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三采4#皮带巷延伸面掘进地质说明书

作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2014-02-28

  三采4#皮带巷延伸面掘进地质说明书

  一、工作面概况

  1、地形地貌

  本区域属黄河中游黄土高原地带,受三川河河谷的控制,大沟谷谷底一般宽十几米,最宽100m左右。三采4#皮带巷延伸段地面标高为943—1076米,相对高差不大。

  地貌类型属梁状黄土丘陵,地形复杂,地面切割剧烈,沟谷纵横,新生界黄土广为覆盖,黄土丘陵延绵起伏,常见有黄土陡崖、黄土峭壁,地面内沟谷纵横,黄土残存于山坡及山顶,植被较少。冲沟多呈“V”字型,沟谷两侧及谷底基岩零星裸露。

  2、工作面地表及井下位置

  三采4#皮带巷延伸段位于三采区南部,底板标高为447—531米,地面标高为943—1076米,相对高差不大。西部为中嵋芝村,东南部为曹家崖底村。井下位置及四邻采掘情况:工作面上部为三采3#皮带巷、3#轨道巷、3#回风巷,该工作面沿山西组4#煤层掘进。

  二、水文地质条件

  1、地面水文地质情况

  三采4#皮带巷延伸面位于三采区南部,底板标高为447—531米,地面标高为943—1076米,相对高差不大,西部为中嵋芝村,东南部为曹家崖底村;地形切割强烈,冲沟密集而窄,河床有基岩出露,植被少,水土流失严重,地表分布有季节性河流。根据采掘区域的地表调查,没有明显发现地表积水及渗露点,不会对掘进工作造成影响。

  2、井下水文地质情况

  对三采4#皮带巷延伸的水文地质资料进行分析,在三采4#皮带巷延伸掘进时主要受到的水患威胁有(1)、顶板砂岩裂隙水(2)、构造导水(3)、底板承压岩溶裂隙水。

  (1)、顶板砂岩裂隙水:4#煤层顶板砂质泥岩含水层,主要为二叠系砂岩(K4-K8)裂隙含水层富水性较弱,对掘进基本无影响,主要表现为微量的顶板淋头水。

  (2)、构造导水:在掘进过程中,有可能揭露断层及其它导水构造,掘进过程中一定要提前做超前探测,消除水害隐患。

  (3)、承压岩溶裂隙水:主要为太原组灰岩水和奥陶系灰岩水。

  1)、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层

  太原组灰岩含水层是该区域的间接含水层,该区内水位标高约为820米,主要含水层为L1~L5薄层石灰岩,单层厚度2~10m,累计平均厚度21.8m,占整个太原组厚度的27%左右,属于灰岩聚集区。

  在从抽水试验的结果:出水量一般较小,富水性弱—极弱,水位标高+783.61~+830.532m,抽水水位降深36.41~225.61m,抽水量0.058~0.361L/S,单位涌水量0.000066~0.0017L/S·M,渗透系数0.0028~0.0278m/d。水质类型以HCO3·SO4—Na·Ca型为主,矿化度大于1g/L。从太灰含水层的各项水文地质参数及钻进过程中浆液消耗量、岩芯空隙率等可以看出,太原组灰岩含水层富水性差,径流不通畅地下水交替及循环条件缓滞。

  根据《煤矿防治水规定》,太灰水突水系数在底板受构造破坏块段一般不大于0.06Mpa/m,正常块段不大于0.1Mpa/m。即:

  Tmin=P/M=3.17/27=0.117MPa/m;

  Tmax=P/M=3.97/27=0.147MPa/m;

  式中:T—突水系数;

  P—煤层承受的水压,最小取3.17MPa、最大取3.97MPa(该区太灰水位820m,工作面底板标高450-530m);

  M—底板隔水厚度,取27米。(注:以上数据参照HX12号钻孔资料)

  综上所述:0.117MPa/m≤T≤0.147MPa/m

  经过计算得出,该区域太灰水的突水系数T值均大于《煤矿防治水规定》中的临界值0.1MPa/m,所以,开采4#煤层时,可能会发生底板突水现象。故本工作面在掘进前和掘进过程中一定要进行太灰水疏放工作。

  2)奥陶系中统灰岩岩溶裂隙承压含水层

  ①奥陶系中统峰峰组含水层

  奥灰峰峰组顶板埋深一般在350~750m左右,该组地层厚度138m左右,含水层主要为二段(O2f2)灰岩、角砾状灰岩为主,其次为一段(O2f1)石膏岩中所夹薄层灰岩,厚度一般为20~30m,局部可达40~50m。

  奥灰峰峰组富水性差,且分布不均匀。从北部、东北部向南随着岩层埋藏深度的增加,富水性变差。水位标高为+795.39~809.49m,单位涌水量为0.000223~0.016L/S·M,参透系数为0.00048~0.017m/d,由这些参数可以看出,峰峰组整体富水性差,且分布不均匀,根据其岩性及溶隙发育程度、钻孔涌水量、单位涌水量分析,可以将峰峰组视为隔水层。

  ②奥陶系中统上马家沟组含水层

  上马家沟组总厚253m左右,含水层厚度大、分布广,岩溶发育,为区域最主要的含水层。在裸露区和浅埋区,富水性强,单位涌水量为2.7~29.31L/s·m;中深埋区含水层岩溶仍然较发育,富水性较强,单位涌水量为0.11~0.561L/s·m;在深埋区的局部地段,岩溶依然较发育,一些地段则不发育,表现了岩溶发育程度和富水性的不均一性,水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg。

  通过物探方法探测奥灰富水性分布,可以看出,岩溶发育区多呈条带状和块状分布,整体看岩溶发育区连通性较好,且岩溶发育区面积比较大,说明测区内奥灰(上马家沟组)岩溶发育较强,富水性较好。但依然存在富水性不均匀。

  奥陶系灰岩含水层是重要的含水层,该区内奥陶系灰岩岩溶裂隙水水位标高806米左右,4#煤层底板标高447—531米,所承受的水压为4.12—4.92Pa。根据《煤矿防治水规定》计算突水系数:

  Tmin=P/M=4.12/136=0.03MPa/m;

  Tmax=P/M=4.92/136=0.036MPa/m;

  式中:T—突水系数;

  P—煤层承受的水压,最小取4.12MPa、最大取4.92MPa;(该区奥灰水位806m,工作面底板标高447-531m)

  M—底板隔水层厚度,取136米。(注:以上数据参照H12号钻孔资料)

  综上所述:0.03MPa/m≤T≤0.036MPa/m;

  据以上计算结果,该区域奥灰水的突水系数T值小于《煤矿防治水规定》中的临界值0.1MPa/m,因此在正常块段掘进时不会受到奥灰水突出的威胁,但在断层、陷落柱等地层薄弱地带,也可能会造成突水事故的发生,因此在掘进过程中,必须严格执行“有掘必探”的原则。

  三、开采技术条件

  1、煤层情况

  本工作面在山西组4#煤层中掘进,地质构造基本呈一走向NW-SE的单斜构造,倾向SW,倾角-3°—— -6°,平均倾角-5°。煤层结构复杂。根据钻探资料分析,本工作面开口——140米附近为4#上、4#煤层合并区,煤厚1.75——2.45米;分叉区4#上煤厚0.3——0.68米,4#煤厚1.4——1.85米,层间距3——6米。

  4#上煤层特征表

 

煤层号

煤层厚度(m)

结构

(夹矸数)

稳定性

可采指数

变异系数

煤层倾角(度)

顶底板岩性

顶板

底板

4上

0.3—0.7

0.5

简单(0-1)

不稳定

0

37%

4—6

5

砂质泥岩、泥岩

砂质泥岩粉砂岩

  4#煤层特征表

 

煤层号

煤层厚度(m)

结构

(夹矸数)

稳定性

可采指数

变异系数

煤层倾角(度)

顶底板岩性

顶板

底板

4

1.5—3.1

2.3

复杂

(1-3)

稳定

1

25%

4—6

5

砂质泥岩、粉

砂岩

砂质泥岩细粒砂岩

  2、煤层顶底板

  4#煤层顶底板

 

顶底板名称

岩石名称

厚度(m)

岩  性  特  征

老顶

粉砂岩

1.58

浅灰黑色及深灰色,中厚层状,平行层理,局部具波型纹理,平坦断口,底部夹泥岩薄层,岩芯较整状,半坚硬。

直接顶

砂质泥岩

2.23

浅灰黑色,中厚层状,均匀层理,含丰富的植物化石碎片,局部夹菱铁质结核,平坦断口,岩芯较整状,半坚硬。

直接底

砂质泥岩

0.41

浅灰黑色,薄层状,均匀层理,含丰富的植物化石碎片及煤屑,局部裂隙发育,泥质部分充填,平坦断口,岩芯较整状,半坚硬。

老  底

细粒砂岩

0.5

深灰色,薄层状,均匀层理,含云母碎片及暗色矿物,岩芯较整状,半坚硬。

  4#上煤层顶底板

 

顶底板名称

岩石名称

厚度(m)

岩  性  特  征

老顶

砂质泥岩

6.24

浅灰黑色,中厚层状,均匀层理,含丰富的植物化石碎片,部分炭化,含煤纹,平坦断口,岩芯较整状,半坚硬。

直接顶

泥岩

0.83

浅灰黑色,薄层状,质细腻,平坦断口,含丰富的植物化石碎片,局部具滑面,岩芯较整状,松软。

直接底

砂质泥岩

2.08

浅灰黑色,中厚层状,均匀层理,含丰富的植物化石碎片,局部夹菱铁质结核,平坦断口,岩芯较整状,半坚硬。

老  底

粉砂岩

1.58

浅灰黑色及深灰色,中厚层状,平行层理,局部具波型纹理,平坦断口,底部夹泥岩薄层,岩芯较整状,半坚硬。

  3、煤层结构

  本掘进面开掘山西组4#煤层,煤层结构复杂,煤层厚度约3.1米,煤层结构0.65(0.34)2.11。在掘进至距开口142米附近可能会出现煤层分叉。暗煤与亮煤互层,属半暗型—半亮煤。煤层可采指数为1,稳定。

  4、岩浆侵入、河流冲刷对煤层的影响

  根据现有资料表明,无岩浆侵入煤层及河流冲刷煤层,故不会对该巷道造成影响。

  5、煤质情况

 

煤层号

水份Mad

(%)

灰份Ad

(%)

挥发份Vdaf(%)

全硫Std

发热量MJ/kg

FC

Y(mm)

煤类

Qgr.d

4

0.46

9.30

21.51

0.46

32.39

71.19

17

JM

  6、瓦斯

  本矿井属高瓦斯矿井,该工作面预计瓦斯绝对涌出6.4m3/min。

  7、煤尘、煤层自燃及地温

  煤尘有爆炸危险性。煤层不易自燃,自燃等级为III级。属地温、地压正常区。

  四.防治水措施

  (1)严格执行探放水三项制度:掘进工作面执行允许(停止)掘进通知单制度;采掘开工作面执行水情水害监测汇报制度;探放水作业实行图牌板制度

  (2)坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”的原则,对可疑地段进行探放水。

  (3)发现透水情况必须停止作业,撤出工作人员,到达安全地点后,向调度室报告,由调度室通知相关人员采取措施处理。

  (4)经常清挖临时水仓,保证水仓有足够的容量。

  (5)配备足够的排水设施,并确保能正常使用。水泵功率37KW,排水管路不得小于3吋,要求水泵排水能力不得小于50m3/h。

  (6)工作面期间涌水量预计:最大涌水量为5m3/min,正常涌水量为1m3/min。

  五、存在问题及建议

  1.建议掘进过程中坚持“有掘必探”的防治水原则并配备好排水设备,要求排水能力不得小于50m³/h,保证安全生产。

  2.掘进过程中可能会出现隐伏地质构造,一旦发现异常,及时通知有关部门采取相应措施,确保安全生产。

  3.三采4#皮带巷延伸面在井田内埋藏较深,是瓦斯含量高的工作面,给正常掘进带来瓦斯隐患,建议对掘进工作面加强通风和瓦斯管理

  4.三采4#皮带巷延伸段在掘进至距开口140米附近煤层可能会出现分叉现象。由于上分层煤层厚度约0.5m左右,下分层煤层厚度约1.5m左右,故巷道掘进层位应沿下分层进行掘进,注意加强顶板支护,确保安全施工。

  5.由于三采4#皮带巷延伸段属于带压开采,掘进前和掘进过程中一定要进行太灰水疏放工作,时刻监测G1号太灰水观测孔的压力值,一旦压力达到1.6MPa以上,立即停止掘进,进行疏放工作,待压力达到1.6MPa以下时,方可正常掘进。


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