綜采工作面過構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域地質(zhì)分析及技術(shù)措施

張玉松+潘巨剛+張濱

摘要： 本文結(jié)合7110工作面現(xiàn)場實(shí)踐，針對工作面過構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域，加強(qiáng)地質(zhì)構(gòu)造分析預(yù)判，更好地發(fā)揮指導(dǎo)生產(chǎn)服務(wù)生產(chǎn)職能，進(jìn)行了總結(jié)介紹，具有一定的借鑒意義。

Abstract： In this paper， combined with the field practice of 7110 working face， aiming at complex structure region， to strengthen geological structure analysis， give full play to the guiding function of production service， which has been summarized and has a certain reference significance.

關(guān)鍵詞： 構(gòu)造；復(fù)雜區(qū)域；地質(zhì)分析

Key words： structure；complex region；geological analysis

中圖分類號：TD163 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0192-02

0 引言

3下7110工作面為田陳煤礦主采工作面，目前已推采435m。工作面里段，由于構(gòu)造及水文情況相對簡單，未遇到大的困難，生產(chǎn)較為正常，當(dāng)推采至365m時(shí)，考慮到防沖需要，縮面改造，工作面傾斜長由原來的230m縮短至135m。

縮面改造45天后，該面恢復(fù)生產(chǎn)。由于恢復(fù)生產(chǎn)后的前200m范圍，為一構(gòu)造極其復(fù)雜區(qū)域，落差從1.5m至7.5m大大小小不同方向的斷層共計(jì)18條之多，造成煤層錯(cuò)動(dòng)斷開，失去了整體連續(xù)性，加之煤層普遍存在上下分層，夾矸厚度變化大，給工作面安全生產(chǎn)帶來極大困難。如何在保證安全的前提下，較好地兼顧煤質(zhì)、產(chǎn)量以及資源回收，選取合理的推采層位，制定科學(xué)的推采方案和預(yù)防措施，最大限度地趨利避害，是擺在田陳煤礦面前的首要難題。為此，在礦黨政的正確領(lǐng)導(dǎo)下，地質(zhì)人員不等不靠，自我加壓，及時(shí)分析預(yù)判現(xiàn)場條件變化趨勢，充分發(fā)揮地質(zhì)工作指導(dǎo)生產(chǎn)、服務(wù)生產(chǎn)的職能，采取了一系列行之有效的措施，走出了一條綜放工作面過構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域的新路，為礦井的安全生產(chǎn)做出了積極貢獻(xiàn)。

1 工作面概況

3下7110工作面位于北七采區(qū)西翼中上部，北與金莊煤礦毗鄰，南為北七采區(qū)西翼軌道、皮帶上山，西以F7-14（落差55m）斷層為界與正在掘進(jìn)中的3下7112工作面相臨，東側(cè)緊靠3下7108工作面。工作面里段為7106向斜，中部F7-15（落差0～15m）斷層斜穿工作面。地面標(biāo)高

+53.2～54.1m，工作面標(biāo)高-740.6～-673.2m，走向長度1464m，傾斜長度162m，煤層厚度3.5～9.0/6.5m，煤層傾角9°～22°/12°，地質(zhì)儲量201.9萬t。

2 采取的主要措施

2.1 領(lǐng)導(dǎo)重視，組織得力

針對3下7110工作面面臨的困難復(fù)雜局面，礦黨政高度重視，分別成立了井下現(xiàn)場工作組和地面技術(shù)分析組，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督管理，科學(xué)決策采煤工藝，積極應(yīng)對面臨的困難和挑戰(zhàn)，上下一心，共渡難關(guān)。

2.2 強(qiáng)化現(xiàn)場管理，發(fā)揮地測尖兵眼睛作用

面對現(xiàn)場復(fù)雜多變的實(shí)際，為保證及時(shí)準(zhǔn)確地把現(xiàn)場煤層、構(gòu)造變化情況反映到有關(guān)圖紙上，便于領(lǐng)導(dǎo)研究決策，地測科專門成立7110現(xiàn)場素描組，堅(jiān)持每天一素描，每天下午把早班素描圖發(fā)放到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部門。素描圖中準(zhǔn)確標(biāo)注斷層編號、煤層夾矸厚度、溜子坡度、回采位置、頂?shù)装迕簩臃植家约跋乱徊叫璨扇〉慕ㄗh措施等信息。

2.3 科學(xué)分析，超前預(yù)判

根據(jù)隨時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)場地質(zhì)變化情況，由總工程師牽頭，組織地測、生產(chǎn)、區(qū)隊(duì)等單位，每天下午進(jìn)行一次集中、認(rèn)真地分析。仔細(xì)研究斷層的延展趨勢，煤層、夾矸的變化規(guī)律，確定采取剎底、飄刀的高度和范圍，選取合理的推采層位。例如，前期由于重視不夠，沒有及時(shí)調(diào)整工作面溜子坡度，造成推采層位出現(xiàn)偏差，我們針對10～40架出現(xiàn)撇底煤割頂矸較多的問題，建議10～25架坡度由7°調(diào)整為12°，10～25架剎底0.8m。3日后，建議18～55架剎底，放緩坡度，55～75架采取飄刀，減少割矸量，提高煤質(zhì)，采取以上建議后，工作面煤質(zhì)較差狀況得到迅速扭轉(zhuǎn)。

通過跟蹤對比分析認(rèn)為，工作面整體條件受F7-15和F15兩條主要斷層控制，兩條斷層幾乎同步向機(jī)尾方向延伸，受此影響，工作面上部條件將逐步變好，范圍逐步擴(kuò)大，但工作面下部條件將進(jìn)一步惡化，有逐漸變?yōu)槿珟r的趨勢。為此建議機(jī)尾段應(yīng)進(jìn)一步飄刀，撇掉下分層煤，把夾矸作為煤層底板處理，減少巖石切割量。

按照分析討論意見，繪制出推采5m、10m后的工作面預(yù)想剖面圖，便于領(lǐng)導(dǎo)能夠根據(jù)條件變化提前制定預(yù)防措施。同時(shí)，對比工作面推采到預(yù)想位置的實(shí)際情況，分析存在的差距，及時(shí)修正，以便于調(diào)整思路，更好地發(fā)揮超前預(yù)測、指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。根據(jù)現(xiàn)場情況，及時(shí)修正了Fe斷層的走向，確定F6（落差6m）和F14（落差5m）為同一條斷層。

2.4 繪制專用圖紙，科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)

為便于領(lǐng)導(dǎo)更好地分析研究，指揮生產(chǎn)，地測科繪制了“工作面復(fù)雜區(qū)域地質(zhì)分析圖”及“工作面素描連續(xù)跟蹤圖”兩種專用圖紙?！肮ぷ髅鎻?fù)雜區(qū)域地質(zhì)分析圖”，在原來地質(zhì)平剖面圖的基礎(chǔ)上，加入了近期工作面預(yù)測素描圖、工作面回采10m間距平長圖、煤層分岔區(qū)域、斷層延展變化、工作面每天推采位置等元素，每天填圖更新；“工作面素描連續(xù)跟蹤圖”，就是在一張圖紙上，把每天做的素描按照時(shí)間順序，連貫地放到一起，能夠更直觀地分析、發(fā)現(xiàn)斷層、煤層及夾矸的變化規(guī)律。以上兩種圖紙，給分析研究工作面地質(zhì)條件變化規(guī)律，提供了較大方便，便于通過分析預(yù)測結(jié)果，提出下步有針對性的工作面超前防治措施。

2.5 巷探鉆探結(jié)合，摸清煤層構(gòu)造

在工作面順槽施工和回采過程中，為了摸清工作面內(nèi)的煤層賦存狀況以及一些關(guān)鍵斷層對工作面布置和回采的影響，合理布置工作面，提高煤炭資源回收率，田陳煤礦有針對性地采取巷探和鉆探的方法，對存有疑問地質(zhì)情況不清的區(qū)域，開展構(gòu)造探查及探煤厚工作，先后施工巷探工程45m，探斷層及探煤厚鉆孔140個(gè)，工程量3300m。

例如F7-15斷層，自軌道巷施工以來，于軌道巷右側(cè)若即若離地延伸了700余m，落差從6.0～8.0m增大到15m（軌道巷揭露）之后，突然向工作面左前方運(yùn)輸巷方向斜傳而過。為此，我們在施工聯(lián)絡(luò)巷時(shí)，為摸清該斷層在工作面內(nèi)的延展方向、長度以及落差變化，專門安排施工了7110里探巷，實(shí)際揭露該斷層落差為6.0m，同時(shí)采取了鉆探等其他輔助手段，運(yùn)輸巷也實(shí)際揭露，從而對該斷層在工作面內(nèi)的賦存狀況有了基本的了解，對工作面生產(chǎn)上的影響有了較為客觀的認(rèn)識。

另外，除掘進(jìn)期間開展日常的煤厚探查之外，回采期間，我們根據(jù)現(xiàn)場隨時(shí)出現(xiàn)的異常地質(zhì)條件變化，及時(shí)利用地質(zhì)鉆機(jī)和錨索鉆機(jī)進(jìn)行工作面頂?shù)装迕簩犹讲?，取得了較好效果。

2.6 開展科技攻關(guān)，搭建技術(shù)平臺

基于該區(qū)域復(fù)雜的煤層賦存狀態(tài)和地質(zhì)構(gòu)造條件，為更直觀地了解回采過程中現(xiàn)場地質(zhì)條件變化，更好地進(jìn)行分析、評估、決策，該礦先后與山東科技大學(xué)、北大龍軟公司合作，進(jìn)行了“深部厚煤層工作面斷層三維地質(zhì)建模技術(shù)”課題研究，于2013年10月一次性通過省局組織的科技成果專家鑒定。

該項(xiàng)目以3下7110面為例，根據(jù)現(xiàn)有的地測、勘探資料，將煤層底板等高線、煤層等厚線、鉆孔資料、巷道地質(zhì)填圖數(shù)據(jù)及勘探剖面等資料，通過一系列數(shù)字化加工處理，建立了區(qū)域三維地質(zhì)模型。其主要作用有：可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，做出任意位置剖面預(yù)測圖，研究帶采區(qū)的煤層賦存狀態(tài)和構(gòu)造發(fā)育規(guī)律；提高工作面設(shè)計(jì)質(zhì)量；為預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害提供工程依據(jù)。

3 存在的問題和不足

3.1 未能采取先進(jìn)的物探手段，對構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行井下探測

工作面生產(chǎn)前，盡管對該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性以及回采所面臨的困難，有了較為清醒和統(tǒng)一的認(rèn)識，但認(rèn)識上仍存在不足，由于種種主客觀方面的因素，未能采取先進(jìn)的槽波或巷道坑透等物探手段，沒有對該區(qū)域的地質(zhì)狀況做進(jìn)一步的探查。

3.2 探煤厚工作還需進(jìn)一步加強(qiáng)

對于煤層出現(xiàn)分層或構(gòu)造復(fù)雜塊段，應(yīng)打破常規(guī)，加密鉆孔布置，摸清分層、夾矸厚度變化，取得真實(shí)全面的煤厚數(shù)據(jù)資料。

4 幾點(diǎn)思考及下步打算

4.1 應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段，開展隱蔽致災(zāi)因素探查

隱蔽致災(zāi)因素，尤其是工作面內(nèi)的隱蔽地質(zhì)體，對于工作面的安全生產(chǎn)往往造成極為被動(dòng)的影響。因此，開展工作面內(nèi)隱蔽地質(zhì)體的探查，是下一步需要重點(diǎn)加強(qiáng)的工作?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，要積極推廣應(yīng)用先進(jìn)的物探探測技術(shù)，促進(jìn)地質(zhì)工作上水平。

4.2 充分考慮構(gòu)造因素影響，合理制定工作面布置方案

在工作面布置方面，要充分考慮落差大于一個(gè)煤厚的斷層的影響，盡可能采取跳切眼、斜切眼的方式，采取“避”的原則，以免造成生產(chǎn)上煤質(zhì)上甚至安全上的被動(dòng)不利局面。

4.3 采取掏矸助采等方式，降低工作面過斷層難度，提高煤質(zhì)

對于工作面內(nèi)存在的已經(jīng)既成事實(shí)，又難以再改變工作面布置方式的較大斷層，建議提前采取掏矸助采或縮面改造的方法，保證工作面順利推采，避免出現(xiàn)生產(chǎn)上煤質(zhì)上大的起伏。

4.4 綜合協(xié)調(diào)安全、生產(chǎn)、煤質(zhì)、效益、資源回收各方面關(guān)系

安全、生產(chǎn)、煤質(zhì)、效益、資源回收之間，存在既相互促進(jìn)，又相互制約，相互矛盾的復(fù)雜關(guān)系，現(xiàn)實(shí)中要在保證安全的前提下，綜合權(quán)衡各方面利益得失，舍小取大，簡化思維，走效益最大化之路。

參考文獻(xiàn)：

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