九里山煤礦14采區(qū)回采的影響因素分析

摘要：本文首先概括九里山煤礦14采區(qū)的概況：采煤范圍內(nèi)外上下的采掘情況、煤層情況、煤層頂?shù)装鍘r性、分析其地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件、瓦斯煤塵對(duì)回采的影響，并給出具體可行的建議。

關(guān)鍵詞：采區(qū);回采;影響因素;分析

煤炭是不可再生資源，采區(qū)的回采率是煤礦發(fā)展的重要根本，是資源合理利用的關(guān)鍵。對(duì)采區(qū)的概況進(jìn)行詳細(xì)勘察，分析其對(duì)回采的影響，探討其針對(duì)性措施，可以降低煤礦生產(chǎn)的成本、合理規(guī)劃采掘接替、完成年度生產(chǎn)任務(wù)，保障煤礦的安全生產(chǎn)和生產(chǎn)利潤(rùn)。

一、九里山煤礦14采區(qū)概況

14采區(qū)地面標(biāo)高+90.68m～+93.48m，工作面標(biāo)高 -52.113～-139.793m，該回采工作面地面大部分為基本農(nóng)田，其西北側(cè)距亮馬新村保護(hù)煤柱最短平距約270m。14煤柱工作面位于14采區(qū)中部，14軌道、皮帶、回風(fēng)三條上山正下方。其北鄰礦井煤層露頭防隔水煤（巖）柱，下至14061車(chē)場(chǎng)區(qū)段巷，東西兩側(cè)均為采空區(qū)。

可采傾向長(zhǎng)度為381m， 走向長(zhǎng)104.5～150.5m （平均124m），斜面積45613.2m2，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為2.86m3/min，煤層容重為1.48t/m3，工作面最大涌水量116.19 m3/h，工作面正常涌水量77.46 m3/h，工作面可采儲(chǔ)量39.55萬(wàn)噸，是煤與瓦斯突出煤層。

（一）煤層情況

14煤柱工作面所在區(qū)域煤層厚度在3.1m～7.9m之間，平均煤厚6.3m。該區(qū)域內(nèi)煤層厚度整體變化不大，僅工作面運(yùn)輸巷統(tǒng)尺0m～35m范圍內(nèi)探測(cè)煤層厚度3.1m，其他區(qū)域煤層厚度普遍在4.8m以上。計(jì)算煤層可采性指數(shù)Km=100%，煤厚變異系數(shù)r=9.4%，屬穩(wěn)定煤層。

平均煤厚為6.3米，煤層結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單;煤層傾角為12°根據(jù)14煤柱工作面掘進(jìn)過(guò)程中及鄰近已知采掘工作面實(shí)揭地質(zhì)資料，工作面所采二1煤層多以末狀及塊狀為主，其上部約1.0m為末狀軟煤，光澤暗淡;下部多為半亮型中硬煤，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

（二）煤層頂?shù)装鍘r性

老頂：中粒砂巖、平均厚度為17米，巖石特性淺灰色灰白色中粒結(jié)構(gòu)，厚層狀垂直裂隙，含方解石脈，具斜層理夾粉砂巖條帶。

直接頂：粉砂巖、平均厚度為2.7米，深灰灰黑色，層面分布白云母碎片及植物化石殘片。

煤層：二1煤、平均厚度為6.3米，多以末狀及塊狀為主，其上部約1.0m為末狀軟煤，光澤暗淡;下部多為半亮型中硬煤，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

直接底：泥巖、平均厚度為0.8米，深灰色致密有滑面具滑感，薄層狀含植物化石及炭質(zhì)。

老底：粉砂巖、平均厚度為10.2米，深灰色，灰黑色層面分布白云母碎片及植物化石殘片。

（三）地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)14煤柱工作面回采范圍內(nèi)巷道及東西兩側(cè)工作面實(shí)揭地質(zhì)資料，工作面所在區(qū)域地層整體呈單斜構(gòu)造，傾向約124°，煤層傾角在11°～13°之間，平均傾角12°。14煤柱工作面僅在設(shè)計(jì)停采線附近存在F14-1-1斷層，該斷層產(chǎn)狀：傾向174°，傾角50°，落差0.7m;該斷層為近東西走向高角度正斷層，系F14-1斷層分支斷層，斜穿整個(gè)14采區(qū)，對(duì)工作面回采影響不大。過(guò)斷層前必須制定過(guò)斷層安全技術(shù)措施。

二、水文地質(zhì)情況及其對(duì)回采的影響

（一）頂板水

根據(jù)12-7、13-2號(hào)地質(zhì)勘探孔資料，該工作面回采區(qū)域基巖厚度在74～142m之間，工作面累計(jì)采厚6.3m，礦井實(shí)測(cè)頂板導(dǎo)水裂隙帶高度71.17m，小于該區(qū)域最小基巖厚度，無(wú)頂板水害威脅。礦井按照“（1980）豫煤基字505號(hào)文” 留設(shè)有煤層露頭防隔水煤（巖）柱，且該回采工作面東西兩側(cè)緊鄰煤層露頭防隔水煤（巖）柱的工作面采掘時(shí)均未出現(xiàn)頂板突水事故，但二疊系砂巖含水層會(huì)有少量滴淋水現(xiàn)象，對(duì)工作面安全回采無(wú)大的影響。

（二）底板水

根據(jù)已有工作面底板注漿改造鉆孔施工資料，工作面底板直接充水含水層L8灰?guī)r含水層厚約7.5m，水位在-16～+60m之間，近三年最高水位+60m，推算底板隔水層承受最高水壓約2.2MPa，底板隔水層厚度約21m，經(jīng)計(jì)算突水系數(shù)約為0.105MPa/m;間接充水含水層L2灰?guī)r含水層平均厚約11m，近三年最高水位+66m，推算底板隔水層承受最高水壓約2.8MPa，底板隔水層厚度75m，經(jīng)計(jì)算突水系數(shù)約為0.037MPa/m;O2灰?guī)r含水層近三年最高水位+83m，推算底板隔水層承受最高水壓約3.25MPa，底板隔水層厚度約100m，經(jīng)計(jì)算突水系數(shù)約為0.033MPa/m。L8灰?guī)r含水層突水系數(shù)大于突水系數(shù)臨界值0.1MPa/m，且工作面所在區(qū)域水文地質(zhì)條件極復(fù)雜，工作面回采前需實(shí)施底板注漿加固及改造、斷層注漿加固工程，待評(píng)價(jià)合格后方可回采。

（三）老空及老巷

工作面北鄰礦井煤層露頭防隔水煤（巖）柱，無(wú)采掘活動(dòng);西側(cè)緊鄰的14021、14041、14061、14081工作面及東側(cè)緊鄰的14012、14031、14051、14071工作面均為正坡度工作面，正上方的一四采區(qū)軌道、皮帶和回風(fēng)三條上山巷道、本煤層內(nèi)14采區(qū)煤下山及多條區(qū)段巷水均可自流至西軌道大巷，最終流入井底水倉(cāng)經(jīng)水泵排出，無(wú)老空及老巷積水。工作面回采過(guò)程中無(wú)老空、老巷積水危險(xiǎn)。

（四）預(yù)計(jì)涌水量

14煤柱工作面主要受底板L8灰?guī)r含水層突水威脅，其與14102工作面屬同一水文地質(zhì)單元，水文地質(zhì)條件相同，故涌水量采用比擬法計(jì)算。

計(jì)算公式：

式中：Q—預(yù)計(jì)涌水量;

Q1—14102工作面涌水量30m3/h;

S—預(yù)計(jì)14煤柱工作面最大水位降深200m（L8灰?guī)r含水層最高水位+60m）;

S1—14102工作面開(kāi)采后水位降深30m。

代入公式：Q=30×（200/30）1/2=77.46m3/h

根據(jù)上述計(jì)算，該工作面預(yù)計(jì)正常涌水量為77.46m3/h，最大涌水量取正常涌水量的1.5倍，計(jì)算得116.19m3/h。

三、瓦斯、煤塵情況及其對(duì)回采的影響

（一）瓦斯

14煤柱工作面所在區(qū)域二1煤層為煤與瓦斯突出煤層，煤層埋深在145.6～233.3m。14煤柱工作面實(shí)施區(qū)域防突措施鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯前共布置13個(gè)測(cè)試點(diǎn)，實(shí)測(cè)最大瓦斯含量為4.94m3/t，最大瓦斯壓力為0.1MPa，煤層瓦斯吸咐常數(shù)a=40.01m3/t，b=0.86MP-1，煤的揮發(fā)分V=12.96%，平均灰分Ad=22.10%，平均水分W=1.20%。14煤柱工作面預(yù)測(cè)瓦斯涌出量在2.86m3/min左右。

（二）地?zé)?、沖擊地壓和煤層自燃危險(xiǎn)程度

地?zé)幔罕緟^(qū)內(nèi)二1煤層無(wú)高溫區(qū)，地溫在19-21℃之間。

沖擊地壓：依據(jù)2020年4月由河南理工大學(xué)出具的《九里山礦煤巖沖擊傾向性測(cè)定技術(shù)研究》，九里山礦二1煤層及頂板巖層的沖擊傾向性指標(biāo)為無(wú)沖擊危險(xiǎn)。

煤層自燃危險(xiǎn)程度：依據(jù)2000～2014年由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等科研院校出具的鑒定報(bào)告，二煤層屬不易自燃發(fā)火煤層。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘一山，肖永惠，等.沖擊地壓礦井巷道支護(hù)理論研究及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39（02）：222-228.

[2]馮剛.復(fù)雜地質(zhì)條件下回采技術(shù)分析[J].陜西煤炭，2018，37（04）：140-141.

作者簡(jiǎn)介：周學(xué)良（1987.04-），男，漢族，河南鶴壁人，碩士，技師助理講師。研究方向：礦上壓力及其控制