阜新矿业集团恒大煤业有限公司151采区冲击地压预测研究报告.doc

阜新矿业集团恒大煤业有限公司151采区 4308工作面冲击地压预测研究报告 煤炭科学研究总院抚顺分院科研中心 阜新矿业集团恒大煤业有限公司 二OO七年六月 阜新矿业集团恒大煤业有限公司151采区 4308工作面冲击地压预测研究报告 1．151采区概况 1.1、 151采区位置与范围 151采区为恒大煤业有限责任公司主井的北翼采区,位于-650水平的北翼，南至β7-3带岩墙，北至β4带岩墙，东至平安二号断层，西至121采区进车石门附近。其中；平安二号断层是我矿与五龙矿深部相邻（原刘家勘探区），采区走向长1260m，倾斜长550m，开采深度820m1020m。 1.2、相邻采区地质情况； 对应于151采区的顶部有已采的水泉层的111采区、孙家湾层的121采区、中间层的131采区三个采区，其中111采区与151采区层间距在160m左右，121采区与151采区层间距在90m120m左右，131采区与151采区层间距在1。26m64m左右。111采区只在β6-3带岩墙以南发展，121、131采区只在β6-3带以北发展，以上三个采区开采过程中，先后实见了β7-3、β6-3、β6-2、β6-1、β5带岩墙，并在111采区的1105、1106工作面实见了平安二号断层，对下部采区发展提供了比较可靠的依据，也查明了各类构造赋存状态、煤层赋存状态、瓦斯等情况。 1.3、地质构造； 151采区现有范围内，共有岩浆岩墙7条以上，各岩浆岩墙分别在111采区、121采区、131采区、151采区等多处实践，各岩墙情况如下； 1、β4带岩墙；该岩墙是由原平安四井推延至本井田的，本井田内没有实见，但在121采区的2105工作面、131采区的3105工作面由它产出的大面积岩床，对煤层破坏性较大，在太上层较厚的煤层中有可能会有岩床产出，因此在采掘与施工中接近或过岩墙时，应采取相应的探查措施，以确定岩墙的具体位置。 2、β5带岩墙；该岩墙在121采区的2102工作面上川探查道、131采区的皮带上山、北翼安全出口、3103工作面的探查道等多处实见，该岩墙在孙家湾层中呈边缘相侵入，在原121采区2102工作面上川进行过几次沿煤层布置钻孔探查，只见到薄岩墙或没有岩墙，侵入高度断断续续，由于是接近边缘相，岩墙的角度不稳定，它的走向也相应不稳定，但因受多处实见点控制和相关的巷道控制，岩墙的走向方向不会有太大的摆动，从131采区实践看，该岩墙没有发现有岩墙床产出，但不能排除在太上层群中有岩床产出，需在实践中加以证实。 3、β6-1带岩墙；该岩墙在111采区实见过，但在121、131采区中没有实见，经分析认为；151采区实见的β6-1带岩墙与111采区实见的β6-1带岩墙，不是一个岩墙，111采区的β6-1带岩墙，是由孙家湾群或中间层群中的岩床转化为岩墙，而151采区所见的β6-1带岩墙，是由β6-3带岩墙由深部产生的分叉，该岩墙在实见中厚度为0.70米，无岩床产出，岩墙裂隙中有水渗出，目前对生产无影响。 4、β6-2带岩墙；该岩墙在111采区实见过，但在121、131采区中没有实见，经分析认为；151采区实见的β6-2带岩墙与111采区实见的β6-2带岩墙，不是一个岩墙，111采区实见的β6-2带岩墙，是由孙家湾群或中间层群中的厚岩床转化为岩墙，而151采区所见的β6-2带岩墙，是由β6-3带岩墙由深部产生的分叉，该岩墙在实见中厚度为0.2 m1.6m，无岩床产出，岩墙裂隙中有水渗出，目前对生产无大影响。 5、β6-3带岩墙；该岩墙在北翼-515回风总排、111采区、121采区、131采区以及151采区等多处实见，走向为N 81。E，倾向NE，倾角75。-87。，岩墙厚度在5.7m-10.4m左右，岩墙在111采区皮带上山施工中揭露β6-3带岩墙时曾发生过涌水现象，涌水量在39 m3/h,151采区4306工作面实见中有水渗出，出水量在2.0m3/h,岩床厚度7.0m左右，变焦带厚度13.0m左右。 6、β6-4带岩墙；该岩墙在151采区的4306工作面下川实见，走向N75。80。E，倾向SE转NE，倾角80。，岩墙厚度在0.2m1.9m，是由β6-3带岩墙由深部产生的分叉，该岩墙在实见中无岩床产出，岩墙裂隙中有水渗出，目前对生产无影响。 7、β7-3带岩墙；该岩墙在111、113采区、121采区等多处实见，在4302工作面的开切眼的探查孔中已经探到该岩墙的位置，岩墙走向较稳定，一般在N75。E，倾向在SE，倾角78。厚度在0.2m1.9m，目前该岩墙在实见中没有发现有岩墙产出，另外因该岩墙是采区的南部边界，对本采区影响较小。 由于在以上岩墙或岩床附近的煤层变焦，裂隙发育，极易积存瓦斯与水，在设计与施工中予以重视，做好地质预测预报工作，并采取相应的措施，防止瓦斯与水害事故的发生。 1.4、煤层、煤质及顶底板 1.4.1煤层； 1、151采区所开采煤层为太上一、太上二、太上三的合层，为复杂结构煤层，，煤厚一般在1.08m8.25m,平均煤厚6.29m。夹石层一般由粉砂岩、细砂岩组成，局部有泥岩或砂岩，厚度在0.15m3.11m。 2、太上层在接近13勘探线附近与上部的中间层合并，151采区最近的层间距仅为1.26m，在4302工作面切眼附近，中间层已经蚀变为天然焦。 1.4.2、煤质 煤质参数一览表 项 目 Wf（） Ag（） Vr（） QDt千焦/㎏ 指 标 6.45 21.66 41.24 22.88 1.4.3、顶底板 顶底板岩性一览表 煤 层 名 称 伪 顶 直 接 顶 老 顶 底 板 太 上 三 层 由泥岩、粉砂岩、煤页组成 由泥岩、薄煤粉砂岩、砂岩组成 由粗砂岩、砂岩、砂砾岩组成 由粉砂岩组成 1.5、水文地质 从现有采区的地质资料看，151采区范围内的煤层顶板及上部的岩层中，没有发现有含水层赋存，整个采区内的充水因素主要有； 1、岩墙裂隙带含水；岩墙裂隙带含水主要是指岩墙两侧的天然焦中的裂隙与其他充水因素连通，如顶部的采空区、局部的砂岩含水层等，形成导水裂隙带，水沿导水裂隙带渗入开采区域内。 2、断层裂隙带含水；从121采区、131采区的开采情况看在接近平安二号断层的附近，煤层裂隙极其发育，与岩墙裂隙带内的含水、顶部的采空区内的积水等连通，形成导水裂隙。 3、顶部采空区积水；对应于151采区上部有121采区、131采区，其中131采空区内有大量的积水。各工作面积水量如下； （1）、3101工作面于2003年4月6日采终，由于是仰斜开采，在开采过程中，经过消火灌浆、洒水消尘等，造成采空区内大量积水，经过测算采空区内积水量在46803m3左右 （2）3103工作面于2003年10月16日采终，在开采过程中呈发生过涌水，其涌水因素为；3103工作面在开采走向80多米时，采空区裂隙带与平安二号断层裂隙带连通，并于上部121采区的2102工作面采空区内积水区连通，造成采空区积水下泻，致使3103工作面停采，后经过恢复继续开采，工作面结束后采空区内仍有补给水，所以造成3103工作面大量积水，积水量在99532 m3左右。 以上两因素共有积水量146335 m3。 1.6、煤尘爆炸指数、煤层发火期 1、煤尘爆炸指数；根据通风部门提供的数据煤尘爆炸指数在41--45之间。 1.7、采区巷道布置 采区走向长1040米，倾斜长920米。在-650水平131采区石门处拉门，利用石门揭露太上三煤层后，沿太上三煤层顶板与 6-3岩墙基本平行方向送轨道下山；沿煤层底板送皮带下山，皮带下山上部与131采区煤仓上口用转载溜子道联系，形成采区出煤系统；回风下山上部与131轨道上山联系形成采区回风系统。轨道下山沿 6-3带岩墙布置与其相距20-50米，皮带下山与轨道下山净间距30米，回风下山与皮带下山间距15米。回风下山设在太上三煤层顶板岩石内。在回风下山与轨道下山之间上部设置采区变电硐室。轨道与皮带下山之间下部设有采区临时水仓。在β6-3与β7-3带岩墙之间规划了五个面。分别为4301、4302、（已采）、4303、4304、4305（已采）。 β5与β 6-3带岩墙之间块段作为该区的一个分区（北区）。由皮带下山处拉门，向该区施工北翼皮带道，形成出煤系统；由轨道下山拉门向该区施工北翼材料道，形成辅助运输系统。再将北翼皮带道、材料道尽头与131区总回风上山相连，构成运料回风系统。该区规划了三个面，即4306（已采）、4307、4308（正在开采）。 1.8、工作面布置 南区4301、4302（已采）4303、4304、4305（已采）五个工作面上川及瓦斯道分别与轨道下山联系，跨越皮带下山，在脚叉口处设一施工溜煤眼，用于上川施工出货。下川分别与皮带下山联系，同时又与轨道下山联系，构成采区出煤与下川运料系统。南区工作面长度100米；北区4306（已采）4307、4308（正在开采）面上下川分别与北翼集中皮带道及北翼材料道联系。工作面采用炮采放顶煤一次采全高。 2、发生煤炮的地点和次数（频率）及周期 在三条主体下山施工中，从2004年4月15日至2006年6月20日相继发生煤炮15次，震动强度均较轻，均未造成人员伤害和中断生产事故。其中2004年4月至年末发生4次煤炮，2005年发生7次煤炮，2006年初至6月20日发生4次，以上发生的煤炮现象全部集中在151皮带道和151轨道中（151变电所至4306上川岔口）。发生煤炮的时间周期由开始时的一个半月、二个月、二个半月、三个月、到现在的十二个多月。在4302、4306、4305采面回采期间重来没有发生动力现象。只是集中在151变电所至4306上川岔口这一区域内。在2006年6月20日至今（一年多时间里）151采区内还没有发生过冲击地压现象。 3、造成煤炮的原因分析 ①、上覆孙家湾层2118、2115和2116采空区形成的集中压力的影响。121采区与151采区层间距在90m120m左右，由于开采深度大，地压大，集中应力影响范围也较大，采空区集中应力影响范围最大可达110－130米，应力最大区域在40－70米，而经常发生煤炮的区域正是在这个范围内，所以可以分析断定在这个区域内发生煤炮的主要原因是上覆孙家湾层2118、2115和2116采空区形成的集中压力所造成的。 ②、巷道布置过于集中，151轨道、151皮带道、151专用回风道、4302上川、4306上川和151变电所都集中布置在这个区域内，并在同一煤层中形成集中压力叠加也是主要原因。 ③、由于煤巷变形较大，多次修复造成压力重新分布。 ④、当时二期主体工程正常施工，受掘进多头作业的影响。 4、、预测预报与效果对比 主要采取钻屑法、电磁辐射法进行预测预报，根据阜新矿业（集团）有限责任公司（3003）阜矿生便字17号文规定钻屑法测定钻粉量临界值为3.8kg/m,中国矿业大学鉴定王营矿电磁辐射数据分析报告规定其临界值为145mv。4302工作面上下川取屑最大值2.5 kg/m ，4306工作面上下川取屑最大值2.3kg/m，4305工作面取屑最大值2.7 kg/m，电磁辐射值最大值为87mv电磁辐射仪恒大公司在06年11月份开始使用, 4308工作面于07年3月25日开采，到6月末止，累计推进140米，剩余走向长度还有191米，预计07年10月末采终。在开采期间，对4308工作面进行了跟踪检测，主要采取了钻屑法、电磁辐射法进行预测预报，从观测的数值分析，其钻屑值最大为 2.6 kg/m，电磁辐射仪值最大值为 99 mv ，都远小于临界值。详见钻屑值和电磁辐射仪值记录。 5、结论 根据实际观测记录， 4302面、4306面、4005工作面通过用钻屑指标法和电磁辐射法跟踪测定指标正常，且远小于临界值，4302面、4306面4305面均安全、完整、有序的采终，无论从掘进的拉门到贯通，还是从初采到采终撤除，均未发生冲击地压现象，因此151采区发生煤炮只是在151变电所周围的区域内发生的，是上覆采空区集中压力造成的。通过对4308工作面掘进期间，尤其是在4308开采三个月时间里的钻屑值和电磁辐射强度监测表明，参数最大值均在规定的临界指标以下；另外，4308工作面位于实体煤中，不受其它工作面采动影响，没有形成应力集中的条件；同时根据已采工作面采空区冒落充填情况分析，采空区充填高度可以达到采放高度，并能保证随采随冒，因此可以排除采空区大面积悬顶造成冲击。根据以上分析，4308工作面不会有冲击现象发生，但要采取预测预报和防护措施。 10