岩巷防误揭煤方法的探析.pdf

岩巷防误揭煤方法的探析 郭林峰 李学强 杨晓峰 平 煤 股 份 十 三 矿 摘要 十三矿地质 构造极其 复杂 ， 己组 煤层 瓦斯低位 抽采巷 以 下简称低抽巷 施工过程中 ， 遵循 “ 物 探、 钻探加标志层 ” ， 并严格执行 “ 三探两 防一对 比分析 ” 的管控模式 ， 解决 了防止误揭 煤及突水 问题。 通过 对岩巷遇到断层 的分析 ， 优 化了探测 方案， 不仅加 快生产进度 ， 保证 了安全生产 ， 同时节约生产成本。 关键词 循环超 前探测 断层 “ 三探两防一 对比分析 ” 标志 层误揭煤长探 断掘 1概 述 平煤股份十三矿 是平 煤集 团 2 0 0 2年建成并投 产的 1 ． 8 0 Mt ／ a大 型矿 井 ， 位 于 平 顶 山市 东 北 1 9 k m ， 襄 城 县 城 西 9 k m ， 井 田属 襄 、 郏 两 县 管 辖 区 ， 井 田东 西 走 向 长 1 5 k m ， 南北 倾 斜宽 2 ． 3～5 ． O k m ， 井 田面积 5 3 ． 6 k m 。主 采 己 1 5 _ 1 7 煤 层 ，平均 厚 度 为 5 ． 8 8 m，开 采深 度 由 一 1 O O m 至 一 8 0 0 m 标高。地质 构造极其复杂 ， 正、 逆断层 交错 ， 十三矿 落 差 比较 大 的正 断 层 近似 于 南 北 或北 东 、 北 西 向 逆 断 层 则接 近 于 东 西 向 ， 且 走 向上 比较 发 育 ， 煤层 底 板 的落 差 几 乎是煤层项板落差 的 2倍。2 0 0 5年 5月经煤炭院抚顺分 院定为煤与瓦斯 突出矿井 ，瓦斯含量从西向东逐渐增高， 随埋 深 变化 规律 明显 ， 曾经 出现 中型 、 大 型 、 特 大型 煤与 瓦 斯 突 出及 高浓度 瓦斯超 限事故 ， 经分 析都 与逆 断层 的 分布 有 关 ， 由此 可见 误揭 煤层 极容 易导 致煤 与 瓦斯 突 出 】。 2低抽巷施工措施 为 了更 好 的治 理 瓦斯 ， 在 高 突 区域做 低位 瓦斯 抽采 巷 简称 低抽 巷 ， 先 编写循 环超 前 探设计 。 施 工层位 在 七灰 与 六灰 中间 的铝 土 质泥 岩 中施 工 ， 距 己 煤 底 板 9～1 6 m。 为了； 隹确 掌握前方煤层赋存状况 ， 防止低抽巷掘进过程 中 因地质构造或煤层赋存发生变化误揭煤 ，执行“ 三探、 两 防、 一对 比分析 ” 的防误揭煤措施 ， 三探 即探地质构造 、 探 煤层赋存情况、 探宫水区 ； 两防即防误揭煤、 防水害 “ 一对 比分析 ” 根据矿 区逆 断层在走向上比较发育的规律 ， 结合 周边地质 资料 ， 看是否有落差 比较大 ， 走 向比较长 ， 倾角 比 较 小 的 断层 条 带 ， 分析 是 否 会 影 响到 低 抽 巷 的 施 工 ， 综 合 分析预 测后 ， 及时发放预测预报通知书 ， 下发 分析打钻 的 具体参数。 采用物探先行 ， 钻 探验证， 沿相应标志层施T L 。 3误揭煤情况分析 3 ． 1 正 断层 向后倾 的正断层对于低抽巷 的施工影Ⅱ 向 不大 ， 沿标志 层 施工 的低 抽 巷 过正 断层 后 距煤 层 的 间距 变大 ， 只 需加 大 坡度沿相应标志层施工 ，不会造成揭 煤及 瓦斯超 限等事 故 向前倾 的正断层如 果落差在 9 m 以上 ， 低抽巷施工过 程中在断层面附近容易造成瓦斯超限及揭煤 ， 虽然执行循 环超前探测 ， 但此种 情况也很难准确控制 ， 因穿煤孔钻透 煤层 底 板 2 m 左 右 时一般 都 出现 喷孔 现 象 ， 容易 造 成 瓦斯 超 限事 故 ， 所 以一般 不 穿 透煤 层 ， 而 是 钻 进 煤层 2 m 左 右 停 钻 ， 因 此很 难从 煤层 厚 度 上 判 断 断层 的存 在 ， 容 易 出现 误揭 煤 和 瓦斯事 故 。 3 ． 2 逆 断层 向前倾 的逆 断层 对于低抽巷的施工影响不大 ， 执行循 环超前探测下盘的煤层 ，过完逆断层面后层间距变大， 上 盘 煤层 距 低 抽 巷 更远 ， 只 影 响低 抽 巷 的施 工 坡 度 向后 倾 的逆 断层对于执行循环超前探测到上盘的煤层 ， 在探煤孔 的下 方会 出现逆 断层下盘 的煤层 ， 且 比正常 的煤薄． 或是 煤尖 ， 打钻极不容易探测到煤 ， 容易出现误揭煤及瓦斯超 限 如图 1 。 ～ ～ ～ 。 ～ 、 ～ 一 一 _ 盖 ] 珏＼ 妞 ＼ 书 ． 甜钻 孔 ， 0 O 6 0 m 全 岩 霹 壹妄 S ⋯一一l i - z c ‘‘ ，‘， ， h J L 1 m越 刖 圯I 垂 ，霉毫 业／ ＼ 逆 断层面 ■ 、 图 一 3 ． 3 走 向逆 断层 己一辅 助 回风 上 山上 段距 5 6 o H 8 m 逆 断层 下 盘 煤 层底板下 8 m， 为了解决下一采面的回风， 己一集中出煤巷 在 逆 断 层 上 盘 两 次 变 方位 后 ， 仰 角 1 3 。 与 上 段 贯 通 ， 距 逆断层面法线距离 6 0 m， 分析 附近巷道的地质资料 ， 上、 下 两层 己刚 7 煤重叠区域达 1 1 0 m。当巷道顶板距 己 1 5 - 1 7 煤 层底板 3 m 时开始执行超前循环探测 ， 物探显示前方有异 常， 但探测不到逆断层下盘的 己 任 煤层 ， 第二次变方位 进入辅助回风上 山下段时遇见逆断层面 ，上盘为一灰 下 部 ， 下 盘 为标 2下泥 岩 ， 层 理紊 乱 ， 分析 下 盘 的 己 ， 煤 层 距 己一辅助回风上山 6 m，根据 己一辅助轨道上 山遇见此 逆 断层 的倾 角和 两 条上 山 的平距 ， 算 出逆 断层 面 在 回风 上 山 上 方 1 0 m 左 右 ，可 是 循 环 探 测 并 没 有 探 测 到 下 盘 的 己 任 煤 层 ， 判 断 煤层 肯定 在 巷 道 上 方 出 现 ， 在 循 环 探 测 允许 进尺 范 围 内执行 “ 长 探 断掘 ” ， 即利 用 凹钻 在 巷道 顶 板 开 口， 仰角 4 0 。 ， 孔深 1 5 m， 如果没有煤 ， 允许掘进 5 m， 同 时利 用锚 索 孔探 明下 盘煤 厚 及其 距 巷道 顶板 的准确 距离 。 施工 4 0 m 后 探测 到逆 断层 下 盘 的 己 任 煤 尖 厚 0 ． 1 5 m ， L It ,- j- 煤尖距巷道顶板 5 m， 且逐渐变厚 ， 距回风上山的距离 也逐 渐 变大 ； 施 工 3 6 m 后 ， 逆 断层 下 盘 的 己 5 _ 煤层 底 板 距 巷 道 的项板 8 m。通过 对 回风上 山上部 沿逆 断层 上盘 掘 进的 己 任 一 1 1 0 6 0胶带运输 巷、 1 1 0 8 0风巷和里切 眼及 周边 地质 资料 进行 分析 后 ， 得 出只有 5 6 。 H I 2 m 的逆 断 层 影 响到 己一 回风 上 山 ，同 时调 整 探 测 方 案 为 “ 长 探 断 掘” 。这样 既能有效防止误揭煤 ， 又节约打钻时间， 同时节 8 4 关于巷道掘进遇陷落柱支护方式选择 的探讨 张俊龙 宋宇鹏 山 西 肖 集团长 治有限 公司 摘要 煤矿地下开采 ， 在巷道开掘过程中会遇到不同的地质构造 ， 这些地质构造不仅对煤矿生产和安 全造成地质 问题 ，而且还会严 重 影 响矿 井的正常生产建设。巷道掘进过程 中遇地质构造 首要解决 的 问题就 是变更合适 的支护方式 ， 比如遇断层 ， 褶曲、 冲刷带、 陷落柱等 地 质构造 ， 会根据地 质构造对 围岩的破 坏程度选择不 同的支护形式 ， 确 保巷道支护安全。 对于 掘进工作面过陷落柱 支护形式也各不相同 ， 为此， 特对巷道掘进遇陷落柱 支护形式选择进行 探讨。 关键词 掘进工作面岩溶陷落柱支护锚 网索金属支架 0 引言 煤矿 地 下开 采 ， 在巷 道掘 进和 开拓 过程 中会遇 到 各种 各样 的地 质 构造 ， 其 中 陷落 柱 是最 常 见 的一 种 ， 根 据 陷落 柱 的 影 响范 围和 围岩破 坏 程 度 以及 项 板 的完 整性 等 因素 及时制定安全技术措施 ， 调 整支护形式， 使巷道快速安全 通过陷落柱 ，保证矿井安全生产和正常开掘进度 尤为重 要。为此解决陷落柱 的支护形式也各不相 同， 支护后的稳 定性也不相同， 根据不同的陷落柱采取适合有效的支护形 式 非常 重要。 1岩溶陷落柱定义 岩溶陷落柱是指可溶性岩石在地下水 的作 用下形成 的溶洞 ， 使煤系地层在重力作用下产生坍陷的现象。塌陷 体剖面形态为柱状， 简称陷落柱 ， 亦称为“ 无炭柱” 或“ 矸子 窝” 。 2 岩溶陷落柱的形状 ① 平面形状 多呈椭 圆形或近似圆形， 有时可见 到长 条形或椭 圆形 陷落柱。 剖面形状 有两种 ， 在较坚硬或裂 隙发育 的岩层中， 陷落柱 的剖面形状 多呈上小下大的倒立 柱状 ； 在含水较 多的松散岩层 中， 陷落柱 的剖面形状呈上 大下小的漏斗状。 3岩溶陷落柱 的导水性 陷 落柱 的岩层 的 完整 性 ， 结 构 松 散 ， 破 坏 了岩层 的完 整性 ， 导水性陷落柱为地下水 的畅通提供 了良好条件。陷 落柱穿过含水层时， 地下水可 以流入陷落柱及其周围岩层 的裂隙内。当采掘工作面接近导水性陷落柱时， 地下涌水 量 会猛 然增 加 ， 发生 突水 现 象 ， 涌水量 过 大 时 ， 可 能造 成严 重的水 灾事故 。 4 过陷落柱的原则 ① 要进一步摸清陷落柱范围， 含水情况， 若陷落柱直 径 大于 工作 面 长度 1 ／ 3时 ， 原 则 上采 取 绕 的 方法 。② 采取 放 炮 过 陷 落柱 时 ， 必 须 制定 专 项安 全技 术措 施 ， 经 矿 总工 程师批准后执行。⑧过陷落柱遇顶板破碎时， 要采取有效 措 施 ， 以防 止 冒顶 事故 。 5陷落柱 围岩分析 依据 采矿工程设计手册 2 0 0 3版和 煤巷锚杆支护理 论与成套技术 2 0 0 7版的巷道围岩分类与巷道支护形式选 择及支护参数的关系相关内容 ， 确定巷道顶板岩石岩性、 硬 度、 层理与巷道需要支护强度、 不同形式支护参数 的关系， 编制成了巷道围岩类别与支护参数选择表 ， 如表 1所示， 巷 道的围岩分类及支护可参考此表进行分类和设计。 按 照 以往揭 露 陷落柱 岩性 分析 ，一般 常见 为 中等 稳 定 、 不稳定 、 极 不稳定 三种 类 型。 6根据围岩性质确定支护形式 以工 作 面 顺槽 矩 形 断面 掘进 锚 网支 护遇 陷 落柱 情 况 为例 进行 支护选 择 探讨 厂 1 、 陷落柱岩性中等稳定采取锚杆 钢筋梁 网 锚索 联合支护形式。支护形式及支护参数如下面断面图 1 要求 上 接 第 8 4页 约 了生产成 本。 总之 ， 低 抽 巷和 煤层 底 板下 的 岩巷在 施 工过 程 中遇 到 向前 倾 的 正断 层 、 向后 倾 的逆 断 层和 走 向逆 断层 前 ， 一定 要打钻探清前方煤层的赋存情况方可掘进 ； 相反高抽巷和 煤层顶板上的岩巷在施工过程中一定要注意向后倾的正 断层、 向前倾的逆 断层和走向逆断层 ， 一定要打钻探清前 方煤层 的赋存情况方可掘进， 才能有效避免误揭煤及 瓦斯 超 限 等事故 的发 生。 4 结 语 岩巷在施工前一定要综合矿 井相邻 区段 的地质资料、 钻孔及物探断层等资料 ， 分析所遇到断层 的性质 、 落差及 延展情况 ， 是否会影 响到该岩巷 的施工 ， 如遇到有物探正 断层 ， 一定 要 分析 其 附近 的钻 孔 ， 看是 否有 煤层 分层 现 象 ， 如 有 分层 现 象此 断层 是逆 断层 的可 能性 比较 大 ， 因为物 探 断层 分析 的走 向、 倾 向、 上 下盘 都 正确 ， 只 有断 层 的性质 分 析反 了旧 l 。在岩巷施工过程中如遇到岩层层理紊乱 ， 出现 “S ” 牵引， 肯定是遇到逆断层 ， 一定要探清前 方煤层 的赋存 情 况 后 才能施 工 ；从矿 井 内钻 孔 内 的煤层 和 煤线 分析 ， 如 8 5 果 出现其厚度异常，那 么其 附近出现逆 断层 的可能性极 大 在低 抽巷 施工 过 程 中探 明一个 区段 内没有 一 。 煤 线 ， 如 果其 内显示 有一 。 煤 线 ， 那 么 附近 存在 逆 断层 的 可能性 也比较大。对岩巷遇到可能出现分析有危险的三种断层 ， 严格执行“ 三探、 两防、 一对比分析 ” 的防误揭煤措施 ； 对于 地质资料 已清晰的区域 ， 施工岩巷时只需探明巷道距煤层 顶、 底板的距离 ， 或执行“ 长探断掘” 的措施 ， 既能有效保证 防 止 误 揭 煤 、 安 全 生 产 ， 又 促 进 了生 产 ， 节 约 了 时 间和 成 本 ， 更 能为 类似地 质 条件极 为 复杂 的矿 井提供 技术 经验 。 参考文献 ⋯ 牛志强 ， 李燕平 ， 陈永胜． 钻探法在 防止岩巷掘进误揭 煤中 的 应用[ J ] ． 中州煤炭 ， 2 0 0 9 3 7 2 7 3 ． 【 2 l 杨 晓峰 ， 韩付 涛- 1 氐位抽采巷创 新管理模 式的应 用分析【 J 】 中 州煤炭 ， 2 0 1 3 1 0 4 0 4 3 ． 【 3 】 李学强 ， 杨 晓峰 ， 赵旭光 浅析 对逆断层的认识[ J 】 ． 中小企业 管 理与科技 ， 2 0 1 4 8 1 0 8 1 O 9 ． 作者简介 郭林 峰 1 9 6 3 一 。 男 ， 河南 南 阳人 ， 1 9 8 7年 毕业 于焦 作矿 业 学 院 ， 工程师 ， 现从事煤矿 技术 管理工作。