚约0 ． 3 m， 以深色灰色页岩为主， 直接 顶板分别为深灰色砂页岩 含砂均匀 和灰 白色砂岩。 老顶为灰白色中细粒砂， 以石英 维普资讯 3 8 矿 井 地 质 长石为主。 7 煤局部发育有伪底， 为炭质泥 岩和黑色泥岩， 厚约 0 ． 5 m， 直接底为灰色 砂页岩， 含砂不均， 呈条带结构。平均厚度 1 ． 5 m左右。 3 ． 2 3 地质构造及其影响 工作面内总体 形态为一单斜构造， 东部受底鼓和冲刷影 响， 局部有起伏， 中部近 7 4 2 3皮带道有一 定范围的冲刷． 影响煤厚， 对开采影响较 小。 影响生产的主要构造是小断层． 根据综 合探测， 本工作面近 S N向断层发育， 落差 较大， 基本呈等间距分布。 该面共发育小断 层5 条， 落差0 ． 6 ～0 7 m 其中对工作影响 最大的是落差为5 ． 0 ～7 ． 0 m的正断层。 3 ． 2 4 其它地质异常 经综合探测， 除东 部局部有底鼓和较轻程度的顶板冲刷外， 小断层基本查明， 其它部分无地质异常。 3 2 ． 5 建议 该面开采地质条件较好， 虽 然有落差大于煤厚的皮 F z 断层纵贯南北． 但基本上把工作面一分为二t 可分为两个 小面开采， 对皮F 断层的面内的延伸情况 可布近距离沿煤层钻孔验证控制。 4 综合探测的效果 4 ． 1 综合探测成果的采掘验证 4 ． 1 1 工作面内小断层的采掘验证 经 7 4 2 3 和 7 4 2 5阿工作面实际采掘情况， 两 工作面内落差较小的断层方向与延展长度 基本与综合探测结果相一致。特别是对 7 4 2 3 面延伸到 7 4 2 5 面内的落差 7 ． 0 m正 断层的结论十分相符。 断层落差在7 4 2 5 皮 带机道揭露落差为5 ． 0 m左右。断层位置 与原探测向东偏转6 0 m左右。 4 ． 1 ． 2 工作面中冲刷范围的采掘验证 综 合探测成果图上煤厚等值线是根据巷道揭 露资料和槽波、 坑透以及煤层钻孔资料经 地质分析画出的。从图A A 剖面上不难 看出 1 0 m煤厚等值与实际揭露情况相吻 合的。 坑透确定的冲剧变薄东部边 界与实 际开采揭露不超过 1 0 m， 下部边界与实际 情况一致。综合解释的不可采边界 0 ． 6 m 煤层 顶端并未超出 7月 2 5日回采线一 就 该揭露程度而言． 不可采边界的确定在该 部位是恰当的。 冲刷砂体西部边界与7 4 2 3 小面材料 道与切眼揭露情况一致， 所以说槽波确定 的冲刷边界在该处基本上是正确的。局部 实际冲刷范围与坑透有差距． 分析认为是 受断层影响所至。另外回采也证实了两冲 刷带是相连的。 4 ． 2 综合探测经济效益 综合探测解决生产中的主要地质问 题， 不仅丰富了传统的矿并地质工作方法， 突出了先进、 综合的特点， 而且取得了明显 的经济效益 。 4 ． 2 ． 1 7 4 2 3 工作面 该面在掘进过程中 揭露冲刷体， 使煤层厚度由正常的 3 ． 0 m 左右渐变至尖灭无煤， 其冲刷体的大致方 向清楚， 但其范围不清， 尤其是不可采的冲 刷范围急需查明， 受冲刷体影响的煤层厚 度变化已成为影响该面生产的主要地质因 素。以往多是采用边探边掘或边探边采的 原始方法。给井 F 生产及地质工作增加了 很大难度。 综合探测后， 圈定了冲刷范围和受冲 刷而导致煤厚变薄不可采的范围， 生产安 排比较合理， 沿着不可采边缘下半部重新 布置了回采巷道。上半部节省巷道工程费 1 5 万元， 沿冲刷边缘采出煤炭 2 0 万吨， 下半部回采出煤炭 2 6万吨， 在西部的 7 4 2 3材料道浅部 冲刷边缘又采出煤炭 2 ． 0 万吨。 该面通过综合探测后， 共多采出 维普资讯 采煤工作面超前综台探 技术的应用 3 9 原煤 6 ． 6 万吨． 直接经济效益 8 0 0 多万元， 延长工作{ 酊 寿命4个多月， 其经济效益十 分可观。 4 ． 2 ． 2 7 4 2 5 工作面 影响工作面掘进和 回采的主要地质因素是落差 5 ． 0 ～7 ． O m 的正断层， 一是其发育方向深部无控制点， 二是向深部的落差的变化趋势急需控制。 据以往地质资料分析， 该断层在7 4 2 5 面内 发育方向和落差不会有大的变动， 将影响 7 4 2 5整个工作面， 在生产安排上按此推 断， 下一步工作面的接替将十分紧张， 掘进 占有一部分岩石工程量， 既影响掘进进度， 又增加成本， 严重影响矿井生产。 通过综合 探测后发育该断层向深部的方向、 落差有 了较大的变动， 给生产安排起了超前指导 作用。 根据综探测成果及时调整矿井接续， 迅速安排对 7 4 2 5 工作面皮带机道的掘进， 提前采取措施过断层， 减少了岩石工程量 既提高了掘进效率， 又降低了成本， 而且节 省了一条材料道的掘进工程， 使工作面提 前投入生产， 缓解了矿井接续紧张状况， 在 1 9 9 4年 6月实现了7 4 2 3面和 7 4 2 5 面对 拉， 开创了矿井高产稳产的新局面， 为夹河 煤矿建成“ 双高” 矿井作出了贡献， 取得了 良好的经济效益。 由此可知， 综合探测不论从资料成果 准确性， 还是从经济价值都有着很好的发 展前景。 5 结论及建议 5 ． 1 结论 5 ． 1 ． 1 综合探测技术适用性广， 它在工作 面仅有一条或多条巷道的情况下， 都可采 用地质-- ．i 探 槽波 一钻探的综合探测方 式。本次综合探测在国内首次实现 1 5 0 m 以上长距离沿煤层钻进， 并在此基础上实 施 了孔一孔、 孔一巷、 巷一孔间的槽波探测 方式， 改革了传统的单一地质条件探测预 测方法， 成为工作面超前探测行之有效的 新途径。 5 1 2 综合探测具有良好的经济效益和 时间效益， 与钻探和巷探相 比， 不仅精度 高， 而且成本很低。还能从时间上取得主 动， 及时准确地为规划、 设计和生产部门提 供可靠的地质资料。 5 ． 1 ． 3 本次综合探测既实现了对已形成 工作面 7 4 2 3 面 的地质异常体的超前探 测， 又实现了对未掘工作面 7 4 2 5 面 的超 前探测， 而且可望实现在多种巷道、 煤层条 件下的多个工作面的超前联合探测。 因此， 综合探测技术是回采工作面及未采区开采 地质条件超前探测的首选方法， 具有广阙 的推广应用前景。 5 ． 2 建议 5 ． 2 ． 1 沿煤层钻进应加强试验， 探索在钻 孔施工工艺， 使钻探深度突破 2 5 0 m大关， 力争达到 3 0 0 m。 5 2 ． 2 在探测中， 因炮药或检波器未能放 到钻孔预定辣度， 使有效探测面积缩小， 影 响综合探测效果， 应尽快攻克钻孔放置炮 药或检波器这一技术难题。 参考文献 1 龙荣生． 煤矿小构造预测的方法与途径． 矿 井地质 ． 试刊号， 1 9 8 7 3 7 4 4 2 王桂 藁 等 ． 矿井构造预测 ． 煤炭工业出版 社 ， 1 9 9 3 1 9 6 2 2 8 维普资讯